東海盆地西湖凹陷成藏動(dòng)力系統(tǒng)特征

姜文斌，陳永進(jìn)，李 敏

(教育部海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083)

東海盆地西湖凹陷成藏動(dòng)力系統(tǒng)特征

姜文斌，陳永進(jìn)，李 敏

(教育部海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083)

成藏動(dòng)力系統(tǒng)是油氣在多種動(dòng)力學(xué)機(jī)制作用下從源巖到圈閉所經(jīng)過的路線。西湖凹陷是東海盆地主要的油氣勘探區(qū)域，具有良好的油氣勘探遠(yuǎn)景?；阢@井、地震及相關(guān)分析化驗(yàn)資料，在描述流體動(dòng)力場(chǎng)(包括地溫場(chǎng)、壓力場(chǎng))特征的基礎(chǔ)上，探討西湖凹陷油氣成藏動(dòng)力系統(tǒng)的特征。根據(jù)東海西湖凹陷構(gòu)造、沉積演化特征，烴源巖特征以及異常孔隙流體壓力的分布特征，運(yùn)用成藏動(dòng)力系統(tǒng)劃分的方法進(jìn)行分析，認(rèn)為研究區(qū)自下而上分為4個(gè)成藏動(dòng)力系統(tǒng)。研究結(jié)果在油氣勘探開發(fā)方面具有指導(dǎo)意義。

溫壓場(chǎng);剩余孔隙流體壓力;成藏動(dòng)力系統(tǒng);西湖凹陷;東海盆地

引 言

成藏動(dòng)力系統(tǒng)理論是含油氣系統(tǒng)理論結(jié)合中國(guó)東部陸相盆地的勘探實(shí)際發(fā)展起來的［1］。成藏動(dòng)力系統(tǒng)是含油氣盆地中天然流體系統(tǒng)的重要組成部分，是油氣在多種動(dòng)力學(xué)機(jī)制作用下從源巖到圈閉所經(jīng)過的路線［2－3］。賈健誼等［4］曾根據(jù)地震剖面及鉆井資料將東海盆地西湖凹陷劃分為2個(gè)主要的含油氣系統(tǒng)。本文基于鉆井、地震及相關(guān)分析化驗(yàn)資料，在描述流體動(dòng)力場(chǎng)(地溫場(chǎng)、壓力場(chǎng))特征的基礎(chǔ)上，從流體驅(qū)動(dòng)力角度探討西湖凹陷的油氣成藏動(dòng)力系統(tǒng)特征。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

西湖凹陷位于東海陸架盆地東北部，面積約為4.6×104km2，目前是東海陸架盆地的主要油氣勘探區(qū)。西湖凹陷由西向東又可分為西部斜坡帶、西部次洼、中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、東部次洼、東部邊緣斷裂帶5個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。西湖凹陷主要為第三系沉積充填，具有多凹、多隆及多沉積中心的沉積格局［5］，縱向上發(fā)育古新統(tǒng)、始新統(tǒng)和漸新統(tǒng)3套烴源巖，烴源巖類型主要有泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤。_

2 溫壓場(chǎng)特征

2.1 溫度場(chǎng)

根據(jù)東海西湖凹陷30口井鉆井測(cè)試資料，西湖凹陷現(xiàn)今地溫梯度總體較高，平均為0.035℃/m，且不同埋深段和構(gòu)造單元具有不同的地溫場(chǎng)特征。在縱向上，淺部的地溫梯度高于深部，大致以3 500 m埋深為界，淺部為0.038℃/m左右，深部為0.030℃/m左右。在不同構(gòu)造單元上，西部斜坡帶和中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶的地溫梯度較高，分別為0.036℃/m和0.038℃/m。

2.2 壓力場(chǎng)

2.2.1 儲(chǔ)層壓力特征

鉆井試油壓力數(shù)據(jù)分析研究區(qū)內(nèi)不同構(gòu)造單元的儲(chǔ)層壓力展布特征表明，西部斜坡帶的淺部?jī)?chǔ)層處于正常壓力，深部?jī)?chǔ)層則普遍發(fā)育異常高壓;中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶的淺部屬正常壓力系統(tǒng)，深部超壓幅度較小，以弱超壓為主［6］。

對(duì)東海盆地西湖凹陷40口單井泥巖聲波時(shí)差值進(jìn)行研究，利用回歸分析得出泥巖聲波時(shí)差隨深度變化關(guān)系(圖1)。總體趨勢(shì)是隨著沉積物埋藏不斷加深，沉積物壓實(shí)程度加大，聲波時(shí)差值逐漸變小。但從某一深度開始，上覆負(fù)荷的增加未能使聲波時(shí)差值隨深度降低，因而偏離了正常壓實(shí)趨勢(shì)線，出現(xiàn)了欠壓實(shí)現(xiàn)象。

圖1 西湖凹陷泥巖聲波時(shí)差隨深度變化關(guān)系

2.2.2 異?？紫读黧w壓力特征

地層異?？紫读黧w壓力是油氣運(yùn)移的主要?jiǎng)恿?，異常壓力層是劃分成藏?dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)。泥巖聲波時(shí)差值能較好地反映地層的壓實(shí)狀況，因此，可利用區(qū)內(nèi)的測(cè)井資料，讀取泥巖聲波時(shí)差資料，進(jìn)而計(jì)算地層孔隙流體壓力［7］。由計(jì)算可知，在始新統(tǒng)平湖組、漸新統(tǒng)花港組和中新統(tǒng)龍井組內(nèi)存在高異?？紫读黧w壓力，結(jié)合構(gòu)造－沉積演化特征、壓力分布狀況，在井間地層對(duì)比的基礎(chǔ)上，展示井間孔隙流體壓力分布特征。

選取PH5、HY1－1－1、CX3井和 DQ2井做井間對(duì)比(圖2)，PH5井位于西部斜坡帶，可以看出在中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上出現(xiàn)3條明顯的斷層，影響油氣的運(yùn)聚，異常孔隙流體壓力主要分布在花港組和平湖組1～2段內(nèi)。

圖2 西湖凹陷東西向剩余孔隙流體壓力剖面

在中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上選取Chx1井、TWT2井、DQ2井和YQ1井做井間對(duì)比，斷層為油氣垂向運(yùn)聚的主要通道。由于斷層的影響，在 DQ2井和YQ1井之間(寧波構(gòu)造帶與黃巖構(gòu)造帶之間)存在異?？紫读黧w壓力的消失現(xiàn)象。

在西部斜坡帶上選取PH7井、BYT2井、WYT1井和KQT1井做井間對(duì)比，可以看出地層變化相對(duì)較平緩，在花港組上、花港組下、平湖組1～2和平湖組3～4段存在4套異?？紫读黧w壓力帶。

3 西湖凹陷成藏動(dòng)力系統(tǒng)劃分

西湖凹陷成藏動(dòng)力系統(tǒng)劃分的依據(jù)是:①西湖凹陷構(gòu)造－沉積具有明顯的多旋回性;②西湖凹陷多油氣源、多儲(chǔ)層和多套生儲(chǔ)蓋組合的成藏特點(diǎn);③異常孔隙流體壓力垂向上具有旋回性、平面上具有分帶性;④西湖凹陷具有較高的地溫梯度。結(jié)合西湖凹陷地區(qū)構(gòu)造、沉積演化特征、油源特征以及異?？紫读黧w壓力的分布特征，可將本區(qū)自下而上分為4個(gè)成藏動(dòng)力系統(tǒng)。

(1)底部自源高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)。由于目前凹陷內(nèi)尚無鉆井揭示古新統(tǒng)地層，所獲資料較少且綜合研究不夠，本次研究?jī)H對(duì)古新統(tǒng)系統(tǒng)的特征作一嘗試性的初步探討。從西湖凹陷HY7－1及14－1油氣藏的流體特征［8］可以得出，天然氣樣品分布區(qū)域與源巖樣品分布區(qū)域不重合，西湖凹陷的天然氣很可能來源于埋藏更深、成熟度更高的源巖，由此推測(cè)在古新統(tǒng)(包括下始新統(tǒng))內(nèi)存在1套烴源巖系;上覆巖層厚度大，導(dǎo)致烴源巖熱演化時(shí)間長(zhǎng)，成熟度高，多已達(dá)濕氣－干氣生成階段;可能的儲(chǔ)集層位包括古新統(tǒng)、始新統(tǒng)平湖組、漸新統(tǒng)花港組及中新統(tǒng)龍井組，可能的蓋層包括古新統(tǒng)、始新統(tǒng)平湖組、漸新統(tǒng)花港組及中新統(tǒng)龍井組，可構(gòu)成新生古儲(chǔ)型、自生自儲(chǔ)型及下生上儲(chǔ)型等儲(chǔ)蓋組合類型。

(2)下部自源－它源高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)。該系統(tǒng)以漸新統(tǒng)中部的泥巖及炭質(zhì)泥巖形成的異常高壓帶與上部分開。系統(tǒng)［9－10］的烴源巖為始新統(tǒng)平湖組泥巖和煤;儲(chǔ)集巖為始新統(tǒng)平湖組、漸新統(tǒng)花港組和中新統(tǒng)龍井組砂巖;平湖組和花港組上部連續(xù)分布的厚層泥巖為該系統(tǒng)的區(qū)域性蓋層，龍井組泥巖可作為本系統(tǒng)的局部蓋層;中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶是研究區(qū)最有利的油氣運(yùn)移指向之一，斷層是主要的垂向運(yùn)移通道，平湖組和花港組的不整合面為重要的橫向運(yùn)移通道。

(3)中部自源－它源高壓－常壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)。該油氣系統(tǒng)的烴源巖為漸新統(tǒng)花港組泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤;儲(chǔ)集巖為花港組和龍井組下部砂巖;蓋層為花港組上段泥巖和龍井組上部泥巖。該系統(tǒng)［11］的地層分布范圍為自漸新統(tǒng)花港組底面到上新統(tǒng)三潭組地層的頂面;中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上發(fā)育較多高角度斷層和裂縫，它們是主要的垂向運(yùn)移通道，花港組內(nèi)的砂巖輸導(dǎo)層為重要的橫向運(yùn)移通道。該油氣系統(tǒng)的地理分布范圍也較廣，但比下部自源－它源混源高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)的展布范圍小，主要分布于西部次洼、中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、東部次洼及西部斜坡帶的中南段，構(gòu)成以自生自儲(chǔ)型為主、以下生上儲(chǔ)型為輔的生儲(chǔ)蓋組合。

(4)上部它源常壓－高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)。中新統(tǒng)龍井組內(nèi)烴源巖埋深較淺，且經(jīng)歷的熱演化時(shí)間較短，成熟度低，無有效烴源巖，在中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上斷層發(fā)育程度較大，為油氣運(yùn)移提供良好的通道。油氣主要來源于始新統(tǒng)平湖組和漸新統(tǒng)花港組內(nèi)的烴源巖;龍井組砂巖為主要儲(chǔ)集巖，蓋層為龍井組上部泥巖。斷橋油氣田油氣沿中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上斷層向上運(yùn)移、聚集，在下中新統(tǒng)龍井組內(nèi)成藏(圖3)。

圖3 斷橋油氣田油氣運(yùn)聚特征

總之，西湖凹陷發(fā)育多個(gè)成藏動(dòng)力系統(tǒng)，其中以平湖組烴源巖為源層的成藏動(dòng)力系統(tǒng)最為重要。

4 成藏動(dòng)力系統(tǒng)研究對(duì)油氣勘探的指導(dǎo)意義

成藏動(dòng)力系統(tǒng)研究有利于西湖凹陷進(jìn)一步的油氣勘探開發(fā)。研究表明，在以下部自源－它源高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)和中部自源－它源高壓－常壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)為主要勘探對(duì)象的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)上部它源常壓－高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)和底部自源高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)的勘探研究。

4.1 自源成藏動(dòng)力系統(tǒng)

由成藏動(dòng)力系統(tǒng)研究可知，西湖凹陷底部、下部和中部都存在自源成藏動(dòng)力系統(tǒng)。對(duì)底部而言，推測(cè)西部斜坡帶的古新統(tǒng)為潛在的油氣勘探有利層系，有利勘探地帶主要位于地層埋藏相對(duì)較淺、烴源巖熱演化程度相對(duì)較低的斜坡帶南部地區(qū);對(duì)下部和中部而言，可根據(jù)生儲(chǔ)蓋組合以及油氣運(yùn)移通道來追蹤油氣成藏過程，進(jìn)一步加深對(duì)平湖組和花港組層系的油氣勘探。

4.2 它源成藏動(dòng)力系統(tǒng)

由成藏動(dòng)力系統(tǒng)研究可知，西湖凹陷下部、中部和上部都可為其他成藏動(dòng)力系統(tǒng)提供油源。對(duì)下部和中部成藏動(dòng)力系統(tǒng)而言，可根據(jù)現(xiàn)有資料分析其油氣來源和運(yùn)移通道，確定其油氣運(yùn)移方向，進(jìn)而確定油氣的有利聚集帶;對(duì)上部而言，有利于油氣聚集的上部層系(中新統(tǒng)及其以上層系)主要展布于中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶。在西湖凹陷內(nèi)，推測(cè)該類油氣藏主要分布于中央背斜帶的中、北部及東部次洼的斷橋構(gòu)造。

5 結(jié)論

(1)西湖凹陷現(xiàn)今地溫梯度總體較高，平均為0.035℃/m，且不同埋深段和構(gòu)造單元地溫場(chǎng)特征各異。西湖凹陷泥巖段與儲(chǔ)層(砂巖)段具有不同的壓力特征，深部泥巖段一般表現(xiàn)為局部存在欠壓實(shí)現(xiàn)象，具有異常高孔隙流體壓力。

(2)根據(jù)西湖凹陷地區(qū)構(gòu)造、沉積演化特征，油源特征以及異常孔隙流體壓力的分布特征，可將研究區(qū)自下而上分為底部自源高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)、下部自源－它源高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)、中部自源－它源高壓－常壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)和上部它源常壓－高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)4個(gè)成藏動(dòng)力系統(tǒng)。

(3)研究表明，下部自源－它源高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)和中部自源－它源高壓－常壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)為西湖凹陷油氣勘探開發(fā)的主要目標(biāo)，應(yīng)繼續(xù)在平湖組和花港組內(nèi)尋找自源－它源油氣藏，同時(shí)加強(qiáng)中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上部它源常壓－高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)和西部斜坡帶底部自源高壓成藏動(dòng)力系統(tǒng)的勘探研究。

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Characteristics of migration－accumulation dynamic system in the Xihu depression，East China Sea Basin

JIANG Wen－bin，CHEN Yong－jin，LI Min
(MOE Key Laboratory of Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Accumulation Mechanism，China University of Geosciences，Beijing100083，China)

Migration－accumulation dynamic system refers to the fairway from source rock to trap under the actions of multiple dynamic mechanisms．Xihu depression as a major oil and gas exploration area in East China Sea Basin has a promising exploration prospect．The characteristics of migration －accumulation dynamic system in the Xihu depression is discussed based on drilling，seismic and relevant analysis data and the description of fluid dynamic field(including geotemperature field and pressure field)．The study area has been divided into four migration－accumulation dynamic systems from below according to the characteristics of structural and sedimentary evolution，source rock，and abnormal pore fluid pressure distribution in the Xihu depression of East China Sea．This study will be instructive to further oil and gas exploration．

geotemperature－pressure field;residual pore fluid pressure;migration－accumulation dynamic system;Xihu depression

TE122.3

A

1006－6535(2011)05－0033－04

20110302;改回日期20110321

國(guó)家自然科學(xué)基金“龍門山斷裂帶晚生代走滑運(yùn)動(dòng)及其成因機(jī)制研究”(40702036)

姜文斌(1984－)，男，2004年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)，現(xiàn)為該校石油與天然氣工程專業(yè)在讀碩士研究生，從事石油與天然氣開發(fā)技術(shù)研究工作。

編輯 黃華彪