劉玉瑞

(中國石化 江蘇油田科技處，江蘇揚(yáng)州 225009)

蘇北后生—同生斷陷盆地油氣成藏規(guī)律研究

劉玉瑞

(中國石化 江蘇油田科技處，江蘇揚(yáng)州 225009)

蘇北盆地性質(zhì)有多種不同觀點，分歧影響了油氣成藏深化認(rèn)識。在分析前人盆地觀、論據(jù)和問題后，根據(jù)識別先成、同生、后生盆地概念和唯一性標(biāo)志，提出泰州組—阜寧組原型為大型拗陷盆地，經(jīng)后期強(qiáng)烈改造成為“箕狀形態(tài)”后生斷陷盆地;疊加戴南組—三垛組同生斷陷盆地，鹽城組—東臺組萎縮拗陷盆地，非繼承性成盆形成了后生—同生斷陷盆地。根據(jù)地化理論和實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合30年來勘探未熟油一無所獲的事實，認(rèn)為成烴遵循源巖干酪根晚期生烴模式，并呈現(xiàn)非均衡性成熟生烴和烴灶展布格局;不存在早期的未熟—低熟生烴帶、雙峰生烴和未熟—低熟油。指出盆地油源總體欠豐，源巖成熟有效供烴、斷層多重性作用是控藏關(guān)鍵因素;后生斷陷油氣以側(cè)運(yùn)為主，油藏沿箕狀烴灶呈扇形環(huán)帶展布;同生斷陷油氣以垂運(yùn)為主，構(gòu)造油藏疊置烴灶上呈串珠狀展出，復(fù)合油藏疊合呈裙邊狀展出;油氣聚集呈非連續(xù)性的分布規(guī)律。

原型拗陷;后生—同生斷陷;未熟油;晚期生烴;源—斷控藏;蘇北盆地

蘇北盆地是依新生界斷陷及其轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一坳陷圈定的［1］，呈兩坳夾一隆、10凹與13凸相間排列格局(圖1a);建造泰州組—阜寧組(K2t－E1f)、戴南組—三垛組(E2d－E2s)、鹽城組—東臺組(Ny－Qd)3套構(gòu)造層，發(fā)育多套生儲蓋組合;1970年溱潼凹陷蘇20井E2d首獲工業(yè)油流，拉開油氣勘探開發(fā)會戰(zhàn)序幕，迄今取得頗豐的儲量及論著成果［1－22］。

圖1 蘇北盆地構(gòu)造綱要及泰州組—阜寧組巖相殘留圖Fig.1 Tectonic outline and residual lithofacies of Taizhou－Funing formations in North Jiangsu Basin

但是，成盆、成烴觀分歧大:(1)K2t－E1f盆地性質(zhì)無共識。有變位箕狀斷陷［2］，水下箕狀斷陷［3］，箕狀斷陷［5－7］，斷陷盆—拗陷沉積［8］，斷拗盆—拗陷沉積［9－10］;有學(xué)者用斷陷模式沿凹陷周緣推定物源和描述K2t－E1f沉積［23－25］，但其認(rèn)識與區(qū)域巖相明顯矛盾;此外，渤海灣“溝扇對應(yīng)”沉積模式［26］為何在蘇北失靈?(2)生烴模式無定論。1990年代的蘇北盆地未熟油和雙峰生烴模式［27］，雖開闊了視野，但認(rèn)識頗受異議［28］，也一直未找到所謂的未熟油。

1 成盆再分析

蘇北盆地系晚白堊世區(qū)域拉張深陷，疊加在儀征事件不整合面上的盆地，E1f末吳堡事件解體統(tǒng)盆，E2s末三垛事件定型斷陷，形成現(xiàn)今格局。據(jù)石油志［9］:基巖淺、無K2t－E2s為隆起;基巖淺，缺E2d和E1f上部為凸起，若殘存E1f上部為低凸起;坳陷以凹凸為主的負(fù)向構(gòu)造區(qū)，凹陷為正向構(gòu)造分割的獨立負(fù)向現(xiàn)今構(gòu)造單元。盆內(nèi)3套構(gòu)造層巖相迥異，E2d－E2s、Ny－Qd保留原貌;K2t－E1f殘缺不齊，圖1反映K2t－E1f1殘留多、E1f2－4殘存少，各段相序跨構(gòu)造單元展布，邊緣相多剝光，導(dǎo)致原型盆地不可恢復(fù)，產(chǎn)生諸多不同看法。

1.1 前人的K2t－E1f盆地觀

朱夏［1］指出，中國東部古近紀(jì)斷陷向新近紀(jì)拗陷轉(zhuǎn)化是一個普遍過程。張渝昌［1－2］把蘇北盆地分2期斷陷:前期，邊界斷裂控制半地塹斷陷、斷凸展布和沉積，K2t－E1f1半地塹彼此串通，斷凸上地層紅薄，E1f2－4湖盆擴(kuò)大后斷陷變位，邊緣相多剝掉;之后沿主斷裂崖緣發(fā)育眾多真武組(E1z)水下扇，吳堡事件結(jié)束本期斷陷。晚期，斷裂活動再現(xiàn)，部分調(diào)整原斷陷位置使原斷陷分割，在新斷裂控制下，E2d－E2s充填超覆在老斷陷不整合上。

馬力、錢基等［3－4］認(rèn)為，K2t－E1f邊界斷裂控制今蘇北—南黃海盆地輪廓，受拉張深陷和海侵疊加效應(yīng)，斷裂只控制厚度，巖相未受影響呈拗陷式沉積，盆地為水下箕狀凹陷;吳堡事件使邊界斷裂肩部出露水面遭剝蝕，喪失邊緣相。李道琪［8］提出古近紀(jì)蘇北斷陷—斷陷疊加盆地，K2t－E1f自深凹向斜坡地層減薄和缺頂少底，3次湖侵反映斷陷漸次擴(kuò)大特點，其大相是大型拗陷近海湖盆陸相，水體漫及魯蘇的豐沛及蘇南的常州、無為、長河。

介霖［9］指出，蘇北盆地北界為淮陰斷裂，南界受控楊村、六合、真吳、海安4段不連續(xù)斷裂;印支末北東向斷裂已產(chǎn)生，是形成單斷坳陷、凹陷的主斷裂，凹凸格局顯現(xiàn);K2t－E1f強(qiáng)烈拗陷，湖盆北達(dá)沭陽，南到常州、南陵等地;吳堡事件解體拗陷大湖盆，E2d－E2s強(qiáng)烈斷陷，凹凸箕狀構(gòu)造形成。楊大榮、張文昭認(rèn)為，蘇北盆地K2t－E1f斷拗階段，大型統(tǒng)一拗陷湖盆巖相跨二級構(gòu)造單元展布，建湖隆起僅西段露出水面呈湖島，今面貌為改造殘留盆地; E2d－E2s為箕狀斷陷［10－11］。

1.2 K2t－E1f盆地性質(zhì)辨析

1.2.1 問題分析

按照沉積與成盆時空配合關(guān)系，分地貌、沉積、構(gòu)造(亦稱先成、同生、后生)盆地3類。同生盆地巖相帶走向、古水流方向與盆地形狀、構(gòu)造一致，地層厚度向盆緣減薄。后生盆地巖相帶走向與古水流方向、現(xiàn)存構(gòu)造無關(guān)?；顢嘞萜矫娣?jǐn)嗔褞?、深凹帶和斜坡帶，剖面呈半地塹的充超沉積樣式;體面具陡坡斷裂、緩坡侵蝕坡折帶，陡坡扇—緩坡洲巖相組合，層序格架必具低位域。

縱覽蘇北成盆文獻(xiàn)，論據(jù)缺陷如下:①斷陷或拗陷模式都欠證據(jù)。圖1b－f都不符合箕狀斷陷的鑒別標(biāo)志，更難劃出與圖1a相一致的斷陷格局;如斷陷3分帶及充超在哪?事實上，K2t1就呈跨區(qū)域披覆式建造(圖2)。拗陷論據(jù)僅相帶跨構(gòu)造單元展布，顯然依據(jù)不足。②有些模式值得商榷。斷陷分地塹、箕狀斷陷2種。變位箕狀斷陷未交代K2t－E1f斷陷構(gòu)造綱要、變換位置及痕跡;水下箕狀斷陷概念不準(zhǔn)確，因無水上斷陷呼應(yīng);斷陷或斷拗盆建設(shè)拗陷沉積，本身就自相矛盾。③斷陷論早期證據(jù)需修正。圖1南北隆起見K2t－E1f1殘留，主斷裂上盤未見陡坡帶邊緣相;K2t－E1f紅層、巖相和湖岸線展布都與今斷陷、斷凸無關(guān);主斷裂崖緣E2z水下扇［2］，實為E1f再沉積的E2d扇體［15］。即所謂的控盆邊界斷裂、箕狀充填和完善的斷陷型建造都不成立。

1.2.2 原型拗陷盆地唯一性證據(jù)

蘇北—南黃海盆地僅陸域西南部和海域北坳東部殘留K2t－E1f邊緣相，無法恢復(fù)原盆輪廓，但可分析盆地性質(zhì)。舒良樹［29］認(rèn)為蘇北K2t－E1f原盆為兩坳一隆統(tǒng)一的箕狀斷陷，有濱海、魯蘇—大別山、張八嶺和蘇南隆起5處物源區(qū)，建湖隆起形成于吳堡事件。任紅民［30］指出蘇北K2t1原盆呈東臺、鹽阜2大盆，物源來自蘇南、魯蘇和建湖隆起; K2t2兩坳與建湖隆起統(tǒng)一成盆。這兩文也缺唯一性證據(jù)。

(1)隆凸與坳凹分界有3種地震層序邊界樣式。上超式示K2t－E1f原始沉積邊界，僅見于金湖、洪澤凹陷西斜坡。頂削式示K2t－E1f上部剝蝕的非原始邊界，見于斜坡與隆凸邊界，如濱海隆起。斷截式示斷層接觸邊界，因邊緣相缺失難辨原始邊界，見于陡坡帶及部分緩坡帶;如建湖隆起與東臺坳陷分界呈頂削、斷截交替式。圖1地震G78、SCG126測線反映濱海、蘇南隆起殘留K2t－E1f1，煤3井鉆遇161 m的K2t和27 m的E1f1。可見，地震資料無法反映原始K2t－E1f屬南斷北超的箕狀斷陷格局。

(2)凹陷邊界斷裂作用?；顢嘞荻钙聰嗔芽刂婆璧剡吔纭⒍钙抡蹘Ъ捌渖润w，但K2t－E1f主斷裂作用與此不同。①除洪澤斷裂外，主斷裂不起分界和沉積邊界作用。井震揭示，洪澤凹陷K2t－E1f有箕狀斷陷標(biāo)志，如圖1f管3井E1f4有斷裂陡坡帶水下扇砂礫巖體。其他斷裂僅個別在裂陷初K2t1有坡折作用，主裂陷E1f期作用消失，圖1c沿海參1—阜寧1井E1f1剖面，各井巖電性對比很好，說明建湖隆起東段湮沒水下，南北坳湖水暢通; E1f2剖面包括地化全盆橫向一致，E1f3－4具類似特點。前人［1－3，9］認(rèn)為淮陰、楊村、海安斷裂是盆地邊界，現(xiàn)查明淮陰斷裂呈斷截—頂削式，如圖1b地震SCG85測線邊界為頂削式;海安斷裂下盤有K2t－E1f1，東段為頂削式邊界，楊村斷裂下盤秦1井遇166 m的K2t和175 m的E1f1。圖1b和圖2秦1—白參1井K2t剖面跨今5凹4凸的5條邊界斷裂6種不同構(gòu)造單元，巖相不受今邊界影響，厚度變化與今凹凸不一致，如吳堡低凸起鎮(zhèn)4井K2t厚度接近西側(cè)高郵凹陷最厚的紀(jì)11井，大于東側(cè)溱潼凹陷蘇140井。②主斷裂不控制陡坡折帶和扇體。主斷裂不同程度影響K2t－E1f厚度，形成多沉降中心格局，是文獻(xiàn)［3］認(rèn)定箕狀斷陷的依據(jù)。有報道［31］，拗陷盆地一側(cè)或兩側(cè)可有邊界斷裂，主斷裂可明顯影響厚度，如松遼盆地［2］?；顢嘞莩练e標(biāo)識——斷裂陡坡折帶及其沖積扇、扇三角洲和近岸水下扇，在圖1b－f中僅見于洪澤斷裂，真武、漣南斷裂K2t1期有具坡折帶辮狀三角洲，其他的無坡折、無控扇作用。

圖2 蘇北盆地泰州組披覆沉積巖相剖面Fig.2 Draping deposition and lithofacies profile of Taizhou Formation in North Jiangsu Basin

(3)拗陷盆地唯一性證據(jù)。一是發(fā)育無坡折帶拗陷層序。顧家裕［31］指出，斷陷湖盆具斷裂坡折帶，層序格架必為低位—湖侵—高位域模式;拗陷湖盆分具坡折帶的低位—湖侵—高位域模式和無坡折帶的湖侵—高位域模式，后者具唯一性。K2t－E1f分4套三級層序［32］，K2t、E1f1為具坡折帶層序，E1f2+3、E1f4為無坡折帶層序。由圖1可知，K2t坡折帶主要是侵蝕地貌型，局部有斷裂坡折型;E1f1除洪澤凹陷外，其他地區(qū)均屬侵蝕坡折型。可見，K2t－E1f原盆屬拗陷類型。二是K2t－E1f殘留地層結(jié)構(gòu)具拗陷湖盆唯一性。4套層序原始面積大小是K2t＜E1f1＜E1f2+3＜E1f4，推測 E1f4超 10×104km2，殘留大小是K2t＞E1f1＞E1f2+3＞E1f4，E1f4高位域僅殘存50 km2半深湖相［16］，上小下大式殘留地層反映原始為拗陷湖盆披覆式建造。三是拗陷湖盆以牽引流沉積為特點?；顢嘞葜亓α?、牽引流并重，斷裂陡坡帶建造扇三角洲、水下扇、湖底扇體系。圖1反映除洪澤凹陷外，其他地區(qū)以拗陷湖盆牽引流沉積為主。

綜上所述，主斷裂不是原盆邊界，建湖隆起西段呈湖島，K2t－E1f主體原型為拗陷，洪澤斷陷屬主盆衛(wèi)星盆地;原盆是否抵達(dá)文獻(xiàn)［8－9］所述的豐沛、常州、無為等地，無法考證。

1.2.3 蘇北后生—同生斷陷盆地

(1)K2t－E1f原型拗陷改造形成后生斷陷格局。吳堡事件使蘇北盆地全面隆升剝蝕，以E1f4殘留層位最高的邵深1井為參照，各凹陷E1f4相對剝蝕量達(dá)450～650 m［16］;加之?dāng)嗔褟?qiáng)烈鏟式翹傾活動，兩盤差異剝蝕增強(qiáng)，徹底解體K2t－E1f原型拗陷，形成兩坳夾一隆、10凹13凸相間的箕狀斷陷格局。按沉積與成盆時空關(guān)系，稱K2t－E1f為后生斷陷盆地，也與文獻(xiàn)［2］后生盆地概念一致。

(2)三垛事件結(jié)束E2d－E2s同生箕狀斷陷，完成蘇北后生—同生斷陷盆地演化。吳堡事件后，蘇北區(qū)域構(gòu)造應(yīng)變由前期的分散伸展、整體沉降，轉(zhuǎn)變?yōu)榧猩煺?、局部沉降，?dǎo)致諸多主斷裂復(fù)活，鏟式翹傾增強(qiáng)，形成一批分隔的箕狀斷陷。E2d期各凹陷獨立成盆接受沉積，如圖1a海安凹陷分5個獨立微斷陷。E2s期斷陷擴(kuò)大，東臺坳陷再次連成一體。晚始新世三垛事件，使全盆再次抬升剝蝕，斷裂活動基本停止，結(jié)束E2d－E2s同生箕狀斷陷。新近紀(jì)，盆地轉(zhuǎn)入熱沉萎縮拗陷。

可見，蘇北盆地由原型拗陷、箕狀斷陷和萎縮拗陷不同構(gòu)造性質(zhì)盆地演化疊合形成，各期迥異的非繼承性成盆是后生—同生斷陷的主要特征。

2 成烴再認(rèn)識

2.1 未熟油和雙峰生烴模式商榷

Tissot生烴理論指源巖埋藏成巖晚期 Ro≥0.5%進(jìn)入生油門限干酪根熱降解生烴的模式。王鐵冠［27］將源巖生物氣高峰后、干酪根晚期生油前形成的油稱為低熟油，其Ro=0.2%～0.7%，C29甾烷S/(S+R)≤0.2(下稱SM)為未熟油，0.2＜SM≤0.4為低熟油，SM＞0.4為成熟油;有生物類脂物等5種早期生烴模式，與干酪根降解油氣構(gòu)成雙峰生烴。黃第藩［33］統(tǒng)稱此類油為未熟油，SM＜0.3為未—低熟油，SM＞0.3為成熟油。國內(nèi)外都用甾萜烷參數(shù)識別油—巖成熟度，但方案差異大;不同方案歸并［11，27，33］，未熟油SM＜0.2～0.35、低熟油SM=0.2～0.42、成熟油SM＞0.3～0.42?？梢姡诸愔丿B很難統(tǒng)一。

1985年，史繼揚(yáng)［27］首先報道了蘇北發(fā)現(xiàn)低熟油。黃宛平［11］提出，K2、E1和部分E1f2為淡水湖相源巖，遵循Ro≥0.6%晚期生烴模式;金湖凹陷E1f22源巖屬半咸水富含藻類型，淺埋未達(dá)成熟門限就大量生烴，SM＜0.3屬低熟油，這是蘇北低熟油的雛形。王鐵冠等［27］據(jù)金湖凹陷E1f2、洪澤凹陷E1f4油成熟度，建立源巖低熟、成熟雙峰生油模式(圖3a)。金湖E1f2源巖前峰帶屬生物類脂物早期生烴，兩峰帶分界深2 900 m、Ro=0.65%、SM≤0.4為低熟油;洪澤E1f4源巖雙峰生油帶分界深1 650 m、Ro=0.53%。這一成烴模式被選入高校教材，影響深遠(yuǎn)。黃第藩等［33］將雙峰生烴推廣，認(rèn)為 K2t22、 E1f2、E1源巖普遍存在生成未熟油的物質(zhì)基礎(chǔ)，低熟與成熟分界為 Ro=0.65%、SM≤0.4，未熟SM≤0.25。

圖3 蘇北盆地?zé)N源巖生烴模式Fig.3 Hydrocarbon generation model in North Jiangsu Basin

陳安定［28］對“未熟油和雙峰生烴”持異議:認(rèn)為源巖遵循干酪根晚期生烴，Ro≥0.5%進(jìn)入大量生烴，Ro≥0.6%進(jìn)入大量排烴階段;受三垛事件剝蝕地層影響，源巖有“等深不等熟、不等深等熟”現(xiàn)象，用H今－“A”/TOC等圖版，將會有“雙峰生烴”假象，把H今修正為H古，淺部生烴峰就消失，不存在未熟油和雙峰生烴。

2.2 勘探證實不存在未熟油

前人用油巖甾萜烷參數(shù)，按SM＜0.25未熟油、0.25≤SM≤0.4低熟油、SM＞0.4成熟油，認(rèn)定本區(qū)存在未—低熟油(表1)。分析認(rèn)為，這些研究未—低熟油僅用地化間接證據(jù)，存在諸多問題。

(1)理論有爭議。①專家對未熟生烴是否存在意見不同，未熟、低熟、成熟油劃分方案相差離譜。②SM分類成熟度，適合源巖增熟型埋藏區(qū)，對等深不等熟復(fù)雜區(qū)，無法定生烴 SM下限值［28］。③文獻(xiàn)［27］報道，蘇北原油甾萜類成熟度參數(shù)值均高于源巖是原油運(yùn)移效應(yīng)所致，臨清、黃驊坳陷源巖Ro－SM呈曲線相關(guān)。而文獻(xiàn)［33］報道，蘇北源巖Ro－SM呈線性相關(guān)?？梢姡琑o－SM關(guān)系都難統(tǒng)一，SM運(yùn)移效應(yīng)更難說清和消除。

表1 蘇北盆地所謂的未熟油Table 1 So-called immature oils in North Jiangsu Basin

(2)資料論據(jù)相矛盾。①圖3a樣點缺Ro值，圖3b增補(bǔ)Ro后，發(fā)現(xiàn)E1f2源巖1 500 m的Ro約0.5%，1 750 m的Ro約0.6%，分別進(jìn)入生烴、排烴窗口，無低熟生油帶;圖3c，d同樣說明E1f2、E1源巖無雙峰生烴。②文獻(xiàn)［27］圖3a低熟生油窗2 500～2 900 m，成熟門限Ro=0.65%;該文Ro= 0.65%分區(qū)卻對應(yīng)西斜坡1 850 m、三河次凹2 600 m。洪澤凹陷E1f4低熟生油窗700～1 650 m，成熟門限Ro=0.53%;地化數(shù)據(jù)反映，該區(qū)Ro值已進(jìn)入成熟帶(表2)，即低熟生油帶純屬成熟生烴帶。③表1鹽城1井E1f2源巖Ro=0.72%～0.94%，裂縫原油SM=0.17;安2井E1f2源巖Ro＞0.65%，其夾層玄武巖油藏SM=0.18。所謂典型“未熟油”實為成熟初階段原油。④陳安定認(rèn)為源巖假“雙峰生烴”是古深大于今深所致［28］，用H－Ro、AC法等恢復(fù)E2s剝蝕量校正深度，低熟生油帶就消失。但是，理論證實本區(qū)剝蝕量無法恢復(fù)［34］，圖3b未恢復(fù)古埋深，低熟生油帶消失，說明校正欠妥。

表2 蘇北盆地洪澤凹陷阜四段源巖反射率數(shù)據(jù)Table 2 Vitrinite reflectance of the fourth member of Funing Formation in Hongze Sag，North Jiangsu Basin

(3)勘探實踐不支持未熟油和雙峰生烴模式。實踐表明，源巖錄井檢測到油氣是判別其生排烴和有效性的最可靠標(biāo)志。全盆4套源巖都進(jìn)入Ro＞0.3%階段，氣測顯示卻分3種情況:①在Ro≤0.6%地區(qū)，源巖氣測全部無油氣顯示，說明不存在“未—低熟生油帶”。②在0.6%＜Ro≤0.7%地區(qū)，部分井源巖氣測見弱油氣顯示，全烴升倍低、組分不齊，部分井無顯示。③在Ro＞0.7%地區(qū)，多數(shù)井源巖氣測見油氣顯示，全烴升倍高、組分較齊;并隨Ro增大油氣顯示和全烴升倍快速遞增，反映源巖進(jìn)入成熟良好的排油氣帶。這3帶與源巖生排烴門限帶和高峰帶大致相當(dāng)，印證不存在未熟油。

(4)30年勘探證實未熟油一無所獲。文獻(xiàn)［27，33］認(rèn)為未熟油占蘇北總資源量的31%～45%，遍布全盆。然而，預(yù)探未熟油的幾十口井全部落空。為避免與前人的未—低熟油混淆，本文稱SM≤0.2為淺熟油、0.2＜SM≤0.3為中熟油、SM＞0.3為成熟油。①外甩源巖Ro≤0.6%的主探區(qū)外緣、凸起和外圍凹陷13個區(qū)帶，除主探區(qū)外緣見成熟油油藏外，其他10個區(qū)帶缺油源全空。如柘垛低凸起K2、E1f2源巖18塊樣Ro=0.5%～0.7%，吳岔1井K2t1熒光砂巖SM=0.09，被文獻(xiàn)［27，33］當(dāng)作未熟生油聚集典例;據(jù)此用三維地震落實目標(biāo)，先后預(yù)探10個圈閉，無顯示、無油源全空。②淺熟油見于E1f2供烴油藏，金湖東斜坡中段、高郵北斜坡西段合計8個，海安、鹽城凹陷各1個，圈閉都未充滿、油藏微小;金湖西斜坡、高郵北斜坡東段，探獲大量的成熟油油藏，未見淺熟油。③據(jù)報道高郵凹陷E1未熟油資源量排第三［33］，迄今只發(fā)現(xiàn)大量成熟油，未見淺熟油;金湖、溱潼凹陷E1主供中熟油，也無淺熟油。由此可見，蘇北盆地不存在雙峰生烴和未熟油。

3 成藏特征

分析認(rèn)為，蘇北盆地源巖成熟有效供油和斷層作用是決定成藏的2個核心要素。

3.1 源巖供油效能控藏作用

3.1.1 源巖供油效能分析

蘇北盆地素有滿盆黑的美譽(yù)，卻未出現(xiàn)滿盆可探油局面;相反，油源不足始終困擾勘探。

圖4 蘇北盆地中含油系統(tǒng)烴灶及油藏分布Fig.4 Distribution of hydrocarbon kitchens and pools of middle petroleum system in North Jiangsu Basin

圖5 蘇北盆地高郵凹陷上含油系統(tǒng)烴灶及油藏分布Fig.5 Distribution of hydrocarbon kitchens and pools of upper petroleum system in North Jiangsu Basin

(1)源巖成熟整體不足，總效能偏低(圖4，5)。本區(qū)源巖Ro≥0.5%和0.6%分別進(jìn)入干酪根大量生烴、排烴階段，參照陸相源巖成烴演化5階段，將其分不同供烴效能區(qū)。圖4、圖5與圖1對比可知，成熟源巖范圍小，從次凹→內(nèi)坡→外坡→凸起成熟度漸低，凹凹不同、坡坡有別。①1.3%≤ Ro＜2%高熟烴灶。高郵深次凹、E1f2小部分源巖達(dá)高熟生烴。②0.8%≤Ro＜1.3%成熟烴灶，供成熟油。圖4、圖5所示是此類烴灶主體，高郵深凹和、溱潼深凹源巖也屬此類。③0.6%≤Ro＜0.9%低—中成熟烴灶，供淺—中熟油。海安次凹，金湖、溱潼次凹，以及圖4外圍E1f2源巖，處低—中成熟期。④0.5%≤Ro＜ 0.7%低熟烴灶，供淺熟油。白駒次凹、圖4局部E1f2、洪澤次凹E1f4源巖屬此類。⑤Ro＜0.5%未熟無效區(qū)。包括各斜坡外環(huán)帶、(低)凸起及阜寧、漣水凹陷各套源巖，外圍和白駒凹陷E1f2源巖。

此外，海安曲塘次凹E1f2烴灶存在異常高壓力，有額外動力，能突破上覆泥巖隔層，排烴輸導(dǎo)到E1f3砂巖形成高壓成藏。渤海灣、泌陽、松遼等富油氣盆地，不僅有最好級源巖，而且有上下式、互層式、側(cè)交式高效排烴配置，廣泛的異常高壓力，排烴效率、動力和效能更佳。

3.1.2 油氣二次運(yùn)移特征

(1)油相靜浮力是油氣二次運(yùn)移主動力。蘇北盆地輸導(dǎo)層壓力系數(shù)一般1.0左右，僅曲塘次凹有異常高壓，浮力是油氣運(yùn)移主動力。據(jù)此計算出克服輸導(dǎo)層毛管阻力所需的連續(xù)油相臨界長度(表3)，反映E1f2浮力克服阻力的油相臨界為4～236 m，遠(yuǎn)小于區(qū)內(nèi)油藏帶寬度，后者是前者幾十倍;唐港最小為2.2倍，西斜坡達(dá)到145倍。

(2)油氣成藏時間。據(jù)K2t－E2s油藏包裹體研究，高郵、金湖、溱潼凹陷供源，E2d1主成藏期41～35 Ma，E2d2和E2s主成藏期37～28 Ma;E1f2和供源，E1f和K2t主成藏期44～36 Ma。同層系源，金湖、溱潼凹陷成藏期比高郵凹陷略晚。高郵凹陷和外圍源巖新近紀(jì)成熟供烴，主成藏期22～5 Ma。

表3 蘇北盆地E1f2輸導(dǎo)層成藏油相臨界條件Table 3 Critical geologic conditions for oil accumulation of E1f2reservoir in North Jiangsu Basin

(4)后生—同生斷陷有不同供源半徑和運(yùn)聚效能烴灶。①充沛油源長運(yùn)能烴灶，供烴具側(cè)運(yùn)20 km或垂運(yùn)3 km高效能。圖4E1f2和圖成熟源巖屬此類，E2s末生成大量成熟油，油源較足。金湖、高郵凹陷 E1f2烴灶油氣沿斜坡側(cè)運(yùn)可達(dá)20 km［14］，高郵供烴E2d－E2s成藏，垂向運(yùn)距超2 km，控凹斷裂運(yùn)移更遠(yuǎn)。②低充沛油源中運(yùn)能烴灶，供烴具側(cè)運(yùn)10 km內(nèi)或垂運(yùn)1 km內(nèi)的中低效能。高郵、溱潼凹陷源巖厚度小，所產(chǎn)成熟油總量欠豐，側(cè)運(yùn)半徑不足10 km;金湖、溱潼源巖中等成熟，以中熟油為主，砂巖過度發(fā)育，油氣匯流差、逸散強(qiáng)，油源豐度偏低，垂向運(yùn)距在1 km內(nèi)。③不充沛油源短運(yùn)能烴灶，供烴具側(cè)運(yùn)5 km內(nèi)或垂運(yùn)0.5 km內(nèi)的低效能。圖4一部分E1f2源巖處低—中成熟，洪澤E1f4、白駒—海安K2t22源巖Ny期進(jìn)入低—中成熟，都生成“三高”淺—中熟油，油源豐度低、運(yùn)距極短。

3.2 斷層多重性控藏作用

蘇北盆地受一、二級斷裂切割呈23個凹凸相間排列、33個次凹格局，主斷裂帶和斜坡區(qū)密集斷層成為構(gòu)造主要形跡，對成藏起關(guān)鍵作用。

(1)主斷裂控制同生斷陷構(gòu)造格局、沉積狀況，進(jìn)而控制源巖埋藏?zé)嵫莼潭燃吧鸁N規(guī)模;E2d－E2s越厚，源巖越熟、烴灶范圍越大，尤其E2d影響顯著。一、二級斷裂控制形成了以次凹為油氣資源發(fā)散中心，與斜坡區(qū)同巖同灶或同巖異灶，以及多層系異灶的油氣供給格局。

(2)除洪澤凹陷外，K2t－E1f原型體系域跨凹凸展布，砂體巨大;如圖1e東臺坳陷E1f3三角洲前緣橫跨6凹3凸，殘留面積7 200 km2，單砂體寬約4～25 km、長達(dá)16～80 km，后期被眾多斷層切割，斷塊規(guī)模遠(yuǎn)小于單砂體面積，變?yōu)榇罅俊扒懈狻睜钌绑w。同生斷陷期，主斷裂控制凹陷、坡折和扇體，沉積了近物源、小規(guī)模、快變多樣砂體［15］;如E2d發(fā)育寬300～500 m、長1～3 km的小型單砂體，與斷層配合，有利于形成復(fù)合圈閉。

(3)斷層控制圈閉形成與分布，無斷層則無圈閉。后生斷陷局部構(gòu)造與“切糕”狀砂體結(jié)合，主要形成斷鼻、斷塊2種圈閉［35］，個別斷截砂體上傾殲滅、源巖裂縫圈閉也是斷層作用產(chǎn)物。同生斷陷小砂體與局部構(gòu)造結(jié)合，形成斷鼻、斷塊、斷層—巖性、巖性—斷層及斷截砂體上傾尖滅5種圈閉［36］。

(4)斷層起油氣運(yùn)移通道及封堵圈閉成藏作用。按斷層活動與成藏關(guān)系，分早期、同期斷層2類，前者起油氣運(yùn)移分隔槽和封堵作用，后者具通封雙重作用［37］，此評價技術(shù)迄今效果很好。一、二級斷裂控制次凹成熟烴灶范圍及展布，控制油氣垂向運(yùn)移和聚集層位。斜坡區(qū)溝通成熟烴灶的盆傾式、斜列式三級同期斷層，是油氣沿斷面墻向斜坡上傾長距運(yùn)移的重要渠道，并在沿途圈閉聚集成藏。圖4馬家嘴、三河E1f2烴灶分別形成了韋莊、高集—南湖富集油藏群。斜坡區(qū)三、四級同期斷層具有溝通斷塊體、調(diào)整油氣運(yùn)移層位作用，反向斷層向上、向臨塊新層位調(diào)整油氣，順向斷層向上新層位、向臨塊新老層位調(diào)整油氣;這樣可向非汲烴砂巖，如K2t1和E1f1中下部，E1f3供烴成藏。早期斷層具良好的分隔槽作用，促使油氣匯流更集中，形成富集油藏，如高集油田。

3.3 油氣富集分布規(guī)律

蘇北盆地成盆復(fù)雜，形成了后生斷陷成烴和成藏并舉，同生斷陷成藏為主的油氣分布規(guī)律。

(1)后生斷陷油氣分布特點。E1f2、烴灶是主源，主斷裂帶、金湖西南部和洪澤凹陷有油源。①構(gòu)造油藏占絕對優(yōu)勢。圖4中含油系統(tǒng)是盆地資源最豐、儲量最多、油藏分布最廣的，下含油系統(tǒng)居第三;已發(fā)現(xiàn)油藏，除曲塘次凹1個E1f3上傾砂體尖滅圈閉外，其余均為斷鼻、斷塊。這是后生斷陷“切糕”狀砂體和復(fù)雜斷塊結(jié)合的產(chǎn)物。②后生斷陷受“箕狀”結(jié)構(gòu)、廣泛連通砂體和大套區(qū)域蓋層制約，油氣以蓋層下伏K2t1、E1f2+1和E1f3砂巖作側(cè)向運(yùn)移為主，在斜坡沿途構(gòu)造高的斷鼻、斷塊聚集成藏。如圖4油藏圍繞箕狀成熟烴灶呈扇形環(huán)帶分布，蓋層下伏砂巖斷層側(cè)向封閉最有利，油層相對集中于此產(chǎn)出［37］?？匕紨嗔褱贤‥1f2、富有烴灶良好、垂運(yùn)較強(qiáng)，在斷階帶油氣沿斷面墻運(yùn)移遇側(cè)向封堵合適就能聚集成藏，油層分布縱跨大、相對分散;如陳堡油田，含油主層段 K2t1、E1f1、E1f3，下伏K2c、上覆E2d、E2s1也見油層。油源豐度不足，沿大斷裂垂運(yùn)微弱，油藏分布斜坡區(qū)。③烴灶性質(zhì)控制油氣運(yùn)移波及邊界和圈閉充滿度。成熟烴灶是油源主供地，具長運(yùn)異地聚集效能［38］。圖4高郵凹陷沿馬家嘴—韋莊、樊川—沙埝、花莊—瓦莊，金湖凹陷沿三河—南湖、龍崗—卞閔，溱潼凹陷沿戴南—臺興、帥垛—茅山、倉場—華港，都有油氣長運(yùn)路線，沿途屬地、異地富集成藏，油源波及半徑可達(dá)20 km。內(nèi)坡—中坡帶油源豐足，聚集正常油品，圈閉全充滿;中坡帶局部構(gòu)造發(fā)育，儲蓋性能好，油藏最多最富;內(nèi)坡砂巖物性差、油藏品位低;外坡帶距源遠(yuǎn)供烴不足，保存條件變差，油氣運(yùn)移水洗氧化強(qiáng)烈，多形成普通稠油油藏，圈閉普遍不充滿，如圖4韋莊西、沙埝北、東陽—泥沛等。低熟烴灶只供屬地成藏，圈閉都不充滿，油品具“三高”特點。此外源巖體積小，無論成熟度高低，資源欠豐，為不充沛短運(yùn)—低充沛中運(yùn)能烴灶，屬地就近成藏，圈閉全部不充滿，以緊臨烴灶首排圈閉成藏最有利，二排次之，第三排目標(biāo)風(fēng)險極高。④由烴灶直接供源形成的原生油藏遵循油氣差異聚集規(guī)律，即原油密度、黏度隨運(yùn)距增大而遞增;由油藏沿斷面頂溢，在上覆再聚集成藏的遵循重力分異聚集規(guī)律，呈上覆油藏組分輕、下伏油藏組分重特點。

(3)與渤海灣、松遼盆地及泌陽凹陷相比，蘇北后生—同生斷陷油藏分布獨具特點。①成盆演化的非繼承性，導(dǎo)致圈閉發(fā)育類型的非連續(xù)性，總計僅2大類6種;而前者盆地有3大類幾十種。②后生斷陷強(qiáng)烈改造與同生斷陷演化差異疊加，形成了非均衡性的成烴和烴灶展布格局，源巖成熟不完整，油源總體不足，油藏全部位于最深烴灶面之上，既無前者盆地豐足油氣運(yùn)移到盆緣形成的大量特稠油和淺層油氣藏;也不像渤海灣、松遼盆地存在高壓烴灶，油氣沿斷層能向下倒注上百米成藏。③油藏以小斷塊、小砂體單獨成藏為特征，規(guī)模微小，呈非連續(xù)性分布，缺乏廣泛連續(xù)分布油藏。

4 結(jié)論

(1)蘇北盆地由K2t－E1f原型拗陷改造成的后生斷陷，疊合E2d－E2s同生斷陷和Ny－Qd萎縮拗陷成盆，形成了非繼承性的后生—同生斷陷盆地。

(2)理論實踐證實，蘇北盆地源巖遵循干酪根晚期生烴，不存在早期未—低熟生烴帶和未—低熟油，而呈非均衡性的成熟生烴和烴灶展布格局。

(3)成熟烴灶有效供源、斷層多重性作用是控制后生—同生斷陷油氣運(yùn)聚成藏及富集規(guī)律的關(guān)鍵因素。后生斷陷油氣以側(cè)向運(yùn)移為主，油藏沿箕狀供烴灶呈扇形環(huán)帶展布;同生斷陷油氣以垂向運(yùn)移為主，構(gòu)造油藏疊置在烴灶上呈串珠狀展出，復(fù)合油藏疊合呈裙邊狀分布。烴灶格局、油品性質(zhì)、油藏類型和聚集規(guī)模呈非連續(xù)性的油氣展布特點。

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(編輯 徐文明)

Petroleum accumulation rules in hysterogenetic reconstructive－syngenetic rift basins，North Jiangsu Basin

Liu Yurui
(Scientific and Technical Department of SINOPEC Jiangsu Oilfield Company，Yangzhou，Jiangsu 225009，China)

There are different points of view about the type of North Jiangsu Basin，which affects the understanding of petroleum accumulation.According to the ideas and indicators of an eogenetic morphologic basin，hysterogenetic reconstructive basin and syngenetic rift basin，the North Jiangsu Basin was a hysterogenetic reconstructive－syngenetic rift basin which developed from a great depression during the Taizhou and Funing periods，and changed to a syngenetic rift basin of dustpan shape after strong deformation.Subsequently，the syngenetic rift basin and fading depression superimposed during the Dainan－Sanduo and Yancheng－Dongtai periods，respectively，finally forming a syngenetic－h(huán)ysterogenetic rift basin.Based on geochemical theory and experimental data，and taking into consideration the fact that no success has been made in the exploration for immature oils in the past 30 years，we believe that hydrocarbon in the study area mainly developed from kerogen during the late stage，and hydrocarbon maturity and the kitchen distribution varied among areas.An early immature and low-maturity hydrocarbon generation zone，doublepeak mode hydrocarbon generation，immature and low-maturity oils do not exist.Source rocks in the basin have a low abundance of organic matter.Effective mature source rocks which can provide enough hydrocarbon and multiple roles of faults are the key controls for hydrocarbon accumulation.Oil and gas migrated mainly in a lateral direction，and reservoirs distributed of fan shape along half-graben hydrocarbon kitchens in the hysterogenetic reconstructive basin.Petroleum migrated mainly in the vertical direction，structural pools lay above hydrocarbon kitchens like bead strings，and structural-lithologic oil pools superimposed and distributed on the rim of syngenetic rift basin.Petroleum accumulations are discontinuous throughout the whole basin.

prototype depression;hysterogenetic reconstructive－syngenetic rift basin;immature oil;late hydrocarbon generation;source rock and fault controlling petroleum accumulation;North Jiangsu Basin

1001－6112(2016)06－0721－11

TE121.1

A

10.11781/sysydz201606721

2016－06－20;

2016－10－08。

劉玉瑞(1962—)，男，教授級高級工程師，從事油氣勘探研究及管理。E-mail:Liuyr.jsyt@sinopec.com。

中國石化科技項目“蘇北盆地構(gòu)造體系特征、演化與成藏研究”(P15077)資助。