吳炳偉 江建虹 王先勇 張亞麗 劉東奇 王 新 徐浩倫 翁文勝 黃淑芳
(中國石油遼河油田分公司 遼寧盤錦 124010)
吳炳偉,江建虹,王先勇,等.南黃海南部盆地南二凹陷構(gòu)造格局及含油氣前景新認(rèn)識(shí)[J].中國海上油氣,2015,27(1):27-32.
蘇北—南黃海南部盆地海域部分(以下簡(jiǎn)稱南黃海南部盆地)自1961年開始海洋地球物理調(diào)查,1974年在南七凹陷鉆探了第一口探井——黃海1井,1979—1985年與外國石油公司合作勘探采集了一些地震剖面,并以古近系為主要目的層相繼鉆探了WX20-ST1等7口井,其中1984年在南四凹陷鉆探的CZ6-1-1井在古新統(tǒng)阜寧組三段獲得日產(chǎn)2.45 t的低產(chǎn)油流[1-2],但未獲得商業(yè)性發(fā)現(xiàn)。隨著中—新生界陸相油氣勘探的失利,外國石油公司停止了在南黃海的勘探活動(dòng)。1993年,中國海油在南二凹陷西部阜寧10區(qū)塊鉆探了FN23-1-1井,完鉆井深2 784 m,完鉆層位阜寧組三段,全井未見油氣顯示。1997年之后,基于油氣戰(zhàn)略性評(píng)價(jià)的需要,國家地質(zhì)調(diào)查局對(duì)整個(gè)南黃海盆地區(qū)進(jìn)行了戰(zhàn)略性補(bǔ)充調(diào)查,完成了跨越南黃海盆地區(qū)的區(qū)域地震剖面采集,但這些地震測(cè)線均未過南二凹陷。在此期間,在南黃海南部盆地投入的其他勘探工作量非常有限。目前南黃海南部盆地僅有12口探井,其中油氣顯示井有4口。
南黃海南部盆地南二凹陷地處海陸結(jié)合部,海底沙壩發(fā)育,漲潮為海、落潮為灘,研究區(qū)西部是國家級(jí)珍禽自然保護(hù)區(qū),地表?xiàng)l件十分復(fù)雜,而且沿岸流活躍、潮差大,造成地震檢波器定位困難,野外施工難度極大。20世紀(jì)80年代,英國石油公司在該區(qū)東部淺水區(qū)采集了約200 km地震剖面。自1993年FN23-1-1井鉆探后的20年間,南二凹陷幾乎沒有開展實(shí)質(zhì)性的勘探工作。
20世紀(jì)80年代地震采集、處理技術(shù)相對(duì)落后,地震資料品質(zhì)較差,而且地震測(cè)線稀疏,僅有的地震剖面主要分布在南二凹陷東部地區(qū)。由于資料所限,前人對(duì)南二凹陷的構(gòu)造格局、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等構(gòu)造特征缺乏整體認(rèn)識(shí),對(duì)凹陷規(guī)模、地震層序、地層格架等基本石油地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)不清,制約了對(duì)其含油氣前景的評(píng)價(jià)。2012年,中國石油在該區(qū)域?qū)嵤┒S地震采集630 km,填補(bǔ)了近年該區(qū)油氣勘探的空白。本文基于最新的地震資料,通過對(duì)區(qū)域構(gòu)造-沉積演化分析和與鄰區(qū)地震反射特征的對(duì)比,建立了南二凹陷地震地層層序,確定了構(gòu)造解釋模式,并通過綜合石油地質(zhì)條件研究,對(duì)南二凹陷的含油氣前景進(jìn)行了評(píng)價(jià),初步估算南二凹陷阜寧組油氣資源量為2.9億~3.6億t,改變了長(zhǎng)期以來認(rèn)為南二凹陷不具勘探潛力的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。
南黃海盆地是在下?lián)P子克拉通盆地背景上發(fā)育的中—新生代陸相盆地,其西北以嘉山—響水?dāng)嗔褞c華北地臺(tái)相接,南以江山—紹興斷裂帶與華南褶皺帶閩浙隆起區(qū)相鄰[1-5]。南黃海南部盆地面積1.14萬km2,平面上呈近東西走向的“一凸兩凹”的構(gòu)造格局,即中部為中央凸起帶,南、北兩側(cè)為凹陷帶。本次研究區(qū)在構(gòu)造位置上處于蘇北—南黃海南部盆地的海陸結(jié)合部,自南向北跨越南二凹陷、南一凸起和中部隆起等3個(gè)構(gòu)造單元(圖1)。其中,南二凹陷是中—新生界陸相地層的發(fā)育區(qū),最厚7 500 m;南一凸起中—新生界陸相地層厚度一般小于1 500 m,古近系厚度小于500 m;中部隆起是古—中生界海相地層分布區(qū),上覆厚約1 000 m的新近系和第四系。根據(jù)2006年全國油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果,南黃海盆地區(qū)石油地質(zhì)資源量為5.82億t,天然氣地質(zhì)資源量為415億m3。
圖1 南黃海南部盆地構(gòu)造區(qū)劃Fig.1 Tectonic division of South basin,the southern Yellow Sea
本次研究確定并解釋了4個(gè)主要地震反射界面(圖2)。T8為海相地層和陸相地層分界面,為印支運(yùn)動(dòng)形成的不整合面;由于海相灰?guī)r與陸相碎屑巖之間存在很大的層速度差,T8反射層在地震剖面上通常表現(xiàn)為1~2個(gè)強(qiáng)相位、強(qiáng)振幅、較低頻率、中—高連續(xù)性反射;由于下伏青龍組灰?guī)r經(jīng)受過長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕,因而T8反射層表現(xiàn)為起伏不平的特點(diǎn),極易識(shí)別。T7為古新統(tǒng)阜寧組底界面,僅在盆地的凹陷部位分布,通常表現(xiàn)為2個(gè)相互平行相位,一般為中—強(qiáng)振幅、高頻、連續(xù)或較連續(xù)反射,可見反射波的下削現(xiàn)象,與下伏白堊系泰州組呈不整合或假整合接觸關(guān)系。T4為始新統(tǒng)戴南組底界面,通常表現(xiàn)為2個(gè)相互平行的“雙軌”反射,強(qiáng)振幅、中頻、連續(xù)性好,與上、下反射波組呈“上超下削”接觸關(guān)系,也是一個(gè)明顯的不整合面。T2為新近系鹽城組底界面,一般以雙相位、強(qiáng)振幅、高頻、高連續(xù)反射特征出現(xiàn),界面上、下可見大量的反射波上超和削截現(xiàn)象,近水平狀分布全區(qū),是一個(gè)“下剝上超”的典型區(qū)域不整合面。在隆起部位T2和T8重合。
圖2 過南二凹陷A—A′地震剖面地質(zhì)解釋(剖面位置見圖1)Fig.2 Geologic interpretation of seismic profile A—A′in the Nan-2 sag of South basin,the southern Yellow Sea(section position shown in Fig.1)
南二凹陷中—新生界陸相地層發(fā)育,地層最厚7 500 m(圖3)。自下而上沉積了上白堊統(tǒng)泰州組,古近系古新統(tǒng)阜寧組,始新統(tǒng)戴南組、三垛組,新近系鹽城組,第四系東臺(tái)組。斷陷早期沉積的泰州組最大厚度約700 m,分布局限,僅在南二凹陷的深洼部位發(fā)育;在地震剖面上呈現(xiàn)弱振幅、不連續(xù)或雜亂的反射特征,反映了陸相斷陷早期快速充填的沉積特點(diǎn)。古近系最大厚度約5 000 m,在南二凹陷和兩側(cè)的凸起區(qū)均有分布,凹陷區(qū)地層厚度1 000~5 000 m,凸起區(qū)厚度小于1 000m。凹陷內(nèi)主要目的層古新統(tǒng)阜寧組發(fā)育,地層最厚約2 500 m,分布范圍大于1 700 km2,其厚度大于1 000 m 的面積約700 km2。新近系和第四系為拗陷期沉積,最大厚度1 800 m,分布廣泛,厚度比較穩(wěn)定,凹陷區(qū)厚度1 500~1 800 m,凸起區(qū)厚度1 000~1 500 m;在地震剖面上表現(xiàn)為較強(qiáng)振幅、高連續(xù)、高頻的反射特征,反映本區(qū)在平靜的構(gòu)造背景下接受了廣泛而穩(wěn)定的沉積。
圖3 南二凹陷中—新生界陸相地層厚度圖Fig.3 Isopachous map of Mesozoic to Cenozoic continental strata in the Nan-2 sag of South basin,the southern Yellow Sea
如前所述,南黃海南部盆地在平面上呈“一凸兩凹”的構(gòu)造格局。中央凸起帶包括南一凸起、南二低凸起和南三凸起;南部凹陷帶包括南二、南五和南六凹陷;北部凹陷帶包括南三、南四和南七凹陷。構(gòu)成了“南北分帶﹑東西成塊”的構(gòu)造面貌[2,6-9](圖1)。
在經(jīng)歷了印支運(yùn)動(dòng)改造后的海相克拉通殘留盆地背景上,南黃海南部盆地受燕山運(yùn)動(dòng)晚期—喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期拉張應(yīng)力場(chǎng)控制,發(fā)育一系列近東西走向的北傾正斷層,這些控凹斷層斷距大、延伸長(zhǎng),在晚白堊世至漸新世長(zhǎng)期活動(dòng),是控制南黃海南部盆地構(gòu)造展布、沉積地層發(fā)育、烴源巖分布的主干斷層[2,6-8,10-13]。在南二凹陷南部①號(hào)大斷層控制下,南二凹陷呈現(xiàn)“南斷北超”的箕狀斷陷結(jié)構(gòu);受始新世末吳堡運(yùn)動(dòng)和漸新世末三垛運(yùn)動(dòng)的影響,凹陷內(nèi)發(fā)育多種成因類型的構(gòu)造;在凹陷北部的斜坡部位,受古隆起形態(tài)和北傾的反向斷層(②號(hào)斷層)控制,形成了一個(gè)規(guī)模較大的鼻狀構(gòu)造帶,在中—新生界陸相地層底面構(gòu)造圖上初步圈定面積90 km2。該鼻狀構(gòu)造帶自白堊紀(jì)至古近紀(jì)繼承性發(fā)育(圖4、5)。古近紀(jì)末,南二凹陷進(jìn)入拗陷演化階段,除南部控制凹陷的邊界斷層仍持續(xù)活動(dòng)外,其他早期斷層基本停止活動(dòng);而伴隨著漸新世末三垛運(yùn)動(dòng)的擠壓走滑,在局部形成擠壓背斜構(gòu)造,同時(shí)產(chǎn)生了一些北西向的表皮斷層,其斷距小、延伸短,對(duì)油氣的運(yùn)聚保存影響不大[6-8,10,14]。
圖4 過南二凹陷B—B′地震剖面地質(zhì)解釋(剖面位置見圖1)Fig.4 Geologic interpretation of seismic profile B—B′in the Nan-2 sag of South basin,the southern Yellow Sea(section position shown in Fig.1)
圖5 南二凹陷中—新生界陸相地層底面(T8)構(gòu)造圖Fig.5 Stuctural map of bottom boundary of Mesozoic to Cenozoic continental strata(T8)in the Nan-2 sag of South basin,the southern Yellow Sea
前人研究認(rèn)為南黃海南部盆地的6個(gè)凹陷中,南四和南五凹陷規(guī)模最大,為主力生烴凹陷[1-2,4]。其中,南四凹陷面積1 656 km2,中—新生界陸相地層最厚6 400 m,生烴量29.19億t;南五凹陷面積1 579 km2,中—新生界陸相地層最厚7 000 m,生烴量54.73億t。而南二凹陷面積為1 053 km2,中—新生界陸相地層最厚5 500 m,生烴量?jī)H0.91億t。
戴春山[2]研究認(rèn)為,凹陷邊界的主控?cái)鄬邮强刂粕鸁N凹陷發(fā)育的最主要因素,南二、南五凹陷南界張性大斷層斷距大且持續(xù)活動(dòng),形成了一系列的深斷陷并控制了阜寧組的湖盆沉積和烴源巖分布。周荔青等[6]、蔡乾忠[15]提出,受晚白堊世至古近紀(jì)以來太平洋板塊俯沖和郯廬斷裂右旋走滑運(yùn)動(dòng)的控制,南黃海南部盆地生烴凹陷的沉積中心由西向東遷移,其深凹陷主要分布于盆地西部。這些區(qū)域地質(zhì)因素使南二凹陷成為南黃海南部盆地潛在的主力生烴凹陷之一。
本次對(duì)南二凹陷的研究結(jié)果顯示,僅從現(xiàn)存的阜寧組分布范圍來看,凹陷面積大于1 700 km2,中—新生界陸相地層最厚7 500 m。從凹陷面積、沉積厚度對(duì)比分析,南二凹陷是目前南黃海南部盆地最大的凹陷,生烴能力相當(dāng)可觀。
南黃海南部盆地南二凹陷的勘探程度很低,凹陷內(nèi)的FN23-1-1井僅揭露阜寧組三、四段,不能反映該區(qū)主力烴源巖層阜寧組的全貌,而且沒有相關(guān)地球化學(xué)數(shù)據(jù)。南二凹陷西鄰的白駒凹陷和鹽城凹陷氯仿瀝青“A”含量分別為0.080 0%和0.089 5%;東鄰的南五凹陷和南四凹陷氯仿瀝青“A”含量分別為0.088 0% 和0.140 0%[16]。南二凹陷與陸上白駒凹陷和海域南五凹陷具有相同的構(gòu)造-沉積演化背景,地質(zhì)條件相似,其烴源巖發(fā)育程度和地球化學(xué)指標(biāo)均有可類比性。因此,本次采用氯仿瀝青“A”法進(jìn)行資源量計(jì)算。從 WX20-ST1、WX5-ST1及WX13-3-1等3口井實(shí)測(cè)井溫?cái)?shù)據(jù),推算南黃海南部盆地地溫梯度為2.6~2.9℃/100m,阜寧組鏡煤反射率Ro為0.50%~0.85%,反映南黃海南部盆地阜寧組烴源巖處于低成熟—成熟演化階段,以生油為主。推測(cè)南二凹陷阜寧組暗色泥巖平均厚度約900 m,生烴門限深度為2 700 m,有效源巖面積為1 310 km2,初次運(yùn)移系數(shù)取30%,烴源巖密度取2.45 g/cm3,其生油量按如下公式計(jì)算:
式(1)、(2)中:Qs為生油量;Qj為油聚集量;S為生油巖面積;H為生油巖厚度;ρ為生油巖密度;A為生油巖中氯仿瀝青“A”含量;Ky為初次運(yùn)移系數(shù);Ka為排聚系數(shù)。
計(jì)算結(jié)果表明,南二凹陷阜寧組生烴量36.3億~45.4億t;參照蘇北盆地排聚系數(shù)8%,估算南二凹陷阜寧組資源量為2.9億~3.6億t。這一結(jié)果展示了南二凹陷具有良好的油氣資源基礎(chǔ)和勘探潛力。
蘇北盆地油氣儲(chǔ)量的97%來自高郵、金湖、溱潼等主力生烴凹陷,且緊鄰深凹陷的斷階帶和斜坡帶是油氣的主要聚集區(qū)[2,16]。南黃海南部盆地與蘇北盆地有相似的石油地質(zhì)條件。據(jù)此推測(cè)南二凹陷等主力生烴凹陷的斜坡部位同樣為油氣勘探的有利區(qū)帶。
區(qū)域研究成果表明,漸新世末的三垛運(yùn)動(dòng)使南黃海南部盆地古近系圈閉定型,阜寧組烴源巖在三垛組沉積以后達(dá)到生烴高峰,圈閉形成時(shí)期和生烴高峰期匹配關(guān)系較好,可以有效地捕獲油氣,形成中—新生界陸相自生自儲(chǔ)油氣藏,也可能存在海相和陸相混源油氣藏[2,15-16]。綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為,南二凹陷北部斜坡帶發(fā)育的鼻狀構(gòu)造帶為最有利勘探區(qū)帶(圖5)。該構(gòu)造帶緊鄰中—新生界陸相深洼區(qū),阜寧組主力烴源巖發(fā)育,且下伏海相地層分布廣泛,油源條件好,是海、陸相油氣匯聚的主要指向區(qū)。該構(gòu)造帶在潛山背景上,自白堊紀(jì)至古近紀(jì)繼承性發(fā)育,規(guī)模較大,形態(tài)較好。上覆地層厚度1 600~2 400 m,阜寧組二、四段和戴南組上段湖相泥巖有一定厚度,保存條件良好。同時(shí),斜坡部位是阜寧組一、三段和戴南組下段扇三角洲砂體發(fā)育區(qū),下伏有下三疊統(tǒng)青龍組灰?guī)r風(fēng)化殼儲(chǔ)層,儲(chǔ)層類型多樣。
1)南黃海南部盆地南二凹陷是一個(gè)典型的中—新生代“南斷北超”陸相斷陷湖盆。受燕山運(yùn)動(dòng)晚期—喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期拉張應(yīng)力場(chǎng)控制,南二凹陷南側(cè)發(fā)育近東西向張性大斷層,控制了凹陷結(jié)構(gòu)構(gòu)造、沉積充填和烴源巖分布。南二凹陷中—新生界最厚7 500 m,凹陷面積大于1 700 km2,是南黃海南部盆地最大的凹陷,也是潛在的主力生烴凹陷之一。
2)南二凹陷主要目的層古新統(tǒng)阜寧組發(fā)育,最厚約2 500 m,厚度大于1 000 m的面積約700 km2。初步估算南二凹陷阜寧組生烴量36.3億~45.4億t,資源量2.9億~3.6億t,具有較大的油氣資源潛力和廣闊的勘探前景。
3)南二凹陷北部斜坡帶是海、陸相油氣匯聚的主要指向區(qū)。受古隆起和北傾的反向斷層控制,北部斜坡帶自白堊紀(jì)至古近紀(jì)繼承性發(fā)育一個(gè)大型鼻狀構(gòu)造帶,是南二凹陷最有利的勘探區(qū)帶。
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