下扬子区海相油气勘探选区评价研究

金之钧，刘光祥，方成名，张长江，彭金宁

(1.中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126)

下扬子区海相油气勘探选区评价研究

金之钧1，刘光祥2，方成名2，张长江2，彭金宁2

(1.中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126)

下扬子区中古生代发育了多类型的盆地，构建了海相下组合、上组合2套成油气组合，但受印支期—中燕山期、晚燕山期—喜马拉雅期构造改造和盆地叠加，海相层系油气生成演化、运聚成藏十分复杂，难以用传统的方法进行有利区带优选。从“源—盖控烃”出发，通过对加里东末期、印支末期、中燕山末期及现今等关键时期烃源灶与盖层的匹配组合关系研究和有利油气聚集与保存区的预测，利用多层多期多元复合成藏预测模型预测了有利油气勘探区。

下组合；上组合；烃源灶；盖层；源—盖匹配；海相油气勘探；下扬子区

针对下扬子区中、古生界海相油气的勘探已经历了50 多年的历史，时断时续，通过早期区域普查与评价(1956—1982)，取得了以下主要成果，① 发现众多油气显示， 容2、容3井在青龙群(T1q)分别获6.6 m3/d和10.1 m3/d工业油流，真43井在中寒武统(-C2p)获4 m3/d短暂工业油流；S174井在志留系获少量原油[1]；② 发现黄桥含烃CO2气藏。在随后(1983—1997)的以印支面及古生界内幕构造为主的勘探阶段，尽管在上古生界发现了众多的油气显示，但均未获油气突破。由此认为，上古生界构造复杂、破碎，下古生界构造相对稳定，油气保存条件较好，基于此认识，部署了圣科1井，但未获突破。近年来中国石化华东分公司以晚期成藏评价体系为指导，在黄桥、句容地区海相二叠系和三叠系相继获工业油气流，展示了下扬子区海相油气具良好的勘探前景。

1 盆地—构造演化与生储盖组合

晚震旦世至早古生代，扬子板块经历了陆块离散、洋壳增生和陆块拼贴的大地构造旋回[2]。震旦纪至早奥陶世，扬子东南缘与北缘形成被动陆缘盆地，沉积物向上变细、变薄。从台地碳酸盐岩到陆棚斜坡—盆地相欠补偿的泥、硅质岩系沉积，反映了从陆壳伸展到裂离的变化过程。中晚奥陶世至志留纪末，扬子东南缘沿江绍断裂带发生陆块拼贴，形成第一期前陆盆地叠加，沉积一套向上变粗的碎屑岩沉积。

受晚震旦世—早古生代盆地原型控制，海相下组合发育了2套主力烃源岩系[3-5]。第1套是下寒武统荷塘组/幕府山组，烃源岩岩性以泥质岩为主，全区分布，厚度一般50～200 m，具2个烃源岩发育中心，一个位于宁国—黄山一带，烃源岩厚可达300余m，另一个位于泰州—扬州一带，烃源岩厚略大于150 m；其有机质丰度高，残余有机碳普遍大于2%，多属优质烃源岩；烃源岩干酪根碳同位素普遍小于-28.0‰，属腐泥型；有机质多处于过成熟演化阶段。第2套是上奥陶统五峰组—下志留统高家边组下部，岩性以碳质、硅质泥页岩为主，主要分布于前陆盆地前渊斜坡及克拉通内的滞留盆地相带，烃源岩厚100～200 m；有机质丰度较荷塘组低，分布于0.5%～3.6%，平均为1.5%；烃源岩干酪根碳同位素较荷塘组略重，但也普遍小于-28.0‰，属腐泥型；成熟度多处于高成熟至过成熟演化阶段。荷塘组与高家边组不仅是2套烃源岩，而且也是区域盖层，它们与灯影组、下寒武统、中上寒武统、中下奥陶统碳酸盐岩储层构建了优越的生储盖组合(图1)，为油气成藏奠定了基础。

晚古生代至中三叠世，加里东造山期后准平原化作用使得下扬子区早、中泥盆世缺失沉积，晚泥盆世发育河流相碎屑岩沉积。石炭纪以来，受古特提斯洋扩张影响，陆壳开始伸展裂离，海水由东向西侵入。石炭纪发育海陆过渡相碎屑岩夹碳酸盐岩沉积组合，二叠纪至早三叠世发育由滨浅海相碎屑岩到台地相碳酸盐岩夹泥岩再到陆棚、盆地相硅质岩、碳质泥岩夹泥灰岩的沉积组合。中三叠世，海盆由南、北两侧向中部收缩，发育局限海湾潟湖相膏盐岩沉积。

受晚古生代至中三叠世盆地原型分布控制，烃源岩主要发育于中二叠统栖霞组、孤峰组和上二叠统龙潭组、大隆组[3-5]。其中栖霞组烃源岩以碳酸盐岩为主，一般厚50～100 m；有机质丰度较低，有机碳分布于0.5%～1.0%，多属差—中等丰度级别烃源岩。孤峰组烃源岩以泥质岩为主，有机碳普遍大于2.0%，多属优质烃源岩。龙潭组烃源岩以泥质岩为主，厚50～200 m，最厚可达400余m ；有机碳分布于1.0%～5.0%，多属优质烃源岩。大隆组烃源岩以硅质泥岩为主，厚度相对较薄，一般分布在20～50 m；有机质丰度普遍较高，也多属优质烃源岩。从干酪根碳同位素分析，中二叠统烃源岩δ13C干分布于-29.0‰～-25.0‰之间，有机质类型多属腐殖腐泥型；上二叠统烃源岩δ13C干分布于-26.0‰～-22.5‰之间，有机质类型属腐泥腐殖型和腐殖型。二叠系烃源岩演化程度差异较大，从低成熟至高成熟均有分布。二叠系泥质烃源岩与下三叠统致密灰岩、中三叠统膏盐岩为泥盆系—中三叠统的主要盖层，它们与石炭系、二叠系碳酸盐岩、碎屑岩储层和下三叠统碳酸盐岩储层构建了优越的生储盖组合(图1)，为油气成藏奠定了基础。

图1 下扬子区海相领域生储盖组合柱状剖面

中、新生代，下扬子地区进入陆内变格阶段，海相沉积盆地先后经历了4期陆内盆地的叠加与改造[6-7]，发育了陆相碎屑岩系沉积建造。海相层系遭受多期差异式的构造改造作用，对海相上、下2套生储盖组合的残余分布具有控制作用。

印支晚期—燕山早期(T3-J2)，受江南隆起基底拆离式推覆造山[8]和苏鲁—郯庐断裂带同造山期陆内俯冲—走滑活动[9]共同控制，在南京—海安一线形成晚期前陆盆地叠加，两侧遭受强烈的相向冲断改造，早期海相沉积实体被差异剥蚀改造。冲断前锋带改造强烈，上组合实体几乎被剥蚀殆尽，后缘凹陷带保存相对完整(图2)。

燕山中期，受东部滨太平洋板块向扬子板块斜向俯冲影响，以郯庐断裂为代表的NNE向断裂发生强烈的左行走滑[9]。走滑断裂的聚敛和离散效应控制了区内叠加改造特征，走滑断裂由苏皖南地区呈NE向向苏北发散：苏皖南地区表现为强烈的侧向挤压，并上叠火山岩盆地群，构造形变强，主断裂附近派生逆冲断裂发育，海相成藏组合被强烈改造；盐城—大丰沿海一带表现为走滑离散而被走滑断陷叠加，海相成藏组合改造相对较弱。

燕山晚期—喜马拉雅早期，印度板块和太平洋—菲律宾板块对欧亚大陆的交替俯冲、碰撞，中国东部在北西方向上形成张—压交替的“手风琴式”力学环境,早期逆断为后期正断发育提供了先天条件[10]。同时，发生沿NW向的块断作用，分割早期EW、NE向构造，并被晚白垩世以来的断陷、拗陷复合叠加。陆相层系的披覆与沉积埋藏作用，局部地区因盖层被剥蚀而失效的海相油气成藏组合得以重建。

图2 下扬子区G78线源盖演化剖面

2 下扬子海相油气勘探选区评价

2.1海相层系油气勘探选区评价思路

我国海相碳酸盐岩层系分布面积大，残留厚度大，油气资源丰富，勘探前景广阔。自1958年川中会战以来，相继发现了一系列油气田(藏)，但勘探效果不如预期，主要受制于我国海相碳酸盐岩层系油气地质条件的特殊性：碳酸盐岩层系形成于多旋回的叠合盆地，分布时代老、埋藏深，烃源岩具有多元、多期生烃，储集层类型多、非均质性强、圈闭类型多样、以隐蔽圈闭和复合圈闭为主，油气藏改造、破坏普遍、保存条件复杂，油气藏分布复杂、预测难。因此，无论是我国陆相油气勘探理论与方法，还是国外海相碳酸盐岩油气地质理论与方法，都无法有效指导我国海相碳酸盐岩层系的油气勘探[11-14]，选区评价思路在继承前人的基础上有待进一步发展。

针对南方海相层系油气勘探选区评价思路，许多学者进行了深入研究[15-20]，其核心思想是油气保存条件。金之钧等近年通过国家“973”项目攻关研究，总结了我国海相碳酸盐岩油气分布规律：优质烃源岩是形成油气的基础、优质盖层与具有良好的保存条件是海相碳酸盐岩层系大油气田形成的关键、有利储集相带往往控制着油气富集区带，斜坡和构造活动枢纽部位是海相碳酸盐岩层系大中型油气田(藏)有利发育区和富集区。提出了“定源、定盖、探斜坡、探枢纽带”的勘探评价思路[21-22]。下文以该思路对下扬子区海相油气勘探领域进行选区评价。

2.2下扬子区海相层系“源—盖”匹配与演化

2.2.1 志留纪末期“源—盖”匹配

如图3所示，志留纪末，下寒武统烃源岩在安庆—铜陵—马鞍山—南通一线以北埋深小于2 000 m，烃源岩演化程度相对较低，而该线以南广大地区下寒武统烃源岩埋深分布于2 000～5 500 m之间，烃源岩演化程度相对较高。受烃源岩展布、有机质丰度控制，烃源灶主要分布于宁国—黄山一带，生烃强度普遍大于60×108m3/km2，最高可达200×108m3/km2，具备形成特大型油气田的烃源条件。另2个烃源灶分布于扬州—泰州一带和滁州一带，生烃强度分布于(5～>20)×108m3/km2，具备形成中型油气田的烃源条件。

受志留纪末期构造格局控制，此期生成的油气除发生垂向运移外，宁国—黄山烃源灶生成的油气主要向北西方向运移，安庆—铜陵—芜湖一带为油气运移的主要指向区；另一主要运移方向呈南东向，嘉兴—杭州—衢州一带为有利油气运移指向区。而扬州—泰州烃源灶生成的油气主要向其北部斜坡带运移，少量油气向镇江—句容一带运移。滁州烃源灶生成油气主要向北东方向运移。这些油气运移指向区的志留系泥质岩厚1 000～2 000 m，在志留纪末处于成岩早中期，可塑性好，封盖性能强，为油气的保存提供了优越的盖层条件(图2)，形成了一批油气藏，如余杭—泰山油藏。

图3 下扬子区志留纪末菏塘组烃源与志留系盖层匹配及油气运移趋势

2.2.2 中三叠世末“源—盖”匹配

加里东末期的构造运动对志留系盖层影响不大，随着泥盆—石炭纪、二叠纪—中三叠世盆地沉积盖层的叠加，至中三叠世末，区内烃源灶的分布及油气运移格局较志留纪末发生了变化。下寒武统黄山—宁国一带烃源灶分布范围扩大，烃源条件优越；北部志留纪末2个分隔的烃源灶已连为一体，烃源灶范围明显增大(图4)。中三叠世末下寒武统底面构造总体呈“一隆两坳两斜坡”构造格局，受这一构造格局控制，宁国—黄山烃源灶此期生成油气主要向北西方向运移，中央隆起带中西部区为有利油气运移指向区；部分油气向南东方向运移，南东斜坡带为有利油气运移指向区。滁州—扬州烃源灶生成的油气主体向中央隆起带运移，而扬州—泰州烃源灶此期生成油气主体向其北部斜坡带运移，部分向中央隆起带运移。

图4 下扬子区中三叠世末荷塘组烃源与志留系盖层匹配及油气运移趋势

五峰组—高家边组烃源岩受泥盆纪—中三叠世盆地的叠加，形成2个烃源灶。一是位于晥南的宣城—径县—石台一带，中三叠世末的生烃强度一般大于10×108m3/km2；二是位于扬州—泰州一带，中三叠世末的生烃强度分布于(5～40)×108m3/km2，烃源条件较宣城—石台烃源灶略优。宣城—径县—石台烃源灶主体分布于南部坳陷的西斜坡(图5)，受这一构造格局控制，此期油气主体向北西方向运移，安庆—铜陵—马鞍山一带为宣城—石台烃源灶最有利油气运聚区。受镇江—泰州坳陷控制，扬州—泰州烃源灶此期油气主体向北西向运移，天长—高邮—兴化—大丰一带为有利油气运聚区；少量油气向南运移，江宁—句容—靖江一带为较有利油气运聚区。

2.2.3 印支—燕山构造改造后的“源—盖”匹配

印支构造运动改造前，上述有利油气运移指向区下组合区域盖层志留系泥质岩埋深4 000～5 500 m，等效镜质体反射率分布于1.35%～2.0%之间(图2)，处于晚成岩阶段B期，具有较好的封盖性能，为油气富集保存提供了条件。但印支—燕山期构造的改造，志留系区域盖层条件发生了巨大变化，部分地区志留系被剥蚀殆尽，储层裸露地表，油气保存条件丧失，如余杭—泰山古油藏就是此期构造改造的结果[23-24]；部分地区因构造抬升剥蚀，志留系盖层埋深变浅,加之断裂的切割，微裂缝(隙)发育，盖层条件变差。根据盖层埋深、成岩演化程度、厚度、连续性等，将盖层评价为Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅲ类等四类。从各类盖层与烃源灶匹配关系看(图6,7)，苏北盆地东部地区“源—盖”匹配最好；下寒武统宁国—黄山烃源灶、五峰组—高家边组宣城—石台烃源灶上覆志留系泥质岩盖层不是被剥蚀殆尽，就是属Ⅲ类盖层，“源—盖”匹配条件差，勘探潜力不大，广泛的储层沥青反映了这一点；在沿江流域尽管烃源岩不发育，但其是志留纪末、中三叠世末多个烃源灶的油气运移指向区，尽管受印支—燕山构造的改造，但志留系盖层仍多属Ⅱ1和Ⅱ2类，对油气的保存相对较有利。

图5 下扬子区中三叠世末志留系烃源与志留系盖层匹配及油气运移趋势

2.2.4 现今“源—盖”匹配

随着晚白垩世—古近纪断陷盆地的叠加，下寒武统、上奥陶—下志留统烃源岩因构造抬升生烃中断后得以重启。阶段生烃量统计表明，下寒武统烃源岩晚白垩世以前生烃量占其总生烃量的93.4%，晚白垩世以来的生烃量仅占其总生烃量的6.6%，五峰组—高家边组烃源岩晚白垩世以前生烃量占总生烃量的75.7%，晚期生烃量占24.3%；晚期生烃中心主要分布于扬州—东台一带，该区志留系泥质岩盖层属Ⅰ类，“源—盖”匹配较好。

图6 下扬子区早白垩世末荷塘组烃源与志留系盖层匹配

Fig.6 Assemblage of source rocks in Hetang Formation and cap rocks in Silurian at the end of Early Cretaceous, Lower Yangtze

图7 下扬子区早白垩世末志留系烃源与志留系盖层匹配

图8 下扬子区现今二叠系烃源与二叠系盖层匹配

二叠系烃源岩在中三叠世末埋深普遍小于1 000 m，多处于未成熟阶段，生烃潜力得以保持；在印支—燕山期前陆盆地、走滑盆地叠加地区，二叠系烃源岩开始生烃，但至早白垩世末生烃总量有限，晩白垩世以前生烃量仅占二叠系烃源岩生烃总量的16.8%，以晚期生烃为主。二叠系烃源岩晚期烃源灶主要分布于晚白垩世—古近纪断陷盆地叠加地区(图8,9)，生烃强度多分布于(10～30)×108m3/km2之间，具备形成中型油气田的烃源条件。

二叠系孤峰组、龙潭组泥质岩盖层在苏北盆地广泛分布，但受后期构造改造，仅局部地区盖层属Ⅰ-Ⅱ类(图8)。如黄桥地区，龙潭组致密砂岩油的直接盖层为龙潭组泥岩，栖霞组灰岩CO2气藏的直接盖层为孤峰组泥岩，其他地区多属Ⅲ类盖层。尽管二叠系泥质岩盖层条件总体较差，但龙潭组砂岩储层特性较差，黄桥探区龙潭组砂岩储层平均孔隙度小于10%，平均渗透率小于1×10-3μm2，属特低孔—低孔、特低渗透率储层，其对上覆盖层封闭性能要求低，有利于原油保存。从源—盖匹配关系看，句容—常州、黄桥、苏北盆地东部匹配最好，为二叠系自生自储有利油气勘探区。对于中古生界海相层系而言，除二叠系盖层与烃源岩构建较好的源盖组合形成自生自储外，中下三叠统泥灰岩、膏盐岩在局部地区保留较好，往往构成局部盖层，为油气的保存创造了条件。另外，浦口组区域盖层封盖，为二叠系晚期油气的聚集与保存提供了条件(图9)。总体而言，沿江流域及苏北盆地东部二叠系烃源岩与浦口组盖层构成较好的“源—盖”匹配。

图9 下扬子区现今二叠系烃源与浦口组盖层匹配

2.3有利油气聚集与保存区优选

前面探讨了加里东末期、印支末期、燕山中期以及现今烃源灶与主要盖层间的匹配组合关系及其有利油气聚集与保存区。通过多层多期多元复合成藏模型[22]预测，对于下组合而言，最有利的地区是扬州—泰州一带。该区发育荷塘组、高家边组多期烃源灶，志留系泥质岩盖层除泰州凸起缺失外，多属Ⅰ类盖层。另外，该区中新生代断陷盆地发育，下古生界烃源岩具一定的晚期生烃量。有利区是铜陵—芜湖—句容一带，尽管该区下古生界烃源岩不发育，但其是加里东期、印支期荷塘组、高家边组南部烃源灶油气运移指向区，印支—燕山期的改造使志留系盖层条件略为变差，但其仍属Ⅱ1类盖层。较有利区是兴化—东台—盐城一带和常州—南通—如皋一带，前者为加里东期扬州—泰州荷塘组烃源灶、印支期荷塘组、高家边组烃源灶油气运移指向区，志留系盖层属Ⅰ类；后者属加里东期南部烃源灶次要油气运移指向区，扬州—泰州荷塘组、高家边组多期烃源灶油气运移指向区，志留系盖层多属Ⅱ1类。其他地区油气勘探前景较差。

对于上组合，有利勘探区主要为芜湖—句容—如皋一带和苏北盆地东部。

3 问题与讨论

本文主要从“源—盖控烃”的思路出发，初步探讨了下扬子区下古生界、上古生界—中三叠统有利油气聚集与保存区，但对于不同时期的油气运聚评价仅仅停留在定性上，对于油气演化特征和运移聚集方向及规模有待深化和定量研究。关于盖层评价也还有待深化，如模拟实验揭示出泥质岩在不同的温、压条件下具脆—延转化性，如何应用于地质评价还有待探索与实践检验。此外，在对有利区带进行预测时没有考虑区带圈闭条件及其与油气成生演化的内在联系，对于印支—中燕山期油气调整与保存过程进行了简单化处理，没有开展深入研究等。尽管存在上述不足，但对于多类型盆地叠加、多期构造改造下的油气勘探区带优选，“源—盖控烃”的思路可从宏观上预测油气可能的分布位置与层系，降低勘探风险。

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(编辑徐文明)

EvaluationofselectedareasforpetroleumexplorationinmarinestrataofLowerYangtzeregion

Jin Zhijun1, Liu Guangxiang2, Fang Chengming2, Zhang Changjiang2, Peng Jinning2

(1.SINOPECExploration&ProductionResearchInstitute,Beijing100083,China; 2.WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,Wuxi,Jiangsu214126,China)

From Paleozoic to Mesozoic, multiple types of basins developed in the Lower Yangtze region, forming 2 sets of petroleum assemblages of marine facies (the lower one and the upper one). Influenced by the tectonic deformation and basin superposition during Indosinian-middle Yanshanian and late Yanshanian-Himalayan periods, the generation, evolution, migration and accumulation of petroleum in marine strata are very complicated. As a result, it is difficult to select favorable zones for petroleum exploration in traditional ways. Based on the theory of “source and cap rocks control hydrocarbon”, the relationships between hydrocarbon kitchen and cap rock at the end of Caledonian, the end of Indosinian, the end of middle Yanshanian and present days are discussed, and the favorable zones for petroleum accumulation and preservation are predicted. An accumulation prediction model of multiple layers, stages and elements is applied to point out favorable zones for exploration.

lower assemblage; upper assemblage; hydrocarbon kitchen; cap rock; source and cap rocks control hydrocarbon; petroleum exploration in marine strata; Lower Yangtze

1001-6112(2013)05-0473-07

10.11781/sysydz201305473

TE132.1

A

2013-05-07；

2013-08-06。

金之钧(1957—)，男，博士，教授，博士生导师，从事盆地分析评价与油气成藏机理研究。E-mail: jzhj.syky@sinopec.com。

国家科技重大专项(2008ZX05005-01-03)资助。