苏北盆地高邮凹陷马家嘴地区戴南组油气成藏主控因素

陈洪才,李爱民,杨冬平 (中石化江苏油田分公司试采二厂,江苏金湖211600)

丁林林,云天林 (同济大学海洋与地球科学学院,上海200092)

苏北盆地高邮凹陷马家嘴地区戴南组油气成藏主控因素

陈洪才,李爱民,杨冬平 (中石化江苏油田分公司试采二厂,江苏金湖211600)

丁林林,云天林 (同济大学海洋与地球科学学院,上海200092)

苏北盆地马家嘴地区构造、沉积复杂,特别是次一级小断层较为发育,地层超覆明显,造成区内戴南组 (E2d)油藏具有 “小、散、多”的特点。根据E2d油藏的构造、沉积、疏导等特征,对其油气成藏主控因素进行了系统分析。研究表明,E2d油气成藏受三角洲前缘水下分流河道砂体的发育程度与展布特征所控制;断层垂向、砂体侧向的疏导方式控制油气的运移;大断裂带附近是油气的主要聚集场所;构造及砂体的发育方向共同决定了油气的充注程度。

马家嘴地区;戴南组;油气成藏;主控因素;断层

1 区域地质背景

苏北盆地高邮凹陷是晚白垩世以来由于断块差异升降而形成的箕状断陷盆地,面积2670km2,西为菱塘桥低凸起,东以吴堡断裂与吴堡低凸起相连,南以真武断裂带与通扬隆起相接,北以斜坡形式过渡到柘垛低凸起。高邮凹陷为典型的南断北超箕状凹陷,其构造格局具 “断、凹、坡”的特征,可分为南部断阶带、中央深凹带和北部斜坡带,凹陷内断裂系统以北东东向为主。

图1 马家嘴油田构造位置图

马家嘴油田位于苏北盆地高邮凹陷深凹带西部,具“西高东低,南北高中间低”的特点。南北受大断层夹持,北为汉留断层,南为马33断层,向西交于汉留断层。长期的构造活动使该区次生断层较为发育,破碎带沿汉留断层分布,形成的断块多且规模小(图1)。

马家嘴地区古近系自下而上发育阜宁组(E2f)、戴南组(E2d)和三垛组(E2s),三者均呈不整合接触。E2d是马家嘴油田主要的产油层系,根据沉积旋回和岩性特征,将其分为戴南组一段、戴南组二段(E2d1、E2d2)。E2d1总厚度一般为0～300m,最厚可达900m;E2d2厚度一般为150～400m。

1.1 构造特征及演化

区域上苏北盆地的形成与演化主要受中国东部郯庐断裂的走滑活动以及太平洋板块自东向北北西方向的俯冲作用复合控制。

白垩纪之前,受郯庐断裂右行平移走滑活动影响,高邮凹陷以隆升剥蚀作用为主。仪征运动早期,受燕山晚期强烈火山喷发后的热构造沉降和裂陷作用影响,研究区于早白垩世晚期进入初始裂陷阶段。仪征运动中、后期,苏北盆地整体进入强烈拉张裂陷→拗陷构造演化阶段,马家嘴地区发育大幅度先断后拗的横向伸展及快速沉降作用,形成 “南隆北坳”的构造格局。

始新世,马家嘴地区由前期的坳陷型转变为断陷型盆地,完整的苏北湖盆解体,被分割成一系列以箕状断-坳为特征的小型断陷盆地,沉积了E2d;渐新世,由断陷转换为拗陷的构造沉积作用再次加强,再一次形成广阔统一的苏北盆地;渐新世末期,马家嘴地区发生构造隆升剥蚀,断陷→拗陷构造演化阶段结束,盆地进入相对稳定的沉积时期,同时期大断裂较为活跃,对沉积作用的控制强烈。

中新世以来,马家嘴地区各大断裂带走滑、拉张活动渐趋稳定,苏北盆地逐渐统一成为向东缓慢倾斜的、稳定拗陷沉降的夷平盆地,沉积、沉降中心位于东台凹陷的海安一带,最大沉积厚度达1400m。

1.2 沉积特征及演化

根据次级沉积旋回和泥岩隔层发育特征,可将E2d1细分为3个小层,E2d2细分为5个小层。E2d1下部为浅灰色砂岩与浅、灰黑色泥岩呈不等厚互层,上部为黑色、深灰色泥岩夹浅灰色砂岩;E2d2主要为浅灰色砂岩、粉砂岩与棕色夹浅灰-灰黑色泥岩不等厚互层。

结合岩心观察、测井、地震等资料的研究结果认为,马家嘴地区E2d主要发育近岸水下扇、扇三角洲和湖泊等沉积相类型(表1)。

表1 马家嘴E2 d沉积相类型

E2d1沉积时期,高邮凹陷处于断陷湖盆发育的早期,沉积中心距物源较近,来自南部通扬隆起及北部菱塘桥低凸起的碎屑物质出山口直接入湖,沉积物完全没于水下,形成近岸水下扇沉积。由于断陷湖盆发育早期剥蚀作用强烈,物源供给充足,沉积物展布范围广,且厚度较大。位于凹陷西部的马家嘴地区水体整体上升,形成了近岸水下扇沉积、湖泊和滑塌-浊积扇沉积,沿真武断裂带、吴堡断裂带附近均发育了近岸水下扇沉积 (图2)。

E2d2沉积时期,整体为一个水进-水退的完整沉积旋回,马家嘴地区水体下降,沉积物向湖泊内部伸入,沿真武断裂带、吴堡断裂带附近发育了裙带状分布的扇三角洲沉积和湖泊、滑塌-浊积扇沉积(图3),该沉积时期的古水深总体小于E2d1沉积时期。上述多旋回的沉积变化为储盖组合的发育奠定了良好的基础。

由于古气候由温暖潮湿逐渐变得干旱的影响,加上盆地的拉伸扩张作用,E2d沉积水体不断变浅,沉积环境由还原环境逐渐向氧化环境转变。此外,在E2d的沉积过程中,由于断陷盆地的不断拉张,由下向上具有逐层超覆的沉积特征。其中,南部断阶为断层-超覆沉积,E2d逐层超覆在控凹断层之上。超覆带的存在为隐蔽圈闭的发育和油气运移提供了有利条件。

图2 马家嘴地区E2 d1沉积相展布图

图3 马家嘴地区E2 d2沉积相展布图

2 油气疏导体系

受构造沉积条件的影响,根据马家嘴地区油气疏导特征,可分为骨架砂体输导体系、不整合输导体系以及断层输导体系。

研究区内的骨架砂体在平面上具有多种形态,不同形态的砂体之间连接程度不同。席状砂体与条带状砂体整体连通性较好,有利于油气的长距离运移;块体状砂体一般厚度较大可以沟通不同的席状砂体和条带状砂体。此外,E2d的扇三角洲前缘砂体呈现出较好的韵律性,而砂体的孔渗性和韵律性,也是评价骨架砂体输导体系有效性的重要因素。相对孔渗性较好的砂体能成为油气的优势运移通道;反韵律砂体中油气在上部聚集,由于孔渗性较好,故油气运移效率高,优势运移路径明显;正韵律砂体则反之。同时,在压实流盆地的静水或弱水动力条件下,油气在骨架砂体中运移的主要动力为浮力,骨架砂体输导体系的起伏形态控制了油气的运移方向。

研究区受构造活动影响,发育有全区性、分布范围广泛的不整合面,其中吴堡运动末期和真武运动末期的2个不整合面对油气运移的影响巨大。吴堡不整合面发育于阜宁组四段 (E2f4)烃源岩层系的顶面,因此生成的油气可以直接进入该不整合面从而发生侧向运移。由于真武运动不整合面上、下并未直接与烃源岩接触,故空间有效性差,只有当该不整合面与断层、砂体等输导体系以及烃源岩呈有效配置关系时,才可能形成三维有效不整合输导体系。

断层输导体系中由于断层活动时间较长且处于成藏期,封闭性差,可以作为油气运移的通道。马家嘴地区断层多为油源断层,沟通不同层系的储集砂体,控制油气从东南方向的E2f4烃源岩层呈阶梯状向马家嘴地区E2d和三垛组一段 (E2s1)运移。马家嘴地区E2d油气运聚模式为源上断层-砂体 “丰”型运聚、多期成藏模式(图4)。

图4 马家嘴地区油气断层输导体系图

3 成藏特征

高邮凹陷主要发育2套烃源岩层:阜宁组二段 (E2f2)灰黑色泥质烃源岩和E2f4深灰色泥质烃源岩。通过油源对比分析表明,马家嘴地区E2d油藏主要来自于邵伯次凹成熟的E2f4烃源岩,由于距油源较远,原油成熟度较高,且油藏形成时间相对较晚。

据原油物性及成熟度特征分析,马家嘴地区油气运移主要表现为断层 (汉留断层)沟通油源,油气沿近断层砂体向上倾方向侧向运移,再沿断层-砂体纵向调解,在断层封闭性、砂体展布特征及地层走向配置好的圈闭内成藏。因此,该地区虽然砂体规模小,连通程度低,但有叠合连片趋势,在层位分布上,油气从深凹到边缘呈向上调整趋势。油气藏类型为岩性复合型,以断层垂向运移-砂体侧向运移为主要运移方式,控制该区油气成藏的主要因素为三角洲前缘水下分流河道砂体的发育及展布特征。

大断裂带附近是油气的主要聚集场所,油气运移靠断层沟通,在平面上呈裙边状分布,且靠近断层部位,油层普遍较多,厚度相对较大。

构造发育方向与砂体展布特征决定了油气的充注程度。当砂体与斜坡地层走向较为一致时,进油点位于砂体的较低部位,故其充满程度较高,含油带较宽;当砂体与斜坡地层倾向相差较大时,进油点位于砂体的较高部位,故其充满程度较低,含油带较窄。

通过马家嘴地区E2d自南向北的马15井-马3井-马5井油藏连井剖面图 (图5)可以看出,处于低部位井内含油层系明显少于高部位井,如马15井研究层段以水层为主,过渡到较高部位的马3井时则逐步以干层和油层为主。而处于剖面最高部位的马5井E2d1以油水同层为主,E2d2则以纯油层为主,由此体现了浮力与油气分布的关系。另外,从单井的油、气、水分布关系来看,马5井油、气、水分布较马3井规律,可能与马5井处于物源输送的位置,沉积相定向发育,使得其砂体沉积展布具有良好的继承性有关。因此,构造部位与沉积砂体展布均能对油藏的分布起到控制作用。

图5 马15井-马3井-马5井油藏连井剖面图

4 结论

马家嘴地区油气成藏受到烃源岩的排烃方式、砂岩-烃源岩接触面积、输导体系构成、断层作用及储盖配置耦合等多种因素综合作用。区内输导体系以断层为主,且主要为油源断层,沟通了不同层系的砂体,断裂-骨架砂输导组合模式,不仅控制了油气运移,同时可以构成断层-岩性隐蔽油藏。故马家嘴地区E2d油气成藏主要受以下因素控制:

1)三角洲前缘水下分流河道砂体的发育程度与展布规律控制岩相-地层油气藏的规模。

2)断层垂向运移-砂体侧向运移的疏导方式控制油藏,在大断裂带附近是油气的主要聚集场所,油气运移靠断层沟通,在平面上呈裙边状沿断层分布。

3)构造与砂体的发育方向共同决定了油气的充注程度。

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[编辑] 邓磊

TE122.3

A

1000-9752(2014)12-0028-05

2014-07-20

陈洪才(1975-),男,1997年大学毕业,硕士,高级工程师,现主要从事石油地质方面的研究工作。