高郵凹陷垛一段油氣藏特征及成藏控制因素分析

李儲華

(中石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院,江蘇 揚州 225009)

蘇北盆地高郵凹陷三垛組一段(E2s1)油氣藏是區(qū)內(nèi)6個主要含油氣層系之一[1-3]，主要分布在深凹地區(qū)(包括深凹帶、真武斷裂帶和漢留斷裂帶)58個含油斷塊的88個儲量計算單元中(圖1)。E2s1成藏條件較為有利，埋藏相對較淺、儲集物性條件優(yōu)越，又單井產(chǎn)量高，具有較好的商業(yè)開采價值。隨著勘探的不斷拓展，發(fā)現(xiàn)E2s1油氣藏的特征差異較大，成藏控制因素復(fù)雜，需要系統(tǒng)開展E2s1油氣藏成藏條件分析，明確油氣藏特征、總結(jié)控藏要素，為E2s1油氣藏的勘探挖潛和拓展提供技術(shù)支撐。

1 區(qū)域成藏條件

1.1 油源條件

高郵凹陷E2s1油氣藏為典型的它源型油氣藏，油源為下伏阜寧組四段(E1f4)烴源巖。E1f4烴源巖有機碳含量平均為1.53%，有機質(zhì)豐度較高，以Ⅰ和Ⅱ型干酪根類型為主，為較好-好烴源巖，深凹地區(qū)E1f4埋深大，鏡質(zhì)體反射率RO>0.6%，處于成熟烴源巖的生烴范圍內(nèi)[4]。E2s1存在兩期油氣充注，發(fā)生在三垛組二段(E2s2)沉積中晚期和鹽城組一段(Ny1)沉積中晚期，以第一期為主要成藏期。油氣主要成藏期與烴源巖大量生排烴期和圈閉形成時間匹配，有利于該區(qū)油氣充注成藏。

圖1 高郵凹陷E2s1油氣藏分布

1.2 油氣輸導(dǎo)條件

縱向上，E2s1油氣藏與E1f4烴源巖相隔多套地層，而圍繞深凹帶發(fā)育的真②、漢留、吳堡等邊界大斷層及分支斷層在縱向上組成“Y”型、反“Y”型斷層組合，是E1f4油氣縱向溝通E2s1儲層的主要通道。E1f4烴源巖生成的油氣以垂向運移為主，經(jīng)斷層及滲透性砂巖層等輸導(dǎo)體系運移到E2s1，遇到有效圈閉聚集成藏，形成E2s1油氣藏主要沿高郵凹陷斷裂帶分布的特征。

1.3 儲蓋組合條件

高郵凹陷E2s1地層厚度較大，深凹帶一般在500～700 m，可分為7個亞段，自上而下為E2s11到E2s17。E2s1沉積期物源供給充分，多物源、多沉積體系，整體表現(xiàn)為砂巖發(fā)育、橫向變化快的特征[5-8]?？v向上，早期為湖泊—三角洲沉積體系，晚期演化為河流沉積體系，整體具有粗—細(xì)—較粗的沉積旋回特征。受沉積體系橫向和縱向變化的影響，不同地區(qū)、不同亞段的砂泥巖發(fā)育程度存在較大差異，按照蓋層條件的展布范圍，可劃分為區(qū)域儲蓋組合和局部儲蓋組合：E2s16底部泥巖-E2s17砂巖儲層為區(qū)域儲蓋組合；E2s11-6內(nèi)部泥巖蓋層與儲層形成局部儲蓋組合；E2s14-5泥巖在各個地區(qū)相對發(fā)育，近似區(qū)域分布，與下伏E2s16砂巖儲層構(gòu)成E2s1主要局部儲蓋組合。因此，高郵凹陷E2s1具有多套儲蓋組合，儲蓋條件有利。

2 油藏特征

E2s1油氣藏雖然集中在深凹地區(qū)，但油氣藏的儲量規(guī)模、分布地區(qū)、分布層系及油氣藏類型等特征差異較大。因此，從油藏規(guī)模、分布地區(qū)、分布層位、類型等方面開展油藏解剖，明確油氣藏特征。

2.1 儲量規(guī)模差異大

按區(qū)塊儲量規(guī)模劃分6個級別，已發(fā)現(xiàn)E2s1油藏氣分布在58個含油區(qū)塊中，不同區(qū)塊的儲量規(guī)模差異較大(圖2)，其中儲量規(guī)模大于500×104t的僅1個區(qū)塊，即Z12塊；而儲量規(guī)模小的區(qū)塊還不到10×104t，這類油氣藏數(shù)量較多，共有27塊。儲量規(guī)模差異大反映出油氣富集條件較大的差異。

圖2 E2s1含油氣塊累計儲量占比及累計含油塊數(shù)統(tǒng)計

2.2 分布地區(qū)廣泛

從平面分布來看，目前發(fā)現(xiàn)的E2s1油氣藏主要分布在高郵凹陷深凹領(lǐng)域(包括深凹帶、南部斷裂帶和漢留斷裂帶)多個地區(qū)的構(gòu)造高帶上，分布范圍較廣。不同地區(qū)儲量差異較大，其中真武地區(qū)儲量最多，油氣最為富集，占E2s1儲量的53%；其次是富民、黃玨、邱家-徐家莊、曹莊和永安地區(qū)，其累計儲量占整個E2s1儲量的42%，而聯(lián)盟莊、邵伯、周莊及陳堡等地區(qū)儲量相對較少，儲量僅占5%。

2.3 成藏層系相對集中

縱向上7個E2s1亞段均有油氣分布，但成藏層系相對集中分布在E2s14-7。統(tǒng)計表明， E2s16、E2s17、E2s15及E2s14四個亞段累計探明儲量約占E2s1探明儲量的94%，其中E2s16占E2s1儲量的38%。

2.4 油氣藏類型多樣

高郵凹陷E2s1油氣藏類型多樣，按照成因可分為兩大類：構(gòu)造油氣藏和斷層-巖性復(fù)合油氣藏(圖3)，構(gòu)造油氣藏細(xì)分為三類：滾動背斜油氣藏、斷層油氣藏和火成巖脈鼻狀油氣藏，其中斷層油氣藏又細(xì)化為兩亞類：斷鼻油氣藏和斷塊油氣藏；斷層-巖性復(fù)合油氣藏屬于隱蔽型油氣藏，是由斷層遮擋和巖性變化共同控制的隱蔽油氣藏類型，主要分布在巖性變化快的層段和地區(qū)，如黃玨地區(qū)等。

不同類型油氣藏富集程度不同。構(gòu)造油氣藏是主力油氣藏類型，占探明儲量的絕大部分，是E2s1勘探和挖潛的主要油氣藏類型，其中背斜油氣藏最多，占探明儲量的44%，斷層油氣藏占探明儲量的41%;而斷層-巖性油氣藏儲量占探明儲量的9%，也是E2s1油氣藏的重要類型，具有較大勘探潛力。

圖3 高郵凹陷E2s1油氣藏成因類型劃分

3 油氣成藏控制因素

油氣藏特征與E2s1油氣藏的成藏控制因素有關(guān)，受構(gòu)造背景、斷層輸導(dǎo)、斷層封閉性、儲蓋組合、砂體發(fā)育程度等方面的共同控制。

3.1 有效輸導(dǎo)體系控制油藏分布范圍

E2s1油氣藏縱向上遠(yuǎn)離烴源巖，油氣以垂向運移為主，油氣成藏離不開斷層的輸導(dǎo)。在深凹地區(qū)發(fā)育真武、漢留等斷裂帶，各級斷層發(fā)育，形成多種有利斷層組合。不同地區(qū)有不同的輸導(dǎo)，如永安地區(qū)發(fā)育“Y式富砂型”輸導(dǎo)體系(圖4)，大斷層切割到下伏的E1f4烴源巖，起到良好的油源溝通作用。深凹地區(qū)周圍斷裂系統(tǒng)發(fā)育，輸導(dǎo)體系較好，充分溝通油源，控制了油氣藏沿深凹廣泛分布。

3.2 繼承性構(gòu)造背景控制區(qū)帶油藏規(guī)模

高郵凹陷E2s1與下伏的戴南組(E2d)油氣藏同屬于上含油氣系統(tǒng)，其成藏具有明顯繼承性。E2s1油氣藏主要分布在E2d的繼承性構(gòu)造背景上，包括真武、黃玨、富民及徐家莊等油田。大構(gòu)造背景控制的區(qū)帶油氣規(guī)模大，如真武油田E2s1繼承性發(fā)育E2d油氣藏較大構(gòu)造背景控制的大規(guī)模油氣藏，累計發(fā)現(xiàn)探明儲量占高郵凹陷E2s1探明儲量的50%以上。因此，下伏E2d有良好構(gòu)造背景的地區(qū)同樣是E2s1成藏的有利地區(qū)。

3.3 有利儲蓋組合控制油藏富集層位

E2s16底部暗色泥巖全區(qū)穩(wěn)定分布，與E2s17砂巖儲層組合成分布范圍廣、控制油氣藏面積大的重要區(qū)域性儲蓋組合。而凹陷內(nèi)E2s1砂巖發(fā)育，其余亞段缺乏有效的區(qū)域蓋層，因而層內(nèi)各亞段間的局部儲蓋組合控制了E2s1油氣的富集。

圖4 永安地區(qū)Y式富砂型油氣輸導(dǎo)模式

局部有利儲蓋組合主要是由E2s11-6各亞段內(nèi)部砂巖發(fā)育程度不同的地層相互組合構(gòu)成(圖5)。結(jié)合上、下亞段砂地比，將局部儲蓋組合劃分為三種樣式：當(dāng)目的層砂地比>0.35、上覆地層砂地比<0.35時，形成“下儲上蓋式”有效儲蓋組合；當(dāng)目的層砂地比介于0.10～0.35、上覆地層砂地比>0.35時，形成“自儲自蓋式”的儲蓋組合，不完全受上覆地層的控制；當(dāng)目的層砂地比介于0.10～0.35、上覆地層砂地比<0.35時，形成“混合式”儲蓋組合。局部儲蓋組合受地層砂地比變化影響，不同亞段的儲蓋組合在各個地區(qū)分布不同，造成各地區(qū)油氣藏形成的富集層位不同。統(tǒng)計表明，E2s11-6“下儲上蓋式”、“混合式”是兩類最重要的儲蓋組合樣式。

圖5 E2s1油氣藏儲層及上覆地層砂地比關(guān)系

3.4 斷層封閉性控制油氣側(cè)向遮擋

斷層遮擋是油氣成藏的關(guān)鍵因素。目前發(fā)現(xiàn)的E2s1油氣藏幾乎都需要斷層遮擋成藏，無論是順向盤一側(cè)還是反向盤一側(cè)，只要砂地比合適，斷層都具備封閉條件，能夠封擋油氣成藏。

從對已知的控藏斷層封閉性統(tǒng)計看(圖6)，斷層對置盤砂巖含量是影響斷層封閉性最重要的因素：大斷層對置盤的砂地比<0.7時斷層封閉性較好，而砂地比>0.7時仍有隨機封擋的油氣藏；對于三～五級斷層來說，砂地比<0.19時油氣藏以油層為主，封閉性好；砂地比介于0.19～0.35時，油層與油水間互層都出現(xiàn)，斷層封閉性較好；砂地比介于0.35～0.55時，一般為油水交互層，封閉性中等；砂地比>0.55時未發(fā)現(xiàn)油氣藏，表明封閉性差。斷層封閉性對側(cè)向封擋起到重要作用，保證了油氣側(cè)向不散失，有利于聚集成藏。

3.5 砂巖發(fā)育程度影響油氣成藏類型

儲層砂巖發(fā)育程度與油氣成藏類型關(guān)系密切。圖7顯示，在砂地比0.10～0.75的范圍內(nèi)都有油氣藏分布，其中斷層-巖性復(fù)合油氣藏受儲層砂地比影響明顯：砂地比越小越容易形成復(fù)合油氣藏。目前發(fā)現(xiàn)的復(fù)合油氣藏砂地比介于0.10～0.35，統(tǒng)計有51個油氣藏砂地比小于0.35，其中復(fù)合油氣藏有19個，占37%。復(fù)合油氣藏的砂地比同時受深度控制，隨深度增加，斷層-巖性復(fù)合油氣藏成藏對砂地比的要求逐漸減低，砂地比較高時可以形成斷層-巖性油氣藏，目前統(tǒng)計在埋深2 400 m時，砂地比達(dá)到0.35仍能夠形成斷層-巖性油氣藏。而構(gòu)造油氣藏不受儲層砂地比影響，在各個含量段都能夠形成構(gòu)造油氣藏。因此，結(jié)合儲蓋組合有利區(qū)的優(yōu)選，在探索斷層-巖性復(fù)合油氣藏的過程中，砂巖含量的分布至關(guān)重要。

圖6 三～五級斷層對接盤砂地比與斷層封閉性關(guān)系

圖7 儲層砂地比與油氣成藏類型關(guān)系

3.6 成藏有利區(qū)帶優(yōu)選

結(jié)合輸導(dǎo)條件、構(gòu)造高帶、儲蓋組合、砂地比及遮擋斷層封閉性的分析，首先由于真②、漢留、吳堡等邊界大斷層及分支斷層是有利輸導(dǎo)斷層，這些斷層沿高郵凹陷深凹帶及周邊分布，因此深凹帶及周邊地區(qū)是E2s1油氣藏分布的有利地區(qū)；其次在油氣藏分布有利地區(qū)結(jié)合構(gòu)造解釋優(yōu)選構(gòu)造高帶，明確有利地區(qū)的富集帶，如黃玨、邵伯、富民、永安等地區(qū)的構(gòu)造高帶是油氣富集區(qū)；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合儲蓋組合定量判別條件確定各個地區(qū)油氣成藏的有利層系，如黃玨地區(qū)以E2s12-3及E2s15-7為有利層系，并結(jié)合地層砂地比判斷圈閉類型并開展相應(yīng)的圈閉落實工作，最后開展遮擋斷層的側(cè)向封閉性判別，從而優(yōu)選有利圈閉。通過分析，最終確定黃玨、真武、肖劉莊、永安等地區(qū)仍存在有利區(qū)帶及有利圈閉。

據(jù)此，通過對E2s1油氣藏特征、成藏控制因素的分析，優(yōu)選黃玨地區(qū)開展勘探研究，部署實施的HX164井獲得油層9層30.1 m，試獲高產(chǎn)工業(yè)油流，成為近年來該區(qū)E2s1發(fā)現(xiàn)最厚油層井；按照隱蔽圈閉勘探方案部署鉆探的HX166、SX23井，均在E2s1鉆遇油層，是蘇北盆地按照隱蔽圈閉勘探方案部署實施首次取得的良好勘探成果。

4 結(jié)論

(1)E2s1油氣成藏具備良好的油源條件、油氣輸導(dǎo)條件及儲蓋組合條件，成藏條件有利。E2s1油氣藏主要分布在該凹陷深凹地區(qū)(包括深凹帶、南部斷裂帶和漢留斷裂帶)，分析認(rèn)為E2s1油氣藏具有儲量規(guī)模差異大、分布地區(qū)廣泛、成藏層系相對集中及油氣藏類型多樣等特征。

(2)E2s1油氣成藏有五個控制因素：①繼承性構(gòu)造背景控制區(qū)帶油氣規(guī)模，特別是下伏E2d構(gòu)造背景具有較大規(guī)模油氣藏，能夠為E2s1構(gòu)造提供近距離油源，從而控制E2s1油氣規(guī)模；②有效輸導(dǎo)體系控制油藏分布范圍，真武、漢留等溝通烴源巖的大斷層附近是油氣聚集的有利區(qū)；③有利儲蓋組合控制油藏富集層位，其中區(qū)域儲蓋組合及“下儲上蓋”式、“混合”式局部儲蓋組合是最有利的儲蓋組合，控制形成富集油藏；④斷層封閉性控制油氣側(cè)向封擋，大斷層一般具有較好封閉性，而三～五級斷層封閉性與對置盤砂地比關(guān)系密切；⑤砂巖發(fā)育程度影響油氣藏類型，當(dāng)砂地比介于0.1～0.35時具備形成斷層-巖性油氣藏的條件。