引用本文

Tian Yang,Ye Jiaren,Yang Baolin,et al.Hydrocarbon accumulation rule and exploration target optimization in Lishui Sag,East China Sea continental shelf basin[J].Natural Gas Geoscience,2016,27(4):639-653.[田杨,叶加仁,杨宝林,等.东海陆架盆地丽水凹陷油气成藏规律及区带优选[J].天然气地球科学,2016,27(4):639-653.]
doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2016.04.0639

东海陆架盆地丽水凹陷油气成藏规律及区带优选

田杨1 ,叶加仁1 ,杨宝林1,单超1,王柯2 

摘要  
利用地球物理及地球化学资料,结合盆地模拟技术,系统分析丽水凹陷油气成藏地质要素,认为烃源岩、储集层、输导体系及构造运动是其油气成藏的主控因素。研究区古新统烃源岩类型多样,生排烃历史复杂,分布特征存在差异,致使凹陷内油气性质和分布的不同;储集层非均质性强烈,导致油气差异聚集,且油气藏主要分布于三角洲前缘和扇三角洲部位;输导体系在不同区域的差异性决定了油气藏组合类型的多样性和油气藏分布的复杂性;古新世至中新世的2期构造运动(瓯江运动、玉泉运动)影响了烃源岩的热演化,改造和破坏了油气藏,成为制约油气发现的主要因素。总结丽水凹陷的油气成藏规律为近源成藏,储层物性制约成藏,断裂活动决定成藏,并提出2个最有利油气勘探区带为中部反转构造带和西斜坡反向断裂带。

关键词 成藏规律       主控因素       区带优选       丽水凹陷      

中图分类号:TE122.2+3      文献标志码:A      文章编号:1672-1926(2016)04-0639-15

Hydrocarbon accumulation rule and exploration target optimizationin Lishui Sag,East China Sea continental shelf basin

Tian Yang1 ,Ye Jia-ren1 ,Yang Bao-lin1,Shan Chao1,Wang Ke2 

Abstract  
Using geophysical and geochemical data combined with basin modeling,this paper analyzed the basic geological conditions of hydrocarbon accumulation,and discussed that the main controlling factors are source rocks,reservoir,migration pathway system and tectonic movement.The types of Paleocene source rocks are diverse,the hydrocarbon-generating and expulsing history is complex,the distribution characteristics are different,and so the characters and distribution of oil and gas in Lishui Depression exist differences.Intense heterogeneity of reservoir in research area leads to different aggregation extent of oil and gas,and the main distribution areas of oil and gas reservoir are delta front and fan delta.The difference of migration pathway system in different regions decides diversity of reservoir combination types and complexity of the distribution of reservoirs.From Paleocene to Miocene two tectonic movements(Oujiang and Yuquan movements) affected the evolution of hydrocarbon source rocks,modified and destroyed reservoirs,and become the main factor of oil and gas discovery.Summarizing rules of them are proximal accumulation,restriction of reservoir property for accumulation and decision of faulting for accumulation.The best exploration belts are in central inverted structure belt and reverse fault belt of the western ramp.

Key words Accumulation rule;       Main control factor;       Target optimization;       Lishui Sag ;      

引言

自20世纪80年代初丽水凹陷开始油气勘探以来,共钻探井15口,其中9口井见油气显示,6口井解释油气层,发现了丽水(LS)36-1气田,温州(WZ)13-1、南平(NP)5-2和LS35-33个含气构造,LS36-2和WZ26-12个含油构造[1,2]。10余年来,前人对东海陆架盆地台北坳陷丽水凹陷展开了卓有成效的油气地质综合研究和勘探工作,证实丽水凹陷为富生烃凹陷。葛和平等[3]探讨了丽水凹陷的油气成藏期次,认为丽水凹陷经历了2次油气成藏过程,且保存条件是制约丽水凹陷油成藏的关键因素;姜正龙等[4]根据成藏特点将该区划分出4种主要成藏模式;夏斌等[5]认为丽水凹陷空间上同一时期半地堑—地堑式盆地并存,时间上地堑逐渐向半地堑演化成多个孤立分布的断陷盆地,并提出构造活动有效控制圈闭的形成;梁建设等[6]综合分析地震属性和沉积相特征,认为丽水凹陷主力烃源岩月桂峰组是断陷型湖泊沉积环境,发育扇三角洲等多种沉积相类型;郝乐伟等[7]提出构造演化、热流和生烃作用及动态超压的积累与释放联合控制瓯江凹陷(即丽水凹陷)油气成藏。但丽水凹陷油气地质条件复杂,各种地质要素匹配关系认识不清,且勘探程度较低,制约了凹陷油气成藏研究的深入和勘探区带的优化选择。 本文采用宏观与微观相结合、动态和静态相结合、定性与定量相结合的研究方法,利用研究区实测地球化学、地球物理等资料,结合盆地模拟技术[8-11],重新认识凹陷油气成藏地质要素的耦合关系,总结丽水凹陷的油气成藏规律,并综合评价优选有利的油气成藏区带,以期为该地区的油气勘探决策提供成藏方面的依据。

1 油气成藏地质背景

丽水凹陷位于东海陆架盆地台北坳陷西南部,其西南以闽浙隆起带为界,北部以椒江凹陷相接,东边以雁荡低凸起、澎佳屿坳陷为界,总体呈NE—SW走向,为东断西超的断陷,被灵峰凸起和丽南凸起分成东、南、西3个次凹,具有“东西分带、南北分块”的构造格局[12,13]。据地震剖面Inline-W206地质构造解释自西向东划分为西次凹西部斜坡带、西次凹反转构造带、灵峰潜山凸起带、东次凹反转构造带和东次凹东部断阶带5个二级构造带(图1),以下把西次凹反转构造带及东次凹反转构造带统称为

图1     丽水凹陷位置及构造单元划分
Fig.1     Position and division of tectonic units of Lishui Sag

① 中海油研究总院.2010年勘探形势图.内部资料,2010. 中部反转构造带。 丽水凹陷地质演化过程复杂,经历了晚白垩世 时期的基隆运动、早古新世时期的雁荡运动、晚古新世—早始新世时期的瓯江运动、渐新世—早中新世时期的玉泉运动、古近纪与新近纪之间的龙井运动以及新近纪与第四纪之间的冲绳海槽运动,划分为古新世断陷、始新世坳陷和新近纪区域沉降3个演化阶段[14,15]。 钻井及区域对比资料揭示,丽水凹陷新生代地层自下而上可划分为上白垩统石门潭组;古近系古新统月桂峰组、灵峰组、明月峰组,始新统瓯江组、温州组;新近系中新统龙井组、玉泉组、柳浪组,上新统三潭组;第四系更新统东海群。丽水凹陷发育多套烃源岩、储集层和盖层,形成了上、下2套主要的生储盖组合(图2)。其中,下部组合以古新统月桂峰组和灵峰组厚度达1 500m以上的暗色泥岩为烃源岩,月桂峰组砂岩、灵峰组的三角洲及冲积扇体砂岩和粉砂岩为储集层,灵峰组上部厚层泥岩是良好的 区域性盖层;上部组合以明月峰组煤系地层和灵峰 组泥岩为烃源岩,明月峰组三角洲—滨海相沉积的

图2     丽水凹陷地层综合柱状图
Fig.2     Comprehensive stratigraphic column of Lishui Sag

砂岩和粉砂岩及瓯江组三角洲—滨海相物性好的砂 岩为储集层,温州组中下部泥岩为区域性盖层,明月峰组中上部泥岩和瓯江组泥岩为局部盖层。

2 油气成藏主控因素

油气藏形成及油气富集是受多种地质因素综合影响的结果,烃源岩、储集层、盖层、上覆岩层等基本地质要素与圈闭形成及油气生成、运移、聚集等成藏作用均对油气系统的发育具有重要的影响作用[16-19],丽水凹陷也不例外,油气成藏组合也受控于烃源岩、油气运移、储层、盖层、圈闭和其形成时间等诸地质因素,而主要控制因素是烃源岩的多样性、储层的非均质性、输导体系的复杂性及构造运动对油气的改造性。

2.1 烃源岩

丽水凹陷发育多种类型的烃源岩,不同烃源岩的分布特征、生排烃历史和强度存在较大差异,从而导致凹陷内油气性质和分布的复杂性。 统计丽水凹陷11口单井(图1)地球化学资料发现,凹陷内自下而上发育古新统月桂峰组、灵峰组和明月峰组3套烃源层,又可分为湖相(月桂峰组)和海相(灵峰组、明月峰组)2种类型(表1)。有机地球化学特征分析表明,灵峰组和明月峰组海相烃源岩的有机质丰度(TOC)属中等—较好级别(均值为1%左右),但其生烃潜力较差(均值为1.7mg/g左右)。同时,由于明月峰组和灵峰组烃源岩的成熟度均不高,有机质类型为Ⅲ型,所以凹陷内海相烃源岩以生成正常原油和低熟天然气为主。而月桂峰组湖相泥质烃源岩的成熟度明显高于明月峰组和灵峰组,有机碳(均值为2.1%左右)和热解生烃潜量(均值为3.5%左右)也高于明月峰组和灵峰组,有机质类型以Ⅱ2型为主,以生成高成熟的凝析油和湿气为主。 现有钻探成果揭示,丽水凹陷既产油,也产气,且油气类型多样,性质复杂,但以凝析油和天然气为主,月桂峰组湖相烃源岩对凹陷的油气起决定性的贡献作用。丽水凹陷中WZ26-1-1井、LF-1井、LS36-1-1井、LS36-1-2井均见到了油气,前人对WZ26-1-1井、LF-1井轻质原油及LS36-1构造的凝析油的油源进行了多轮研究对比,研究结论存在差异。

表1     丽水凹陷不同类型烃源岩对比
Table 1     Comparison on hydrocarbon source rocks of different types in Lishui Sag
烃源岩类型TOC含量评价生烃潜力评价有机质类型有机质成熟度生成油气主要类型
湖相(月桂峰组)2成熟或过成熟阶段凝析油、湿气
海相(灵峰组、明月峰组)中等—较好低成熟—中等成熟正常原油、天然气
本文主要基于5块烃源岩和4个原油样品(来自LS36-1、WZ26-1和WZ13-1等构造)的实测数据,并对比前人研究成果[20,21],分析烃源岩Pr/Ph值、生物标志化合物及干酪根同位素等特征,结果表明:月桂峰组烃源岩Pr/Ph值多小于2(图3),甾烷系列中重排甾烷含量较低(图4),生物构型的甾烷C27(R)/C29(R)值较高,伽马蜡烷相对丰富,Tm/Ts<1;灵峰组烃源岩Pr/Ph值多介于2~4之间,重排甾烷含量高,部分样品重排甾烷大于胆甾烷,且伽马蜡烷含量低;明月峰组烃源岩Pr/Ph值多大于4,生物构型的甾烷以C29(R)占优势,C27(R)/C29(R)值一般小于0.5,重排甾烷含量低于灵峰组,伽马蜡烷含量低,Tm/Ts值一般大于2.5。 烃源岩干酪根碳同位素统计分析发现(表2),明月峰组干酪根碳同位素值较高,一般大于-25‰,灵峰组干酪根碳同位素值介于-25‰~-26.5‰之间,而月桂峰组干酪根碳同位素值一般小于-27‰,表明月桂峰组母质的主要来源为水生生物,明月峰组母质主要来源为陆源高等植物,而灵峰组母质来源可能两者皆有。 同时,分析原油物性、族组分、碳同位数、原油生物标志化合物等特征,发现原油族组分中LS36-1构造凝析油芳烃含量较高(表3),达7.33‰,且碳同位素组成比LF-1井和WZ26-1-1井原油都要重,但相差不到3‰,通常同源的凝析油比原油重2‰以上,所以同位素的差异不能说明它们来源的不同;原油饱和烃气相色谱参数表中可知(表4),LS36-1构造凝析油的Pr/Ph值最高,且CPI值大于1,而LF1井和WZ26-1-1井的Pr/nC17值较LS36-1-1井要低很多,都小于0.4,且Ph/nC18值仅为0.09,值均较低,nC21-/nC22+值差别也很大,在1.52~13.02之间变动,原因可能是受成熟度影响较大。

图3     丽水凹陷烃源岩Pr/Ph值特征[20]
Fig.3     Characteristics of source rocks Pr/Ph value in Lishui Sag[20]

图4     丽水凹陷烃源岩饱和烃气相色谱图
Fig.4     Gas chromatograms of saturated hydrocarbons in source rocks in Lishui Sag

油气源综合对比(表5,表6)分析发现,原油中伽马蜡烷/C31藿烷含量均较高,与这一特征对应的烃源岩主要为月桂峰组;Ts/Tm、C29Ts/C29藿烷的含量高,与这一特征对应的烃源岩主要为月桂峰组和灵峰组;原油以规则甾烷为主,重排甾烷丰度小,与这一特征对应的烃源岩主要为月桂峰组;LS36-1构造中凝析油族组分中芳烃含量高,Pr/Ph值达5左右,主要以低碳数烃类组成,与WZ26-1-1井和LF-1井油源存在明显区别。虽然甾帖类生物标志化合物组成特征总体反映与月桂峰组烃源岩相似,但重排甾烷的含量明显高得多即C27重排/规则甾烷、C29重排/规则甾烷的值都比较高,这与灵峰组烃源岩特征一致。故认为所有油气均主要来源于月桂峰组,LS36-1构造凝析油为月桂峰组烃源岩生成的高成熟度轻质油和灵峰组烃源岩生成的中成熟度原油的混合物,WZ26-1-1井和LF-1井原油均来自月桂峰组烃源岩,但是两者在甾帖生物标志化合物指标上还是存在区别(如Ts/Tm值较高),证明两者在成熟度上可能有所差异, LF-1井原油可能来自西次凹深部。
表2     丽水凹陷烃源岩干酪根碳同位素统计
Table 2     Statistical kerogen carbon isotopes of source rocks in Lishui Sag
井号层位井深/mδ13C/‰
LS36-1-1E1m2 380-24.4
LS36-1-1E1m2 574-24.1
LS36-1-1E1l3 150-24.7
LS36-1-1E1l3 265-25.3
WZ13-1-1E1m2 588-25.2
WZ13-1-1E1l3 055-25.2
WZ13-1-1E1l3 750-25.5
WZ26-1-1E1m2 895-25.8
WZ26-1-1E1l3 072-25.2
WZ26-1-1E1l3 181-25.5
WZ26-1-1E1l3 488-26.2
WZ26-1-1E1y3 647.25-27
WZ26-1-1E1y3 775-27.8
WZ26-1-1E1y3 887-28.1
月桂峰组发育于凹陷裂陷早期阶段,但不同构造带发育有先后,拉张强度有差别,裂陷早期强烈的沉积分异,与沉积厚度共同控制了有效烃源岩分布的差异,形成了多个生烃中心。目前钻遇月桂峰组的2口井中,SMT-1井位于湖盆边缘,烃源岩质量相对较差;WZ26-1-1井烃源岩质量中等—好。已钻井成败分析表明,远离凹陷主力生烃中心的东次凹NP6-8-1、WZ27-1-1等井勘探失利,而紧邻凹陷主力生烃中心的西次凹LS36-1构造获得了商业性发现。

2.2 储集层

储层的非均质性导致了丽水凹陷油气聚集的不均一性。前人研究表明,丽水凹陷月桂峰组主要储集体类型为近源扇三角洲、三角洲;灵峰组主要储集体类型为滨岸砂坝、扇三角洲、三角洲;明月峰组主要储集体类型为三角洲、扇三角洲、滨岸砂坝、浊积扇[22,23]。统计所有单井岩性和沉积相资料发现,三角洲前缘砂体物性较好,平均孔隙度为17.5%,平均渗透率为176×10-3μm2,属中孔中渗储层;扇三角洲砂体的孔隙度平均为17.36%,基本与三角洲前缘相当,但渗透率却远低于三角洲前缘,平均为12.3×10-3μm2,属中孔低渗储层。 由于本区钻井较少,地震资料品质较差,本文主要依据构造背景、沉积相类型、实测或测井预测物性、钻遇砂体厚度、油气显示、相邻地层岩石热解有机质丰度及物源区条件等,将丽水凹陷储集体分为Ⅰ和Ⅱ两大类(表7)。Ⅰ类区主要为分布在邻近WZ26-1-1井区扇三角洲砂体、东次凹南端扇三角洲砂体、LS36-1-2井东侧扇三角洲砂体、LS36-1-1井西北侧水下扇砂体、WZ13-1-1井西侧三角洲前缘砂体,其余为Ⅱ类区(图5)。

表3     丽水凹陷凝析油、原油族组分与碳同位素组成
Table 3     Group component and carbon isotopic composition of condensate and crude oil in Lishui Sag
井号井深/m层位颜色饱和烃/%芳烃/%非烃/%沥青质/%δ13C/‰
LS36-1-12 276E1m黄色凝析油79.977.337.994.71-26.2
LS36-1-22 251E1m无色凝析油83.254.828.982.95-26.8
LF-12 524Pt浅棕色蜡质原油90.44.283.112.21-27.6
WZ26-1-13 910E1y棕黑色原油90.16.521.4-28.4
表4     丽水凹陷原油饱和烃气相色谱参数
Table 4     Gas chromatograms of saturated hydrocarbons of crude oil in Lishui Sag
井号井深/m层位Pr/nC17Ph/nC18Pr/PhCPIC21-/C22+
LS36-1-12 276E1m1.540.404.431.2710.02
LS36-1-22 251E1m1.610.414.891.2513.02
LF-12 524Pt0.350.093.750.991.52
WZ26-1-13 910E1y0.240.092.91.071.83
正是由于储集体类型的不同造成储层品质横向变化较大,丽水36-1构造区正因为发育了明月峰组水下扇和扇三角洲而获得了成功,而在南平11-4构造、温州20-1构造等就是由于主要目的层不发育有利的储集体,且砂岩层少、细、薄,成岩作用强烈致使其甚为致密,油气难以聚集成藏。所以,储层的非均质性导致了丽水凹陷油气聚集的不均一性。 潜山勘探的结果也说明了这一点,灵峰潜山构造带紧邻丽水东、西次凹月桂峰组烃源岩生烃中心,具有良好的储盖组合,而且生、储、盖在时间上具有很好的匹配关系。位于该构造带上的LF-1井在元古界片麻岩中钻获了油气,但不具有商业开采价值,其关键因素是古潜山储层的非均质性。灵峰潜山在晚白垩纪受基隆运动影响被抬升暴露于地表,遭受风化剥蚀,直至古新世末期才被明月峰组所覆盖、埋藏。经过长期的化学、物理、生物分化作用,以及构造运动、海水侵蚀等作用,使潜山表层岩石发生破碎、形成裂缝、溶蚀孔洞等。这些区别于常规储集空间的溶蚀孔隙的物性在横向上差异明显,孔隙度变化范围为4%~16%,渗透率的变化范围为(0.11~56.7)×10-3μm2,导致古潜山带基底片麻岩的有效储集空间的位置难以预测,所以古潜山储层的非均质性同样影响着丽水凹陷有利成藏带的油气聚集。
表5     丽水凹陷原油萜烷参数
Table 5 Terpane parameters of crude oil in Lishui Sag
表6     丽水凹陷原油甾烷参数
Table 6     Sterane parameters of crude oil in Lishui Sag
井号井深/m层位类型C27重排 /规则甾烷C29重排 /规则甾烷C27/C29 甾烷C29甾烷 20S/(20S+20R)规则甾烷 /藿烷
LS36-1-12 276E1m凝析油0.420.170.960.460.5
LS36-1-22 251E1m凝析油0.990.251.220.470.55
LF-12 524Pt原油0.310.10.410.450.46
WZ26-1-13 910E1y原油0.150.130.840.480.93
表7     丽水凹陷储层分类
Table 7     Reservoir classification in Lishui Sag
分类沉积相 类型物性条件相邻地层岩石热 解有机质丰度油气显示情况物源区条件
孔隙度/%渗透率/(×10-3μm2)
Ⅰ类三角洲前缘17.5176较好好或无数据闽浙隆起带
扇三角洲17.3612.3较好好或无数据灵峰凸起带、雁荡低凸起
水下扇16.79.3较好好或无数据闽浙隆起带、雁荡低凸起
Ⅱ类三角洲平原<10<1较差无油气显示或无数据闽浙隆起带
滨浅湖<10<1较差无油气显示或无数据灵峰凸起带、雁荡低凸起

2.3 输导体系

输导体系是控制丽水凹陷油气富集的重要因素之一,其决定了油气藏的多样性。丽水凹陷的宏观结构为东断西超的半地堑,不同构造单元由于其所处的构造位置和沉积—构造发育历史等不同而具有各异的油气输导条件。 典型单井盆地模拟研究(图6)揭示,丽水凹陷月桂峰组主力烃源岩自灵峰组沉积早期(距今约56Ma)开始排烃,至明月峰组沉积末期(距今约53Ma)进入第一次排烃高峰,古新世末期构造抬升剥蚀,至始新世中期(距今约40Ma)进入第二次排烃高峰,始新世末期挤压反转后,排烃量较少,仅丽水东次凹有少量烃类生成运移。 统计凹陷内主测线Inline-W155、Inline-W181、Inline-W2063条剖面主要断裂的活动强度发现,丽水凹陷断裂活动从晚白垩世盆地拉张开始,活动强度在灵峰组沉积时期(T50—T42)达到高峰,明月峰组沉积期(T42—T40)断层活动明显减弱;不同次级构造单元也存在差异,西次凹西南部最强,西次凹西北部次之,东次凹最弱(图7)。后期的构造反转也形

图5     丽水凹陷古新统沉积相
Fig.5     Paleocene depositional facies in Lishui Sag

图6     LS36-1-1井生烃史(a)及排烃史(b)
Fig.6     Resource rocks generation and expulsion history of Well LS36-1-1

成了一批新的断裂,并将部分老断裂激活。但是,中新世以来断层几乎都停止了活动,所以古新世早期断裂是丽水凹陷油气运移聚集主要通道。 丽水凹陷的油气具有早生早排的特征,且断裂活动期与排烃期有很好的匹配性。研究区构造圈闭基本在始新世定型或同期形成,油气的大量运移期发生在断裂构造基本定型以后或与反转背斜同时期,这些圈闭的存在成为捕获油气藏的有利条件,而依靠断层的油气运移主要发生在明月峰组中部下部地层,所以与断裂同时期形成且位于明月峰组地层以下的构造圈闭是原生油气藏寻找的方向。 从油气藏的组合类型来看,丽水凹陷在晚白垩世—古新世为断陷阶段,始新世转化为坳陷阶段,在半地堑陡坡断裂带及各次凹中心油气以单一的断层垂向运移为主,形成自生自储和下生上储型油气藏,而在西斜坡三角洲及东侧扇三角洲发育区油气通过断层—砂体—不整合联合输导长距离运移形成侧生侧储型油气藏。 丽水凹陷油气运移时间早,在凹陷中部反转构造带及东侧陡坡带主要通过断层垂向运移,而且油气主要运移富集在断陷期的古新统储层内。在同一输导体系内,油气的势能对油气的运聚起重要的控制作用,且由高势区向低势区运移,并在圈闭闭合相对低势区聚集成藏。理论上,势能差越大,流体运移的速度越大。在对3条测线压力计算的基础上,选取油的密度为0.82g/cm3,并忽略流体动能的影响,对丽水凹陷3条测线的油势进行了计算。通过Inline-W155剖面流体势模拟特征(图8)分析可知靠

图7     丽水凹陷主要断裂活动强度统计曲线[注:横坐标(断距/m)]
Fig.7     Strength of main faults statistical in Lishui Sag

图8     丽水凹陷Inline-W155测线现今油势分布特征(位置见图1)
Fig.8     Nowadays oil potential distribution of the Inline-W155 in Lishui Sag

近凹陷中心的流体势高于凹陷边缘,凹陷中心与凹陷边缘的势能差为油气运移提供了动力,西斜坡及中部反转构造带为油气运移的优势方向。

2.4 构造运动

丽水凹陷自晚白垩世以来,经历了多次构造运动,这些构造运动对凹陷内部构造演化、构造格局、 构造形态、断裂组合、油气聚集等均有着重要作用。尤其以古新世至中新世的2期构造运动(瓯江运动、玉泉运动)对丽水凹陷油气成藏影响最大,影响了烃源岩的演化,而且导致了油气藏的破坏,成为制约油气成藏的主要因素。 丽水西次凹月桂峰组以及部分灵峰组下段烃源岩在晚古新世开始大量生烃,油气沿早期形成的正断层运移到上部储盖组合中聚集成藏或者就近在生烃层自身聚集成藏。该时期成熟烃源岩集中在西次凹沉积中心周围,油气藏也围绕此生烃中心形成,如LS36-1构造。而此时丽东次凹烃源岩仅月桂峰组底部进入成熟门限,生烃量(特别是排烃量)特别少,如WZ26-1构造。古新世末期,区域遭受挤压抬升,古油藏遭到破坏,在明月峰组以下地层发现的黑色残余沥青包裹体证实了这点。 始新世开始丽水凹陷沉积了一套厚度近3 000m的滨浅海相地层,使得丽水东、西次凹古新统烃源岩都在该时期达到生排烃高峰,大部分油气在该阶段大规模运移聚集成藏,同时将所测包裹体均一温度投影到单井埋藏史图上确定部分井油气充注时间(图9)并结合前人研究成果(如孙玉梅等[24-27]),统计该区各构造带油气成藏时间(图10),

图9     LS36-1-1井油气充注时间分析
Fig.9     Hydrocarbon charging time analysis of Well LS36-1-1

图10     丽水凹陷油气成藏时间
Fig.10     Hydrocarbon accumulation time in Lishui Sag

认为始新世中晚期(44Ma左右)为主要的油气充注时期,因此该时期是丽水凹陷的主成藏期。始新世末期,区域再次遭受强烈抬升剥蚀,但因上古新统灵峰组上段和明月峰组区域性泥岩厚度大,封盖层性能好,能有效阻止油气向上散失,使得油气藏得以较好保存。逸散的少量油气有可能在上部储盖组合中聚集形成次生油气藏。 中新世初期,凹陷进入区域沉降阶段,虽然研究区接受了一定厚度(1 000m左右)的沉积,但是该凹陷在古新始末的剥蚀厚度一般都大于1 000m,即沉积厚度未能完全补偿上始新统剥蚀厚度,从而使该区不能再次大规模生排烃,仅有少量的烃类运聚成藏。至中新世末,本区又一次遭受剥蚀,由于是整体抬升且无差异升降运动,所以对已形成的油气藏影响不大。 由此看来,丽水凹陷油气成藏经历了形成—破坏—再形成—再逸散—再聚集的复杂过程,每一期构造运动都影响着该时期油气的生、排、运、聚,对油气的分布又做了重新的调整,改造并破坏了油气藏中油气的富集程度。

3 成藏规律

前文所述,丽水凹陷发育月桂峰组、灵峰组2套成熟—中等成熟烃源岩以及明月峰组低成熟烃源岩,其中月桂峰组沉积中心分别位于各次凹中北部,被灵峰潜山凸起带所分隔,油气供给条件较好;凹陷发育月桂峰组、灵峰组、明月峰组多套三角洲砂体及多个不整合面,并存在深入湖区的扇三角洲,裂陷期盆地早期拉张状态下断裂发育,这些都可为油气提供良好的侧向和垂向输导条件,并以垂向输导为主;油气先在古新统内部聚集形成自生自储型油气藏,如WZ26-1含油气构造,然后油气就近直接沿主断层进行垂向运移到上部储层聚集形成下生上储型油气藏,如LS36-1凝析气田、WZ13-1CO2气田,还可以穿越断层面沿不整合面侧向运移到盆地基底变质岩层中形成新生古储的潜山型油气藏,如LS36-2含油气构造(图11)。 本文研究采用油气运移的距离、油气来源、油气运移的主要输导介质以及成藏期次来划分油气成藏模式[28],总结丽水凹陷典型构造带的油气成藏模式主要有3种:①中部反转构造带和西次凹西部斜坡带的近距离—混源—垂向—侧向运聚多期成藏;②东次凹东部断阶带的近距离—单源—侧向—垂向运聚多期成藏;③灵峰潜山凸起带的远距离—混源—侧向—垂向运聚多期成藏。

图11     丽水凹陷油气成藏模式图[28]
Fig.11     Hydrocarbon accumulation model of Lishui sag[28]

综合油气成藏主要控制因素和典型剖面油气成藏模式的分析可归纳出丽水凹陷的主要成藏规律。

3.1 近源成藏

虽然凹陷内主力烃源岩仅个别井钻遇,但是在最主要的生烃中心丽水西次凹深层还未真正钻遇,通过烃源岩的综合评价和油气源对比研究,并结合生烃动力学的分析可知,月桂峰组是该区生烃潜力最大的烃源岩。位于生烃中心上方的中部反转构造带是最有利的油气成藏带,其构造位置好,油源断层发育,油气短距离垂向运移,且上方区域盖层发育,构造圈闭形成与油气运聚时空匹配好,并已得到LS36-1构造勘探实践证实。因此,邻近生烃中心短距离运聚成藏是丽水凹陷油气成藏的一大规律。

3.2 储层物性制约成藏

凹陷内不同储集体的发育决定了储层分布范围,构造运动的抬升剥蚀改变了储层结构。综合储层物性、分布范围和影响因素等各方面的研究成果可知,紧邻扇三角洲、三角洲前缘及水下扇三类储集体的明月峰组中下部砂岩是丽水凹陷最有利的储集层。灵峰潜山凸起带上LS36-2构造基底潜山储层的非均质性制约了油气成藏,东次凹WZ26-1构造月桂峰组储层物性较差也影响其油气成藏与富集。因此,在有利成藏带内寻找最有利的储层发育位置是该凹陷油气勘探需要解决的关键问题。

3.3 断裂活动决定成藏

凹陷内月桂峰组和灵峰组烃源岩生排烃时间早,约在古新统沉积晚期,至中晚始新世时期进入排烃高峰,始新世末期的挤压反转后,排烃量较少,仅丽水东次凹有少量烃类生成运移。在始新世末期构造挤压反转作用下,凹陷内形成了反转背斜、断背斜、披覆背斜等一系列良好的构造圈闭,且早期的断裂活动与排烃期匹配较好,油气很容易通过断裂进入构造圈闭形成油气藏。构造圈闭基本在始新世定型或同期形成,也就是说油气的大量运移期发生在断裂构造基本定型以后或与反转背斜同时期,这些圈闭的存在成为捕获油气藏的有利条件。因此,存在沟通烃源岩与储层的通道并具有良好圈闭类型的构造是丽水凹陷油气成藏的决定性因素。

4 有利区带评价优选

依据成藏主控因素分析,总结油气成藏规律,认为丽水凹陷的油气勘探应该从有利生烃中心(以月桂峰组烃源岩为主)出发,结合有利储层分布(以明月峰组砂体分布为主),寻找近源、有烃源通道的构造进行优先勘探,预测最有利的勘探区带为凹陷中部反转构造带及西次凹西斜坡反向断裂带(图12)。

4.1 中部反转构造带

中部反转构造带位于丽水东、西次凹反转构造带内,主要由古新统末与始新世末形成的一系列反转背斜构造组成,构造条件好。这一构造带位内古新统烃源岩沉积厚度大且均进入生烃门限,普遍发育沟通古新统生、储层的油源断层,其上方发育良好的区域盖层,且构造圈闭形成与油气运聚时空配置好。中部反转构造带是一种短距离垂向运移成藏模式,只要储层发育,勘探成功率将会很高。丽水西次凹以明月峰组下部及上灵峰组上部为主要目的层,丽水东次凹应以月桂峰组及下灵峰组下部为主要目的层。其主要风险是储集条件,前文论述凹陷中心以盆底扇、扇三角洲砂体为主要储集体,LS36-1构造正是因为钻遇明月峰组低位盆底扇和海进扇三角洲而获得了成功;WZ26-1-1井上古新统也不发育此类储集体而未能发现油气层,而下古新统钻遇扇三角洲才见到了油气层。

4.2 西次凹西斜坡反向断裂带

西次凹西斜坡反向断裂带位于丽水西次凹西部斜坡带中北部,由一系列反向屋脊断块构造组成。该区发育多期大型三角洲,储层发育良好,且埋藏浅,物性好,勘探目的层系多,以明月峰组中部以下为主,白垩统及古潜山为潜在目的层。生烃区在其东侧,是油气长期运移指向区,油气沿广泛分布的三角洲前缘砂体侧向运移,加上不整合面、断层的存在,形成了良好的运移通道体系。此外,凹陷“先洼后斜”,特别是明月峰组海泛时期沉积的区域盖层已分布至该区,它们成为油气运移及保存的良好遮挡。此带是以近距离垂向与侧向运移成藏模式为主,并可形成构造—岩性油气藏。主要风险是上倾方向断层的封堵性和幔源CO2气体的影响。

5 结论

(1)丽水凹陷烃源岩类型多样,生排烃过程复杂,月桂峰组湖相烃源岩是丽水凹陷的主力烃源岩,且凹陷内油气多分布于生烃中心上方;储集体类型多样,储层非均质性强,油气主要聚集在三角洲前缘相和扇三角洲相的砂质储层中;输导体系发育时间与油气生排聚的时空匹配关系良好,但是不同构造单元输导介质存在差异,导致不同类型油气藏的差异分布;构造运动的幕式演化直接影响了油气的生、排、运、聚,改造和破坏了油气藏。 (2)丽水凹陷发育以LS36-1凝析气田为代表的近距离—混源—垂向—侧向运聚多期成藏,LS36-2含油气构造为代表的远距离—混源—垂向—侧向运聚多期成藏,WZ26-1含油气构造为代表的近距离—单源—侧向—垂向运聚多期成藏等多种油气成藏模式;总结成藏规律为近源成藏,储层物性制约成藏,断裂活动决定成藏,且凹陷中部反转构造带和西斜坡反向断裂带为两个最有利油气成藏带。

图12     丽水凹陷有利勘探区带划分
Fig.12     Division of the promising exploration belts in Lishui Sag

参考文献(References)



[1] Chen Zhiyong,Wu Peikang,Wu Zhixuan.Petroleum geology and exploration potential of Lishui Sag[J].China Offshore Oil and Gas:Geology,2000,14(6):384-391.[陈志勇,吴培康,吴志轩.丽水凹陷石油地质特征及勘探前景[J].中国海上油气:地质,2000,14(6):384-391.]

[2] Tian Bing,Pang Guoyin,Wang Qi,et al.Hydrocarbon accumulation condition of superimposed rift-subsidence basin: A case study from Lishui-Jiaojiang Sag in the East China Sea Basin[J].Lithologic Reservoirs,2012,24(5):32-37.[田兵,庞国印,王琪,等.叠合断陷盆地油气成藏条件分析——以东海丽水—椒江凹陷为例[J].岩性油气藏,2012,24(5):32-37.]

[3] Ge Heping,Chen Zhiyong,Fang Laifu,et al.A discussion on hydrocarbon accumulation periods in Lishui Sag in the East China Sea Basin[J].China Offshore Oil and Gas:Geology,2003,17(1):44-50.[葛和平,陈志勇,方来富,等.丽水凹陷油气成藏期次探讨[J].中国海上油气:地质,2003,17(1):44-50.]

[4] Jiang Zhenlong,Wang Yanbin,Jiang Liang.Hydrocarbon accumulation process of Lishui Sag[J].Marine Geology Letters,2005,21(1):29-34.[姜正龙,王延斌,姜亮.丽水凹陷油气成藏分析[J].海洋地质动态,2005,21(1):29-34.]

[5] Xia Bin,Zhang Minqiang,Wan Zhifeng,et al.Structural styles and hydrocarbon prospects in the Lishui-Jiaojiang Sag,the East China Sea[J].South China Journal of Seismology,2007,27(3):1-8.[夏斌,张敏强,万志峰,等.东海丽水—椒江凹陷构造样式与含油气远景[J].华南地震,2007,27(3):1-8.]

[6] Liang Jianshe,Tian Bing,Wang Qi,et al.Response of seismic-sedimentary facies and characteristics of Yueguifeng Formation source rock in Lishui-Jiaojiang Sag[J].Natural Gas Geoscience,2012,23(3):482-488.[梁建设,田兵,王琪,等.丽水—椒江凹陷月桂峰组地震—沉积响应及烃源岩特征[J].天然气地球科学,2012,23(3):482-488.]

[7] Hao Lewei,Wang Qi,Liang Jianshe,et al.Mechanism of hydrocarbon accumulation in Oujiang Sag,the East China Sea Shelf Basin[J].Natural Gas Geoscience,2014,25(6):848-859.[郝乐伟,王琪,梁建设,等.东海陆架盆地瓯凹陷油气成藏机制探讨[J].天然气地球科学,2014,25(6):848-859.]

[8] Li Rirong.The development and prospect in the simulation of petroleum pool-forming dynamics[J].Petroleum Geology & Experiment,2006,28(1):78-82.[李日容.油气成藏动力学模拟现状与展望[J].石油实验地质,2006,28(1):78-82.]

[9] Kroeger K F,Ondrak R,di Primio R,et al.A three-dimensional insight into the Mackenzie Basin(Canada): implications for the thermal history and hydrocarbon generation potential of Tertiary deltaic sequences[J].AAPG Bulletin,2008,92(2): 225-247.

[10] Baur F,Di Benedetto M,Fuchs T,et al.Integrating structural geology and petroleum systems modeling:A pilot project from Bolivia’s fold and thrust belt[J].Marine and Petroleum Geology,2009,26(4): 573-579.

[11] Shi Guangren.Numerical Simulation of Petroliferous Basins[M].Beijing: Petroleum Industry Press,1999:78-101.[石广仁.油气盆地数值模拟方法[M].北京:石油工业出版社,1999:78-101.]

[12] Jia Chengye,Xia Bin,Wang He,et al.Characteristic of tectonic evolution and petroleum geology in Lishui Sag in the East China Sea Basin[J].Natural Gas Geoscience,2006,17(3):397-401.[贾成业,夏斌,王核,等.东海陆架盆地丽水凹陷构造演化及油气地质分析[J].天然气地球科学,2006,17(3):397-401.]

[13] Zhu Jianjun,Wang Qi,Liang Jianshe,et al.Cenozoic geological structure and tectonic evolution of southern East China Sea Shelf Basin[J].Natural Gas Geoscience,2012,23(2):222-229.[祝建军,王琪,梁建设,等.东海陆架盆地南部新生代地质结构与构造演化特征研究[J].天然气地球科学,2012,23(2):222-229.]

[14] Jiang Liang,Wang Yi,Jin Qiang.Petroleum system and oil exploration in the west Lishui Sag,East China Sea Basin[J].Petroleum Geology and Experiment,2001,23(4):368-372.[姜亮,王毅,金强.东海盆地丽水西凹陷含油气系统与油气勘探目标[J].石油实验地质,2001,17(3):368-372.]

[15] Zhang Shengping,Lv Baofeng,Xia Bin,et al.The structural transfer zone and its scientific significances on oil and gas accumulation in the Lishui-Jiaojiang Sag,East China Sea Basin[J].Natural Gas Geoscience,2007,18(5):653-655.[张升平,吕宝凤,夏斌,等.东海盆地丽水—椒江凹陷构造转换带及其对油气藏形成和分布的意义[J].天然气地球科学,2007,18(5):653-655.]

[16] Jiang Youlu,Lu Hao,Liu Hua,et al.Enrichment characteristics and major controlling factors of hydrocarbons in the Neogene of Raoyang Depression,Bohai Bay Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2011,32(5):791-796.[蒋有录,卢浩,刘华,等.渤海湾盆地饶阳凹陷新近系油气富集特点与主控因素[J].石油学报,2011,32(5):791-796.]

[17] Sun Tongwen,Fu Uuang,Lv Yanfang,et al.Main controlling factors on the hydrocarbon accumulation in the middle-shallow layer of 1st structure,Nanpu Sag[J].Natural Gas Geoscience,2014,25(7):1042-1051.[孙同文,付广,吕延防,等.南堡1号构造中浅层油气富集主控因素分析[J].天然气地球科学,2014,25(7):1042-1051.]

[18] Zheng Menglin,Wang Yi,Jin Zhijun,et al.Superimposition,evolution and petroleum accumulation of Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(6):925-934.[郑孟林,王毅,金之钧,等.塔里木盆地叠合演化与油气聚集[J].石油与天然气地质,2014,35(6):925-934.]

[19] Li Meng,Tang Liangjie,Qi Lixin,et al.Differential tectonic evolution and its controlling on hydrocarbon accumulation in the south slope of Tabei Uplift[J].Natural Gas Geoscience,2015,26(2):218-228.[李萌,汤良杰,漆立新,等.塔北隆起南坡差异构造演化及其对油气成藏的控制[J].天然气地球科学,2015,26(2):218-228.]

[20] Ge Heping,Chen Jianping,Chen Xiaodong,et al.Discussion of gas type and genesis in Lishui Sag,East China Sea Basin[J].Science in China: Series D,2007,37(supplement 2):104-110.[葛和平,陈建平,陈晓东,等.东海盆地丽水凹陷天然气类型及其成因探讨[J].中国科学:D辑,2007,37(增刊2):104-110.]

[21] Ge Heping,Chen Xiaodong,Diao Hui,et al.An analysis of oil geochemistry and sources in Lishui Sag,East China Sea Basin[J].China Offshore Oil and Gas,2012,24(4):8-12.[葛和平,陈晓东,刁慧,等.东海盆地丽水凹陷原油地球化学特征及油源分析[J].中国海上油气,2012,24(4):8-12.]

[22] Zhang Yinguo,Ge Heping,Yang Yanqiu,et al.Division and controlling factors of Paleocene sequence strata in Lishui Sag,East China Sea Basin[J].Marine Origin Petroleum Geology,2012,17(3):33-39.[张银国,葛和平,杨艳秋,等.东海陆架盆地丽水凹陷古新统层序地层的划分及控制因素[J].海相油气地质,2012,17(3):33-39.]

[23] Lv Chengfu,Chen Guojun,Liang Jianshe,et al.Evolutionary history of the Paleocene deposits in Oujiang Sag,East China Sea Basin[J].Marine Geology Frontiers,2011,27(8):1-7.[吕成福,陈国俊,梁建设,等.东海陆架盆地瓯江凹陷古近系沉积演化[J].海洋地质前沿,2011,27(8):1-7.]

[24] Sun Yumei,Xi Xiaoying.Petroleum reservoir filling history and oil-source correlation in Lishui Sag,East China Sea Basin[J].Petroleum Exploration and Development,2003,30(6):24-28.[孙玉梅,席小应.东海盆地丽水凹陷油气源对比及成藏史[J].石油勘探与开发,2003,30(6):24-28.]

[25] Wang Yanbin,Han Dexin,Jiang Liang,et al.Relationship between organic inclusions and hydrocarbon generation in Taibei Depression in the East China Sea Basin[J].Journal of China University of Mining and Technology,2001,30(4):332-336.[王延斌,韩德馨,姜亮,等.东海盆地台北坳陷有机包裹体与油气生成[J].中国矿业大学学报,2001,30(4):332-336.]

[26] Jiang Liang,Wang Yanbin,Wu Peikang,et al.Origin and composition of organic inclusion in Taibei Depression in the East China Sea Basin[J].Chinese Journal of Geology,2001,36(2):222-228.[姜亮,王延斌,吴培康,等.东海盆地台北坳陷有机包裹体化学成分与成因[J].地质科学,2001,36(2):222-228.]

[27] Su Ao,Chen Honghan,Cao Shenglai,et al.Genesis,source and charging of oil and gas in Lishui Sag,East China Sea Basin[J].Petroleum Exploration and Development,2014,41(5):523-532.[苏奥,陈红汉,曹圣来,等.东海盆地丽水凹陷油气成因、来源及充注过程[J].石油勘探与开发,2014,41(5):523-532.]

[28] Huang Zhilong,Hao Shisheng,Jiang Liang.Assemblages and patterns of forming oil and gas reservoirs in Lishui Sag of East China Sea Basin[J].Natural Gas Industry,2001,21(2):17-21.[黄志龙,郝石生,姜 亮.东海盆地丽水凹陷油气成藏组合与模式[J].天然气工业,2001,21(2):17-21.]