邁陳凹陷陸區(qū)油氣運聚條件研究

劉喜歡，江 凡，楊芝文，成 為

(中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009)

邁陳凹陷構(gòu)造上位于北部灣盆地南部坳陷中部，凹陷呈北東向展布，北邊以流沙凸起為界與烏石凹陷相鄰，南邊以臨高-燈樓凸起為界與福山凹陷相望，西邊接海頭北凹陷，東邊為徐聞凸起(圖1)。

邁陳凹陷所處的北部灣盆地在新生代經(jīng)歷了神狐、珠瓊、南海及東沙四期構(gòu)造運動，凹陷在構(gòu)造上表現(xiàn)為南斷北超的復(fù)式半地塹特征[1-3]，且以潿洲組底部為界，發(fā)育上、下兩套斷裂體系。新生代由下至上依次充填沉積了三套巖相地層[4-6]：第一部分為古近系陸相沉積，包括長流組(E1ch)、流沙港組(E2l)、潿洲組(E3w)；第二部分為新近系濱、淺海相沉積，包括下洋組(N1x)、角尾組(N1j)、燈樓角組(N1d)和望樓港組(N2w) ；第三部分為第四系(Q)灰黃色砂層及灰色黏土 。 新生界沉積地層總厚度約2 000～8 000 m。凹陷以流沙港組二段(E2l2)至三段(E2l3)上部湖相暗色泥巖為主力烴源層系，發(fā)育流沙港組上生下儲型和潿洲組下生上儲型兩套主要儲蓋組合，其中，流沙港組以E2l2穩(wěn)定泥巖為蓋層，E2l3砂巖為儲層，潿洲組則是以潿二段(E3w2)內(nèi)部泥巖相對發(fā)育段為蓋層，以潿三段(E3w3)和E3w2砂巖為主要儲層。

圖1 北部灣盆地構(gòu)造區(qū)劃

邁陳凹陷東緣的陸上區(qū)域先后實施了重力、電法、二維地震和三維地震，已鉆探井和評價井9口，先后發(fā)現(xiàn)多個含油氣構(gòu)造，證實了邁陳陸區(qū)良好的勘探潛力。但在進入“十三五”以來，勘探處于停滯不前的階段，一方面原因是油價低而鉆井成本較高導(dǎo)致鉆井投入減少，另一方面原因是對于流沙港組的儲層和潿洲組的油氣運聚等控藏關(guān)鍵因素的研究還不夠深入，導(dǎo)致勘探方向不夠明確。因此，有必要開展油氣輸導(dǎo)和匯聚條件研究，分析指出有利區(qū)帶及勘探方向，對推動邁陳凹陷勘探進程具有重要意義。

1 油氣輸導(dǎo)條件

區(qū)內(nèi)流沙港組輸導(dǎo)體系主要由骨架砂體和斷層組成，潿洲組輸導(dǎo)體系除骨架砂體和斷層以外，潿洲組與下伏流沙港組之間不整合面也可以作為輸導(dǎo)層。

1.1 砂體輸導(dǎo)

按照骨架砂體與烴源巖的接觸關(guān)系，區(qū)內(nèi)油氣初次運移可劃分為垂向和側(cè)向兩種方式。相比而言，巖性側(cè)變型中烴源巖只能部分排烴，由于側(cè)向面積要小于垂向接觸面積，因此垂向接觸型較巖性側(cè)變接觸型能夠更好的使相鄰源巖中的油氣排出。

表1 邁陳凹陷流沙港組烴源巖-輸導(dǎo)層接觸類型

受沉積相帶和儲層埋深的影響，邁陳凹陷北部斜坡帶流三段中上部和潿洲組底部汲烴砂巖儲層物性好于南部斷裂帶和深凹帶。結(jié)合砂體預(yù)測結(jié)果及流沙港組成熟烴源巖范圍對有效汲烴砂巖進行了圈定。流三段汲烴砂巖以三角洲前緣分流河道砂及湖相灘壩砂沉積為主，在流二段成熟烴源巖范圍內(nèi)，以XWX1井和XWX6井所處的東西兩側(cè)總體較為發(fā)育，而中部相對較差，縱向上中部Ⅱ亞段(E2l32)汲烴砂巖(圖2b)較上部Ⅰ亞段(E2l31)更為發(fā)育(圖2a)。潿三段底部(E3w34)總體以扇三角洲-濱淺湖沉積為主，砂巖較發(fā)育，有利于油氣橫向運移，且中西部砂體規(guī)模和連通性好于東部。

圖2 邁陳凹陷陸區(qū)E2l31、E2l32有效汲烴砂巖分布

1.2 斷層輸導(dǎo)

區(qū)內(nèi)能溝通流沙港組油氣向潿洲組運移的油源斷層是潿洲組油氣來源的重要通道，邁陳凹陷已發(fā)現(xiàn)的油氣大多集中在油源斷層附近。區(qū)內(nèi)油源斷層主要有三種：①“長期活動型”，即裂陷期持續(xù)活動斷層；②“兩期活動相接型”，即潿洲組與流沙港組斷層斷面相連通，在中內(nèi)坡較為發(fā)育；③下切至烴源巖的潿洲期活動斷層。

斷層往上切穿的層位決定了油氣縱向上能到達的層位，從潿洲組主要目的層段油源斷裂分布來看(圖3、圖4)，潿三段下部油源斷裂明顯較潿三段上部-潿二段更為發(fā)育，且延伸距離更長，因此，在潿三段下部有泥巖隔層發(fā)育的地區(qū)成藏有利，在勘探上應(yīng)加以重視。

圖3 邁陳陸區(qū)潿三段上部-潿二段油源斷裂分布

圖4 邁陳陸區(qū)潿三段下部油源斷裂分布

1.3 不整合面輸導(dǎo)

邁陳凹陷發(fā)育有中生界下伏基底、長流組與中生界之間、流沙港組與下伏長流組之間、潿洲組與下伏流沙港組之間及下洋組與潿洲組之間等多個不整合。區(qū)內(nèi)XWX8井在潿洲組底部發(fā)現(xiàn)油層，且流二段頂部泥巖見有明顯的風(fēng)化特征，表明油氣可以通過不整合面直接上排。潿洲組與下伏流沙港組之間不整合面對油氣輸導(dǎo)起著重要作用。邁陳凹陷不同位置上，不整合表現(xiàn)出平超不整合和平行不整合兩種類型。平行型不整合以不整合面之上、下地層基本上成平行狀態(tài)為特征，主要分布在斜坡帶，是主要的表現(xiàn)形式；平超不整合以不整合面之下地層基本上成平行狀態(tài)，之上地層逐層超覆為特征，在內(nèi)坡-深凹帶及外坡帶可見。

1.4 油氣輸導(dǎo)模式

砂體、斷層及不整合三種不同類型的輸導(dǎo)層，受沉積體系類型、構(gòu)造抬升和斷裂組合及斷裂活動差異等因素的影響，不同層位、不同構(gòu)造帶輸導(dǎo)組合存在差異[7-10]。

潿洲組油氣是流二段烴源巖通過不整合面或者下切到流沙港組烴源巖的斷層“上排”進入地層中的。油氣運移樣式取決于斷層樣式以及與連接砂層的組合樣式。斜坡帶發(fā)育兩種輸導(dǎo)模式：樹枝狀和塹壘階梯式；斷裂帶也存在兩種方式：“T”型輸導(dǎo)模式和順向階梯輸導(dǎo)模式。(圖5)

流三段的油氣主要來自其直接上覆的流二段烴源巖，油氣從流二段向下運移到流三段，構(gòu)成上生下儲的運移特征，進入流三段的油氣則在流三段砂體中通過斷層和砂體進行橫向運移，其運移規(guī)模受到砂體控制，運移路徑受輸導(dǎo)斷層斷距和構(gòu)造脊控制。流三段在斜坡帶總體上以發(fā)育反向斷層為主，局部地區(qū)發(fā)育順向斷層，油氣輸導(dǎo)以反向階梯輸導(dǎo)模式為主(圖5)，局部存在壘塹式階梯輸導(dǎo)體系，斷裂帶還存在順向階梯式輸導(dǎo)模式。

圖5 邁陳凹陷油氣輸導(dǎo)模式

2 油氣匯聚條件

2.1 斷面形態(tài)與油氣匯聚

如果不考慮斷層帶排替壓力的變化，可根據(jù)斷面構(gòu)造圖來推測油氣運移的優(yōu)勢路徑走向。通常斷面外凸區(qū)，是匯聚型流體勢區(qū)域，具有油氣運移優(yōu)勢通道，易成為油氣富集區(qū)；斷面內(nèi)凹區(qū)，是發(fā)散型流體勢區(qū)域，無優(yōu)勢運移通道，無油氣聚集；斷面平直區(qū)，為平行型流體勢區(qū)域，優(yōu)勢運移通道不明顯，油氣富集程度相對較低[11-13]。

邁陳凹陷具有上下兩套斷裂體系，本次研究分別對兩套構(gòu)造層的主要斷層斷面幾何形態(tài)進行了分析，并指出油氣通過斷層運移的優(yōu)勢聚集方向。其中下部流沙港組斷裂體系優(yōu)勢運聚部位：邁①、邁②-1和邁②-3斷層的西段、邁③-1和邁④斷層的東段及邁⑤斷層中部；上部斷裂體系優(yōu)勢運聚位置：邁①、潿11和邁⑤等斷層的西段、潿4、潿8等斷層的中段、潿5、潿9等斷層的東段(圖6)。

圖6 邁陳陸區(qū)主要斷層斷面形態(tài)與油氣運聚方向

2.2 蓋層與油氣運聚

油氣通過油源斷層垂向輸導(dǎo)過程中，在區(qū)域蓋層或局部蓋層之下容易富集成藏，或沿著蓋層底面在橫向上向高部位調(diào)整；油氣通過斷層側(cè)向運移過程中，當(dāng)斷層斷距較大，完全錯開蓋層時，油氣向?qū)ΡP新的層位調(diào)整運移，當(dāng)斷距未錯開蓋層且目的層儲層完全與泥巖對接時，則容易形成富集油藏。

區(qū)內(nèi)XWX2井以南及XWX6井以西的中內(nèi)坡-深凹帶區(qū)域，流二段區(qū)域蓋層厚度100～300 m，普遍超過斷層斷距或與斷距相當(dāng)，有利于油氣在流二段蓋層之下側(cè)向運移。在其它區(qū)域，蓋層厚度小于斷層斷距，油氣易穿過斷層向潿三段調(diào)整運移。潿二段蓋層在XWX2井以南泥巖含量相對較高，斷層斷距大多小于泥巖發(fā)育段，有利于油氣在蓋層之下運移；而XWX2井以北的外坡帶蓋層變薄且砂巖含量增加，油氣更易于穿過斷層向潿二段上部及更淺層調(diào)整。

從蓋層底面形態(tài)來看(圖7)，區(qū)內(nèi)流二段和潿二段底面在斜坡帶發(fā)育2～3個北西-南東向構(gòu)造脊，斷裂帶發(fā)育1～2個構(gòu)造脊，構(gòu)造脊是油氣運聚的有利指向區(qū)，在內(nèi)坡-深凹區(qū)構(gòu)造脊總體不明顯。

2.3 斷-砂組合與油氣運聚

斷層組合樣式控制了斷層與砂體的組合關(guān)系。區(qū)內(nèi)斷裂復(fù)雜，可以識別出背形負(fù)花狀構(gòu)造、多米諾式翹傾斷塊、壘塹式翹傾斷塊、階梯式斷階、牽引式斷階、分開式斷階等六種斷層組合樣式，在轉(zhuǎn)化帶部位還發(fā)育單斜負(fù)花狀組合樣式。平面上則發(fā)育平行式、平行交織狀、入字形及掃帚狀等組合樣式。

運移斷層與砂體組成反向斷層樣式，有利于油氣在砂體中的運聚成藏。背形負(fù)花狀構(gòu)造兩側(cè)調(diào)節(jié)斷層向花心部位集中進行油氣運聚；多米諾式翹傾、壘塹式及單斜負(fù)花狀構(gòu)造受斷層封堵影響主要向上傾方向單側(cè)運移油氣。其中背形負(fù)花狀構(gòu)造供油面積相對較大，最有利于油氣運聚。

2.4 上下構(gòu)造疊置關(guān)系與油氣運聚

邁陳凹陷上下兩套斷裂系統(tǒng)及沉積充填存在較大差異，后期斷裂對早期構(gòu)造既有繼承性也有改造性，導(dǎo)致在不同部位上下構(gòu)造疊合關(guān)系存在差異，進而影響油氣的運聚[14-18]。依據(jù)上下構(gòu)造的特點和疊加效應(yīng)，將邁陳凹陷劃分出“上凸下凸”、“上凸下凹”、“上凸下抬”、“上凹下凸”、“上凹下抬”、“上抬下抬”等多種疊合類型。

對于流沙港組上生下儲或自生自儲型成藏組合，抬升型有利于油氣沿砂巖輸導(dǎo)層向上傾方向運移；凸起型則有利于兩側(cè)油氣在凸起部位匯聚；下凹型則使油氣向兩側(cè)分散運移。因此凸起型最有利于油氣的匯聚，上抬型在斷層遮擋部位也可以成藏。

對于潿洲組下生上儲型成藏組合，除了本身的構(gòu)造形態(tài)外，下部流沙港組構(gòu)造背景對其成藏起著重要作用?？傮w上以“下凸型”對上覆斷塊體的運聚最為有利；“上凸下凸”或“上抬下凸型”都有利于油氣成藏，如XW6塊油藏帶呈現(xiàn)“上凸下凸”疊合特征，其潿洲組富集成藏與上下良好的構(gòu)造疊置關(guān)系密不可分。

“下凹上凸”疊置關(guān)系不利于油氣向潿洲組中上部層系匯聚。但對于潿洲組下部地層而言，油氣既可以通過斷層，也可以通過不整合面直接上排至底部砂巖中，再向高部位匯聚，因此潿洲組下部地層在“下凹上凸”疊置關(guān)系下同樣可以匯集成藏，如XW8塊，其上下呈現(xiàn)“下凹上凸”型模式，該塊在潿洲組中部見顯示未能成藏，但底部發(fā)現(xiàn)了油層。

南部斷裂帶西部和東部分別存在“上凸下凸型”疊置關(guān)系。西部目前已鉆探的XWX3井在潿洲組發(fā)現(xiàn)油氣層，證實了“上凸下凸型”疊置區(qū)是油氣匯聚的有利區(qū)。

結(jié)合上下構(gòu)造層在平面(圖7)及剖面上的疊置關(guān)系來看，區(qū)內(nèi)斜坡帶在西部XW2高帶、中部XW1東高帶、東部XW6高帶和斷裂帶XW3高帶具有上凸下凸的疊置關(guān)系，是多層系油氣匯聚有利區(qū)。

圖7 邁陳陸區(qū)流二段及潿二段蓋層底面油氣優(yōu)勢運移方向

3 下步勘探方向

綜合以上對油氣輸導(dǎo)及匯聚條件的研究表明，區(qū)內(nèi)不同區(qū)帶勘探層系及類型應(yīng)有所側(cè)重：

斜坡帶內(nèi)坡-深凹區(qū)勘探層系應(yīng)以流三段、潿三段中下部為主，勘探類型既有構(gòu)造型，也有巖性和地層超覆型。內(nèi)坡-深凹區(qū)構(gòu)造脊不明顯，斷層斷距普遍小于區(qū)域蓋層厚度，流三段油氣運聚較潿洲組更為有利，同時該區(qū)除構(gòu)造圈閉外，流三段上部發(fā)育三角洲前緣河道砂、湖相灘壩砂，還可能發(fā)育滑塌砂體，砂體與烴源巖直接接觸，可以形成巖性油氣藏，同時對于潿三段底部，流二段油氣可以直接向潿三段運移，輸導(dǎo)有利，且除了構(gòu)造圈閉外，超覆現(xiàn)象較發(fā)育，因此也是形成地層超覆油氣藏的重點區(qū)域。

斜坡帶中內(nèi)坡區(qū)域勘探層系應(yīng)以流三段、潿三段、潿二段為主，勘探類型以構(gòu)造為主。該區(qū)油源斷裂發(fā)育，且發(fā)育“上凸下凸型”構(gòu)造脊，有利于油氣向潿洲組運聚成藏。外坡帶具有埋藏淺、構(gòu)造高帶發(fā)育的優(yōu)勢，但由于距離成熟烴源巖較遠(yuǎn)且蓋層薄、保存條件較差，成藏存在風(fēng)險。

斷裂帶勘探層系應(yīng)以潿洲組為主，勘探類型既有構(gòu)造型，也有巖性型。該區(qū)流沙港組埋深普遍超過 4 000 m，物性差，且斷面陡峭，圈閉不發(fā)育；潿洲組斷層輸導(dǎo)有利，發(fā)育構(gòu)造背景，同時除斷塊構(gòu)造外，南部物源在斷裂帶下降盤堆積形成扇體，可以形成巖性圈閉。XW3塊潿洲組就屬于扇根封擋型的巖性油氣藏。

4 結(jié)論

(1)邁陳凹陷斜坡帶流三段汲烴砂巖以XWX1和XWX6所處的東西兩側(cè)總體較為發(fā)育；潿三段底部汲烴砂巖較流三段發(fā)育，且中西部砂體規(guī)模和連通性好于東部。

(2)區(qū)內(nèi)發(fā)育三種油源斷層，潿三段下部油氣輸導(dǎo)較中上部更為有利，泥巖隔層發(fā)育的地區(qū)，勘探上應(yīng)加以重視。

(3)邁陳凹陷斜坡帶、斷裂帶發(fā)育樹枝狀、壘塹式、“T”型、順向階梯式、反向階梯式五種油氣輸導(dǎo)模式。

(4)背形負(fù)花狀構(gòu)造樣式最有利于油氣的運聚。流二段和潿二段蓋層底面在斜坡帶發(fā)育2～3個北西-南東向構(gòu)造脊，斷裂帶發(fā)育1～2個構(gòu)造脊，是油氣運聚的有利指向區(qū)，內(nèi)坡-深凹區(qū)構(gòu)造脊總體不明顯。

(5)對于潿洲組中上部而言，具有“下凸”構(gòu)造背景及發(fā)育油源斷層的地區(qū)最有利于油氣匯聚；但對于潿洲組底部地層，“下凹上凸”型疊置關(guān)系同樣可以匯聚成藏。

(6)不同區(qū)帶勘探層系及類型應(yīng)有所側(cè)重。斜坡帶內(nèi)坡-深凹區(qū)勘探層系應(yīng)以流三段、潿三段中下部為主，勘探類型既有構(gòu)造型，也有巖性和地層超覆型油氣藏；中內(nèi)坡勘探層系應(yīng)以流三段、潿三段、潿二段為主，勘探類型以構(gòu)造型為主；斷裂帶勘探層系應(yīng)以潿洲組為主，勘探類型既有構(gòu)造型，也有巖性型油氣藏。