崔 敏，趙志剛

(中海油研究總院，北京 100027)

引 言

麗水凹陷位于東海陸架盆地臺(tái)北坳陷西南部。截至2013年底，凹陷內(nèi)部共鉆探15口探井，發(fā)現(xiàn)5個(gè)含油氣構(gòu)造和1個(gè)氣田［1-3］。5口天然氣井中均含有CO2氣體，其中A井以烴類氣體為主，B井和C井的CO2含量大于95%，而麗水36-1構(gòu)造的CO2氣體平均含量為33%，且存在異常高壓［4-6］。鶯歌海盆地出現(xiàn)大量高濃度的CO2氣藏，已成為該區(qū)勘探中急需回避的風(fēng)險(xiǎn)［7］;珠江口盆地也出現(xiàn)了火山-巖漿成因的CO2取代早期形成油氣藏中的油氣現(xiàn)象，從而導(dǎo)致勘探失利［8］。通過(guò)對(duì)麗水凹陷36-1構(gòu)造油氣成藏規(guī)律和相關(guān)的井分析，探討CO2和火山巖對(duì)麗水36-1構(gòu)造成藏的制約。

1 地質(zhì)概況

東海陸架盆地是自晚白堊世發(fā)育起來(lái)的陸架邊緣斷坳型盆地。麗水凹陷位于東海陸架盆地的西側(cè)，北部與錢塘凹陷相鄰，東部以雁蕩凸起為界，西部和南部與閩浙隆起區(qū)相接。該凹陷平面上呈北東—南西向展布，剖面上呈現(xiàn)出典型的半地塹式結(jié)構(gòu)特征。整個(gè)麗水凹陷被靈峰古潛山帶分成東、西2個(gè)次凹，面積約為14 600 km2。

麗水凹陷在晚白堊統(tǒng)之后開(kāi)始接受穩(wěn)定沉積，以古新統(tǒng)和中、下始新統(tǒng)為主，缺失始新統(tǒng)上部及漸新統(tǒng)。與油氣形成相關(guān)的主要是古新統(tǒng)的月桂峰組、靈峰組和明月峰組。

早古新世月桂峰組沉積時(shí)期為盆地?cái)嘞葜衅?，裂陷和沉降作用不明顯，僅邊界斷層活動(dòng)。月桂峰組沉積時(shí)為湖泊相沉積環(huán)境，與下伏石門潭組呈角度不整合接觸，其地層厚度為125～400 m。該組地層由2套粗—細(xì)—粗復(fù)合沉積旋回組成。下旋回發(fā)育暗褐色、黑褐色泥巖;上旋回發(fā)育灰色、黑灰色泥巖與淺灰色細(xì)—中粒砂巖。上旋回的砂巖粒度較下旋回粗，且含量高。

靈峰組和明月峰組沉積時(shí)，在先存盆地?cái)嗔褬?gòu)造的基礎(chǔ)上發(fā)生漸進(jìn)裂陷伸展，在海平面上升背景下演化為濱淺海相沉積，凹陷進(jìn)入主斷陷期。靈峰潛山西部斷層和雁蕩凸起西部斷層繼承性活動(dòng)，裂陷作用和沉降活動(dòng)達(dá)到最大，并發(fā)生大規(guī)模海侵。靈峰組巖性以灰色、暗灰色、黑灰色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖為主，為濱—淺海相的沉積，與下伏月桂峰組呈角度不整合接觸，厚度為10～480 m。明月峰組則是一套海退環(huán)境下的含煤系沉積，在全坳陷廣泛分布，為三角洲平原相沉積，與下伏靈峰組呈整合接觸，厚度為10～750 m。

2 石油地質(zhì)特征

麗水凹陷部分井獲得了較好的油氣顯示或工業(yè)性油氣流，這表明麗水凹陷具備較好的油氣成藏條件。麗水36-1構(gòu)造周緣的B井和D井鉆井資料證實(shí)，月桂峰組湖相烴源巖及靈峰組淺海相烴源巖為主要烴源巖［9-12］。月桂峰組分布在坳陷的沉積中心地區(qū)，具有有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好、埋藏適中的特點(diǎn)。該套烴源巖的干酪根以Ⅱ型為主，兼有Ⅰ、Ⅲ型，以生油為主，屬中—好烴源巖;靈峰組海相泥巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，含有少量Ⅱ型，以生氣為主。麗水凹陷古新統(tǒng)砂巖儲(chǔ)層發(fā)育，具備很好的儲(chǔ)集條件。此外，靈峰組內(nèi)發(fā)育的海相厚層泥巖是有效的區(qū)域性蓋層。前人將麗水凹陷古新統(tǒng)劃分為4個(gè)三級(jí)層序，分別對(duì)應(yīng)地層中的月桂峰組、下靈峰組、上靈峰組和明月峰組［13］。麗水凹陷三級(jí)層序內(nèi)的低位體系域、海進(jìn)體系域和高位體系域砂巖與最大海泛時(shí)沉積的泥巖組成了良好的儲(chǔ)蓋組合［2，14-15］。

麗水36-1構(gòu)造的油氣具有始新世和錢塘運(yùn)動(dòng)之后兩期成藏的特征，但現(xiàn)今保留的氣藏主要為后期形成。由于烴源巖成熟度的制約，早期烴源巖主要為月桂峰組，晚期油氣主要來(lái)自于靈峰組。麗水西次凹大多為油氣顯示井［9］，而麗水東次凹內(nèi)僅D井為油氣層井，其余均為干井。麗水西次凹(以B井和E井為例)自古新世以來(lái)主要有2次油氣生成和運(yùn)移過(guò)程，而麗水36-1構(gòu)造也具有兩期成藏的特征(圖1)。第1期發(fā)生在錢塘運(yùn)動(dòng)之前，即區(qū)域內(nèi)反轉(zhuǎn)構(gòu)造形成之前。此時(shí)，月桂峰組和靈峰組下部烴源巖已進(jìn)入低成熟—成熟階段。由于靈峰組和明月峰組大多未達(dá)到生油門限，因此，這一期油氣生成和運(yùn)移的規(guī)模有限。鉆井揭示了E井主力油氣層下存在大段油味重、污手的瀝青油砂，表明曾存在古油藏［3］。該段油砂樣品為成熟度較低的成熟油，與現(xiàn)今凝析油氣藏中的原油存在明顯差異。

圖1 麗水36-1構(gòu)造含油氣系統(tǒng)關(guān)鍵事件

第2個(gè)成藏期發(fā)生在錢塘運(yùn)動(dòng)之后，一直持續(xù)至今。這一時(shí)期古新世烴源巖層均已進(jìn)入生烴高峰，下部的月桂峰組已經(jīng)進(jìn)入高—過(guò)成熟階段。由于靈峰組和月桂峰下部泥巖成熟度適中，烴源巖厚度大，分布廣泛，因此，是一次規(guī)模較大、也是最重要的一次油氣生成和運(yùn)移過(guò)程。伴隨油氣的生成和運(yùn)移，在靈峰組、明月峰組砂巖中形成了目前所見(jiàn)到的以大量氣液二相為主的有機(jī)包裹體。此外，在第2期成藏晚期，強(qiáng)烈的斷裂活動(dòng)使源于地幔的CO2等無(wú)機(jī)成因氣體和深層月桂峰組烴源巖生成的高成熟油氣注入麗水36-1構(gòu)造，同時(shí)還充注了明月峰組生成的以生物甲烷氣為主的氣體。

3 CO2對(duì)油氣成藏的制約

作為一個(gè)構(gòu)造巖性油氣藏，麗水36-1構(gòu)造的油氣成藏主要受儲(chǔ)集層物性的制約，而成藏過(guò)程受CO2的影響。深源CO2對(duì)沉積盆地油氣成藏具有一些有利的因素，包括CO2與H2發(fā)生費(fèi)托反應(yīng)生成烴類物質(zhì)，然后被Fe2SiO4還原為CH4，同時(shí)CO2也可以溶于地層水中，溶解鈣質(zhì)膠結(jié)物改善儲(chǔ)集層物性［16-19］。但CO2對(duì)于油氣藏的形成也存在一些不利影響，從而導(dǎo)致勘探失利［7-8］。麗水凹陷已鉆的6口天然氣發(fā)現(xiàn)井中，A井以烴類氣體為主，B井和C井的CO2含量均大于95%，F(xiàn)井CO2含量相對(duì)較低，僅為1.5%左右，麗水36-1構(gòu)造CO2氣體平均含量為33%。

3.1 CO2分布特征

含CO2的鉆井主要分布在麗水凹陷西次凹的西斜坡和構(gòu)造反轉(zhuǎn)帶上，且與火山巖展布存在聯(lián)系。麗水凹陷內(nèi)B、C、D、E和F等5口含有CO2的鉆井均位于西次凹的西斜坡和構(gòu)造反轉(zhuǎn)帶，而靈峰古潛山上和東次凹則沒(méi)有CO2氣藏顯示(圖2)。前人根據(jù)同位素組成確定了麗水凹陷內(nèi)的CO2主要為幔源成因［3］。結(jié)合現(xiàn)有鉆井?dāng)?shù)據(jù)可以看出，油井主要分布于靈峰古潛山及其周緣位置，氣井分布在火山活動(dòng)強(qiáng)烈的麗水西次凹，失利井主要分布于東次凹內(nèi)。此外，在麗水西次凹內(nèi)部CO2含量較高的鉆井周緣發(fā)育有連接基底的斷裂和火山口。在B井的周緣發(fā)育有火山口并在甌江組發(fā)現(xiàn)有玄武巖(表1、圖2)，推測(cè)該氣藏的高含CO2是由火山活動(dòng)引起的。麗水凹陷在新生代總共有5期火山活動(dòng)，形成大量的火山巖和火山通道，使得深部幔源的CO2能隨著火山活動(dòng)進(jìn)入到周圍的地層當(dāng)中［20-21］(表 1)。

圖2 麗水凹陷CO2含量和火山巖平面展布

麗水凹陷內(nèi)鉆井距離火山巖的距離越近，火山巖展布面積越大，則CO2含量也就相應(yīng)的越高。在B、C和E這3口探井的周緣斷裂發(fā)育，可以成為巖漿活動(dòng)上侵和噴出的通道，基底的CO2順著斷裂進(jìn)入構(gòu)造圈閉當(dāng)中，形成氣藏。CO2的含量受到斷裂和火山之間距離的制約。距離B井最近的火山僅有750 m左右，而其周緣發(fā)育的斷層切穿基底，為幔源CO2的運(yùn)移提供了通道，使得圈閉中的CO2含量達(dá)到98%;而距離E井最近的火山僅有5 000 m左右，且距離斷層相對(duì)較遠(yuǎn)，其CO2含量為30%～40%。此外，火山的規(guī)模也是影響CO2的重要因素。麗水凹陷內(nèi)火山巖發(fā)育，在地震剖面上多表現(xiàn)為反射能量強(qiáng)、頻率低或?yàn)殡s亂反射?；鹕綆r的平面形態(tài)主要表現(xiàn)為2種形式，即席狀和煙囪狀，前者的單個(gè)范圍較大，多沿不整合面展布。席狀火山巖的強(qiáng)反射可以連續(xù)形成30～40 km，最大面積可達(dá)500 km2。C井周圍的火山巖面積是B井的3倍，雖然距離火山巖有一定距離，但是仍然含有大量的CO2。

表1 麗水凹陷新生代火山巖活動(dòng)期次與巖性

3.2 CO2對(duì)油氣成藏的影響

CO2充注是制約麗水凹陷油氣成藏的關(guān)鍵因素。CO2的指示作用和超壓系統(tǒng)［22］的促進(jìn)作用，均使得麗水西凹陷內(nèi)，尤其是麗水36-1構(gòu)造周緣的油氣在西斜坡位置聚集。CO2對(duì)于烴類氣的充注來(lái)說(shuō)有可能起到消極的作用。CO2的充注如果發(fā)生在油氣充注以前，則CO2會(huì)與碳酸鹽膠結(jié)物反應(yīng)，形成片鈉鋁石［18-19］，沉淀在孔隙表面，降低儲(chǔ)集層的孔隙度和滲透率;CO2的充注如果發(fā)生在油氣充注之后，可能使得本來(lái)已經(jīng)存在的油氣藏由于CO2的注入而過(guò)飽和，造成油氣藏的封閉條件減弱，從而排出烴類油氣。麗水36-1構(gòu)造周緣的靈峰組烴源巖主體在古新世進(jìn)入成熟階段，生成的成熟油氣注入麗水36-1構(gòu)造，而研究區(qū)內(nèi)的CO2主要與火山活動(dòng)和深斷裂有關(guān)，火山活動(dòng)主要發(fā)生于上新世。因此，麗水36-1構(gòu)造CO2的充注與烴類充注同期，或晚于烴類充注。由于已有烴類氣體注入，而CO2較烴類氣重，因此，富含CO2的天然氣只能在較深、孔滲性相對(duì)較差儲(chǔ)集層充注，且后期注入的富CO2氣體將先期注入的富烴氣體向遠(yuǎn)離斷裂區(qū)域排驅(qū)［22-24］。

另外，異常壓力的泄壓區(qū)也分布在西部斜坡東部，為控凹斷層周圍的油氣和CO2運(yùn)移提供動(dòng)力。麗水東次凹和靈峰古潛山位于斷層下盤，異常高壓起到封閉斷層的作用，因此，麗水西次凹內(nèi)發(fā)育富含CO2的氣藏而東次凹和靈峰古潛山上未發(fā)育，而且異常高壓有利于油氣的運(yùn)移，具有指示作用。

4 結(jié)論

(1)麗水36-1構(gòu)造油氣藏經(jīng)歷了兩期成藏。始新世月桂峰組和靈峰組下部烴源巖達(dá)到生烴門限，形成油藏;而在錢塘運(yùn)動(dòng)之后，隨著沉降的繼續(xù)，古新世烴源巖層進(jìn)入生烴高峰，形成油氣藏。

(2)麗水凹陷內(nèi)連通基底的大斷裂和火山巖是控制CO2含量的關(guān)鍵因素。鉆井距離火山巖的距離越近，火山巖展布面積越大，其周緣發(fā)育大斷裂，則鉆井揭示CO2含量越多。

(3)CO2充注時(shí)間是制約麗水凹陷油氣成藏的關(guān)鍵因素，后期注入CO2氣體的圈閉，其CO2含量的多少對(duì)油氣運(yùn)移具有指向作用。

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