三河次凹戴一段物源及油氣地質(zhì)意義

張 星

（中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇揚(yáng)州 225000）

物源分析對落實(shí)物源位置及沉積物搬運(yùn)路徑、搬運(yùn)距離，特別是對沉積盆地沉積體系類型、發(fā)育規(guī)模及分布空間具有重要意義[1–7]。隨著對物源研究的深入，物源分析方法也逐漸增加，如重礦物類比法、碎屑巖組分分析法、沉積法、地球化學(xué)法、裂變徑跡法和同位素法等。對三河次凹而言，由于前期對該區(qū)內(nèi)坡帶與深凹帶戴一段研究較少，中部地區(qū)井位較少，分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)相對缺乏，一些常用的物源識(shí)別方法無法運(yùn)用。為落實(shí)三河次凹戴一段物源方向，采用“三定法”，即“全區(qū)定陷、整體定類、局部定界”的方式，先從整個(gè)金湖凹陷構(gòu)造演化特征出發(fā)，探查物源可能的沉積中心，根據(jù)巖石礦物特征確定沉積物類型；然后采用地球物理屬性識(shí)別各個(gè)物源沉積邊界，分析三河次凹周邊的物源，特別是明確東部物源能否給三河次凹提供砂體，最后確定三河次凹戴一段的物源位置。

1 地質(zhì)概況

三河次凹位于蘇北盆地金湖凹陷西北部，為金湖凹陷五個(gè)負(fù)向構(gòu)造單元之一（圖1），整個(gè)三河次凹包含西部斜坡帶、中部深凹帶及東部石港斷裂帶。石港斷裂對三河次凹內(nèi)部構(gòu)造變形有重要的控制作用，三河次凹總體表現(xiàn)為復(fù)式半地塹斷陷結(jié)構(gòu)特征[8]。金湖凹陷西北接建湖隆起，西南接張八嶺隆起，南鄰天長凸起，東鄰菱塘橋低凸起和柳堡低凸起；其中，天長凸起、菱塘橋低凸起和柳堡低凸起與三河次凹相距較遠(yuǎn)，中間隔龍崗次凹、汜水次凹和幾條構(gòu)造帶。一直以來，三河次凹戴一段砂體物源的認(rèn)識(shí)就存在分歧，有人認(rèn)為物源來自于西北部的建湖隆起，有人認(rèn)為存在西北部建湖隆起和西南部張八嶺隆起兩個(gè)物源的可能性，也有人認(rèn)為東部低凸起也可能具有一定的物源貢獻(xiàn)。三河次凹自下而上沉積古新世阜寧組（E1f），始新世戴南組（E2d）、三垛組（E2s）和新近紀(jì)鹽城組（Ny）等地層，經(jīng)歷了斷坳—斷陷—坳陷演化階段。戴南組沉積于斷陷活動(dòng)的早期，與下部阜寧組地層呈不整合接觸，分為戴一段（E2d1）和戴二段（E2d2），其中戴一段為主要含油層系，自下而上分為E2d13、E2d12 下、E2d12 上和E2d11四個(gè)亞段。

圖1 金湖凹陷構(gòu)造區(qū)劃及位置

2 物源體系分析

2.1 構(gòu)造演化分析法

前蘇聯(lián)石油地質(zhì)學(xué)家奈曼、馬什科維奇等人利用“寶塔圖”古構(gòu)造分析方法對西西伯利亞、高加索等單旋回地臺(tái)盆地進(jìn)行了系統(tǒng)地古構(gòu)造分析，對沉積特征進(jìn)行描述；羅霞[9]通過構(gòu)造演化分析了沉積體系演化特征及對油氣成藏的影響。根據(jù)金湖凹陷戴一段、戴二段、三垛組、鹽城組現(xiàn)今構(gòu)造特征，利用各對應(yīng)層段底界面地震反射層特征，獲得整個(gè)金湖凹陷戴一段至今殘留的地層厚度演化特征。其中，龍崗–三河次凹戴一段至三垛組是持續(xù)的沉降中心，且龍崗次凹沉降幅度相對最大。戴一段沉積期，處于三河次凹及龍崗次凹之間的東陽次凹沉降幅度較大，西南部張八嶺隆起的物源難以越過東陽次凹進(jìn)行長距離搬運(yùn)沉積，而三河次凹也是東部菱塘橋低凸起和柳堡低凸起的物源搬運(yùn)的方向之一。構(gòu)造演化剖面主測線可見，戴一段沉積期，三河次凹古地貌比現(xiàn)今寬緩，有利于東部物源體系向西延伸，東部沉積體系并不限于現(xiàn)今三河次凹的深凹帶，而是向三河次凹西部斜坡延伸一定的距離（圖2）。

圖2 過三河次凹line790 測線構(gòu)造演化剖面

2.2 巖石礦物分析法

巖石礦物分析法是利用相似性原則對盆地沉積碎屑巖組分與物源區(qū)母巖組分類型進(jìn)行相似性分析，依據(jù)相關(guān)結(jié)果確定沉積物來源[10–18]。為確定三河次凹母巖類型，整體上統(tǒng)計(jì)金湖凹陷靠近物源不同區(qū)域戴一段巖屑中火成巖、變質(zhì)巖、沉積巖屑含量（表1），分析各區(qū)域巖屑組分含量，將三河次凹巖屑組分與各區(qū)域巖屑組分對比，從而確定砂體來源。

表1 金湖凹陷戴一段巖屑成分組合數(shù)據(jù)

通過分析母巖巖石類型及薄片鑒定可見，金湖凹陷西部張八嶺隆起的巖屑表現(xiàn)為變質(zhì)巖巖屑占優(yōu) 勢，成X1 井、新莊1 井為片巖巖屑（圖3a、3b）。

金湖凹陷東部柳堡低凸起的砂巖巖屑則大多表現(xiàn)為沉積巖，鋒1 井表現(xiàn)為泥巖巖屑（圖3c）。金湖凹陷西部建湖隆起砂巖巖屑成分以火成巖為主，處于三河次凹斜坡帶的崔2 井、港1 井、河X3–1 井火成巖含量最高、沉積巖含量次之（圖3d）。金湖凹陷南部菱塘橋低凸起和天長凸起表現(xiàn)為火成巖巖屑占優(yōu)勢，其次為變質(zhì)巖和沉積巖，三河次凹東南部井區(qū)橋8 井、橋X17 井等與南部天X77 井、卞11 井、夏X1 井巖屑以火成巖為主，火成巖巖屑種類為安山巖（圖3e、3f）。綜合分析三河次凹巖屑成分特征表明，戴一段砂巖與西南部張八嶺隆起的母巖性質(zhì)有較大的差別，三河次凹西部地區(qū)戴一段砂巖與建湖隆起母巖性質(zhì)相近，而東部石崗斷裂帶附近戴一段砂巖與菱塘橋低凸起和柳堡低凸起母巖性質(zhì)相近。

2.3 地球物理方法

地球物理方法主要利用自然伽馬曲線、地層傾角數(shù)據(jù)來分析物源位置[11–13]，同時(shí)借助地震反射特征確定物源和古水流方向[14]，例如對北塘凹陷古近系沙三段古物源體系的刻畫[15]。不同巖性的地震反射波形在形態(tài)、寬窄、幅度、均值等方面均具有一定的差異，可通過地震波差異性分析巖性變化[16–18]。利用地震反射特征以及屬性結(jié)果對三河次凹砂體前緣邊界進(jìn)行識(shí)別，達(dá)到劃分砂體范圍的目的，從而分析砂體展布特征，進(jìn)一步確定三河次凹物源。

圖3 金湖凹陷巖屑礦物微觀特征

三河次凹中部深凹帶井資料相對較少，需依托地震資料確定砂體邊界范圍，從而進(jìn)一步落實(shí)三河次凹戴一段各亞段物源方向。由于三河次凹戴一段底部存在不整合影響，并且戴一段單砂體厚度較薄， 往往小于10 m，常規(guī)振幅、頻率、相位屬性對研究區(qū)內(nèi)各亞段砂體發(fā)育規(guī)律刻畫效果較差，故采用地震頻譜屬性進(jìn)行地震相分析。地震頻譜分解是針對復(fù)雜油氣區(qū)域的一種有價(jià)值的后期處理技術(shù)，利用小波變換、廣義S 變換、匹配追蹤等幾種頻譜分解方法可得到單頻調(diào)諧體，對分析薄儲(chǔ)層、描述沉積特性具有顯著的效果。單頻調(diào)諧體屬性結(jié)果上可以看出，E2d13亞段時(shí)期，三河次凹表現(xiàn)為東部物源砂體的沉積（圖4a）；E2d12 下、E2d12 上亞段時(shí)期，三河次凹表現(xiàn)為東西兩支物源砂體的沉積，東部物源砂體處于退積階段，西部物源砂體處于進(jìn)積階段（圖4b、4c）；E2d11亞段時(shí)期，三河次凹基本上為西部物源砂體的沉積，東部物源砂體退積到石港斷層附近（圖4d）。

圖4 三河次凹戴一段單頻調(diào)諧體屬性特征

2.4 沉積法

沉積法主要依據(jù)編制的砂礫巖含量、地層厚度、沉積相展布等分析砂礫巖、地層變化特征，據(jù)此推測物源位置[19–24]。砂礫巖含量對物源的反映最為敏感，其表示的意義是砂礫巖厚度與地層厚度的比值，兩者共同受古地形、剝蝕和構(gòu)造抬升作用影響。

綜合以上物源分析認(rèn)為，三河次凹戴一段沉積主要受兩大物源控制，一支來自西北部建湖隆起方向，沉積物向凹陷中部長距離搬運(yùn)入湖，影響中西部地區(qū)，砂體與斷層配合可以形成斷層+砂巖尖滅型圈閉；同時(shí)，三河次凹中部在戴一段底部地形變化較大的地區(qū)存在地層超覆型圈閉。另一支來自東部菱塘橋低凸起和柳堡低凸起方向，沉積物向西北方向經(jīng)較長距離搬運(yùn)入湖，影響三河次凹東部地區(qū)，且東部物源可以向西延伸較遠(yuǎn)，以不整合面、斷層以及底塊砂作為油氣運(yùn)移通道而形成砂巖上傾尖滅、斷層+巖性和地層超覆等不同類型的圈閉（圖6）。

3 結(jié)論

（1）三河次凹西部斜坡帶砂體物源來自建湖隆起，砂體與斷層配合可形成斷層+砂巖尖滅型圈閉；東部石崗斷裂帶及深凹帶沉積砂體物源來自于柳堡低凸起和菱塘橋低凸起，可形成砂巖上傾尖滅圈閉。

（2）三河次凹E2d13亞段物源主要來自東部，可向西部斜坡帶延伸較遠(yuǎn)；E2d11、E2d12 上、E2d12 下亞段物源來自西部和東部。

圖5 三河次凹戴一段砂巖含量及沉積相

圖6 三河次凹戴一段隱蔽油氣藏成藏模式