朱 偉，易積正

(1.湖南科技大學，湖南 湘潭 411201;2.中石化江漢油田分公司，湖北 潛江 433124)

湘中漣源地區(qū)復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)與天然氣勘探潛力

朱 偉1，易積正2

(1.湖南科技大學，湖南 湘潭 411201;2.中石化江漢油田分公司，湖北 潛江 433124)

湘中漣源地區(qū)處于中揚子板塊南部邊緣，特殊大地構(gòu)造位置與多期次構(gòu)造運動疊合導致該區(qū)復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)和多樣的構(gòu)造樣式。對于該區(qū)主要油氣勘探目的層——晚古生代構(gòu)造層而言，早期擠壓應力導致以縮短變形構(gòu)造樣式為主，晚期應力松弛期，以滑脫回緩構(gòu)造樣式為主。凹陷總體屬于蓋層滑脫式逆沖褶皺組合。凹陷西部發(fā)育疊瓦逆掩沖斷帶、中部為隔擋式褶皺帶、東部為滑覆斷皺帶。鉆井揭示凹陷具豐富的生油氣物質(zhì)基礎，縱向上有效儲蓋組合和構(gòu)造組合指示中部隔擋式褶皺區(qū)最具天然氣勘探潛力。逆斷層下隱伏圈閉、凹陷內(nèi)的低背斜和近凹陷中心的深盆氣等的研究對該區(qū)油氣潛力具有重要意義。

漣源凹陷;雪峰構(gòu)造帶東緣;晚古生代構(gòu)造層;蓋層滑脫;天然氣勘探;深盆氣

引言

湘中漣源凹陷位于雪峰構(gòu)造帶東緣，早古生代湘中地區(qū)處于中上揚子地臺東南緣被動邊緣沉積區(qū)，是下古生界海相烴源巖最發(fā)育的地區(qū)之一［1－2］。該區(qū)古生界經(jīng)歷了加里東、海西－印支、燕山和喜山多期構(gòu)造運動改造，勘探對象十分復雜。鉆井揭示，該區(qū)烴源巖厚度超過1 700 m，中泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)具有較好的生烴條件，有機質(zhì)豐度高，有效烴源巖厚度大，有機質(zhì)類型包括II、Ⅲ2種類型。湘中漣源凹陷具有較好的常規(guī)天然氣和非常規(guī)氣勘探潛力［3－4］，長期以來一直是油氣界關注的地區(qū)。

1 構(gòu)造沉積演化

1.1 沉積演化

加里東晚期，揚子板塊與華夏板塊碰撞，本區(qū)下古生界經(jīng)剝蝕夷平成為晚古生代沉積基底。受雪峰古隆起限制，前泥盆系基底呈現(xiàn)從北西向東南傾斜下降趨勢，在全球海平面變化影響下，進入陸表海沉積階段。本區(qū)盆地演化可分為早期裂陷、晚期拗陷2個階段。

早期裂陷期(中—晚泥盆世):海西早期，中國南方普遍發(fā)育裂谷作用，海水沿裂陷帶由南向北推進，沉積1套泥盆系濱淺海砂泥巖;中期由于基底差異升降，出現(xiàn)臺盆相間沉積格局，臺地上主要發(fā)育臺坪相灰?guī)r、臺灘相的含生物碎屑灰?guī)r和礁灰?guī)r、臺盆區(qū)則發(fā)育臺凹相的泥灰?guī)r、泥巖和硅質(zhì)巖;晚期演化成局限臺地—三角洲環(huán)境，沉積1套以錫礦山組為代表的含生物碎屑碳酸鹽巖和砂泥巖地層。

晚期拗陷期(早石炭—早三疊世):分3個沉降—隆升旋回。第一沉降旋回由劉家塘—石磴子期持續(xù)沉降和測水期回返組成，拗陷期沉積了潮坪—半局限海碳酸鹽巖夾泥頁巖，回返期沉積了向上變淺的海陸過渡相潟湖、沼澤—濱海三角洲含煤砂泥巖沉積;第二旋回由梓門橋期—棲霞期拗陷和茅口期隆升組成。拗陷期發(fā)育了潮坪—開闊臺地—臺盆相向上變深沉積序列，而隆升期受東吳運動影響，發(fā)育臺坪—局限臺地碳酸鹽巖向上變淺序列沉積;第三旋回由龍?zhí)丁舐∑谵窒莺痛笠逼诨胤到M成。形成上古生界泥盆系至中生界下三疊統(tǒng)2套含油氣組合。

1.2 構(gòu)造變形

漣源凹陷油氣勘探目的層主要為泥盆系—三疊系，該層區(qū)域構(gòu)造線呈NE—NNE向，覆蓋面積達6 000 km2。根據(jù)構(gòu)造演化、變形［5］模式，認為本區(qū)屬于蓋層滑脫型［6］的滑脫逆沖 －褶皺組合樣式。可將其分為3類:西部沖斷式變形區(qū)、中部隔擋式褶皺變形區(qū)和東部滑覆疊瓦斷皺變形區(qū)。

(1)西部沖斷式變形區(qū)。位于集云逆沖斷裂帶以西區(qū)域。以一系列北北東向疊瓦狀逆沖斷層帶組成，由南東向北西逆沖，走向往南逐漸轉(zhuǎn)為南北方向，將凹陷西緣泥盆系—石炭系切割成斷塊，夾有緊閉撓曲型褶皺，為塊斷－斷褶式組合。主要構(gòu)造形態(tài)形成于印支期。燕山早期，該區(qū)逆沖斷層大多向正斷層轉(zhuǎn)變，加上新產(chǎn)生的階梯狀正斷層，使上覆蓋層沿加里東構(gòu)造層向東南方向滑動，形成重力滑動后緣伸展帶。在半山斷裂帶南段白沙洲—蘆毛江—白塘一帶發(fā)育一系列飛來峰，總體呈NNE向展布，它們疊覆在壺天群之上，系印支期和燕山早期擠壓形成的逆沖斷裂構(gòu)造層經(jīng)燕山晚期局部重力滑脫疊加的構(gòu)造面貌(圖1)。

(2)中部隔擋式褶皺變形區(qū)。位于集云逆沖斷裂和鳳冠山逆沖斷裂之間區(qū)域。主要以北東—北北東向的隔擋式褶皺為主。自西向東包括錫礦山背斜、車田江向斜、安坪背斜、橋頭河向斜、石山?jīng)_背斜和恩口—斗笠山向斜等呈北東向相間排列組成，面積約為2 700 km2。向斜核寬翼緩，背斜狹窄，對稱性差，南北兩端均向凸起上撒開，剖面上顯隔擋式組合特征，斷裂多密集成帶，沿背斜軸部通過，造成褶皺軸面傾斜，牽引褶皺發(fā)育，但沒有破壞褶皺整體形態(tài)的完整性。褶皺間還間夾發(fā)育印支期的層間滑動斷層－雙沖斷層系。

(3)東部滑覆疊瓦斷皺變形區(qū)。位于鳳冠山逆沖斷裂東側(cè)，以北東向短軸向斜與北西向褶皺疊加，平面上呈向東南凸出的弧形。該帶受南北兩側(cè)凸起的制約，由西而東構(gòu)造軸線呈發(fā)散狀的NE向、NNE向和NW向展布。中間被數(shù)條規(guī)模大、斷裂面北西傾斜的逆沖斷層分割，組成向東南方向的滑覆區(qū)。這些逆沖斷層切割、破壞了印支期形成的北東向褶皺，使其構(gòu)造形態(tài)大部分保存不夠完整。東部構(gòu)造帶形成于燕山早期，是漣源凹陷內(nèi)蓋層區(qū)域性滑覆構(gòu)造前緣地帶，由于早期同向斷層的擠壓活動導致地層掀斜，后期褶皺疊加之上，形成東部滑覆斷皺形態(tài)(圖2)。

圖2 滑覆斷皺變形區(qū)形成模式

2 局部構(gòu)造類型與評價

構(gòu)造樣式是各種類型盆地中發(fā)育的在幾何形態(tài)和應力機制上有密切聯(lián)系的構(gòu)造組合，是在同一期構(gòu)造變形或構(gòu)造應力作用下產(chǎn)生的構(gòu)造形態(tài)的總和。不同構(gòu)造樣式伴生不同的油氣圈閉類型。因此構(gòu)造樣式分析對認識和預測含油氣區(qū)的油氣圈閉類型具有十分重要的意義。本質(zhì)上，斷裂及與之相關的褶皺是最基本的構(gòu)造單元，它們在空間上組合成多種樣式，不同構(gòu)造樣式形成不同的油氣成藏圈閉，尤其是與斷層相關的背斜圈閉［2］(表1)。

2.1 逆掩斷層與隱伏構(gòu)造組合類型及評價

(1)主斷裂上、下盤的隱伏背斜構(gòu)造。該區(qū)逆掩斷層較發(fā)育，壓應力產(chǎn)生的逆掩構(gòu)造附近往往發(fā)育有隱伏背斜，是該區(qū)較發(fā)育的1種圈閉類型。如冷水江向斜西翼的隱伏背斜、五加山灣隱伏背斜等。如冷水江向斜西翼隱伏背斜構(gòu)造:在株木山逆沖斷層上、下盤下石炭統(tǒng)石磴子組地層均顯示為背斜構(gòu)造，整體向北傾伏，因該背斜向北端傾伏，軸部地層保存完整(表1類型1)。且上覆區(qū)域性蓋層測水煤系，有較好的封閉性。該圈閉形成期為印支期、定型于燕山期，該區(qū)碳酸鹽巖成巖收縮縫、縫合線以及構(gòu)造裂縫相對較發(fā)育，與油氣運移通道匹配較好，有利于油氣聚集成藏。

表1 局部構(gòu)造類型

此類構(gòu)造還有晏家鋪向斜西翼主斷裂下盤之隱伏斷背斜構(gòu)造等(見表1類型6)。此類圈閉形態(tài)完整，幅度規(guī)模較大，保存條件好，是主要潛力目標之一。

(2)復向斜帶中心下傾方向的低背斜構(gòu)造類型及評價。典型的有大塘灣低背斜構(gòu)造。該背斜位于橋頭河復向斜西南部大塘灣。該背斜東南、西北兩翼產(chǎn)狀平緩，北東下傾方向相對較陡，西南面下傾較緩，為一北東向穹隆狀低背斜。泥盆、石炭系均有發(fā)育。構(gòu)造地處向斜帶中心下傾方向，其構(gòu)造封閉性良好，為受印支運動影響，先褶皺后斷裂，其上覆地層厚保存條件良好，該圈閉的形成與油氣生成、運移高峰期匹配較好，構(gòu)造運動能改善油氣運移條件［7］，具較好的前景。類似的還有漣8井鉆遇的低幅穹隆構(gòu)造(表1類型4)。

2.2 上部飛來峰，下部背沖斷層下盤的寬背斜

在西部構(gòu)造帶發(fā)育有一系列疊合在逆沖斷層上重力滑動構(gòu)造，如表1類型3所示。重力滑動構(gòu)造主要分布在白沙洲—蘆毛江—白塘一帶，表現(xiàn)為一些規(guī)模不等的橢園或長條形飛來蜂，其長軸走向與所在地區(qū)構(gòu)造線方向基本一致，呈NNE向展布。還有如蘆毛江礦區(qū)的長崗嶺、大洋江和望江亭飛來峰。

2.3 背斜構(gòu)造加巖性組合

楊家佬背斜位于錫礦山復背斜南傾伏端。該背斜構(gòu)造面貌清晰，無斷層切割，形態(tài)完整，圈閉可靠。湘中1井在井深280～293 m井段下石炭統(tǒng)大塘階石磴子段中部石英砂巖中已獲得工業(yè)價值天然氣流。通過與湘冷1井、漣9井地層對比發(fā)現(xiàn)為背斜構(gòu)造加巖性尖滅圈閉。這套石英砂巖含氣層物性條件與中揚子西部的鄂西渝東區(qū)塊的寬緩向斜內(nèi)的建南氣田志留紀石英砂巖中發(fā)育的深盆氣(建深1井)極具相似性，同時該區(qū)姜1井也揭示了水層對氣層封堵的氣藏模式［8－10］。如果能找到類似構(gòu)造穩(wěn)定，保存條件好深層區(qū)域，就有可能在該區(qū)中深層發(fā)現(xiàn)一系列深盆氣藏，形成突破。

2.4 大斷裂上盤斷鼻及斷塊構(gòu)造

鳳形山斷鼻位于橋頭河鎮(zhèn)南渡頭塘背斜西翼。由橋頭河向斜的2條逆斷層相交形成遮擋。向斜東南翼產(chǎn)狀較陡，形成的圈閉幅度較大。類似斷鼻還有周家沖斷鼻(表1類型5)和渡頭河斷鼻構(gòu)造。

2.5 疊瓦式褶皺與斷彎背斜組合

該組合如表1類型2所示。疊瓦式褶皺與斷彎背斜組合構(gòu)造發(fā)育于楊家山礦區(qū)。構(gòu)造上部為疊瓦式褶皺，下部背沖斷層下盤的斷彎背斜，在石炭系測水組和石磴子組均有發(fā)育，也是1種值得重視的構(gòu)造組合。

3 天然氣發(fā)育現(xiàn)狀

該區(qū)天然氣顯示主要集中在中部隔擋式褶皺帶楊家山—錫礦山地區(qū)及安坪一帶。氣顯示層位大多位于劉家塘段和石磴子段;個別深井在泥盆系佘田橋組及下石炭統(tǒng)孟公坳段亦見氣顯示。產(chǎn)氣層巖性絕大多數(shù)為灰?guī)r夾泥炭質(zhì)頁巖。且氣顯示層段與裂縫發(fā)育關系密切。氣體成分一般以甲烷為主，含量在50%以上且普遍伴有5%～15%的氮氣，部分井還伴有一定數(shù)量的二氧化碳氣體及少量乙烷氣體(表2)。近年中南石油局在該區(qū)施工的鉆井中，在不同的層位，均見到了不同程度的天然氣顯示，其中，湘冷一井、湘中一井、冷淺1井均為氣流井。迄今發(fā)生氣噴和氣涌井共有12口，氣噴高度在10 m上的井有5口，最大噴高達17 m，顯示了湘中漣源凹陷良好的天然氣勘探前景。尤其值得注意的是中部構(gòu)造變形區(qū)凹陷內(nèi)中深層保存條件好，構(gòu)造穩(wěn)定，深盆氣是最具潛力的勘探目標。

表2 漣源凹陷部分井下石炭統(tǒng)天然氣顯示

4 結(jié)論

(1)天然氣集中發(fā)育在縱向有效生儲蓋組合中，即:主力生儲層下石炭統(tǒng)劉家塘段—石磴子段與區(qū)域性蓋層測水煤系的組合、主力烴源次要儲層上泥盆統(tǒng)佘田橋組與局部蓋層早石炭世測水組、梓門橋組的組合。

(2)構(gòu)造對天然氣成藏的控制作用表現(xiàn)在一方面能提供圈閉、儲集條件，改善油氣運移條件，另一方面表現(xiàn)為強烈的改造和破壞。

(3)逆斷層下的隱伏圈閉、近凹陷中心的低背斜以及凹陷深層的深盆氣是最具潛力的天然氣勘探目標。

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Analyses on the complex geologic structure and its gas exploration potential in Lianyuan region of middle Hunan province

ZHU Wei1，YI Ji－zheng2
(1.Hunan University of Science and Technology，Xiangtan，Hunan411201，China; 2.Jianghan Oil＆Gas Branch Company，SINOPEC，Qianjiang，Hubei433124，China)

Lianyuan region is located in the south margin of Middle Yangtze plate in Hunan province.Special tectonic position and multistage tectonic movement had led to complicated geological structures and diversified structural styles in this region.The target strata of oil and gas exploration in this region is late Paleozoic tectonic layers，which are dominated by shortened deformed structures in early period due to compressional stress，and sliding structures in late period during stress relaxation.The structural pattern in Lianyuan depression generally belongs to caprock detached thrust fold assemblage，with imbricated overthrust belt developed in the west part of the depression，barrier fold belt in the middle，and sliding nappe fault－fold belt in the east.It had been revealed by drilling that the depression holds abundant material base of oil and gas generation.The effective vertical reservoir－seal assemblage and structural assemblage indicate that the barrier fold belt in the middle has the most gas exploration potential.Concealed traps under reverse fault，low anticlines and deep basin gas near depression center are of important research significance to potential oil and gas.

Lianyuan depression;eastern margin of Xuefeng structural belt;late Paleozoic tectonic layer;caprock detachment;gas exploration;deep basin gas

TE121.2

A

1006－6535(2012)03－0035－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.03.008

20111030;改回日期:20120312

湖南省科技廳科研項目“湘中復雜條件下天然氣地質(zhì)評價與深盆氣探索”(2010TT2054)

朱偉(1968－)，男，高級工程師，1990年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學石油系石油地質(zhì)專業(yè)，2005年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(北京)能源學院礦產(chǎn)普查勘探專業(yè)，獲博士學位，現(xiàn)從事地質(zhì)教學與研究工作。

編輯張 雁