下?lián)P子上古生界油氣富集條件探索

曹 駿

（華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院物探所，南京 210007）

下?lián)P子地區(qū)是中國南方中、古生界海相油氣勘探的重要領(lǐng)域之一，幾十年來在這個地區(qū)打了很多鉆井，但是幾乎都是“口口見油，口口不流”。在總結(jié)前人的工作基礎(chǔ)上，針對中、古生界海相油氣勘探的進(jìn)展及現(xiàn)狀，筆者提出了“二次生烴、晚期成藏、深源淺找、古源新找、多源兼探、有效成藏組合、立體勘探”等勘探思路。眾所周知，由于下?lián)P子地區(qū)在印支—燕山運(yùn)動中遭受了強(qiáng)烈的逆沖推覆作用，古生界地層遭受嚴(yán)重破壞，而且下古生界油氣大都在印支之前已經(jīng)進(jìn)入生油高峰和生氣階段，因此早期形成的以下古生界為烴源巖的油氣藏大都難以保存。而通過鉆井對上古生界烴源巖的分析，它們普遍演化程度不高，有很多現(xiàn)在才進(jìn)入主力排烴期，因此研究上古生界油氣富集條件成為下?lián)P子勘探的當(dāng)務(wù)之急。

油氣藏能否富集是多種復(fù)雜地質(zhì)因素共同作用的結(jié)果，通過多年下?lián)P子地區(qū)的鉆探工作可知，所有鉆探到上古生界的鉆井都獲得了豐富的油氣顯示，鉆遇到大隆、龍?zhí)丁⒐路?、棲霞組等多套優(yōu)質(zhì)烴源巖，而且區(qū)域內(nèi)龍?zhí)督M泥巖、周沖村組膏巖以及中新生界發(fā)育的多套泥巖均能作為圈閉良好的蓋層。通過鉆井研究，區(qū)域內(nèi)的有效儲層主要有兩大類：碳酸鹽巖地縫洞型以及龍?zhí)督M的致密砂巖型。但是，這些鉆井都沒有形成大型的油氣的富集區(qū)，結(jié)合鉆井和野外地質(zhì)調(diào)查，筆者認(rèn)為其未能富集的關(guān)鍵因素有：一是二疊系烴源巖在燕山期之后能否大量排烴，即是否屬于“二次生烴”“晚期生烴”的優(yōu)勢區(qū)域；二是儲集空間是否有效，儲層問題在黃橋地區(qū)反應(yīng)特別明顯，大部分的井顯示很好但是由于儲層太過致密并且動能不足，未能形成規(guī)模產(chǎn)能，儲層經(jīng)過后期改造孔、滲條件得到改善的則能獲得低產(chǎn)油流，因此認(rèn)為優(yōu)勢儲層也是下?lián)P子地區(qū)油氣能否富集的關(guān)鍵因素。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

本區(qū)中、古生界構(gòu)造演化史大致可分為三大階段：印支運(yùn)動之前，上震旦紀(jì)—三疊紀(jì)原始地層建造—構(gòu)造穩(wěn)定階段；印支—中燕山旋回，三疊紀(jì)末—侏羅紀(jì)強(qiáng)烈擠壓改造、壓性盆地疊加階段；晚燕山—喜山拉雅旋回，白堊紀(jì)—第四紀(jì)拉張為主-擠壓為輔的交替改造、大型凹陷與斷-坳復(fù)合型盆地疊加階段。通過對下?lián)P子地區(qū)的構(gòu)造演化分析，筆者基本可以確定印支運(yùn)動在整個構(gòu)造運(yùn)動中對下?lián)P子地區(qū)的古生界油氣藏有較大的破壞作用，而后期的燕山—喜山期構(gòu)造拉張運(yùn)動對印支運(yùn)動后的殘留油氣藏又進(jìn)一步進(jìn)行了二次的破壞和改造。因此，在下?lián)P子地區(qū)取得油氣突破有兩點思路：一是尋找印支期及燕山期構(gòu)造應(yīng)力相對較小，破壞作用不明顯的原生油氣藏；二是尋找印支期被大幅度抬升，二疊系烴源巖有強(qiáng)烈二次生烴潛能的地區(qū)。下?lián)P子地區(qū)海相構(gòu)造區(qū)劃如圖1所示。

印支—燕山期，揚(yáng)子板塊與華北板塊拼接以及太平洋板塊與揚(yáng)子板塊的碰撞導(dǎo)致本區(qū)中、古生界發(fā)生強(qiáng)烈形變，形成一系列緊閉、平臥褶皺及沖斷推覆構(gòu)造，并引起下?lián)P子地區(qū)大面積火山噴發(fā)及巖體侵入。在這樣的構(gòu)造背景下，已有的下古生界油氣藏被破壞必定是比較嚴(yán)重的，能夠殘存的原生油氣藏一般很少，再加上晚燕山—喜山期的拉張作用，對原生油氣藏的保存更加是雪上加霜。經(jīng)過分析，目前通過露頭以及地震資料發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)構(gòu)造都是在這兩個時期形成的，比如目前重點解剖的黃橋、句容地區(qū)。對此類圈閉來說，原生的油氣藏是很難得到大規(guī)模保存的，這些圈閉是否能夠得到后期的烴類充注是其是否含油氣的關(guān)鍵，因此晚期生烴、二次生烴、晚期成藏對古生界的勘探就顯得十分重要。

圖1 下?lián)P子地區(qū)海相構(gòu)造區(qū)劃

2 烴源巖及二次生烴、晚期生烴

2.1 上古生界烴源巖

本區(qū)上古生界發(fā)育多套較好的烴源層：二疊系泥巖、三疊系下青龍組的泥巖、棲霞組生物灰?guī)r以及石炭統(tǒng)的泥巖。上古生界烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型多為IIIII型，其中二疊系泥巖有機(jī)碳含量最高，是區(qū)內(nèi)最好的烴源巖。

2.2 下?lián)P子地區(qū)“二次生烴”的含義

中國對二次生烴的研究始于20世紀(jì)90年代中期。不同的研究者分別對二次生烴給出了大同小異的定義。其中都包含以下流程：一次生烴—抬升剝蝕、降溫、生烴中止—再次深埋、增溫、再生烴（二次生烴）[1]。但是，在下?lián)P子地區(qū)，“二次生烴”的概念包含特定地層層位與特定地質(zhì)時代的涵義，指的是古生界海相烴源巖，時間以印支運(yùn)動為界，在此之前的生烴稱為早期生烴或者一次生烴，在這之后即晚白堊至第四紀(jì)時期，在中、新生代盆地疊加引起的增熟生烴稱為“晚期生烴”或者“二次生烴”。當(dāng)然，這種“盆地疊加”并非二次生烴的內(nèi)在原因。其根本原因是烴源巖的受熱溫度增高，即當(dāng)其受熱溫度超過抬升冷卻事件發(fā)生之前的溫度時，生烴過程又重新開始[2]。而受熱溫度增加的原因由兩個方面決定，一是重新埋深增溫，二是地溫梯度增高（盆地基底熱流增高），抑或者是兩者共同作用的結(jié)果[3]。

2.3 “二次生烴”條件研究

對照上面的關(guān)于“二次生烴”或者“晚期生烴”的條件：烴源巖的受熱溫度增高，即當(dāng)其受熱溫度超過抬升冷卻事件發(fā)生之前的溫度時[4]。研究的句容、無為以及黃橋地區(qū)都在印支運(yùn)動中有過不同幅度的抬升，對比黃橋溪1井、句容N3井、無為NC4井的三疊系剝蝕量，黃橋地區(qū)剝蝕量最大，而句容、無為地區(qū)的剝蝕量相對較少，推斷出黃橋地區(qū)二疊系烴源巖較句容、無為地區(qū)抬升高、降溫快。

同時，在句容、無為地區(qū)，筆者結(jié)合埋藏史以及火山活動，分析這兩個地區(qū)有一定厚度的白堊系地層沉積，并且這兩個地區(qū)的火山活動也主要集中在中生代的白堊世、侏羅世，因此分析這兩個地區(qū)可能發(fā)生明顯的地層增溫的時間大約為白堊世，“二次生烴”的時間應(yīng)該為這一時期，而在此之后句容、無為地區(qū)再也沒有地層的大幅沉降以及火山活動這些可以對烴源巖有明顯增溫效果的地質(zhì)運(yùn)動，因此筆者分析這些地區(qū)白堊世后應(yīng)該沒有再發(fā)生“二次生烴”的條件。而對黃橋地區(qū)來說，通過對蘇174埋藏史分析結(jié)合白堊世沉積厚度，分析該地區(qū)發(fā)生的增溫作用應(yīng)該是從晚白堊世開始直到現(xiàn)今，而且二疊烯烴源巖受熱溫度要超過印支前，結(jié)合該地區(qū)火山活動微弱，因此必需埋深要大于原始的沉積深度，據(jù)此推測黃橋地區(qū)的“二次生烴”的時間大致應(yīng)該為上新世末期至今[5]。

2.4 生烴強(qiáng)度分布

通過對下?lián)P子多個地區(qū)的鉆井的烴源巖巖石樣本進(jìn)行模擬試驗以及生烴動力學(xué)參數(shù)的求取，筆者取得了黃橋地區(qū)的溪1井、句容地區(qū)的N3井以及無為地區(qū)的NC4井的二疊系主要烴源巖的階段生烴強(qiáng)度分布情況[6]。

無為地區(qū)的二疊系烴源巖的主要生烴時間段為三疊世末至侏羅世，由于該地區(qū)印支運(yùn)動中抬升幅度有限，而且在侏羅世以及白堊世都有大幅度的沉降作用以及火山活動，因此該地區(qū)的初次生烴沒有明顯的中止現(xiàn)象，不存在“二次生烴”。

句容地區(qū)的二疊系烴源巖的主要生烴時間段為晚侏羅世—白堊世，該地區(qū)的烴源巖的排烴時間從三疊末開始，由于在印支運(yùn)動中抬升幅度較少，因此初次的生烴強(qiáng)度較大，特別是二疊系深部的烴源巖，經(jīng)過印支運(yùn)動二疊系烴源巖初次排烴中止，有個短暫的停頓，之后由于侏羅世末以及白堊世的大幅度沉降，加上火山活動，在白堊世，句容地區(qū)的排烴達(dá)到高峰，這一時期為句容地區(qū)“二次生烴”的最有力時段，但是該階段的排烴強(qiáng)度較初次排烴要小[7]。

而對于黃橋地區(qū)，筆者通過溪1井的生烴強(qiáng)度分析得知，該地區(qū)二疊系的烴源巖明顯分為兩個階段，侏羅世以前生烴強(qiáng)度較低，為該地區(qū)二疊系的烴源巖的初次生烴。筆者推測，這主要是由于印支運(yùn)動中該地區(qū)地層有大幅度的抬升，初次生烴過程迅速結(jié)束，而且該抬升作用發(fā)生在晚三疊世，因此二疊系烴源巖的生烴強(qiáng)度還較低，印支運(yùn)動造成了該地區(qū)二疊系烴源巖排烴過程在晚侏羅世—早白堊世有個明顯的間斷，直至晚白堊—第三系該地區(qū)的烴源巖出現(xiàn)了第二次的排烴高峰，這次的生烴強(qiáng)度明顯大于初次生烴，該地區(qū)的“二次生烴”潛力巨大[8]。

3 儲層

通過目前的勘探認(rèn)識，下?lián)P子地區(qū)主要發(fā)育兩大類儲層：砂巖儲層、碳酸鹽巖儲層。其中，砂巖儲層主要有中生界砂巖、龍?zhí)督M砂巖，碳酸鹽巖儲層則有上青龍組碳酸鹽巖、棲霞組碳酸鹽巖[9]。中生界的砂巖儲層中常見油氣顯示但是未有成藏實例，文中不予討論。三疊系青龍組的碳酸鹽巖儲層中的油氣多見于句容地區(qū)，而二疊系龍?zhí)督M的致密砂巖儲層中的油氣發(fā)現(xiàn)則多見于黃橋地區(qū)。目前，下?lián)P子地區(qū)的鉆井也多集中在黃橋、句容地區(qū)，因此儲層分析就以這兩個地區(qū)的實際鉆井情況進(jìn)行研究。

3.1 碳酸鹽巖儲層

碳酸鹽巖儲層以縫洞型為主，由風(fēng)化殼孔隙和裂隙型儲層構(gòu)成。該類型儲層通過實鉆主要發(fā)育在上青龍組以及棲霞組，它們的形成與下?lián)P子地區(qū)的多期構(gòu)造運(yùn)動以及印支運(yùn)動直接相關(guān)。海相中、古生界的碳酸鹽巖原生儲集空間并不發(fā)育，但是沿斷裂周邊，儲集條件可以得到明顯的改善，特別是兩組以上斷裂交叉部位，構(gòu)造應(yīng)力相對集中，是裂隙最發(fā)育的地方，并且該處有大型斷裂的存在，有可能誘發(fā)較大規(guī)模的碳酸鹽巖溶蝕孔洞，從而極大地改善儲集滲透能力[10]。

句容高帶多口鉆井顯示，該類儲層儲積條件良好，縫洞發(fā)育，在大多數(shù)鉆井中的青龍組可見油氣富集，并有多口鉆井試獲工業(yè)油流。經(jīng)過多年實際鉆井，句容地區(qū)雖發(fā)育有良好的儲層，但是由于前文分析句容地區(qū)的“二次生烴”有限，并且儲層埋藏深度不大，該地區(qū)后期負(fù)反轉(zhuǎn)強(qiáng)烈，多發(fā)育“通天”斷裂，因此該區(qū)域也未能獲得大型的商業(yè)油氣突破。句容地區(qū)JB1井油氣解釋成果圖如圖2所示。

圖2 句容地區(qū)JB1井油氣解釋成果圖

3.2 致密砂巖儲層

二疊系龍?zhí)督M（P2l）屬于碎屑巖儲層，物性特征多為低孔—低滲、特低孔—特低滲，鉆井統(tǒng)計孔隙度在3.44%～9.44%,單向氣測滲透率K在（0.041～0.220）×10-3μm2，同時具有極大的非均質(zhì)性。龍?zhí)督M儲層的孔隙發(fā)育較少，分布不太均勻，孔隙連通差?？紫兑源紊紫稙橹鳎浯螢樵紫?，在次生孔隙中又以粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔較為常見，溶孔主要是由于疏松巖屑、次為長石顆粒溶蝕而成。雖然受后期改造作用，但是黃橋地區(qū)儲層物性基質(zhì)孔隙度和滲透率均較低，偶有裂縫、溶蝕孔洞發(fā)育的情況。目前，黃橋地區(qū)的可采油氣主要集中在這些裂縫、溶蝕孔洞發(fā)育的地區(qū)，同時實鉆顯示要有二氧化碳驅(qū)動的井才能有可動用的油產(chǎn)出。

溪1井儲層中孔隙的面孔率介于0.20～2.12，平均為1.21，平均孔隙直徑介于46.89～100.54 μm，平均為73.72 μm，分選系數(shù)平均為48.73，平均配位數(shù)極低，僅為0.06。溪2井儲層中的孔隙極不發(fā)育，鑄體薄片中幾乎未見可測孔隙，巖石分選性差，膠結(jié)物少，顆粒間以線接觸為主。結(jié)合鉆井以及實際產(chǎn)油狀況，筆者認(rèn)為，龍?zhí)督M致密砂巖必須經(jīng)過后期的改造作用，使得孔、滲條件改善之后才能成為區(qū)域內(nèi)有效儲集空間。該地區(qū)還有一個問題，即地下流體動能不足，有大量的天然二氧化碳產(chǎn)出驅(qū)動的井才能產(chǎn)油，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的條件較為苛刻。

3.3 “源、儲”配置分析

上青龍組的碳酸鹽巖經(jīng)過風(fēng)化、淋濾以及后期斷裂改造，可以形成大規(guī)模的溶蝕孔洞、裂縫發(fā)育，從而極大地改善儲集、滲透能力，并且它直接覆蓋在二疊系主力烴源巖之上，配置關(guān)系良好，具備形成油氣富集的基本條件。而棲霞組的碳酸鹽巖如果要產(chǎn)生大量的風(fēng)化、溶蝕孔縫，則需要棲霞組的碳酸鹽巖接受風(fēng)化、淋濾，這樣上覆的二疊系的優(yōu)質(zhì)烴源巖會被剝蝕殆盡，無法形成有效的源、儲組合，很難形成油氣的規(guī)模富集。下?lián)P子上古生界油氣地質(zhì)綜合圖如圖3所示。

圖3 下?lián)P子上古生界油氣地質(zhì)綜合圖

龍?zhí)督M致密砂巖儲層位于二疊系幾套優(yōu)質(zhì)烴源巖的中間，縱向上是最優(yōu)的儲層，受物性條件的影響，其雖有最優(yōu)的供烴條件，但是儲集、滲透能力有限。結(jié)合黃橋?qū)嶃@情況，還必須有二氧化碳的天然驅(qū)動才能形成商業(yè)產(chǎn)量，因此其作為儲層形成油氣富集的條件比較苛刻。

4 定性分析結(jié)果

下?lián)P子地區(qū)“二次生烴”“晚期生烴”必須滿足一定條件：烴源巖在印支運(yùn)動前排烴強(qiáng)度不能太大，而且在印支運(yùn)動中要有大幅度的抬升，使得初次排烴能夠迅速中止，同時在后面的地質(zhì)歷史中要發(fā)生使得烴源巖的受熱溫度增加，并且受熱溫度超過抬升冷卻事件發(fā)生之前的溫度的地質(zhì)事件。

通過對無為、句容和黃橋地區(qū)進(jìn)行研究，筆者發(fā)現(xiàn)，無為地區(qū)僅一次生烴；句容地區(qū)“二次生烴”強(qiáng)度不大，而且僅存在于二疊系上部的烴源巖；黃橋地區(qū)“二次生烴”潛力巨大。

對于下?lián)P子地區(qū)“二次生烴”有利區(qū)的擴(kuò)展，根據(jù)地質(zhì)分析下?lián)P子南部地區(qū)由于和無為地區(qū)的地質(zhì)歷史類似，因此推測不是二次生烴的有利區(qū)域，而句容向北的區(qū)域則應(yīng)該是上古生界尋找二次生烴的有利區(qū)域。

上青龍組碳酸鹽巖的溶蝕孔縫型儲層生、儲、蓋組合優(yōu)越，具備油氣富集的基本條件，為下?lián)P子地區(qū)的有效優(yōu)勢儲層；龍?zhí)督M的致密砂巖由于特低孔—特低滲的“先天不足”，并且缺乏流體動能，龍?zhí)督M成為優(yōu)勢儲層的條件較為苛刻，不過黃橋地區(qū)由于有天然二氧化碳驅(qū)的存在也能成為區(qū)域內(nèi)的有效儲層。

5 結(jié)語

定性分析結(jié)果表明，目前，下?lián)P子地區(qū)上古生界“二次生烴”最有力的是黃橋地區(qū)，但是黃橋地區(qū)目前的主力儲層是二疊系龍?zhí)督M致密砂巖，這并非整個下?lián)P子地區(qū)的最優(yōu)儲層。而句容地區(qū)則有著下?lián)P子區(qū)域內(nèi)最優(yōu)的儲集空間，但是該區(qū)域的“二次生烴”不足，主力儲層埋藏不大，保存條件一般。因此，在今后的工作中，人們還需要開闊思路，根據(jù)形成油氣富集區(qū)的各項條件加強(qiáng)選區(qū)選帶工作，爭取早日在廣闊的下?lián)P子地區(qū)內(nèi)優(yōu)選出既是“二次生烴”有利區(qū)，又發(fā)育有碳酸鹽巖溶蝕孔縫儲層的地區(qū)，例如，宜興、溧陽盆地等地區(qū)是否具備這樣的條件還需要人們進(jìn)一步深入研究。總之，下?lián)P子地區(qū)面積廣闊，發(fā)育多套生、儲、蓋組合，人們應(yīng)該堅定信心，早日取得油氣突破。