南陽凹陷東部復(fù)雜斷裂帶油氣勘探目標(biāo)分析

王金旗

（中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽 473132）

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

南陽凹陷所在的南襄盆地位于秦嶺褶皺帶和揚子板塊北緣斷裂帶的結(jié)合部，是燕山構(gòu)造運動晚期發(fā)育起來的以古近系為主的中、新生代陸相含油氣斷陷盆地，經(jīng)歷了斷陷和拗陷兩個發(fā)育時期，凹陷沉積蓋層主要為新生界。新近系和第四系地層最大厚度為970 m，與古近系不整合接觸；古近系地層最大厚度為4 800 m，與基底變質(zhì)巖系呈不整合接觸。古近系地層自下而上形成玉皇頂–大倉房組、核桃園組、廖莊組三個階段的完整沉積旋回。位于旋回中部的核桃園組（尤其核二、三段）是凹陷的主要含油目的層，最大厚度約2 400 m。核桃園組沉積時期，沉降中心位于北東向邊界斷層一側(cè)，發(fā)育有牛三門、東莊兩個沉積中心[1]。

研究區(qū)位于南陽凹陷魏崗北–馬莊鼻狀構(gòu)造以東、唐河低凸起以西，北以楊5井－金8井－南46井一線為界，南到新野邊界斷層，主體包含兩大鼻狀構(gòu)造帶和牛三門生油次凹，區(qū)內(nèi)張店油田和魏崗油田投入開發(fā)多年，勘探面積約為300 km2（圖1）。

2 油氣輸導(dǎo)條件

輸導(dǎo)條件是控制北部斜坡帶油氣富集的關(guān)鍵因素。對南陽凹陷東部地區(qū)斜坡帶上的復(fù)雜斷塊區(qū)而言，油氣的輸導(dǎo)條件主要取決于砂體的連通狀況、斷層作用和勢能狀態(tài)；油氣的輸導(dǎo)首先表現(xiàn)為沿構(gòu)造脊輸導(dǎo)，即斷層和砂巖儲集體構(gòu)成的復(fù)合型輸導(dǎo)體系，其類型可進(jìn)一步細(xì)分為砂體+斷層階梯式運移輸導(dǎo)體系、砂體側(cè)向+斷層垂向運移輸導(dǎo)體系和砂體+斷層優(yōu)勢通道側(cè)向運移輸導(dǎo)體系。

2.1 砂體展布

南陽凹陷東部地區(qū)受區(qū)域構(gòu)造背景及古構(gòu)造地貌控制，北部斜坡帶發(fā)育的金華–張店復(fù)合三角洲砂體自北東向南延伸，砂體穩(wěn)定發(fā)育[2]，分布廣泛（圖2），在金1井－金8井－龍13井一帶以湖灣相隔，向南至魏崗一帶常復(fù)合在一起。

三角洲沉積砂體多呈指狀或朵狀體深入湖盆，主體方向延伸10 km，側(cè)向延伸2 km，主體面積達(dá)19 km2，主要構(gòu)成魏崗、張店油田的儲層，水下分流河道的砂體單層厚度大，物性好，與構(gòu)造圈閉的配置關(guān)系好，油氣富集程度高[1]。主要含油層段儲、蓋組合為間互式，砂泥巖層厚度適當(dāng)。但核二段、核三段骨架砂體分布不均勻，指狀厚層的高孔滲砂體可能是重要的油氣運移通道。油氣富集區(qū)往往對應(yīng)著砂體展布方向，而不同物源砂體之間儲層連通性差，物性差，油氣富集程度低。

張店–白秋復(fù)雜斷塊區(qū)具“近源、層厚”特點（圖2），如南99井核二Ⅲ亞段砂巖厚度達(dá)72 m，含砂率為49.3%，平均孔隙度為21.4%，滲透率一般為 157×10-3μm2～621×10-3μm2；而魏崗復(fù)雜斷塊區(qū)具“遠(yuǎn)源、層薄”特點，處在三角洲前緣末端的魏崗Ⅰ斷塊魏10井核二Ⅲ亞段砂巖累計厚度達(dá)240 m，平均孔隙度為 11.5%，滲透率為 26×10-3μ m2～229×10-3μm2。因此，北部砂體發(fā)育規(guī)模和物性差異是造成復(fù)雜斷塊區(qū)儲量豐度、產(chǎn)能差異的重要原因。

圖1 南陽凹陷構(gòu)造格局及研究區(qū)位置

圖2 南陽凹陷魏21井－南26井核二段沉積微相聯(lián)井剖面（近東西向）

2.2 斷層作用

南陽凹陷斷裂極為發(fā)育，主導(dǎo)控制著凹陷的沉積作用、構(gòu)造發(fā)育及構(gòu)造展布格局。北東東向、北東向、近東西向三組斷裂斷距較大，延伸較長，相互交切魏崗、張店鼻狀構(gòu)造根部，形成一系列有利的斷鼻（斷塊）圈閉，控制了油氣的生成、聚集和分布[3]。由過魏崗、張店鼻狀構(gòu)造主體的地震剖面可知，除邊界控制的斷層外，共有不同時期切穿核三Ⅰ亞段–核二Ⅱ亞段烴源巖的斷層38條，斷層的斷距一般為 30 ～100 m，延伸長度為 3 ～15 km。這些不同產(chǎn)狀、不同大小的斷裂控制著研究區(qū)油氣的宏觀分布。

斷層在地質(zhì)時期起通道作用還是遮擋作用，與斷層活動時期、斷層靜止期兩側(cè)巖層的物性、拼接方式及地層壓力等因素有關(guān)。在油氣大量運移聚集之前就已停止活動的斷層，一般都具有較好的封堵性，油氣在斷層附近聚集形成油氣藏；反之，斷層封閉性差，油氣運移至斷層附近，沿著斷層運移至另一盤，造成同一生烴層系生成的油氣向不同的儲集層輸送和聚集，或同一儲集層接合、聚集了多套烴源巖生成的油氣，出現(xiàn)“一源多層”或“一層多源”的現(xiàn)象[4]。

位于魏崗地區(qū)的魏崗一號斷層（F12），為一走向北北東、傾向南西西、長度7.1 km、最大斷距可達(dá)500 m的正斷層，對核桃園組地層的沉積有一定的控制作用（圖3）。該斷層主活動期在核三段早期，核一段晚期活動明顯減弱，在廖莊組沉積末期基本不活動；而主力烴源巖（Eh3～Eh2）在核一段沉積末期才開始成熟，因而，該斷層的活動期明顯早于古近系烴源巖的主生排烴期，加之?dāng)嗑啻髮τ蜌獾姆舛伦饔眠h(yuǎn)強于通道作用，使之成為早期成烴旋回（Eh1～El）的油氣運移通道，并沿魏崗鼻狀構(gòu)造脊穿過斷層向高部位運移；新近紀(jì)，斷層活動停止，因而對晚期成烴旋回(El～Q)生成的油氣主要起封堵作用，油氣主要聚集在魏崗、張店鼻狀構(gòu)造鄰近的不同斷塊內(nèi)。

圖3 魏崗一號斷層（F12）平面展布及地震剖面

3 成藏主控因素

魏崗、張店斷裂鼻狀構(gòu)造或受古隆起控制，或為同沉積差異壓實作用形成，這些構(gòu)造帶發(fā)育早且具有繼承性，最后定型時間為廖莊組沉積末期的構(gòu)造運動，形成時間早于南陽凹陷大量排烴期(核一段至廖莊組沉積末期)，加之這幾個構(gòu)造帶均處于生油區(qū)，因此，圈閉發(fā)育與油氣生排烴高峰期時間匹配良好[4]。

3.1 成藏關(guān)鍵期

通過烴源巖生烴史、流體包裹體及壓力、流體勢演化史模擬、圈閉形成史分析可知，南陽凹陷主力烴源巖層是核二Ⅲ段和核三Ⅰ段，烴類活動具有旋回性、多期次的特點（圖4）。油氣成藏過程表明，油藏普遍存在三期油氣充注和兩期油氣成藏，核三段烴源巖在核一段中末期達(dá)到生排烴高峰，核二Ⅲ亞段烴源巖在廖莊組末期達(dá)到生排烴高峰，從整體上看廖莊組是整個凹陷的生、排烴高峰期。主成藏期相當(dāng)于廖莊組末期開始的構(gòu)造抬升后至新近紀(jì)再沉積期，成藏期長達(dá)15.3 Ma～26.8 Ma。油氣的成藏作用大體經(jīng)歷了早期側(cè)向運移與斷層垂向輸導(dǎo)淺層成藏和晚期側(cè)向運移斷層封閉成藏。早期生成的原油主要來自核三段和核二Ⅲ亞段烴源巖，包括低成熟、成熟型原油；晚期生成的原油以成熟型為主，也包括由核二Ⅰ、Ⅱ亞段烴源巖生成的低成熟型原油。

3.2 成藏主控因素

3.2.1 構(gòu)造對油氣富集起著主導(dǎo)作用

對油藏解剖發(fā)現(xiàn)，構(gòu)造對魏崗、張店油田的油氣富集的控制作用主要表現(xiàn)在兩個方面：一是斷層作為油藏的遮擋物與鼻狀構(gòu)造相配合，形成各類油藏；二是兩條斷層相交或數(shù)條斷層相接構(gòu)成斷層圈閉，使油氣富集[3]。從流體勢的平面特征看，長期繼承性的古隆起形成了以匯聚流為主的流體勢等值線形態(tài)，使得來自牛三門次凹的原油從不同方向指向該構(gòu)造部位的低勢區(qū)匯聚。加上魏崗隆起區(qū)埋深相對較淺，良好的孔滲條件也為油氣運聚提供了通道，所以，魏崗、張店油田成為南陽凹陷最大的油田[4]。

3.2.2 油藏含油范圍和油藏高度受斷層封閉性控制

通過對斷層封閉要素與成藏相關(guān)性量化研究認(rèn)為，影響斷層封閉性的主控因素是斷層規(guī)模、泥巖涂抹系數(shù)、對置盤砂地比以及斷層傾角等，低序級斷層和早期斷層具有良好的封閉性。通過典型油藏解剖和成藏特征分析，斷層控藏具有多重性，油氣分布受斷塊控制，即斷層控藏和側(cè)向封堵[4]。油氣運移主要為沿斷層的階梯狀運移和穿斷層沿儲集層的串層側(cè)向運移，兩種運移交替進(jìn)行，從深層運移至淺層。油氣聚集于被斷層不斷分隔的塊斷單元中，由南向北的斷塊含油層位不斷減少。油藏特征普遍表現(xiàn)為“含油高度小、含油寬度窄”的特點。

近年來的勘探成果表明，魏崗、張店鼻狀構(gòu)造與砂體的展布具有較好的對應(yīng)關(guān)系，即鼻狀構(gòu)造的軸向與砂體的軸向基本重合或斜交，兩翼處于砂體側(cè)緣部位。北西向或北東向的斷層切割砂體，上傾方向受到斷層遮擋，側(cè)緣方向形成巖性尖滅，兩因素相結(jié)合形成了斷層–巖性油氣藏。在鼻狀構(gòu)造主體部位的高斷塊鉆探多能見到較厚的油層，而到其翼部的低部位一般含油情況變差。說明鼻狀構(gòu)造不僅給油氣聚集提供了有利場所，而且對油氣的富集起著良好的控制作用（圖5）。

圖4 南陽凹陷油氣充注史分布

圖5 魏崗油田南北向剖面及主要區(qū)塊含油高度剖面

4 勘探潛力分析

南陽凹陷魏崗、張店鼻狀構(gòu)造的繼承性發(fā)育十分有利于油氣運聚，是有利勘探方向。受構(gòu)造運動和成烴旋回的影響，有機質(zhì)熱演化經(jīng)歷了早期成烴與晚期成烴旋回。特別是廖莊組沉積末期，同期發(fā)生的差異抬升構(gòu)造運動導(dǎo)致油氣大規(guī)模運移，形成現(xiàn)今東部地區(qū)斜坡帶眾多、與斷層有關(guān)的油氣藏。斜坡帶發(fā)育的各種斷鼻（斷塊）都被證實是有利的油氣聚集帶。

4.1 晚期成烴旋回

晚期成烴旋回主要發(fā)生在廖莊組末期開始的構(gòu)造抬升期至新近紀(jì)再沉積期。由于凹陷處于拗陷期，地層差異抬升作用增加鼻狀構(gòu)造與烴源巖勢能差，油氣構(gòu)造脊首先向北運移，部分油氣沿砂體穿斷層側(cè)向運移。這一時期，主要斷層活動基本停止，生成的烴類主要聚集在斜坡帶內(nèi)側(cè)及中央凹陷帶周緣的砂體中，容易形成異常高壓。因此，在鼻狀構(gòu)造傾沒端及兩翼發(fā)育的碎屑巖重力流砂體及灘壩砂體是研究區(qū)內(nèi)部隱蔽油氣藏的重要目標(biāo)。如張店鼻狀構(gòu)造帶西翼部署的張9-1井，初期日產(chǎn)油10.5 t，已累產(chǎn)原油397.2 t，證明在鼻狀構(gòu)造帶兩翼的斷層–巖性油藏中存在較大油氣潛力。在魏崗油田Ⅴ斷塊以北地區(qū)，雖然有北掉斷層遮擋作用影響，但距含油區(qū)較近，遮擋作用最弱，成藏可能性最大，如在Ⅵ、Ⅷ1等斷塊的核三段已發(fā)現(xiàn)了多個油藏。近期研究表明，南72井周緣斷塊群油氣運聚條件最為優(yōu)越，核三段應(yīng)是油氣勘探的有利層系。

4.2 早期成烴旋回

早期成烴旋回主要發(fā)生在核一段中末期–廖莊組沉積期，是核三段生成的低成熟–成熟油充注期。在這一時期，由斷層+砂巖儲集體構(gòu)成的復(fù)合型輸導(dǎo)體系中的油氣開始就近進(jìn)入金華–張店砂體并聚集于鄰近的圈閉中，通過構(gòu)造脊效應(yīng)和斷層面，沿鼻狀構(gòu)造軸部向北運移，部分油氣沿砂體穿斷層側(cè)向運移，或沿斷層呈階梯狀運移，因此，在斷層斷開的層位都能形成油氣聚集，油藏具有井段長、油層多而集中、含油帶窄等特點。魏崗油田5個核三段烴源巖樣品中僅1個樣品與核二段原油沉積環(huán)境相似，反映出核二段原油主要來自核二段烴源巖。魏 315井（核三Ⅱ亞段）原油樣品的伽馬蠟烷指數(shù)高達(dá)1.26，說明原油可能來自南部同型烴源巖，反映了魏崗油田原油與生油巖物源輸入的一致性。因此，在早期成烴旋回中晚期，部分?jǐn)嗔讶栽诨顒?，為這部分烴類進(jìn)入核三段儲層提供了條件，繼承性發(fā)育的古隆起或差異壓實形成的鼻狀構(gòu)造更有利于油氣運聚，已發(fā)現(xiàn)油藏主要集中在魏崗、張店鼻狀構(gòu)造軸部高部位[5-8]。綜合研究認(rèn)為，在油氣運移流線密集的路徑上，主要尋找斷層封閉的斷鼻（斷塊）油藏和斷層–巖性油藏。

5 結(jié)論

（1）南陽凹陷主力烴源巖層是核二Ⅲ亞段和核三Ⅰ亞段，烴類活動具有旋回性、多期次的特點。主成藏期相當(dāng)于廖莊組末期開始的構(gòu)造抬升后至新近紀(jì)再沉積期，成藏期長達(dá)15.32 Ma～6.8 Ma。

（2）研究區(qū)斷層＋砂巖儲集體構(gòu)成復(fù)合型輸導(dǎo)體系，油氣主要沿構(gòu)造脊向北運移，沿斷裂或儲集巖向上運移并在圈閉中聚集成藏。

（3）含油圈閉一般在鼻狀構(gòu)造背景條件下形成，往往被斷層分割而復(fù)雜化，而斷塊（斷鼻）則成為一個基本的含油氣單元。受構(gòu)造運動和成烴旋回的影響，油氣藏平面上和縱向上分布呈規(guī)律性的變化特征。

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