化祖獻(xiàn)，劉小平，孫 彪，劉 天，劉 杰，劉啟東，劉世麗，畢天卓

1.油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中國(guó)石化 國(guó)際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100029；4.中國(guó)石化 江蘇油田分公司 勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009

中新生代斷陷盆地廣泛分布于我國(guó)東部。在多期構(gòu)造作用的影響下，斷陷盆地一般發(fā)育深凹帶和斜坡帶次一級(jí)構(gòu)造單元。斜坡帶緊鄰深凹帶生烴中心，是油氣運(yùn)移聚集的有利場(chǎng)所。由于地質(zhì)條件的差異性，斜坡帶油氣聚集多呈不均一性分布，主要受有效烴源巖分布、輸導(dǎo)體系類型、蓋層以及成藏期構(gòu)造背景等多因素控制，油氣聚集區(qū)大多位于有效烴源巖分布范圍或鄰近圈閉之中[1]。充足的源巖可為圈閉提供油氣來源，斷裂體系可作為縱向運(yùn)移通道，儲(chǔ)層物性是決定含油性高低的關(guān)鍵[2]。前人對(duì)斷陷盆地斜坡帶油氣富集規(guī)律進(jìn)行了一定的研究，但對(duì)油氣富集的差異性涉及較少。

蘇北盆地為典型的富油氣斷陷盆地，金湖凹陷三河次凹斜坡區(qū)已探明多個(gè)油氣田，平面上油氣聚集呈“南富北貧”的分布特征；三河次凹斷裂體系主要受石崗斷裂帶控制，在三垛期受右行扭動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)影響，斷裂多為NE向[3]。研究區(qū)中南部斷裂較發(fā)育，且落差較大，北部斷裂數(shù)目較少，且落差較小[4]。金湖凹陷油氣充注時(shí)間位于三垛期(43～37 Ma)，此時(shí)斷裂活動(dòng)性較強(qiáng)[5]。前人對(duì)該區(qū)斷裂體系進(jìn)行了大量研究，但對(duì)其成藏差異性特征及控制因素研究尚不深入。本文基于油氣成藏靜態(tài)與動(dòng)態(tài)要素，對(duì)斜坡帶油氣運(yùn)聚成藏差異性進(jìn)行深入分析，揭示斜坡帶油氣差異性成藏特征，闡明差異性成藏主控因素，以期為斜坡帶油氣深化勘探提供理論指導(dǎo)。

1 地質(zhì)背景

金湖凹陷位于蘇北盆地西南部，凹陷以北為建湖隆起，南部緊鄰張八嶺隆起與天長(zhǎng)隆起，東接柳堡低隆起，面積約5 000 km2[6](圖1a)。凹陷經(jīng)歷了初期拉張、中期拗陷、后期斷陷、末期萎縮等4個(gè)關(guān)鍵階段，內(nèi)部受構(gòu)造作用控制發(fā)育多個(gè)斷裂帶，多為NE走向。研究區(qū)(金湖凹陷三河次凹)(圖1b)上白堊統(tǒng)—古近系沉積階段廣泛發(fā)育泰州組、阜寧組、戴南組和三垛組。其中阜寧組二段(E1f2)為深湖—半深湖相沉積，厚度可達(dá)300 m，巖性以暗色泥巖、粉細(xì)砂巖、鮞?；?guī)r等為主，上部主要為富有機(jī)質(zhì)泥巖，下部為砂巖儲(chǔ)集體，砂體厚度約為30 m[4](圖2)。三河次凹以高集地區(qū)為界，分為南北兩部分，由構(gòu)造深度分為外坡、中內(nèi)坡與深凹帶。研究區(qū)石崗斷裂下降盤深凹帶為生烴中心，油氣原地或經(jīng)輸導(dǎo)體系運(yùn)聚至斜坡帶成藏。多年油氣勘探實(shí)踐表明，金湖凹陷三河次凹油氣資源豐富，斜坡帶已探明油藏分布具有差異性，目前斜坡帶南部油氣勘探成果豐富，北部油氣發(fā)現(xiàn)相對(duì)較少。

圖1 蘇北盆地金湖凹陷三河次凹區(qū)域構(gòu)造示意

圖2 蘇北盆地金湖凹陷三河次凹地層柱狀圖

2 斜坡帶油氣富集差異性

2.1 已發(fā)現(xiàn)油氣田分布特征

金湖凹陷阜二段南部油氣分布廣泛，在平面上，斜坡帶構(gòu)造圈閉發(fā)育，緊鄰生烴中心。得益于研究區(qū)發(fā)育優(yōu)勢(shì)的源儲(chǔ)配置，油氣主要由生油凹陷向斜坡帶呈放射狀運(yùn)移[7]，斜坡帶砂巖體分布面積廣泛，物性較好，具備油氣運(yùn)移聚集的必要條件；同時(shí)，在斜坡帶構(gòu)造單元上發(fā)育的一系列同向斷層，相互構(gòu)成斷鼻、斷塊，可作為油氣聚集的有利圈閉。金湖凹陷圍繞三河次凹生油中心，在斜坡帶富集了高集、崔莊等多個(gè)油田。

2.2 油氣富集差異性

金湖凹陷三河次凹斷層發(fā)育，油氣自生烴中心產(chǎn)出，通過斷層與砂體輸導(dǎo)體系進(jìn)行運(yùn)移，主要聚集于阜二段的構(gòu)造圈閉中(圖1b)。在斷—砂復(fù)合輸導(dǎo)體系控制之下，油氣沿鄰源砂體自深凹帶向斜坡帶運(yùn)移，遇斷層圈閉聚集成藏，主要聚集于斜坡帶的構(gòu)造高部位。研究區(qū)阜二段油氣藏屬于三河次凹下含油氣系統(tǒng)，主要包括阜一段與阜二段兩套層系，其中阜二段為主要生油及成藏層段。三河次凹已探明的油藏主要位于研究區(qū)南部，其中劉莊油田為南部偏北的外坡帶，油源供給較弱(圖3)；北部H8塊油藏也已獲得較好的油氣顯示。由各油田已探明油氣儲(chǔ)量與分布可知，三河次凹油氣藏受有效烴源巖分布范圍、源儲(chǔ)配置及輸導(dǎo)體系控制，在平面上呈“南富北貧”的特征，南部地區(qū)斜坡帶各項(xiàng)條件較優(yōu)越，油氣聚集規(guī)模較大(圖1b)。

圖3 蘇北盆地金湖凹陷三河次凹各油田下含油氣系統(tǒng)儲(chǔ)量分布

斷陷盆地受構(gòu)造作用影響，地質(zhì)條件較復(fù)雜，油氣常表現(xiàn)出差異性富集。渤海灣盆地為中國(guó)東部典型的斷陷盆地，發(fā)育多個(gè)富油氣凹陷，其中東濮凹陷已探明油氣主要分布于凹陷中部隆起區(qū)與西部斜坡帶，平面上呈“北富南貧”特征，南北油氣分布差異主要為生烴條件不同導(dǎo)致；東營(yíng)凹陷已探明油氣主要分布在凹陷北部、中部隆起區(qū)與北部陡坡帶，成藏期主要活動(dòng)斷層發(fā)育強(qiáng)度大、時(shí)間久，對(duì)油氣進(jìn)入圈閉成藏起到積極作用。海拉爾盆地為中國(guó)東北部造山帶上的中新生代斷陷盆地，貝爾凹陷為該盆地主要的含油氣凹陷，已探明油氣主要分布在凹陷中部及南部地區(qū)，主要受斜坡帶構(gòu)造形態(tài)及輸導(dǎo)體系控制[8]。各典型斷陷盆地油氣平面分布主要受烴源條件控制，縱向分布主要受儲(chǔ)蓋組合及斷裂的影響，輸導(dǎo)體系起到連通圈閉與油源的作用，另外，源儲(chǔ)配置對(duì)三河次凹油藏富集影響較大。

3 斜坡帶油氣成藏主控因素

3.1 有效烴源巖分布控制油氣來源

金湖凹陷三河次凹的主要烴源巖為阜二段，在長(zhǎng)期的成巖和熱演化作用過程中，為研究區(qū)儲(chǔ)集層提供了充足的油氣來源[9-10]。

阜二段烴源巖在三河次凹北部分布范圍較廣，成熟度較低；南部源巖位于深凹帶內(nèi)，有機(jī)質(zhì)條件較好，生烴能力優(yōu)越。南、北部有效烴源巖分布位置、厚度、范圍存在一定差異，對(duì)研究區(qū)油氣來源具有控制作用，進(jìn)而影響油氣差異性聚集。

3.1.1 烴源巖基本地球化學(xué)特征

阜二段烴源巖總有機(jī)碳(TOC)含量為0.05%～5.28%，平均值為1.61%；生烴潛力(S1+S2)為0.01～33.29 mg/g，平均值為6.12 mg/g(圖4c)。根據(jù)我國(guó)湖相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐富評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T 5735—2019)，阜二段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，整體達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)(圖4c)。由烴源巖氫指數(shù)與最高熱解溫度(IH—Tmax)交會(huì)圖(圖4b)可知，研究區(qū)阜二段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型多樣，其中Ⅰ—Ⅱ型所占比例較大，生烴潛力較高，以生油巖為主。研究區(qū)40余塊深度為1 000～3 200 m的樣品實(shí)測(cè)干酪根鏡質(zhì)體反射率(Ro)為0.38%～0.80%，主要集中在0.6%～0.8%，表明烴源巖已進(jìn)入生烴階段，烴源巖在1 930～3 200 m進(jìn)入成熟階段(Ro>0.6%)(圖4d)。

圖4 蘇北盆地金湖凹陷三河次凹阜二段烴源巖評(píng)價(jià)

3.1.2 有效烴源巖判識(shí)及其分布特征

有效烴源巖指已排烴，且對(duì)油氣成藏做出貢獻(xiàn)的烴源巖[11-12]。烴源巖的有效性必須綜合考慮TOC含量、干酪根類型和有機(jī)質(zhì)的熱演化程度。許多學(xué)者對(duì)如何識(shí)別有效烴源巖做了研究，他們對(duì)烴的產(chǎn)生和烴源巖的排出進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性的物理和數(shù)值模擬，烴源巖在初始生烴階段，生烴量與TOC具有良好的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，由于烴源巖對(duì)烴類吸附作用的局限性，在排烴作用影響下，這種線性關(guān)系將會(huì)產(chǎn)生偏離，偏離趨勢(shì)線的拐點(diǎn)即可認(rèn)為發(fā)生排烴作用的TOC下限值，同時(shí)可對(duì)Ro進(jìn)行有效下限判別[13-15]。

本文采用有機(jī)質(zhì)類型和成熟度相近的樣品，對(duì)三河次凹阜二段有效烴源巖下限進(jìn)行判定。從(S1+S2)/ω(TOC)與TOC的關(guān)系圖中可知，阜二段有效烴源巖的ω(TOC)下限為1.2%(圖5a)，成熟度下限為0.6%(圖5b)，生烴潛力較強(qiáng)。由此判定研究區(qū)阜二段有效烴源巖的分布范圍，北部TOC含量略低于南部，成熟度較南部高，達(dá)到有效烴源巖標(biāo)準(zhǔn)；高有機(jī)質(zhì)豐度地區(qū)主要分布在深凹帶，向斜坡帶呈環(huán)帶狀遞減，北部有效烴源巖熱演化程度較南部偏高，分布范圍較廣，整體上南部地區(qū)具有更高的生烴潛力。

圖5 蘇北盆地金湖凹陷三河次凹阜二段有效烴源巖判別

3.2 源儲(chǔ)配置控制成藏模式

在三河次凹北部地區(qū)砂體分布較集中，與烴源巖配置關(guān)系一般，部分未在有效成熟烴源巖范圍內(nèi)。烴源巖成熟后，油氣直接排至骨架砂體運(yùn)移，由于斷層的調(diào)整作用，油氣運(yùn)移方式為順斷層進(jìn)行垂向運(yùn)移，或在由一系列斷層組成的斷階之中沿砂體向斜坡帶運(yùn)移，直到進(jìn)入構(gòu)造圈閉之中聚集成藏。

在三河次凹南部地區(qū)，烴類流體自阜二段烴源巖生成之后，由于頂部較致密泥巖層的阻擋作用，在生烴增壓影響之下，向下排出至疊置砂體之中，遇構(gòu)造圈閉聚集成藏，或沿骨架砂體進(jìn)行側(cè)向運(yùn)移至鄰源構(gòu)造圈閉之中。由于研究區(qū)南部斜坡帶儲(chǔ)集砂體發(fā)育，與烴源巖配置關(guān)系較好，油氣排出后可快速運(yùn)移至相應(yīng)的圈閉之中，對(duì)油氣聚集、更高效率的形成大規(guī)模油氣藏具有積極作用。

有利的源儲(chǔ)配置，首先各個(gè)組成要素應(yīng)具有良好的性質(zhì)，其次在時(shí)、空上配置合適，對(duì)油氣高效輸導(dǎo)、富集、保存并形成大型油氣藏起重要作用[16-17]。根據(jù)金湖凹陷已發(fā)現(xiàn)油氣藏特征及勘探實(shí)踐，并綜合考慮斷層和砂體在油氣運(yùn)聚成藏中的重要作用[18-20]，結(jié)合前人研究成果，根據(jù)空間配置關(guān)系將三河次凹的源儲(chǔ)組合劃分為2大類6小類。

3.2.1 縱向源儲(chǔ)配置

(1)下生中儲(chǔ)型。該源儲(chǔ)配置的主力烴源巖為阜二段的半深湖—深湖相灰質(zhì)泥巖和泥灰?guī)r，以其上覆的阜三段砂體作為儲(chǔ)層，以阜三段暗色泥巖作為蓋層的下生中儲(chǔ)組合(圖6a)。

(2)自生自儲(chǔ)型。該源儲(chǔ)配置的主力烴源巖為阜二段的半深湖—深湖相泥巖和灰質(zhì)泥巖，以其自身的泥質(zhì)灰?guī)r作為儲(chǔ)層，以頂部暗色泥巖作為蓋層的自生自儲(chǔ)組合(圖6b)。

圖6 蘇北盆地金湖凹陷三河次凹阜二段縱向源儲(chǔ)配置類型示意

(3)上生下儲(chǔ)型。該源儲(chǔ)配置的主力烴源巖為阜二段的半深湖—深湖相灰質(zhì)泥巖和泥巖，以其下伏的阜二段生物灰?guī)r和粉砂巖作為儲(chǔ)層，以阜二段頂部暗色泥巖作為蓋層的上生下儲(chǔ)組合(圖6c)。

3.2.2 平面源儲(chǔ)配置

根據(jù)有效烴源巖分布范圍與沉積砂體疊合制作三河次凹阜二段平面源儲(chǔ)配置模式圖(圖7)，分析研究三河次凹源儲(chǔ)配置類型及其差異性，可劃分為以下3種源儲(chǔ)配置類型。

圖7 蘇北盆地金湖凹陷三河次凹阜二段平面源儲(chǔ)配置類型示意

(1)源儲(chǔ)疊置型。此類組合模式是指有效烴源巖與儲(chǔ)層直接疊置接觸。三河次凹主要疊置關(guān)系為平行層狀疊置，該種類型的儲(chǔ)層是以連續(xù)、大面積分布為特征，類似于儲(chǔ)層非均質(zhì)中的“隔層”特征，在臨近深凹帶一側(cè)與有效烴源巖呈疊置接觸，構(gòu)成源儲(chǔ)疊置型配置模式，這是研究區(qū)最佳的源儲(chǔ)配置模式。此類源儲(chǔ)配置多位于深凹帶，油氣自烴源巖排出可直接進(jìn)入相鄰的儲(chǔ)層之中，排烴效率高。研究區(qū)北部物源供給較南部小，儲(chǔ)集砂體發(fā)育規(guī)模略弱于南部，但有效烴源巖分布范圍較廣，源儲(chǔ)疊置面積大，該類源儲(chǔ)配置較發(fā)育，如H8井油氣藏。南部物源供給較充足，砂體發(fā)育較好，受有效烴源巖范圍限制，疊置范圍較小，主要位于內(nèi)坡與深凹帶處，如GX21井、GX24井油氣藏。

(2)源儲(chǔ)緊鄰型。該類模式是指烴源巖與儲(chǔ)集層為緊鄰關(guān)系，油氣主要由鄰源砂體控制，在沉積作用的控制下，烴類流體由源巖產(chǎn)出進(jìn)入相鄰砂體聚集成藏。該類模式中油藏在斜坡帶南部大規(guī)模發(fā)育，已探明高集、劉莊等大規(guī)模油氣田。

(3)源儲(chǔ)分離型。該類源儲(chǔ)組合為與常規(guī)油氣藏類似的源—儲(chǔ)不直接疊置，需要有與有效源巖緊鄰的斷裂、不整合面的存在，使源巖形成的油氣通過斷裂、不整合面的長(zhǎng)距離輸導(dǎo)，進(jìn)入常規(guī)儲(chǔ)層形成常規(guī)油氣藏。這一組合強(qiáng)調(diào)烴類達(dá)到生烴門限后，不僅在近源聚集，還發(fā)生了一定程度的小范圍的二次運(yùn)移，在與源巖有一定距離的儲(chǔ)層中聚集成藏。該類模式在斜坡帶較為常見，主要位于研究區(qū)北部與南端。北部由于砂體發(fā)育程度較弱的原因，部分優(yōu)質(zhì)砂體距離有效烴源巖范圍較遠(yuǎn)；南端則是由于有效烴源巖控制范圍較小，與優(yōu)質(zhì)砂體分離。三河次凹斷裂較為發(fā)育，可為源儲(chǔ)分離型模式提供良好的油氣運(yùn)移輸導(dǎo)通道。

3.3 輸導(dǎo)體系控制運(yùn)聚效率

連通性砂體、不整合面與斷裂體系可構(gòu)成區(qū)域性的輸導(dǎo)體系[21-23]。金湖凹陷三河次凹阜二段主要發(fā)育斷裂與砂體組合形成的輸導(dǎo)體系[24]。金湖凹陷發(fā)育多條斷裂帶，研究區(qū)主要受石崗斷裂帶控制，在拉張作用和沉降作用的控制下，多發(fā)育NE走向正斷層；阜二段沉積時(shí)期，三河次凹接受了來自建湖隆起提供的豐富物源，在斜坡區(qū)北、中、南地區(qū)形成物性較好的優(yōu)質(zhì)砂體。斷—砂復(fù)合輸導(dǎo)體系溝通了斜坡帶源巖與儲(chǔ)集體，輸導(dǎo)體系的有效性決定油氣二次運(yùn)移路徑，而優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道決定油氣運(yùn)移主要方向，油氣總是沿著輸導(dǎo)性能最佳路徑優(yōu)先運(yùn)聚[25]。本文選取典型剖面，對(duì)研究區(qū)成藏期的輸導(dǎo)體系進(jìn)行研究(圖8)。

圖8 蘇北盆地金湖凹陷三河次凹GX21—S1井成藏期輸導(dǎo)體系示意

根據(jù)前人對(duì)三河次凹烴源巖性質(zhì)與特征的研究可知，三河次凹于三垛期開始進(jìn)入生烴階段，于三垛末期達(dá)到生烴高峰，在這期間油氣大量地排出源巖層，進(jìn)入相鄰的砂體之中，進(jìn)行初次運(yùn)移[26]。三垛末期斷層基本發(fā)育完畢，溝通了源巖層鄰近的砂體，初步建立復(fù)合輸導(dǎo)體系，但該時(shí)期三河次凹整體地勢(shì)略緩，油氣進(jìn)入輸導(dǎo)體系之后在成藏動(dòng)力作用之下進(jìn)行小規(guī)模的運(yùn)移。

隨后三河次凹發(fā)生構(gòu)造抬升，三垛組接受風(fēng)化剝蝕，西北部剝蝕量較大，整個(gè)研究區(qū)向SE方向傾斜。由于構(gòu)造對(duì)研究區(qū)產(chǎn)生的影響，導(dǎo)致運(yùn)移條件得到了極大的改善，使得油氣運(yùn)移輸導(dǎo)效率大大增加，斜坡區(qū)發(fā)育的斷層在此期間也起到了構(gòu)成各類圈閉的作用，為油氣成藏奠定了基礎(chǔ)[27]。

經(jīng)歷抬升期之后，三河次凹構(gòu)造逐漸穩(wěn)定，油氣在復(fù)合輸導(dǎo)體系下呈現(xiàn)差異聚集的特征，構(gòu)造的高部位更容易形成較好的大型油氣藏。由于盆地繼續(xù)接受沉積，構(gòu)造活動(dòng)消退，已形成的油藏圈閉更加穩(wěn)定，對(duì)油氣成藏更為有利。

三河次凹各地區(qū)由于處于同一構(gòu)造格局之下，所以演化過程較為相似，輸導(dǎo)體系在成藏期初具面貌，隨著盆地逐漸抬升加劇油氣在輸導(dǎo)體系中的運(yùn)聚，最終在發(fā)育穩(wěn)定的圈閉之中形成油氣藏。研究區(qū)北部斷裂多成組發(fā)育，近NE向，剖面形態(tài)較好，多為多米諾狀逆向斷層，砂體發(fā)育較弱，主要為砂坪、砂壩沉積，油氣主要聚集在斷塊控制的圈閉中，以源儲(chǔ)疊置型配置模式為主，少部分發(fā)生二次運(yùn)移至高部位構(gòu)造圈閉成藏。研究區(qū)南部斷裂較發(fā)育，為NE向及近WE向斷層，剖面形態(tài)較復(fù)雜，多為順向壘塹疊置型斷層。砂體發(fā)育良好，由建湖隆起提供沉積物源，廣泛沉積在三河次凹斜坡帶，沉積類型主要為三角洲前緣相。斷—砂組合充分，斷層在成藏期活動(dòng)性強(qiáng)，與優(yōu)質(zhì)的沉積骨架砂體組合，為油氣運(yùn)移提供了良好的通道。油氣自深凹帶生成以后，在順向活動(dòng)斷層以及展布良好的骨架砂體中可以進(jìn)行高效長(zhǎng)距離的運(yùn)移聚集。北部呂良地區(qū)與中部高集地區(qū)斷層發(fā)育較少，主要是三垛期發(fā)育的斷層對(duì)油氣輸導(dǎo)與成藏貢獻(xiàn)較大，后期改造作用較小。南部崔莊、范莊地區(qū)斷層發(fā)育較劇烈，活動(dòng)性強(qiáng)，后期形成地壘、地塹構(gòu)造，對(duì)輸導(dǎo)體系具有一定影響。

4 結(jié)論

(1)有效烴源巖的分布對(duì)油氣差異性聚集起到了決定性的作用。金湖凹陷三河次凹南、北烴源條件的差異，導(dǎo)致油氣分布差異性明顯，南部有效烴源巖分布范圍較北部廣，生烴條件優(yōu)于北部，平面上顯示出油氣多富集在南部地區(qū)。

(2)源儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與源儲(chǔ)配置關(guān)系對(duì)油氣成藏模式具有控制作用，進(jìn)而影響油氣差異性成藏。三河次凹南部地區(qū)已勘探油氣田主要為源儲(chǔ)疊置型與源儲(chǔ)緊鄰型配置關(guān)系，縱向上多為上生下儲(chǔ)型，烴類流體自排出以后可快速進(jìn)入圈閉成藏，后期凹陷未經(jīng)歷破壞性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得富油氣圈閉保存良好。

(3)輸導(dǎo)體系可控制油氣運(yùn)聚效率，使得油氣成藏具有差異性。油氣由鄰源砂體與斷層的調(diào)整之下可進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)移成藏，三河次凹南部地區(qū)斷—砂輸導(dǎo)體系優(yōu)于北部地區(qū)，油氣可進(jìn)行高效運(yùn)移，并且可在遠(yuǎn)源處聚集成藏，在斜坡區(qū)南部形成油氣富集，北部地區(qū)多為原地及短距離聚集成藏。