牛華偉，戚家振，楊鵬程，韓 序，黃蘇衛(wèi)，黃家琳，吳凱倫

（1.中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司，上海 200120；2.中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司石油工程技術(shù)研究院，上海 200120）

南黃海盆地是一個(gè)典型的疊合盆地，經(jīng)歷了加里東期、印支-燕山期、喜山期等多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。主要勘探地層包括中-古生界海相地層和中-新生界陸相地層。該盆地油氣勘探工作從1961 年開始至今，尚未取得油氣商業(yè)發(fā)現(xiàn)。截至2022 年底，南黃海盆地南部坳陷已鉆井12 口，以中-新生界為主要目的層的井共10 口，其中南五凹陷已鉆井4 口。從井的油氣顯示情況來看，南四凹陷A 井為南部坳陷唯一低產(chǎn)油流井，南五凹陷F 井、G 井見油氣顯示（圖1）。但由于該地區(qū)勘探程度低，僅F 井基本鉆全了阜寧組和泰州組地層，對(duì)于南五凹陷中新生界古新統(tǒng)阜寧組和中生界上白堊統(tǒng)泰州組烴源巖品質(zhì)及資源潛力還存在認(rèn)識(shí)不足、有利區(qū)帶和勘探方向不清的問題。2023 年在南五凹陷北部斜坡帶新部署了J 井，該井是斜坡區(qū)首口鉆井，鉆全了新生界地層，本文利用該井取得的鉆井資料重點(diǎn)評(píng)價(jià)南五凹陷古新統(tǒng)阜寧組烴源巖資源潛力，并分析上白堊統(tǒng)泰州組烴源品質(zhì)，為下一步該地區(qū)勘探部署提供支撐。

圖1 南部坳陷中-新生界南五凹陷區(qū)域位置示意及綜合柱狀圖Fig.1 The regional location and the comprehensive histogram of the Mesozoic and Cenozoic in Nanwu Sag in the Southern Depression

1 地質(zhì)概況

南五凹陷位于南黃海盆地南部坳陷南端，是一個(gè)典型的南斷北超的箕狀斷陷，凹陷面積約1 800 km2，自下而上沉積地層包括中生界白堊系、新生界古近系、新近系及第四系地層。凹陷中心中-新生界地層沉積近7 000 m（圖1）[1-2]。南黃海盆地阜寧組阜四段和阜二段為廣湖式沉積，同陸域蘇北盆地地質(zhì)條件相似，為主力烴源層系。阜一段和阜三段時(shí)期為水退期，沉積環(huán)境主要為濱淺湖-半深湖和辮狀河三角洲沉積體系，為主要的目的儲(chǔ)層。而泰州組沉積期是初始斷陷期，分布范圍局限。沉積環(huán)境主要是濱淺湖-半深湖相，凸起區(qū)提供砂質(zhì)物源，辮狀河三角洲發(fā)育。其中泰上段泥質(zhì)烴源巖發(fā)育，是南五凹陷次要烴源層系。南五凹陷依據(jù)構(gòu)造特征可進(jìn)一步分為3 個(gè)三級(jí)區(qū)帶：南部陡坡帶、中部洼槽帶和北部斜坡帶（圖2）。

圖2 南部坳陷南五凹陷構(gòu)造區(qū)劃及鉆井位置Fig.2 Structural zoning and drilling location of Nanwu Sag in the Southern Depression

2 烴源巖評(píng)價(jià)

2.1 沉積環(huán)境

中-新生界烴源巖主要發(fā)育層段為泰州組和阜寧組，沉積環(huán)境為湖相沉積，發(fā)育泥質(zhì)烴源巖。本文基于南五凹陷部分鉆井實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的微量元素?cái)?shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：阜寧組地層受海侵影響，發(fā)育半咸水沉積環(huán)境的湖相烴源巖。從南五凹陷F 井、G 井實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的微量元素?cái)?shù)據(jù)（Sr/Ba（鍶鋇比）樣品數(shù)24；B/Ga（硼鎵比）樣品數(shù)19）（圖3）可知，阜寧組泥巖Sr/Ba 比值大于1 的樣品數(shù)有6 個(gè)，比值處于0.5～1的樣品數(shù)有9 個(gè)，小于0.5 的樣品數(shù)為9 個(gè)。而B/Ga 比值大于4.2 的樣品數(shù)為4 個(gè)，B/Ga 比值處于3.3～4.2 的樣品數(shù)為5 個(gè)，比值小于3.3 的樣品數(shù)為10 個(gè)。通過以上Sr/Ba 和B/Ga 比值實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以初步判斷阜寧組烴源巖發(fā)育于偏咸水沉積環(huán)境。

圖3 南五凹陷阜寧組Sr/Ba、B/Ga 比值直方圖Fig.3 Sr/Ba, B/Ga ratio histogram of Funing Formation in Nanwu Sag

通過斜坡區(qū)J 井飽和烴色譜Pr/C17-Ph/C18 交匯圖（圖4）可知，阜四段和阜二段處于較強(qiáng)還原環(huán)境，其中阜四段處于強(qiáng)還原環(huán)境，Pr/Ph 值處于0.145～0.992，均值為0.30，表明受到明顯的海侵影響，環(huán)境為咸水深湖相。阜二段Pr/Ph 值處于0.337～1.436，均值為0.823，相對(duì)于阜四段水體變淺，較強(qiáng)還原環(huán)境，為微咸水湖相。阜三段從Pr/C17-Ph/C18 交匯圖可知，陸源物質(zhì)供給，水體偏淺，屬于混合型，Pr/Ph值處于0.52～1.82，均值為1.286。通過以上指標(biāo)可知，阜四段和阜二段為水進(jìn)期，偏咸水還原沉積環(huán)境。阜三段為水退期，偏混合型沉積環(huán)境，該井也從側(cè)面驗(yàn)證了阜寧組烴源巖沉積環(huán)境為偏咸水沉積環(huán)境。該環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存及延長(zhǎng)生排烴時(shí)間[3-5]。

圖4 南五凹陷J 井阜寧組Pr/C17-Ph/C18 交匯圖Fig.4 Pr/C17-Ph/C18 intersection of Funing Formation in Well J of Nanwu Sag

2.2 有機(jī)質(zhì)豐度

利用南部坳陷鉆遇阜寧組烴源巖5 口鉆井巖石熱解實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)建立TOC 與深度關(guān)系，從而在縱向上厘定阜寧組泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度變化情況。根據(jù)幾口井TOC 數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，阜寧組泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，TOC 值基本在0.47%～3.43%。在縱向上，阜四段和阜二段為阜寧組烴源巖主要生烴層段（圖5）。

圖5 南部坳陷南五凹陷及周邊凹陷鉆井有機(jī)質(zhì)豐度連井對(duì)比圖Fig.5 Comparison diagram of organic matter abundance in drilling wells of Nanwu Sag and surrounding sags in the Southern Depression

其中阜四段巖石熱解S1+S2各口井均值主要分布0.82～4.24 mg/g，TOC 均值主要分布0.7%～4.5%。阜二段各口井巖石熱解S1+S2均值主要分布1.23～3.33 mg/g，TOC 均值主要分布0.96%～1.54%。根據(jù)南部坳陷各口井生烴潛力和有機(jī)碳豐度散點(diǎn)圖也可表明阜寧組為中等-好程度烴源巖。陸域高郵凹陷阜四段熱解S1+S2為3.77 mg/g，平均有機(jī)碳為1.19%。高郵凹陷阜二段熱解S1+S2為5.84 mg/g，平均有機(jī)碳為1.48%。通過海陸域烴源巖指標(biāo)對(duì)比分析認(rèn)為，海陸域阜寧組沉積環(huán)境相似，烴源指標(biāo)基本相當(dāng)。

而實(shí)測(cè)J 井泰上段泥巖樣品（3 個(gè)）烴源巖S1+S2均值為1 mg/g，最大值為1.22 mg/g。TOC 均值為1%，最大值為1.5%，氯仿瀝青“A”均值為0.067 7%，最大值為0.094 7%。評(píng)價(jià)為差-中等烴源巖。

2.3 有機(jī)質(zhì)類型

根據(jù)5 口井實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制范氏圖（圖6），從圖中可知，南部坳陷阜寧組泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以II2型為主，偏腐泥型。

圖6 南五凹陷阜四段氫指數(shù)（HI）與最高熱解峰溫（Tmax）關(guān)系圖Fig.6 Relationship between hydrogen index (HI) and maximum pyrolysis peak temperature (Tmax) in the 4th member of Funing Formation in Nanwu Sag

2.4 有機(jī)質(zhì)成熟度

通過統(tǒng)計(jì)已鉆井(S1+S2)/TOC 隨深度變化關(guān)系（圖7）發(fā)現(xiàn)，在2 500 m 左右開始出現(xiàn)第一個(gè)拐點(diǎn)，此時(shí)生烴潛力猛增，即開始大量生烴。而曲線在2 900 m 左右時(shí)((S1+S2)/TOC)又開始明顯減小，表明烴源巖開始大量排烴，因此探區(qū)烴源巖的排烴門限深度為2 900 m 左右。

圖7 南部坳陷泥質(zhì)烴源巖熱演化特征Fig.7 Thermal evolution characteristics of shale source rocks in the Southern Depression

圖8 南五凹陷阜三段底界面現(xiàn)今地貌圖Fig.8 Current landform map of the bottom of the 3rd member of Funing Formation in Nanwu Sag

綜合以上特征我們確定南五凹陷埋深＜2 500 m，RO＜0.5%，處于未熟階段；深度2 500～2 900 m，0.5%≤RO≤0.6%，處于低熟階段；深度＞2 900 m，RO＞0.6%，處于成熟階段，油氣大量生成并排烴，此時(shí)產(chǎn)物主要為成熟油。一般來說，RO達(dá)到0.7%時(shí)，才進(jìn)入成熟階段，開始大量排烴。而南五凹陷在深度達(dá)到2 900 m，RO為0.6%時(shí)便進(jìn)入排烴門限開始大量排烴，該原因也是受阜寧組地層沉積時(shí)期遭受海侵影響，發(fā)育半咸水沉積環(huán)境的湖相烴源巖，生排烴時(shí)刻早。南黃海盆地南部坳陷南四凹陷僅有的一口油流井A 井在阜寧組原油的成熟度RO便處于0.53%～0.65%。南黃海盆地和蘇北盆地同處于下?lián)P子板塊斷陷盆地，具有相似的原型盆地演化過程及地質(zhì)條件，其中蘇北盆地高郵凹陷、洪澤凹陷、金湖凹陷阜寧組泥質(zhì)烴源巖也有相似特征。截至2012 年，高郵凹陷阜四段油氣1.1×108m3（油當(dāng)量），0.6×108m3成熟度介于0.5%～0.7%；金湖凹陷阜寧組RO=0.65%開始大量排油；洪澤凹陷阜寧組RO=0.53%開始大量排油[6-9]。

3 資源潛力分析

3.1 有效厚度

阜寧組暗色泥巖主要發(fā)育層段為阜四段和阜二段。其中阜四段在高部位遭受不同程度剝蝕，目前殘留阜四段暗色泥巖厚度在87～455 m，且質(zhì)純，泥地比最高78%～100%；阜二段殘留暗色泥巖厚度23～411 m，暗色泥巖百分比高達(dá)77%～91%。阜三段殘留暗色泥巖厚度29.5～246 m，暗色泥巖百分比處于40.97%～76.16%。多口井鉆揭阜一段，受沉積環(huán)境影響，泥巖偏氧化色，暗色泥巖厚度相對(duì)深洼區(qū)較薄，暗色泥巖厚度11～142 m，暗色泥巖百分比在2.56%～53.54%。

平面上，南五凹陷阜四段暗色泥巖集中分布在南五凹陷中部洼槽帶，最厚可達(dá)800 m 以上。中部洼槽帶阜四段暗色泥巖厚度基本在400～800 m，南部斷階帶和北部斜坡帶厚度相對(duì)較薄，厚度基本小于400 m。阜二段是水進(jìn)期，廣湖式沉積，分布范圍廣，局部凸起區(qū)后期遭受抬升剝蝕外，全區(qū)分布。深洼區(qū)域厚度最厚可達(dá)500 m 以上，凹陷中心暗色泥巖厚度在400～550 m，斜坡區(qū)及凸起區(qū)暗色泥巖厚度分布比較穩(wěn)定，主要在200～250 m。

表1 南黃海盆地南部坳陷阜寧組暗色泥巖厚度統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of dark mudstone thickness in Funing Formation in the Southern Depression of South Yellow Sea Basin

3.2 運(yùn)聚系數(shù)及資源量

本次盆地模擬利用盆地運(yùn)聚單元概念，根據(jù)流體勢(shì)進(jìn)行資源分配。其中資源量計(jì)算是由盆地模擬計(jì)算出排烴量之后乘以聚集系數(shù)得到，聚集系數(shù)主要參考“十三五”資評(píng)成果東部陸相斷陷盆地聚集系數(shù)評(píng)價(jià)參數(shù)，計(jì)算新生界烴源巖聚集系數(shù)為15%～20%。利用TSM 盆地模擬計(jì)算南五凹陷中-新生界總資源量2.26×108t，資源豐度12×104t/km2。其中阜四段資源量3 760×104t，阜三段資源量3 338×104t，阜二段資源量8 008×104t，泰州組資源量7 513×104t，阜寧組占比約67%，泰州組占比約33%。

4 有利勘探方向

研究區(qū)主要處于南五凹陷北部斜坡構(gòu)造帶，北部斜坡構(gòu)造帶根據(jù)構(gòu)造、沉積特征結(jié)合流體勢(shì)又進(jìn)一步分為斜坡內(nèi)帶、斜坡中帶和斜坡外帶。利用TSM 盆地模擬法對(duì)各個(gè)區(qū)帶資源量進(jìn)行計(jì)算，其中斜坡外帶區(qū)帶資源規(guī)模為2 724.7×104t，斜坡中帶區(qū)帶資源規(guī)模為1 848.7×104t，斜坡內(nèi)帶區(qū)帶資源規(guī)模為3 862.3×104t。

南五凹陷北部斜坡內(nèi)帶緊靠南五凹陷生烴中心，距離生烴中心4～8 km。本地?zé)N源已進(jìn)入成熟門限，油氣供給充足。斜坡內(nèi)帶中-新生界烴源巖生烴強(qiáng)度(400～1 200)× 104t/km2。而斜坡中外帶距離主洼生烴中心較遠(yuǎn)，距離在8～20 km，本地?zé)N源不成熟，主要依靠凹陷中心油氣側(cè)向運(yùn)移。根據(jù)各個(gè)成藏區(qū)帶資源規(guī)模及輸導(dǎo)條件，綜合優(yōu)選南五凹陷北部斜坡內(nèi)帶為最有利勘探區(qū)帶。

5 結(jié)論

（1）南黃海盆地南五凹陷中-新生界發(fā)育阜寧組和泰州組兩套烴源層系，主要是古近系阜寧組烴源巖，主力烴源層段主要為阜四段和阜二段，整體為中等-好程度烴源巖。而泰州組上段泥質(zhì)烴源巖水體較阜寧組淺，沉積環(huán)境主要為淺湖-半深湖相沉積，烴源巖主要為差-中等程度烴源巖。

（2）南五凹陷中-新生界資源規(guī)模為2.26×108t，資源豐度12×104t/km2。主要以新生界阜寧組供烴為主，泰州組為次要烴源層系。南五凹陷整體資源規(guī)模豐富，具備可持續(xù)勘探潛力。

（3）通過區(qū)帶評(píng)價(jià)及優(yōu)選，明確南五凹陷斜坡內(nèi)帶為最有利勘探區(qū)帶。該區(qū)帶近生烴中心，資源規(guī)模大，生烴強(qiáng)度高，多條構(gòu)造脊為油氣富集帶。