蘇北盆地海安凹陷阜三段油氣成藏控制因素分析

錢詩友 盧黎霞 程海生 楊立干

（ 中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院 ）

蘇北盆地海安凹陷阜三段油氣成藏控制因素分析

錢詩友 盧黎霞 程海生 楊立干

（ 中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院 ）

近年來，蘇北盆地海安凹陷曲塘次凹阜三段勘探不斷取得新發(fā)現(xiàn)，相繼發(fā)現(xiàn)張家垛及曲1塊等油藏，進(jìn)一步展示出該套層系良好的勘探前景。通過對海安凹陷阜三段典型油藏解剖及油氣分布特征分析，認(rèn)識到阜三段油氣富集主要受良好的構(gòu)造背景、源—儲—蓋配置及異常高壓條件控制。進(jìn)一步研究認(rèn)為：烴源巖演化差異是造成次凹間阜三段油氣發(fā)現(xiàn)貧富差異的根本原因；長期持續(xù)活動的油源斷層對阜三段成藏起到重要作用；砂體展布及地質(zhì)結(jié)構(gòu)空間的合理配置有利于在南部次凹斜坡形成斷層—巖性、砂巖上傾尖滅等類型隱蔽圈閉。在此基礎(chǔ)上，指出海安凹陷除曲塘次凹外，北部孫家洼次凹、豐北次凹及富安次凹近凹地區(qū)阜三段成藏條件配置較為有利，以尋找構(gòu)造油藏為主；南部新街次凹和海北次凹砂地比較低，為巖性油藏勘探有利地區(qū)。

海安凹陷；阜三段；油氣成藏；主控因素

海安凹陷位于蘇北盆地東臺坳陷東南部，是一個晚白堊世發(fā)育起來的箕狀斷陷，面積約3200km2。近年來，在海安凹陷南部曲塘次凹阜三段（E1f3）勘探不斷取得新發(fā)現(xiàn)[1-3]，展示出良好的勘探前景。但是，相對于泰州組，海安凹陷阜三段勘探程度和研究程度都較低，加上次凹間分割性強(qiáng)，對油氣富集規(guī)律及控藏因素缺乏系統(tǒng)認(rèn)識，一定程度制約了該套含油層系的勘探進(jìn)程。本文在近年阜三段已發(fā)現(xiàn)油藏特征認(rèn)識基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)油氣分布及富集特征，分析油氣成藏控制因素，進(jìn)一步明確下步勘探方向。

1 阜三段油藏基本特征

海安凹陷次級構(gòu)造單元包括孫家洼次凹、豐北次凹、富安次凹、新曹次凹、海中斷隆、新街次凹、海北次凹和曲塘次凹，呈“七凹夾一隆”的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征（圖1）。海安凹陷地層自下向上發(fā)育上白堊統(tǒng)泰州組（K2t），古近系古新統(tǒng)阜寧組（E1f）、始新統(tǒng)戴南組（E2d）和三垛組（E2s），新近系鹽城組（Ny）及第四系東臺組（Qd）。阜三段已發(fā)現(xiàn)油藏分布在曲塘次凹、孫家洼次凹和海中斷隆3個次級構(gòu)造單元，其中張家垛、曲1塊等富集油藏分布在曲塘次凹。

圖1 海安凹陷構(gòu)造區(qū)劃圖

張家垛油藏位于海安凹陷曲塘次凹北部邊界斷層下降盤一側(cè)，為一大型斷鼻型構(gòu)造油藏[1]。油藏特征：①張家垛構(gòu)造是一斷鼻型構(gòu)造，近南北向次級小斷層進(jìn)一步將該斷鼻由東向西呈階梯狀斷開，形成若干個小斷塊，圈閉幅度在500m左右。②有較好的生油物質(zhì)基礎(chǔ)。阜二段（E1f2）烴源巖在曲塘次凹是一套很好的生油巖[4]，Hu-2井阜二段烴源巖2700m鏡質(zhì)組反射率（Ro）實測值為1.0%（表1）。③阜三段巖性主要為泥巖夾薄層粉砂巖和細(xì)砂巖，以灘壩砂為主，砂巖厚度一般為1～4m，其中壩砂是張家垛主要的含油砂體，厚度較大，具有粒度較粗、成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較高的特點[4-7]。④儲層物性較好，孔隙度為12%～18%，平均為14.1%；滲透率為1～50mD，平均為17mD[1,5,8]。⑤張家垛大型構(gòu)造緊鄰生油中心，阜二段烴源巖生成的油氣可以直接上排或通過油源斷層在張家垛構(gòu)造聚集，形成含油面積相對較大的富集油藏。⑥鉆探證實[1,9]，張家垛阜寧組存在異常高壓，壓力系數(shù)一般在1.2以上（表2）。

表1 海安凹陷阜二段烴源巖地球化學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計表

表2 海安凹陷阜寧組實測地層壓力統(tǒng)計表

曲1塊油藏位于曲塘次凹南斜坡，是由曲1斷層控制的構(gòu)造—巖性油藏。油藏特征：①曲塘次凹斜坡阜三段主要為淺湖亞相沉積，發(fā)育有灘砂、壩砂和淺湖泥3種沉積微相[5]。②曲1塊阜三段灘壩砂體向南向東有明顯減薄的趨勢，與近東西向展布的南掉反向正斷層（曲1斷層）共同形成構(gòu)造—巖性隱蔽圈閉，圈閉埋深在3000m左右。③灘壩砂主要是在水動力較強(qiáng)條件下形成的細(xì)—粉砂巖，粒度較粗且雜基含量低，孔隙度為10%～25%，平均為17.3%，滲透率為0.1～30mD，平均為3.08mD，孔隙類型以剩余原生粒間孔和長石溶孔為主[6]。

安16塊油藏地處海安凹陷北部孫家洼次凹，位于曹灶斷層?xùn)|段、由近東西向北東方向轉(zhuǎn)換處的下降盤，緊鄰孫家洼次凹生烴中心，是由一條近東西向斷層控制的斷鼻型構(gòu)造油藏。油藏特征：①由灶東斷層下降盤的分支斷層控制的斷鼻油藏。②油藏主控斷層的斷距為40～100m，油藏面積為0.3km2，幅度約為30m。③油層主要分布于阜三段中部，總體為一個低幅度、低豐度油藏。④經(jīng)油源對比，安16塊阜三段原油來自于阜二段成熟烴源巖[10]，阜二段烴源巖3700mRo實測值為0.74%（表1)，阜三段原油C29α α α甾烷20S/(20S+20R）值為0.34，密度為0.8689g/cm3（20℃），黏度為82.98mPa?s（50℃）。

臺3塊油藏位于海中斷隆中部，為北東東向控圈斷層及其分支斷層共同控制的反向斷鼻型構(gòu)造油藏。油藏特征：①臺3塊油藏埋深為2300m，構(gòu)造幅度在50m左右，含油面積為0.5km2。②經(jīng)油源對比，臺3塊油源主要來自于海中斷隆本地的阜二段烴源巖[11]，阜二段烴源巖Ro實測值為0.54%，阜三段原油密度為0.9146g/cm3（20℃），黏度為1492mPa?s（50℃）。③阜三段砂巖儲層相對不發(fā)育，受北部沉積物源控制，海中斷隆以前三角洲泥巖沉積為主，夾有薄層狀的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。砂巖單層厚度薄，通常只有1～2m，最厚為3.5m。砂巖儲層孔隙度為16.3%～38.4%，平均為28.4%，滲透率為11.6～19.6mD，為高孔、低滲儲層。④臺3塊油藏含油面積小，油層僅1層3.5m，原油稠，產(chǎn)量較低。

2 阜三段油氣富集特征

2.1 油氣平面分布特征

海安凹陷阜三段油氣分布在平面上具有差異富集特征：①不同次凹油氣貧富差距較大，已發(fā)現(xiàn)油藏主要富集于南部曲塘次凹，探明儲量規(guī)模已達(dá)千萬噸，其他次凹阜三段勘探程度較低，只在孫家洼次凹及海中斷隆發(fā)現(xiàn)安16和臺3小型斷塊油藏。②從勘探發(fā)現(xiàn)程度較高的曲塘次凹油氣分布特征來看，油氣平面上圍繞深凹中心分布，近源成藏特征明顯。曲塘次凹已發(fā)現(xiàn)油氣主要富集于曲北斷層下降盤的張家垛鼻狀構(gòu)造帶以及斜坡前排曲1構(gòu)造、紅雙構(gòu)造及袁家構(gòu)造帶，均位于成熟烴源范圍內(nèi)，斜坡后排構(gòu)造鉆探的Hu-1井、Hua-1井等均不理想。③油氣富集程度與斷層關(guān)系密切，富集油藏集中分布于斷穿阜二段烴源巖且長期活動油源斷層附近，表征控次凹邊界斷層如曲北、安豐及曹灶等斷層具備良好的垂向輸導(dǎo)阜二段油氣的能力，斷裂輸導(dǎo)油氣作用明顯。④海中斷隆輝綠巖發(fā)育區(qū)油氣顯示比較活躍。輝綠巖穿插于阜二段—阜三段，輝綠巖不僅對上下圍巖通常具有一定烘烤使其發(fā)生不同程度變質(zhì)作用而具有較好的儲集性能，而且使得阜二段生油巖與阜三段儲層直接有效溝通，能夠?qū)N源巖生成的油氣沿輝綠巖上下變質(zhì)帶很通暢地運移到阜三段聚集成藏。

2.2 油氣縱向分布特征

圖2 海安凹陷曲塘次凹阜三段地層對比圖

3 阜三段油氣成藏控制因素

3.1 阜二段成熟烴源巖分布及區(qū)域蓋層范圍共同控制油氣平面分布

圖3 海安凹陷阜二段烴源巖Ro隨深度變化圖

阜三段油氣平面分布呈“近源”特征，且富集不均，主要受控于烴源和儲蓋配置條件。首先，阜二段成熟烴源條件差異是控制油氣分布及富集的根本原因。研究證實，阜三段油氣來源于阜二段中下部優(yōu)質(zhì)烴源巖[1，10]，阜二段烴源巖在海安凹陷全區(qū)厚度約200m，有機(jī)質(zhì)豐度及類型分布穩(wěn)定，但不同次凹間熱演化程度差異較大（表1）。從海安凹陷烴源巖Ro實測資料顯示（圖3），阜二段烴源巖總體以低成熟—成熟特征為主，并隨現(xiàn)今埋深增加Ro值呈增高的趨勢。因此，深凹中心烴源巖成熟度高，斜坡成熟度低，成熟烴源巖主要圍繞深凹中心分布，導(dǎo)致已發(fā)現(xiàn)油氣主要集中在成熟烴源巖范圍內(nèi)。同時，次凹間成熟烴源巖演化存在一定差異性，北部孫家洼次凹、富安次凹及海中斷隆烴源巖Ro值位于0.5%～1.0%，呈低成熟—成熟特征，曲塘次凹烴源巖Ro值普遍大于0.65%，主要為成熟特征。由Ro與深度關(guān)系也可以看出，北部幾個次凹烴源巖Ro值大于0.65%，埋深在2800m左右，小于2800m時，隨深度增加增熟趨勢明顯；大于2800m時，隨深度增加增熟趨勢減弱，兩段式特征明顯。曲塘次凹烴源巖深度在2400mRo值超過0.65%，并且隨著深度增加Ro值遞增趨勢基本一致。由此看出，次凹間烴源巖演化程度及成熟烴源門限深度均有較大差別。究其原因，分析認(rèn)為主要為沉積演化特征差異決定：曲塘次凹三垛組和戴南組沉積厚度較其他次凹厚約400～600m，而上部鹽城組厚度較其他地區(qū)薄約400m。結(jié)合蘇北盆地?zé)嵫莼?guī)律來看[12]，由于三垛組和戴南組沉積時間長、地溫梯度高，造成三垛組和戴南組沉積厚度大小對阜二段烴源巖成熟演化起到?jīng)Q定性作用，從而使得曲塘次凹阜二段烴源巖現(xiàn)今成熟度高、進(jìn)入成熟烴源門限深度要淺于其他次凹。因此，曲塘次凹阜二段烴源巖條件要優(yōu)于其他次凹，為曲塘次凹阜三段形成富集油藏奠定了良好的資源基礎(chǔ)，其他次凹深凹中心區(qū)進(jìn)入烴源成熟門限深度，具備一定油源條件。

其次，儲蓋組合配置條件是油氣圍繞深凹中心分布的另一重要原因。海安凹陷阜三段沉積隸屬于蘇北盆地大型水退式三角洲相東部[13]，物源來自西北方向，主要發(fā)育三角洲前緣—濱淺湖亞相沉積，北部主要發(fā)育水下分流河道、河口壩及遠(yuǎn)沙壩等微相類型，南部主要發(fā)育濱淺湖灘壩沉積，砂體主要分布于凹陷北部豐北次凹、孫家洼次凹和富安次凹東部地區(qū)，以及南部曲塘次凹。此外，阜四段（E1f4）泥巖是阜三段區(qū)域蓋層，但由于海安凹陷吳堡運動作用強(qiáng)[14]，海安凹陷各次凹斜坡阜寧組頂部地層剝蝕嚴(yán)重，普遍缺失阜四段，造成阜四段區(qū)域蓋層僅在深凹中心分布，最厚約300m（圖4）。因此，阜三段—阜四段儲蓋組合發(fā)育區(qū)域位于次凹中心，尤其在北部豐北次凹、孫家洼次凹、富安次凹及南部曲塘次凹最為有利。

圖4 海安凹陷南北向地震剖面

3.2 輸導(dǎo)條件對阜三段油氣成藏起到關(guān)鍵作用

海安凹陷阜三段富集油藏主要分布于斷穿阜二段烴源巖且長期活動的油源斷層附近，且在穿插于阜二段—阜三段的輝綠巖發(fā)育區(qū)油氣顯示活躍（圖5）。由于阜三段油氣來源于阜二段中下部優(yōu)質(zhì)烴源巖，而阜二段頂部及阜三段底部均發(fā)育大套泥巖隔層，油氣必須依靠油源斷層垂向輸導(dǎo)才能進(jìn)入上覆各套儲層，加上阜二段油氣生排烴期較晚[15]，只有曲北斷層、曹灶斷層及新街?jǐn)鄬拥乳L期活動斷層與成藏期配置有利（圖6），具備良好的垂向輸導(dǎo)能力，起到油源斷層的作用。此外，火成巖發(fā)育區(qū)油氣顯示活躍，海中斷隆輝綠巖穿插于阜二段—阜三段，輝綠巖上下變質(zhì)帶往往由于其高溫烘烤作用，使圍巖中出現(xiàn)了滲透層，在局部地區(qū)形成油氣運移通道[16]，使得海中斷隆阜三段油氣顯示十分活躍，但由于該區(qū)砂體欠發(fā)育，難以形成規(guī)模大的富集油藏。

3.3 地質(zhì)結(jié)構(gòu)與沉積體系相互配置控制油藏類型

通過海安凹陷地質(zhì)結(jié)構(gòu)及阜三段沉積體系展布特征分析，可以看出北部孫家洼次凹、豐北次凹和富安次凹地質(zhì)結(jié)構(gòu)為南斷北超，南部新街次凹、海北次凹和曲塘次凹為北斷南超。阜三段物源來自西北方向，砂巖含量由西北向東南方向逐漸降低。因此，海安凹陷北部孫家洼次凹、豐北次凹、富安次凹東部及南部曲塘次凹深凹中心等地區(qū)砂巖較為發(fā)育，油藏類型主要受構(gòu)造控制；南部新街次凹、海北次凹及曲塘次凹斜坡地區(qū)砂巖含量普遍小于15%（圖5），容易形成巖性—構(gòu)造復(fù)合型圈閉，而且這些地區(qū)地層南抬北傾，易于在斜坡地區(qū)形成砂巖上傾尖滅。曲塘次凹斜坡曲1塊巖性油藏勘探成功證實海安凹陷南部曲塘次凹、海北次凹及新街次凹斜坡地區(qū)，砂體向南上傾減薄、尖滅，油氣通過斷層—砂體復(fù)合輸導(dǎo)，有利于形成斷層—巖性及砂巖上傾尖滅等類型油藏。

圖5 海安凹陷阜三段砂巖含量、斷裂及輝綠巖平面分布疊合圖斷裂為阜三段頂面構(gòu)造格架

圖6 海安凹陷主要斷層活動期與成藏期匹配關(guān)系圖

3.4 異常高壓對油氣成藏的積極作用

異常高壓與油氣藏關(guān)系密切［17-20］。據(jù)焦里力、劉曦翔等對海安凹陷南部曲塘次凹異常高壓的研究，認(rèn)為張家垛油藏油層分布與異常高壓息息相關(guān)［1,9］。曲塘次凹平面上壓力系數(shù)在斷裂較發(fā)育的高部位相對較小，在1.20～1.40之間，向凹陷中心方向壓力系數(shù)逐漸增大，最大達(dá)1.55。異常高壓主要由欠壓實作用造成，對優(yōu)質(zhì)儲層形成及油氣成藏起到重要作用。而海安凹陷北部孫家洼次凹、海中斷隆等井阜寧組實測地層壓力均為正常壓力（表2），并不發(fā)育多套異常壓力系統(tǒng)，可見次凹間分割性強(qiáng)，壓力系統(tǒng)相互獨立，自成體系。

4 阜三段油氣成藏模式

通過以上分析，可以看出由于次凹間相互獨立的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，造成不同地區(qū)阜三段油藏特征及油氣分布存在較大差別，使得阜三段油氣成藏模式在不同區(qū)帶上也不盡相同。在阜三段油氣分布特征及成藏控制因素分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合輸導(dǎo)條件及流體動力系統(tǒng)，建立兩類油氣成藏模式（圖7），并對各自油氣聚集的特點進(jìn)行了總結(jié)，以指導(dǎo)該地區(qū)不同次凹油氣勘探。

一類為超壓驅(qū)動—斷層輸導(dǎo)型成藏模式。這類成藏模式主要分布于海安凹陷南部曲塘次凹、海北次凹及新街次凹，以曲塘次凹最為典型。這些地區(qū)控次凹邊界斷層發(fā)育于北部，斜坡地層北傾南抬，控次凹邊界斷層普遍發(fā)育牽引構(gòu)造，容易在大斷層下降盤形成大型斷鼻構(gòu)造，加上阜寧組普遍發(fā)育異常高壓，易形成富集油藏。此外，斜坡地區(qū)由于物源體系與地質(zhì)結(jié)構(gòu)合理配置，是勘探斷層—巖性、砂巖上傾尖滅型隱蔽油藏的有利地區(qū)。

另一類為常壓浮力驅(qū)動—復(fù)合輸導(dǎo)型成藏模式。這類成藏模式主要分布于海安凹陷北部孫家洼次凹、豐北次凹、富安次凹及海中斷隆，這些地區(qū)地層超壓欠發(fā)育，油氣以浮力驅(qū)動為主，但長期活動的油源斷層較為發(fā)育，阜二段烴源巖生成的油氣能夠沿油源斷層實現(xiàn)垂向運移，加上砂巖發(fā)育程度較高以及輝綠巖在烴源巖及砂體中上下穿插，使得油氣能夠很好地向斜坡調(diào)整，形成斷鼻、斷塊型構(gòu)造油藏。

圖7 海安凹陷阜三段油氣成藏模式圖

5 結(jié)論

(1）海安凹陷阜三段油氣分布呈近源、緊鄰斷層、平面差異富集的特點。南部曲塘次凹已發(fā)現(xiàn)油藏規(guī)模大，類型多樣；其他次凹油藏規(guī)模較小，以斷塊油藏為主。

(2）曲塘次凹阜三段富集油藏的形成主要得益于良好的烴源基礎(chǔ)、優(yōu)越的儲蓋組合及油源斷層空間配置，異常高壓對油氣成藏起到一定積極作用。

(3）除了曲塘次凹以外，北部豐北次凹、孫家洼次凹及富安次凹砂巖發(fā)育程度較高，近凹阜二段烴源成熟區(qū)成藏條件配置有利，主要以構(gòu)造油藏為主，是下步勘探有利方向；南部新街次凹、海北次凹斜坡是探索阜三段隱蔽圈閉的有利地區(qū)。

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Analysis of controlling factors for hydrocarbon accumulation of Fu3 Member, in Haian sag, Subei Basin

Qian Shiyou, Lu Lixia, Cheng Haisheng, Yang Ligan
( Research Institute of Exploration and Development of Jiangsu Oilfield Company, Sinopec )

In the past few years, new discoveries (Zhangjiaduo and Qu1 Block oil pools etc.) have been continuously obtained in exploring the Fu3 Member of the Qutang sub-sag in Haian sag, Subei Basin. which further presents favorable exploration prospect within this formation. By dissecting typical oil pools and analyzing hydrocarbon distribution features in the Fu3 Member of the Haian sag, it is realized that hydrocarbon accumulation in the Fu3 Member is mainly controlled by fine tectonic background, source-reservoir-caprock assemblage and abnormal pressure. Further studies indicate that: (1) the evolution difference of source rocks is crucial for hydrocarbon enrichment difference of the Fu3 Member in various sub-sags; (2)the oil-source faults with continuous long-term activities played important role for hydrocarbon accumulation in the Fu3 Member; (3) reasonable configuration between sand body distribution and geologic structure space was favorable for forming subtle traps (such as fault-lithology and sand updippinchout traps) in southern sub-sags. Based on the above, it has concluded that except for the Qutang sub-sag, the Fu3 Member in the regions near the Sunjiawa sub-sag, Fengbei sub-sag and Fuan sub-sag in the north have relatively favorable hydrocarbon accumulation conditions, and the major exploration target is tectonic oil pools; the Xinjie sub-sag and Haibei sub-sag in the south have lower sand ratios, being favorable regions for exploring lithological oil pools.

Haian sag, Fu3 Member, hydrocarbon accumulation, major controlling factor

TE112.3

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.05.010

中國石化江蘇油田分公司科技項目“海安凹陷E1f3、E2s1油氣成藏主控因素及鉆探目標(biāo)研究”（JS12001）。

錢詩友（1983-），男，江蘇連云港人，碩士，2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），工程師，現(xiàn)從事油氣勘探生產(chǎn)及地質(zhì)綜合研究工作。地址：江蘇省揚州市維揚路188號中國石化江蘇油田勘探開發(fā)研究院，郵政編碼：225009。E-mail：qiansy.jsyt@ sinopec.com

2016-07-05；修改日期：2017-05-14