西湖凹陷構(gòu)造演化特征及油氣運聚單元劃分

于仲坤，丁 飛，趙 洪

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

油氣運聚單元是盆地中具有共同的油氣生成、運移和聚集歷史和特征的、具有成因聯(lián)系的一組油氣藏和遠景圈閉以及為其提供烴源的有效烴灶的集合體[1]。前人針對油氣運聚單元開展大量的研究表明每個運聚單元中的油氣都會在流體勢控制下按一定的規(guī)律運移和聚集在該運聚單元的圈閉中，不同的油氣運聚單元之間油氣不會相互溝通[2]。西湖凹陷目前尚未系統(tǒng)開展油氣運聚單元的劃分，對區(qū)域成藏及勘探目標優(yōu)選造成困擾。因此本文在開展剝蝕厚度恢復(fù)及古構(gòu)造演化等研究入手，探討西湖凹陷在油氣成藏關(guān)鍵時期的流體勢特征，劃分西湖凹陷油氣運聚單元，從油氣運移動力角度分析西湖凹陷油氣富集分布規(guī)律及原因，為成藏研究及油氣勘探開發(fā)提供依據(jù)。

西湖凹陷位于東海陸架盆地浙東坳陷東部，構(gòu)造上屬于東海盆地浙東拗陷內(nèi)的三級構(gòu)造單元。西湖凹陷總體上呈東斷西超的箕狀結(jié)構(gòu)，由西往東總體上可劃分出三個構(gòu)造單元，即西部斜坡區(qū)、中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、東部斷階區(qū)（圖1）[3-7]。沉積地層自下而上為古近系寶石組、平湖組、花港組，新近系龍井組、玉泉組、柳浪組、三潭組，第四系東海群組[8-9]，其中其主要含油氣層位為始新統(tǒng)平湖組與漸新統(tǒng)花港組（圖2）。

1 構(gòu)造格架及演化特征

西湖凹陷是在晚白堊世末期的構(gòu)造背景上沉積的新生代地層，總體以巨厚的中、上始新統(tǒng)和中新統(tǒng)為特征。西湖凹陷從成盆至今經(jīng)歷了多階段的構(gòu)造演化，新生代大體上演化經(jīng)歷下列三個階段（圖3）。

1.1 斷陷階段

晚白堊世—始新世由于受到太平洋板塊運動的影響，東海陸架區(qū)處于剪切拉張應(yīng)力狀態(tài)，受雁蕩運動和甌江運動作用，西湖凹陷斷陷沉積了下始新統(tǒng)地層和中、上始新統(tǒng)地層平湖組。平湖組地層沉積后期，晚始新世東海陸架區(qū)發(fā)生了以剪切擠壓作用為主的構(gòu)造事件（玉泉運動），西湖凹陷整體抬升，地層長期處于剝蝕階段，使得該區(qū)缺失了下漸新統(tǒng)地層，平湖組地層與上覆地層為不整合接觸，形成廣泛的區(qū)域不整合，為西湖凹陷油氣成藏構(gòu)筑了良好的輸導(dǎo)體系。

1.2 坳陷—反轉(zhuǎn)階段（龍井運動）

玉泉運動后，整個盆地處于應(yīng)力場相對松弛階段，西湖凹陷地層斷陷結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為坳陷結(jié)構(gòu)，接受沉積了花港組地層?；ǜ劢M地層沉積后期，晚漸新世西湖凹陷局部發(fā)生了以剪切擠壓作用為主的構(gòu)造事件（花港運動），西湖凹陷整體抬升，局部地層處于剝蝕階段，花港組地層與上覆地層為不整合接觸，形成局部不整合面。受區(qū)域運動菲律賓板塊的運動影響，整個東海陸架盆地再次受剪切拉分作用控制，盆地坳陷沉積，西湖凹陷坳陷沉積了巨厚的中新統(tǒng)地層（龍井組、玉泉組和柳浪組）。

中新世末至上新世早期，由于東側(cè)的強烈碰撞和仰沖導(dǎo)致了西湖凹陷內(nèi)壓扭或擠壓逆沖反轉(zhuǎn)。整個東海陸架區(qū)擠壓抬升，造成強烈隆升和剝蝕，形成廣泛的區(qū)域不整合面。西湖凹陷在中新世晚期玉泉組地層沉積后，龍井運動使得該區(qū)擠壓抬升，玉泉組地層大部分遭受剝蝕，僅在深凹中有殘留，形成不整合面。在此階段，有效烴源巖大量生排烴并有效成藏，是西湖凹陷含油氣系統(tǒng)關(guān)鍵時刻。

圖1 東海陸架盆地構(gòu)造區(qū)劃及西湖凹陷構(gòu)造單元劃分圖Fig.1 Simpli fied tectonic map of the East China Sea Shelf Basin and Tectonic units of Xihu Sag

圖2 西湖凹陷地層構(gòu)架Fig.2 Strata in Xihu Sag

1.3 區(qū)域性沉降階段

龍井運動后整個盆地再次處于應(yīng)力松弛階段。上新世至今，區(qū)域受印度板塊強烈作用影響，整個東海陸架區(qū)處于整體拉張下沉狀態(tài)，西湖凹陷開始接受了水平沉積上新

統(tǒng)三潭組和第四系東海群地層。

圖3 西湖凹陷地層剖面圖Fig.3 Stratigraphic section in Xihu Sag

2 流體勢等值圖的編制

2.1 流體勢計算公式

20世紀40年代，M. K. Hubbert 提出利用流體勢來闡述地下流體的運聚規(guī)律[10]。他把單位質(zhì)量的流體所具有的機械總和定義為勢，并建立數(shù)學(xué)模型，目前仍然是流體勢研究的關(guān)鍵模型。

式中：Ф-流體勢，m2/s2；g-重力加速度，9.81m/s2；z-測點相對于基準面的距離，m（基準面以上為正）；p-測點流體壓力，Pa；ρ-流體密度，kg/m3；v-流速，m/s；其中z為相對基準面的高度，基準面可以選任意高程。

地下流體流動速度緩慢，其動能忽略不計。當 v≈0時，流體勢的定義就為單位質(zhì)量流體的勢能：

2.2 流體勢計算

由于西湖凹陷柳浪組沉積末期（5Ma即關(guān)鍵時刻）油氣運移格局對油氣成藏影響較大，為了深入研究西湖凹陷的油氣運聚特征，需要對柳浪組沉積末期流體勢進行計算。

本文將通過回剝法恢復(fù)柳浪組沉積末期平湖組頂面構(gòu)造圖，其做法是：以現(xiàn)今構(gòu)造圖為基礎(chǔ)，按1km×1km的網(wǎng)格結(jié)點讀取該反射層的埋深，減去對應(yīng)結(jié)點上柳浪組現(xiàn)今上覆地層厚度，恢復(fù)柳浪組沉積末期平湖組頂面構(gòu)造圖（圖4(a)）。然后再通過公式2計算得到古構(gòu)造流體勢平面圖（圖4(b)）。

2.3 柳浪組沉積末期流體勢特征

由柳浪組沉積末期的古流體勢分布圖（圖4(b)）可以看出，其分布規(guī)律較強。在凹陷的沉積沉降中心部位的流體勢最高，在斜坡部位的流體勢較低。按照油氣運移遵循的原則，流體由凹陷中央的高勢區(qū)向斜坡帶的低勢區(qū)運移；在同一平面上，流體勢總體表現(xiàn)出由凹陷中央向斜坡逐漸降低的分布規(guī)律。整體來看，高勢區(qū)分布范圍較小，主體位于凹陷的中北部，處于生烴中心，只要存在有效的圈閉，就能夠形成油氣藏，是有利的油氣聚集區(qū)。

圖4 西湖凹陷平湖組(5Ma)頂面構(gòu)造圖(a)與流體勢等值圖(b)Fig.4 Top structure (a) and fluid potential contour(b) of Pinghu Formation (5Ma) in Xihu Sag

3 運聚單元劃分

以流體勢分析為基礎(chǔ)的油氣運聚格局分析，是劃分油氣運聚單元的基礎(chǔ)[1]。

本次研究中運聚單元邊界的劃分是在含油氣系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上實現(xiàn)。首先做出有效烴源巖大量生排烴期有效烴源巖系頂面（儲層底面）的流體勢圖，研究油氣疏導(dǎo)體系的分布；在流體勢圖上根據(jù)高勢面的分布劃出油氣運移分割槽；以分割槽為邊界并考慮油氣輸導(dǎo)體系的分布確定油氣運聚單元的邊界[11-12]。

研究區(qū)有效烴源巖大量生排烴時刻為柳浪組沉積末期（距今5Ma），參考古流體勢特征（圖4(b)），根據(jù)西湖凹陷油氣輸導(dǎo)體系分布，將凹陷劃分為三大油氣運聚區(qū)，即西部斜坡油氣運聚區(qū)、中央洼陷油氣運聚區(qū)和東部斷階油氣運聚區(qū)。同時參考構(gòu)造、流體勢變化情況等，在三大油氣運聚區(qū)的基礎(chǔ)上又劃分出9個油氣運聚單元。運聚單元I、II、III、IV屬于西部斜坡油氣運聚區(qū)；運聚單元V、VI、VII屬于中央洼陷油氣運聚區(qū)；運聚單元VIII、IX屬于東部斷階油氣運聚區(qū)（圖5）。

3.1 西部斜坡油氣運聚區(qū)

I—IV號運聚單元：位于西湖凹陷西部，該區(qū)域斷裂發(fā)育，為油氣縱向和橫向運移提供良好輸導(dǎo)條件；發(fā)育的圈閉類型主要有斷背斜、斷鼻、斷塊圈閉[13]。其中I、II、III號運聚單元部分處于高勢區(qū)，有利于流體向斜坡低勢區(qū)運移、成藏，是較好的油氣聚集單元。

3.2 中央洼陷油氣運聚區(qū)

V—VII運聚單元：位于西湖凹陷中部，該區(qū)域油氣以砂巖、斷層輸導(dǎo)體系為主；發(fā)育的圈閉類型主要有背斜、斷背斜、斷鼻、斷塊圈閉。其中V、VI號運聚單元整體處于高勢區(qū)，只要存在有效的圈閉，就能夠形成油氣藏，是較好的油氣聚集單元。

圖5 西湖凹陷平湖組(5Ma)流體勢及運聚單元劃分Fig.5 Fluid potential and migration-accumulation unit partition of Pinghu Formation (5Ma) in Xihu Sag

3.3 東部斷階油氣運聚區(qū)

VIII—IX運聚單元：位于西湖凹陷東部，VIII、IX號運聚單元整體處于低勢區(qū)，不利于流體運移、成藏，是比較差的油氣聚集單元。

4 結(jié)論

（1）流體勢總體表現(xiàn)出由凹陷中央向斜坡逐漸降低的分布規(guī)律，西湖凹陷中央為主要供流區(qū)，斜坡帶為泄流區(qū)。高勢區(qū)分布范圍較小，主體位于凹陷的中北部，處于生烴中心，只要存在有效的圈閉，就能夠形成油氣藏，是有利的油氣聚集區(qū)。

（2）結(jié)合流體勢特征將西湖凹陷劃分出3個油氣運聚區(qū)9個油氣運聚單元。其中西部斜坡油氣運聚區(qū)的I、II、III號運聚單元和中央洼陷油氣運聚區(qū)的V、VI號運聚單元是較好的油氣聚集單元。