蘇北盆地溱潼凹陷新生代侵入巖蝕變帶油藏地質(zhì)特

姚洪生，張 勇，蔣永平，趙梓平

(中國(guó)石化 華東分公司 采油廠，江蘇 泰州 225300)

蘇北盆地溱潼凹陷新生代侵入巖蝕變帶油藏地質(zhì)特

姚洪生，張 勇，蔣永平，趙梓平

(中國(guó)石化 華東分公司 采油廠，江蘇 泰州 225300)

通過(guò)對(duì)蘇北盆地溱潼凹陷新生代侵入巖展布、蝕變帶儲(chǔ)層以及時(shí)空配置關(guān)系的分析，探討了其成藏機(jī)理和模式。該區(qū)侵入巖形成時(shí)間為始新世三垛運(yùn)動(dòng)時(shí)期；侵入巖縱向上以順層侵入和穿層侵入展布為主，平面上以串珠狀展布；巖漿侵入加速了烴源巖熱演化進(jìn)程，對(duì)圍巖蝕變可形成良好儲(chǔ)集空間，在上拱應(yīng)力作用下，結(jié)合上部沉積巖，形成系列相關(guān)油氣圈閉。巖漿侵入演變過(guò)程對(duì)溱潼凹陷油氣聚集成藏起到了重要作用。

油氣成藏；蝕變帶；侵入巖；新生代；溱潼凹陷；蘇北盆地

1 地質(zhì)概況

蘇北盆地是在前陸盆地基礎(chǔ)上發(fā)育的白堊紀(jì)—新生代裂陷伸展盆地，自白堊紀(jì)以來(lái)，經(jīng)歷了儀征、吳堡、真武、三垛等多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的同時(shí)伴隨強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，除了形成大面積分布的以玄武巖為代表的噴發(fā)巖，還有大量侵入在新生界地層中的侵入巖[1-4]。盆地經(jīng)歷斷坳期、斷陷期與坳陷期3個(gè)發(fā)育階段，自下而上發(fā)育了泰州組(K2t)、阜寧組(E1f)、戴南組(E2d)、三垛組(E2s)河流三角洲—湖泊相的多旋回沉積體系和鹽城組(Ny)、東臺(tái)組(Qd)河流—沖積平原相沉積體系[5-8](圖1)。

盆地內(nèi)巖漿活動(dòng)分3個(gè)主旋回8個(gè)亞旋回，分別為阜寧—泰州組旋回Ⅰ，亞旋回Ⅰ-1(K2t-E1f1)、Ⅰ-2(E1f2)、Ⅰ-3(E1f3)、Ⅰ-4(E1f4)；三垛—戴南組旋回Ⅱ，亞旋回Ⅱ-1(E2d)、Ⅱ-2(E2s)；鹽城組旋回Ⅲ，亞旋回Ⅲ-1(N1y)、Ⅲ-2(N2y)。巖漿活動(dòng)期與盆地拉張期次對(duì)應(yīng)(圖1)，自下而上8個(gè)亞旋回以1～8編號(hào)(圖2)，盆地內(nèi)火山巖面上展布于深大斷裂兩側(cè)，主力含油凹陷高郵、金湖、溱潼凹陷巖漿活動(dòng)旋回為Ⅱ-2(E2s)和Ⅰ-2(E1f2)。

溱潼凹陷火山巖主要分布于阜寧組、三垛組地層中，阜寧組火山巖為淺層侵入的基性輝綠巖，厚度0～150 m；三垛組火山巖以玄武巖為代表的薄互層噴發(fā)巖，厚度0～10m，且分布面積廣。1997年在臺(tái)南構(gòu)造完鉆的QK-117井在阜三段鉆遇65 m厚的侵入巖，其上下蝕變帶達(dá)40多m，見(jiàn)良好油氣顯示，下蝕變帶經(jīng)測(cè)試，試獲日產(chǎn)22 t油流。2004年在茅山構(gòu)造完鉆的側(cè)蘇241井在阜三段鉆遇2層厚度達(dá)15 m和25 m侵入巖，上部蝕變帶見(jiàn)良好油氣顯示，并試獲日產(chǎn)3 t油流。近年來(lái)隨著高精度三維地震資料的連片處理解釋?zhuān)@井?dāng)?shù)量的上升和取心分析工作，為火山巖研究提供了條件。2012—2013年在帥垛構(gòu)造帥1-7井阜四段泥巖蝕變層試獲日產(chǎn)7 t油流；帥5井在阜三段鉆遇多套侵入巖，總厚度120 m，中部蝕變帶經(jīng)壓裂改造，獲穩(wěn)定日產(chǎn)15 t油流。截至目前，在阜寧組侵入巖蝕變帶中獲工業(yè)油流井達(dá)30余口，新增可動(dòng)用儲(chǔ)量近400×104t，展現(xiàn)了良好的勘探開(kāi)發(fā)前景。

圖1 蘇北盆地地層層序及構(gòu)造演化剖面

圖2 蘇北盆地巖漿活動(dòng)旋回平面展布

2 侵入巖識(shí)別標(biāo)志及展布特征

2.1 識(shí)別標(biāo)志

溱潼凹陷阜寧組侵入巖與砂泥巖相比巖性致密堅(jiān)硬，在測(cè)井曲線和地震剖面上易識(shí)別。測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為“兩低一平一高”，即低自然伽馬、低聲波時(shí)差、低平自然電位、高電阻率(圖3)。低自然伽馬一般在30～45 API，與自然電位形成明顯的“剪刀差”；聲波時(shí)差為穩(wěn)定低值，反映侵入巖孔滲性差；電阻率曲線上為高值，一般在20 Ω·m以上，高可達(dá)上百Ω·m，具“多尖刀”狀，其上下蝕變帶亦具有這一特征，可成為劃分蝕變帶厚度的標(biāo)志。因侵入巖具有高密度、低聲波時(shí)差，其波阻抗遠(yuǎn)高于上下圍巖，在地震剖面上表現(xiàn)為低頻率、強(qiáng)振幅、連續(xù)性好的特點(diǎn)；當(dāng)侵入巖厚度小于10 m時(shí)，其反射很弱，在剖面上難以識(shí)別，當(dāng)侵入巖大于120m時(shí)，表現(xiàn)為多相波組，第一波峰對(duì)應(yīng)侵入巖頂，最大波谷對(duì)應(yīng)其底面。

圖3 蘇北盆地溱潼凹陷新生代侵入巖測(cè)井響應(yīng)特征

2.2 縱向展布特征

結(jié)合測(cè)錄井資料，從地震剖面上分析，溱潼凹陷侵入巖產(chǎn)狀呈巖脈和巖床狀，表現(xiàn)為沿?cái)嗝媲秩?、垂直穿刺侵入、順層侵入、穿層侵入。沿?cái)嗝媲秩耄褐盖秩霂r沿?cái)鄬用媲秩耄趨潜ぁ馄谏L(zhǎng)型斷層面侵入距離大，長(zhǎng)達(dá)千米，而在吳堡期斷面侵入距離較小，多在幾百米以?xún)?nèi)。垂直穿刺侵入：指侵入巖近垂直穿刺圍巖層，穿刺地層主要為阜寧組，并在戴南、三垛組消亡，一般穿刺高度達(dá)2 000 m以上，呈巖脈產(chǎn)狀。順層侵入：指侵入巖的頂?shù)酌媾c圍巖基本平行，多出現(xiàn)在斷裂的上盤(pán)，主要分布于阜二、阜三段地層中，呈巖床產(chǎn)狀，并具有中心厚、邊部薄特征，是本區(qū)侵入巖主要的產(chǎn)出形式。穿層侵入：指侵入巖與圍巖呈一定的交角，與順層侵入有繼承性，多出現(xiàn)在斷裂的下盤(pán)，穿越地層為阜三、阜四、戴南，并在三垛組逐漸消亡，呈現(xiàn)為楔狀形態(tài)(圖4)。

2.3 平面展布特征

通過(guò)地震資料的解釋?zhuān)幹屏虽阡枷萸秩霂r的平面展布圖(圖5)，侵入巖主要分布于凹陷北部斜坡地區(qū)的吳堡—三垛期北東東向茅山斷層兩側(cè)，表明巖漿活動(dòng)上升受斷裂控制，平面呈串珠狀分布，單個(gè)巖體規(guī)模小，一般在十幾km2以?xún)?nèi)，最大達(dá)到32 km2。

圖4 蘇北盆地溱潼凹陷新生代侵入巖縱向展布特征

圖5 蘇北盆地溱潼凹陷新生代侵入巖平面展布特征

圖6 蘇北盆地溱潼凹陷阜寧組蝕變帶儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

3 蝕變帶儲(chǔ)層特征

溱潼凹陷阜寧組輝綠巖順層侵入時(shí)，與上下圍巖接觸存在10～40 m蝕變帶；垂直穿刺侵入和穿層侵入時(shí)，與周邊圍巖接觸存在40 m以上蝕變帶，且縱向跨越程度大，蝕變巖性類(lèi)型多。

3.1 巖石學(xué)特征

輝綠巖呈灰黑、灰綠色，致密堅(jiān)硬，主要組成為基性斜長(zhǎng)石含量50%～60%之間、輝石含量20%～30%之間，為顯晶質(zhì)、細(xì)—中粒，長(zhǎng)石表面蝕變強(qiáng)烈(圖6a)。

在輝綠巖與圍巖接觸變質(zhì)過(guò)程中，巖漿揮發(fā)分的含量對(duì)接觸變質(zhì)帶有決定性影響[9]。本區(qū)巖漿對(duì)砂質(zhì)巖蝕變不明顯，主要為泥質(zhì)粉砂巖出現(xiàn)角巖化和板巖化，其黏土礦物轉(zhuǎn)變成絹云母和綠泥石，方解石呈現(xiàn)復(fù)雜斑點(diǎn)(圖6b)，并保留砂巖組構(gòu)特征；對(duì)泥巖蝕變明顯，在高溫?zé)嵋鹤饔孟?，發(fā)生中級(jí)熱變質(zhì)，部分巖石可全部重結(jié)晶，形成如堇青石、紅柱石角巖，具角巖結(jié)構(gòu)，通常由細(xì)粒的石英、長(zhǎng)石、云母等組成，鑲嵌緊密，片理不顯著(圖6c)。

3.2 儲(chǔ)層類(lèi)型及物性

在侵入巖及其蝕變地層中，儲(chǔ)層類(lèi)型主要有3種類(lèi)型(表1)。第1種類(lèi)型是輝綠巖儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集空間主要有溶蝕孔隙、收縮微隙和少量原生氣孔等，但大部空間被后期礦物質(zhì)充填(圖7a)，總體儲(chǔ)層物性較差；巖心分析孔隙度在3.4%～5.1%之間，滲透率在(0.03～0.43)×10-3μm2。第2種類(lèi)型是蝕變砂巖儲(chǔ)集層，在熱接觸變質(zhì)過(guò)程中，礦物的離析、擴(kuò)散和結(jié)晶作用，在巖體產(chǎn)生大量的粒間孔及微裂隙(圖7b)，儲(chǔ)層物性較好；巖心分析孔隙度在11.5%～20.3%之間，滲透率在(0.33～2.79)×10-3μm2。第3種類(lèi)型是蝕變泥巖儲(chǔ)集層，在熱液作用下經(jīng)脫水、變硬及有機(jī)質(zhì)碳化加速成巖，并伴隨礦物的擴(kuò)散和重結(jié)晶作用，形成冷卻收縮裂縫和晶間孔，對(duì)儲(chǔ)集空間的發(fā)育產(chǎn)生積極的影響(圖7c)；巖心分析孔隙度在14.4%～31.5%之間，滲透率在(0.14～13.26)×10-3μm2。

表1 蘇北盆地溱潼凹陷侵入巖及蝕變儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)

圖7 蘇北盆地溱潼凹陷阜寧組蝕變帶儲(chǔ)層類(lèi)型

4 時(shí)空配置關(guān)系

溱潼凹陷阜二、阜四段烴源巖生排烴期始于32.4 Ma的始新世三垛運(yùn)動(dòng)周莊事件；圈閉形成有2期，早期圈閉形成于48.1 Ma前的古新世吳堡運(yùn)動(dòng)末，晚期圈閉定型于24.6 Ma的始新世三垛運(yùn)動(dòng)末[10-14]。侵入巖形成時(shí)期的確定對(duì)成藏研究顯得十分關(guān)鍵，筆者認(rèn)為侵入巖主要形成時(shí)期晚于始新世三垛運(yùn)動(dòng)真武事件，早于始新世三垛運(yùn)動(dòng)周莊事件(約在41.0～32.4 Ma)，其論據(jù)：①阜寧組、戴南組侵入巖巖性為輝綠巖，三垛組侵入巖巖性為玄武巖，根據(jù)巖漿巖分類(lèi)，同屬于基性巖漿巖共生組合系列，表明為形成時(shí)期同步；②侵入巖最淺層位為始新統(tǒng)垛二段的中下部和垛一段的上部，為噴出相的玄武巖，其上覆地層未見(jiàn)火山巖，說(shuō)明侵入巖形成時(shí)期早于始新世三垛運(yùn)動(dòng)周莊事件；③本區(qū)侵入巖主體分布于阜寧組和戴南組，并表現(xiàn)為沿吳堡期斷面侵入和未被吳堡期斷層錯(cuò)斷特征，從兩者關(guān)系判斷，侵入巖形成時(shí)間晚于始新世三垛運(yùn)動(dòng)真武事件。

巖漿侵入加速了阜二、阜四段烴源巖的熱演化進(jìn)程，巖漿冷凝形成的孔縫早期成為油氣運(yùn)移的通道，巖漿蝕變帶形成良好儲(chǔ)集層，致密輝綠巖可作為油氣蓋層和封堵層；在侵入上拱應(yīng)力作用下，上部地層可形成系列的相關(guān)圈閉，形成良好的成藏時(shí)空配置關(guān)系(圖8)。

5 成藏機(jī)理及模式

5.1 加速烴源巖的熱演化進(jìn)程

溱潼凹陷巖漿侵入到的烴源巖主要為阜二段和阜四段深湖相泥巖，由于侵入體的熱源作用，使古地溫升高，加速了烴源巖的有機(jī)質(zhì)向石油烴類(lèi)的轉(zhuǎn)化和烴類(lèi)從母巖中排出，從而使烴源巖的門(mén)限深度變淺。從凹陷北部斜坡茅山油田恢復(fù)地層埋藏—地溫演化史分析，在吳堡運(yùn)動(dòng)阜寧組遭受剝蝕和三垛運(yùn)動(dòng)漸新世沉積間斷情況下，阜二段生烴門(mén)限深度僅為1 600 m(圖9)。

5.2 巖漿蝕變形成良好儲(chǔ)集空間

由于溱潼凹陷巖漿侵入淺，侵入體與圍巖有顯著的溫度差，在接觸變質(zhì)過(guò)程中，礦物的離析、擴(kuò)散、成核和結(jié)晶作用在巖體中產(chǎn)生了大量的粒間或晶間孔及微裂縫，對(duì)蝕變帶的儲(chǔ)集空間發(fā)育產(chǎn)生積極影響，對(duì)油氣起到運(yùn)移、輸導(dǎo)和聚集成藏的作用。

圖8 蘇北盆地溱潼凹陷成藏要素配置關(guān)系

圖9 蘇北盆地茅山油田地層埋藏—地溫演化史

5.3 形成系列的相關(guān)油氣圈閉

雖然溱潼凹陷巖漿侵入對(duì)較早的吳堡期圈閉起到一定破壞作用，但對(duì)較晚的三垛期圈閉形成起到引領(lǐng)作用。溱潼凹陷侵入巖與沉積巖相互配置，有的造成沉積地層局部隆起，形成隆起背斜型圈閉油氣藏，如帥垛油田戴南組油藏；有的近順層侵入，在蝕變帶上下儲(chǔ)層形成低幅構(gòu)造型油氣藏，如帥垛油田阜三段油藏；有的中低角度穿層侵入，在蝕變帶儲(chǔ)層形成側(cè)向遮擋型油氣藏，如茅山油田阜三段油藏；有的高角度穿剌侵入，在蝕變帶儲(chǔ)層形成巖性圈閉油氣藏，如帥垛油田阜四段油藏。

6 結(jié)論

溱潼凹陷侵入巖形成時(shí)間為始新世三垛運(yùn)動(dòng)期，巖性以輝綠巖為主；縱向上以順層侵入和穿層侵入展布為主，平面上以串珠狀展布；巖漿侵入加速了烴源巖熱演化進(jìn)程，對(duì)圍巖蝕變可形成良好儲(chǔ)集空間，在上拱應(yīng)力作用下，結(jié)合上部沉積巖，形成系列相關(guān)油氣圈閉?？碧介_(kāi)發(fā)實(shí)踐證明，巖漿侵入演變過(guò)程對(duì)溱潼凹陷油氣聚集成藏起到了重要作用。

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(編輯 徐文明)

Geologic features of reservoirs in Cenozoic intrusive rock metamorphic zone, Qintong Sag, Northern Jiangsu Basin

Yao Hongsheng, Zhang Yong, Jiang Yongping, Zhao Ziping

(OilProductionPlant,SINOPECEastChinaCompany,Taizhou,Jiangsu225300,China)

The time and space relationships between Cenozoic intrusive rock distributions and metamorphic zone reservoirs in the Qintong Sag of the Northern Jiangsu Basin were analyzed, and the corresponding accumulation mechanisms and patterns were discussed. The rock intrusions started during the Sanduo Movement of Eocene. Vertically, there were bedding intrusions and cutting-bedding intrusions. The intrusive rocks distributed like bead strings on plane map. Magma intrusions accelerated the thermal evolution of source rocks, and metamorphisms formed favorable reservoir spaces. Affected by up-arch stress and upper sediments, a series of related hydrocarbon traps was formed. The evolution of magma intrusion played an important role in the hydrocarbon accumulation in the Qintong Sag.

hydrocarbon accumulation; metamorphic zone; intrusive rock; Cenozoic; Qintong Sag; Northern Jiangsu Basin

1001-6112(2014)02-0153-07

10.11781/sysydz201402153

2013-12-02；

2014-02-20。

姚洪生(1968—)，男，高級(jí)工程師，從事油氣田生產(chǎn)管理工作。E-mail: yhsh916@163.com。

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