西湖凹陷中央反转构造带圈闭油气充满度差异性原因分析*

高伟中 谭思哲 田 超 高顺莉 孙 鹏

(中海石油(中国)有限公司上海分公司 上海 200335)

东海陆架盆地西湖凹陷是我国近海海域油气资源较丰富的沉积凹陷之一，凹陷面积大、沉积地层厚度大，具有形成大中型油气田的良好地质条件。近年来在西湖凹陷先后取得了多个油气大发现，显示其具有较大的油气勘探潜力与良好的油气勘探前景[1-4]，但西湖凹陷中央反转构造带上的油气田贫富不均，差异很大，表现为圈闭的油气充满度差别很大，反映了该区油气富集规律及成藏主控因素的复杂性。对于西湖凹陷油气成藏主控因素，不同的专家和学者具有不同的学术观点和意见。熊斌辉 等[5]以背斜充满度高、断背斜充满度低和断块未成藏为依据，认为保存条件是西湖凹陷油气成藏的主控因素，保存条件好的领域是西湖凹陷的勘探方向；单超 等[6]认为西湖凹陷西斜坡油气成藏和富集主要受断层封堵性、砂体厚度和储层物性及流体充注历史的联合控制，断层封堵性控制了油气藏的含油气性，砂体厚度和储层物性制约了油气层厚度和含油气饱和度，流体充注历史决定了油气藏的现今赋存相态；李宁 等[7]认为油源断裂活动强度的差异性控制了西湖凹陷气田区平面和纵向的总体含油气面貌，直接盖层的埋深、厚度及封盖能力决定了纵向上“上油下气”的分布格局。

本文在统计了西湖凹陷中央反转构造带中北部及中部典型气田气柱高度及充满度的基础上，对烃源岩、储层、盖层、圈闭等静态成藏要素及油源断裂活动特征等动态成藏过程进行系统研究，探讨圈闭油气充满度差异的主控因素和油气富集规律，以期降低该地区油气勘探风险。

1 区域地质概况

西湖凹陷位于东海陆架盆地东部，呈NNE走向，长约440 km，宽约70～130 km，面积约5.18×104km2，是中国近海面积最大的沉积凹陷之一，自下而上发育始新统宝石组、平湖组，渐新统花港组、中新统龙井组、玉泉组、柳浪组，上新统三潭组与第四系东海群等地层，主要油气显示层位为始新统平湖组和渐新统花港组[8-11]。西湖凹陷东邻钓鱼岛隆褶带，西侧为虎皮礁隆起、海礁隆起和渔山东低隆起，南与钓北凹陷相接，由西往东可依次分为西部斜坡带、中央反转构造带和东部断阶带等次级构造单元(图1)，其中中央反转构造带是成藏条件最有利的区带之一，已发现多个油气田和含油气构造，以常规低渗—特低渗气藏为主，勘探潜力巨大。

图1 西湖凹陷构造区划Fig .1 Division of tectonic units of Xihu sag

2 油气藏特征

中央反转带中部及中北部地区含油气层位均为花港组，其中花港组上段有5个砂组，自上而下对应H1—H5；花港组下段有7个砂组，自上而下对应H6—H12，总体上，H1—H2为区域性盖层，H4及以下砂组与其上部泥岩盖层形成多套有利的储盖组合。为了系统分析该区成藏主控因素，选取了中央反转构造带中部及中北部地区成藏静态地质条件相似的5个构造油气藏进行解剖(表1)。

2.1 油气藏特征

1) A构造油气藏特征。A构造位于中央反转构造带中北部，为较完整的反转背斜,核部发育多条小型NE向逆断层;主要气层为花港组上段H3、H4层，孔隙度为11%～13%，绝大部分为低孔低渗储层，测试均获得高产，均为常压层状边水气藏，油气面积充满度为56%～60%(表1)。

2) B构造油气藏特征。B构造位于中央反转构造带中北部，为较完整的反转背斜，核部被2条NE向断层局部复杂化；主要气层为花港组上段H3、H4层，孔隙度为10%～16%，绝大部分为中低孔低渗—特低渗储层，均为常压层状边水气藏，油气面积充满度均为100%(表1)。

表1 中央反转构造带构造油气藏气柱高度与 油气充满度统计Table 1 Gas height and filling degree of five structures in the Central Inversion Tectonic belt

3) C构造油气藏特征。C构造位于中央反转构造带中部，为完整的反转背斜；主要气层为花港组上段H5层及花港组下段H7层，孔隙度为10%～13%，绝大部分为低孔低渗储层，均为常压层状边水气藏，油气面积充满度为30%～38%(表1)。

4) D构造油气藏特征。D构造位于中央反转构造带中部，为完整的反转背斜；主要气层为花港组上段H5层及花港组下段H8层，孔隙度为10%～13%，绝大部分为低孔低渗储层，为常压层状边水气藏，油气面积充满度为20%～35%(表1)。

5) E构造油气藏特征。E构造位于中央反转构造带中部，为完整的反转背斜；主要气层为花港组上段H3层及花港组下段H8层，孔隙度为8%～13%，绝大部分为低孔低渗储层，H3气层为常压块状底水气藏，H8气层为高压块状底水气藏，油气面积充满度为100%(表1)。

2.2 圈闭充满度特征

背斜油气藏是西湖凹陷重要的油气藏类型，圈闭油气充满度相对较高，总体上具有以下特征：

1) 不同构造圈闭油气充满度有差异，最高的为B、E构造，几乎全充满；其次为A构造，达到60%；最低的为D构造，圈闭充满度小于40%。

2) 尽管均为花港组，但不同砂组油气充满度差异较大，H5以上层位充满度总体较高，为56%～100%(平均为78%)，H5以下层位充满度降低。

3 油气成藏条件

3.1 烃源岩条件

从烃源岩条件来看，平湖组为西湖凹陷主力烃源岩层[12]，岩性主要为灰色、深灰色泥岩及薄煤层和炭质泥岩，沉积厚度大，煤层厚10～30 m，暗色泥岩厚20～150 m，热演化程度较高，其中中央反转带中北部地区Ro为1.2%～2.0%，达到湿气—干气演化阶段，烃源岩条件较好。本次统计的5个构造位于西湖凹陷烃源生烃强度最大的部位(图2)，供气量较充分。

图2 西湖凹陷生烃强度平面等值线图Fig .2 Contour map hydrocarbon generation intensity of Xihu sag

3.2 储层条件

研究区构造所处位置均为中央反转构造带，含油气层位均为花港组，花港组沉积时期整体处于拗陷期，发育大型辫状河和辫状河三角洲相[13-16]。从储层埋深看，目的层均在3 500～4 500 m，处于中成岩早期阶段[17-18]。从钻井取心资料统计来看，储集物性相差不大，均以低孔低渗储层为主。

3.3 盖层条件

中央反转构造带中北部及中部地区花港组上段H1—H2层为区域盖层，岩性组合均为泛滥平原相的砂泥岩薄互层[19]。从5个构造的地层厚度统计来看，花港组上段顶部区域盖层H1—H2层的泥岩累计厚度为230～280 m，泥地比为45%～65%，埋藏深度大于2 700 m，横向上分布稳定，封盖能力较强(图3)。

图3 中央反转构造带各构造花港组上段H1—H2层泥岩盖层对比Fig .3 Comparison of H1—H2 mudstone caprocks in Upper Huagang Formation in the Central Inversion Tectonic belt

3.4 圈闭条件

研究区5个构造均为挤压成因的反转背斜，是在中新世晚期龙井运动所形成的。对过中央反转构造带的东西向地震剖面(图4)分析发现，玉泉组及以下地层(玉泉组、龙井组和花港组)同相轴平行排列，各层厚度分布特征较为一致，说明这一阶段盆地处于拗陷发育期，呈现整体性的水平沉降；玉泉组上段在中央反转构造带发生明显削蚀，与上覆柳浪组呈明显的角度不整合接触关系，说明这个时期发生的龙井运动Ⅲ幕使得中央反转构造带挤压隆升而遭受剥蚀；柳浪组超覆于玉泉组上段之上，后期的三潭组—东海群继承发育。因此，可以明确中央反转构造带圈闭的最主要定型期是中新世玉泉组末期到柳浪组沉积前，时间大致为15～13 Ma，虽然后期仍有一定的隆升，但幅度较小。

综合以上分析，确认研究区5个构造位于同一含油气系统内，其主要成藏特征及事件关系为：烃源层为下部的平湖组，储层为花港组，区域盖层为花港组上段H1—H2层，以背斜圈闭为主。因此，总体上研究区5个构造具备相似的静态地质要素，是有利的含油气目标区。

图4 过中央反转构造带地震剖面(剖面位置见图1)Fig .4 Seismic section of the Central Inversion Tectonic belt(see Fig.1 for location)

4 圈闭油气充满度差异性分析

分析认为，含油气系统动态地质要素的差异影响着研究区5个构造油气充满度的差异性，因此，在上述成藏共性特征分析的基础上，将进一步剖析含油气系统动态地质要素差异和充满度的联系。

4.1 油气成藏期次

烃类包裹体是矿物结晶过程中捕获于晶体内的成岩流体，是烃类生成、运移、聚集过程中留下的直接证据，直接记录了沉积盆地的油气成藏条件及过程。因此，利用烃类包裹体的均一温度，结合研究区的埋藏史和热演化史确定包裹体的形成时间，进而确定油气充注时间。

中央反转构造带已钻探多个花港组油气藏。B构造花港组H3气藏中油气包裹体均一温度测定结果表明，花港组含烃盐水包裹体均一温度主要为122～154 ℃，成两期分布特征，反映为两期成藏(图5)。第1期包裹体温度范围是130～147 ℃，峰值为138 ℃(图5a)；B构造埋藏史与热演化史恢复结果(图6)显示，对应充注高峰期为15～13 Ma左右，相当于中新世中晚期龙井组沉积末到柳浪组沉积前，此时整个中央反转构造带受龙井运动Ⅲ幕的影响，地层遭受挤压整体大规模隆升，目的层花港组因上覆地层剥蚀而导致储层孔隙压力降低；而埋藏更深的平湖组煤系烃源岩层在持续深埋过程中进入成熟阶段(Ro为1.0%～1.3%)，产生并储存烃类，随着地层整体抬升导致压力释放，从而发生规模排烃；挤压抬升过程中往往伴随着断裂强烈活动，活动断层成为油气大规模纵向运移的有利通道，在时空上形成了良好的耦合关系，即烃源岩层聚集高压，储层形成负压区，油源断层强烈活动成为好的运移通道，从而聚集成藏。第2期包裹体均一温度范围为136～149 ℃，峰值为142 ℃(图5b)，对应充注高峰期为6～5 Ma左右，相当于中新世末期柳浪组沉积期末到上新世三潭组沉积前，此时盆地处于整体沉降阶段，受冲绳海槽运动影响，在张应力作用下使得中央反转构造带的先存断裂发生一定程度的活化，为油气运移提供了动力通道，成为花港组圈闭成藏的第2次油气充注期，但充注强度显然远远小于第1期。

图5 中央反转构造带B圈闭H3气层不同成藏期包裹体均一化温度概率分布图Fig .5 Probability distribution diagram of homogenization temperature of inclusions in different accumulation periods of H3 gas layer in B trap，the Central Inversion Tectonic belt

图6 中央反转构造带B圈闭地层埋藏史Fig .6 Stratum burial history of B trap in the Central Inversion Tectonic belt

以上分析表明，中央反转构造带上的圈闭在断层活动期、圈闭形成期、油气充注期具有较好的时空耦合关系。但是，由于中央反转构造带上的圈闭所处构造位置有差异，断裂活动强度也大不相同，作为油气运移的输导能力也大不相同[20-23]，从而造就了该构造带油气藏富集程度的差异。

4.2 断裂活动差异性与输导能力

研究区5个油气藏发育NE向正断层、逆断层2种类型的断裂，在西湖凹陷特殊的构造应力背景下，其油气输导能力具有较大的差异。

1) 逆断裂和正断裂的活动性与油气充满度的相关性对比。B构造油气成藏主要受1条“早正晚逆”逆断层的控制(图7a)，该逆断层从平湖组向上断至T17反射界面(龙井组上下段分界面)，沟通了花港组储层与平湖组烃源岩。该断层在龙井组下段沉积以前为正断层，是在晚期(玉泉组沉积末)受龙井运动Ⅲ幕强烈的挤压作用才由正变逆，地层产状也较陡，说明B构造所发生的构造挤压作用非常强烈，对油气运移十分有利；断裂活动期大致为15～13 Ma，与油气主要充注期匹配，油气充满度为100%。C构造油气成藏受1条正断层控制，向上仅断至花港组下段T21反射界面(花港组上下段分界面)，为同沉积断层，尽管在晚期(玉泉组沉积末)发生了龙井运动Ⅲ幕强烈的挤压作用，但显然对构造没有产生特别强烈的作用，表现为较低幅度的背斜且仍保持较小的正断距，说明断层在圈闭形成期没有强烈的活动，油气运移输导能力较B构造的逆断层差，油气充满度仅为30%～38%(图8)。

图7 中央反转构造带不同构造断层性质及发育时期Fig .7 Properties and development periods of faults in different structures in the Central Inversion Tectonic belt

2) 逆断裂和逆断裂的活动性与油气充满度的相关性对比。控制A构造及B构造油气成藏的断层均为“早正晚逆”的逆断层(图7b)，构造演化史分析表明断裂活动时间相同，但活动强度存在差异性。A构造逆断层向上断穿到T16反射界面(玉泉组底反射界面)以上，进入玉泉组，地震剖面上可以清楚地看出在T16反射界面仍然有一定的逆断距，说明龙井运动Ⅲ幕对A构造影响大，断层活动剧烈，强度大；B构造逆断层向上切割到T17反射界面(龙井组上下段分界面)，消失于龙井组，晚期活动强度相对较小。这2个构造在生储盖和圈闭类型等静态条件方面均比较相似，且动态条件中圈闭形成、油气大量运移期等时空关系耦合条件也基本相似，差异在于输导断层的活动强度。钻探结果显示A构造油气充满度低于相邻的B构造，原因之一可能是A构造的油源断层在油气成藏期的活动太过剧烈，造成了油气向古地表的逸散，使油气充满度明显降低(图8)。

图8 中央反转构造带断层与油气充满度关系Fig .8 Relationship of fault and hydrocarbon filling degree in the Central Inversion Tectonic belt

3)正断裂和正断裂的活动性与油气充满度的相关性对比。E、D、C等3个构造油气成藏均受正断层控制(图7c)，其中E构造油源断层向上切割穿过T17反射界面，断至龙井组上段，区域构造演化史分析表明中新世龙井组和玉泉组沉积时期为盆地拗陷发育阶段，因此E构造断裂主控成因是龙井运动Ⅲ幕，此时圈闭形成、断裂也强烈活动，与油气主要充注期匹配，钻后揭示油气充满度为100%。D、C构造成藏主控的油源断层向上仅断穿花港组下段，终止于花港组上段，虽然在龙井运动Ⅲ幕时期受到一定程度的活化影响，但从地震剖面看，显然断层活动强度较弱，作为油源断层的输导能力远远差于同样为正断层的E构造。钻后揭示油气充满度D构造为20%～35%，C构造为30%～38%(图8)。

由此可见，油源断层活动期与油气充注期的匹配关系及断层的活动强度是控制西湖凹陷中央反转构造带不同构造之间油气充满度差异的最主要因素。

5 结论

1) 西湖凹陷中央反转构造带中北部5个背斜油气藏的油气充满度存在差异，变化范围是20%～100%，纵向上花港组H5砂组以上层位充满度总体较高，以下层位充满度降低。

2) 中央反转构造带5个构造位于同一含油气系统内，烃源为下部的平湖组，储层为花港组，区域盖层为花港组上段H1—H2层，以背斜圈闭为主，总体上具备相似的静态地质要素，是有利的含油气目标区。

3) 中央反转构造带5个油气藏主要为两期成藏，分别为15～13 Ma和6～5 Ma，以第一期为主，圈闭均形成于玉泉组沉积期末，圈闭形成期、断裂活动期和油气充注期在时空上耦合关系良好。断裂活动的强度不同导致油气运移的输导能力不同，造就了该构造带油气藏富集程度的差异，油源断层活动强度大，则油气运移条件好，圈闭油气充满度高。