苏北盆地溱潼凹陷新生代侵入岩蚀变带油藏地质特

姚洪生，张 勇，蒋永平，赵梓平

(中国石化 华东分公司 采油厂，江苏 泰州 225300)

苏北盆地溱潼凹陷新生代侵入岩蚀变带油藏地质特

姚洪生，张 勇，蒋永平，赵梓平

(中国石化 华东分公司 采油厂，江苏 泰州 225300)

通过对苏北盆地溱潼凹陷新生代侵入岩展布、蚀变带储层以及时空配置关系的分析，探讨了其成藏机理和模式。该区侵入岩形成时间为始新世三垛运动时期；侵入岩纵向上以顺层侵入和穿层侵入展布为主，平面上以串珠状展布；岩浆侵入加速了烃源岩热演化进程，对围岩蚀变可形成良好储集空间，在上拱应力作用下，结合上部沉积岩，形成系列相关油气圈闭。岩浆侵入演变过程对溱潼凹陷油气聚集成藏起到了重要作用。

油气成藏；蚀变带；侵入岩；新生代；溱潼凹陷；苏北盆地

1 地质概况

苏北盆地是在前陆盆地基础上发育的白垩纪—新生代裂陷伸展盆地，自白垩纪以来，经历了仪征、吴堡、真武、三垛等多次构造运动，在地质构造运动的同时伴随强烈的岩浆活动，除了形成大面积分布的以玄武岩为代表的喷发岩，还有大量侵入在新生界地层中的侵入岩[1-4]。盆地经历断坳期、断陷期与坳陷期3个发育阶段，自下而上发育了泰州组(K2t)、阜宁组(E1f)、戴南组(E2d)、三垛组(E2s)河流三角洲—湖泊相的多旋回沉积体系和盐城组(Ny)、东台组(Qd)河流—冲积平原相沉积体系[5-8](图1)。

盆地内岩浆活动分3个主旋回8个亚旋回，分别为阜宁—泰州组旋回Ⅰ，亚旋回Ⅰ-1(K2t-E1f1)、Ⅰ-2(E1f2)、Ⅰ-3(E1f3)、Ⅰ-4(E1f4)；三垛—戴南组旋回Ⅱ，亚旋回Ⅱ-1(E2d)、Ⅱ-2(E2s)；盐城组旋回Ⅲ，亚旋回Ⅲ-1(N1y)、Ⅲ-2(N2y)。岩浆活动期与盆地拉张期次对应(图1)，自下而上8个亚旋回以1～8编号(图2)，盆地内火山岩面上展布于深大断裂两侧，主力含油凹陷高邮、金湖、溱潼凹陷岩浆活动旋回为Ⅱ-2(E2s)和Ⅰ-2(E1f2)。

溱潼凹陷火山岩主要分布于阜宁组、三垛组地层中，阜宁组火山岩为浅层侵入的基性辉绿岩，厚度0～150 m；三垛组火山岩以玄武岩为代表的薄互层喷发岩，厚度0～10m，且分布面积广。1997年在台南构造完钻的QK-117井在阜三段钻遇65 m厚的侵入岩，其上下蚀变带达40多m，见良好油气显示，下蚀变带经测试，试获日产22 t油流。2004年在茅山构造完钻的侧苏241井在阜三段钻遇2层厚度达15 m和25 m侵入岩，上部蚀变带见良好油气显示，并试获日产3 t油流。近年来随着高精度三维地震资料的连片处理解释，钻井数量的上升和取心分析工作，为火山岩研究提供了条件。2012—2013年在帅垛构造帅1-7井阜四段泥岩蚀变层试获日产7 t油流；帅5井在阜三段钻遇多套侵入岩，总厚度120 m，中部蚀变带经压裂改造，获稳定日产15 t油流。截至目前，在阜宁组侵入岩蚀变带中获工业油流井达30余口，新增可动用储量近400×104t，展现了良好的勘探开发前景。

图1 苏北盆地地层层序及构造演化剖面

图2 苏北盆地岩浆活动旋回平面展布

2 侵入岩识别标志及展布特征

2.1 识别标志

溱潼凹陷阜宁组侵入岩与砂泥岩相比岩性致密坚硬，在测井曲线和地震剖面上易识别。测井响应特征表现为“两低一平一高”，即低自然伽马、低声波时差、低平自然电位、高电阻率(图3)。低自然伽马一般在30～45 API，与自然电位形成明显的“剪刀差”；声波时差为稳定低值，反映侵入岩孔渗性差；电阻率曲线上为高值，一般在20 Ω·m以上，高可达上百Ω·m，具“多尖刀”状，其上下蚀变带亦具有这一特征，可成为划分蚀变带厚度的标志。因侵入岩具有高密度、低声波时差，其波阻抗远高于上下围岩，在地震剖面上表现为低频率、强振幅、连续性好的特点；当侵入岩厚度小于10 m时，其反射很弱，在剖面上难以识别，当侵入岩大于120m时，表现为多相波组，第一波峰对应侵入岩顶，最大波谷对应其底面。

图3 苏北盆地溱潼凹陷新生代侵入岩测井响应特征

2.2 纵向展布特征

结合测录井资料，从地震剖面上分析，溱潼凹陷侵入岩产状呈岩脉和岩床状，表现为沿断面侵入、垂直穿刺侵入、顺层侵入、穿层侵入。沿断面侵入：指侵入岩沿断层面侵入，在吴堡—三垛期生长型断层面侵入距离大，长达千米，而在吴堡期断面侵入距离较小，多在几百米以内。垂直穿刺侵入：指侵入岩近垂直穿刺围岩层，穿刺地层主要为阜宁组，并在戴南、三垛组消亡，一般穿刺高度达2 000 m以上，呈岩脉产状。顺层侵入：指侵入岩的顶底面与围岩基本平行，多出现在断裂的上盘，主要分布于阜二、阜三段地层中，呈岩床产状，并具有中心厚、边部薄特征，是本区侵入岩主要的产出形式。穿层侵入：指侵入岩与围岩呈一定的交角，与顺层侵入有继承性，多出现在断裂的下盘，穿越地层为阜三、阜四、戴南，并在三垛组逐渐消亡，呈现为楔状形态(图4)。

2.3 平面展布特征

通过地震资料的解释，编制了溱潼凹陷侵入岩的平面展布图(图5)，侵入岩主要分布于凹陷北部斜坡地区的吴堡—三垛期北东东向茅山断层两侧，表明岩浆活动上升受断裂控制，平面呈串珠状分布，单个岩体规模小，一般在十几km2以内，最大达到32 km2。

图4 苏北盆地溱潼凹陷新生代侵入岩纵向展布特征

图5 苏北盆地溱潼凹陷新生代侵入岩平面展布特征

图6 苏北盆地溱潼凹陷阜宁组蚀变带储层岩石学特征

3 蚀变带储层特征

溱潼凹陷阜宁组辉绿岩顺层侵入时，与上下围岩接触存在10～40 m蚀变带；垂直穿刺侵入和穿层侵入时，与周边围岩接触存在40 m以上蚀变带，且纵向跨越程度大，蚀变岩性类型多。

3.1 岩石学特征

辉绿岩呈灰黑、灰绿色，致密坚硬，主要组成为基性斜长石含量50%～60%之间、辉石含量20%～30%之间，为显晶质、细—中粒，长石表面蚀变强烈(图6a)。

在辉绿岩与围岩接触变质过程中，岩浆挥发分的含量对接触变质带有决定性影响[9]。本区岩浆对砂质岩蚀变不明显，主要为泥质粉砂岩出现角岩化和板岩化，其黏土矿物转变成绢云母和绿泥石，方解石呈现复杂斑点(图6b)，并保留砂岩组构特征；对泥岩蚀变明显，在高温热液作用下，发生中级热变质，部分岩石可全部重结晶，形成如堇青石、红柱石角岩，具角岩结构，通常由细粒的石英、长石、云母等组成，镶嵌紧密，片理不显著(图6c)。

3.2 储层类型及物性

在侵入岩及其蚀变地层中，储层类型主要有3种类型(表1)。第1种类型是辉绿岩储集层，储集空间主要有溶蚀孔隙、收缩微隙和少量原生气孔等，但大部空间被后期矿物质充填(图7a)，总体储层物性较差；岩心分析孔隙度在3.4%～5.1%之间，渗透率在(0.03～0.43)×10-3μm2。第2种类型是蚀变砂岩储集层，在热接触变质过程中，矿物的离析、扩散和结晶作用，在岩体产生大量的粒间孔及微裂隙(图7b)，储层物性较好；岩心分析孔隙度在11.5%～20.3%之间，渗透率在(0.33～2.79)×10-3μm2。第3种类型是蚀变泥岩储集层，在热液作用下经脱水、变硬及有机质碳化加速成岩，并伴随矿物的扩散和重结晶作用，形成冷却收缩裂缝和晶间孔，对储集空间的发育产生积极的影响(图7c)；岩心分析孔隙度在14.4%～31.5%之间，渗透率在(0.14～13.26)×10-3μm2。

表1 苏北盆地溱潼凹陷侵入岩及蚀变储层物性统计

图7 苏北盆地溱潼凹陷阜宁组蚀变带储层类型

4 时空配置关系

溱潼凹陷阜二、阜四段烃源岩生排烃期始于32.4 Ma的始新世三垛运动周庄事件；圈闭形成有2期，早期圈闭形成于48.1 Ma前的古新世吴堡运动末，晚期圈闭定型于24.6 Ma的始新世三垛运动末[10-14]。侵入岩形成时期的确定对成藏研究显得十分关键，笔者认为侵入岩主要形成时期晚于始新世三垛运动真武事件，早于始新世三垛运动周庄事件(约在41.0～32.4 Ma)，其论据：①阜宁组、戴南组侵入岩岩性为辉绿岩，三垛组侵入岩岩性为玄武岩，根据岩浆岩分类，同属于基性岩浆岩共生组合系列，表明为形成时期同步；②侵入岩最浅层位为始新统垛二段的中下部和垛一段的上部，为喷出相的玄武岩，其上覆地层未见火山岩，说明侵入岩形成时期早于始新世三垛运动周庄事件；③本区侵入岩主体分布于阜宁组和戴南组，并表现为沿吴堡期断面侵入和未被吴堡期断层错断特征，从两者关系判断，侵入岩形成时间晚于始新世三垛运动真武事件。

岩浆侵入加速了阜二、阜四段烃源岩的热演化进程，岩浆冷凝形成的孔缝早期成为油气运移的通道，岩浆蚀变带形成良好储集层，致密辉绿岩可作为油气盖层和封堵层；在侵入上拱应力作用下，上部地层可形成系列的相关圈闭，形成良好的成藏时空配置关系(图8)。

5 成藏机理及模式

5.1 加速烃源岩的热演化进程

溱潼凹陷岩浆侵入到的烃源岩主要为阜二段和阜四段深湖相泥岩，由于侵入体的热源作用，使古地温升高，加速了烃源岩的有机质向石油烃类的转化和烃类从母岩中排出，从而使烃源岩的门限深度变浅。从凹陷北部斜坡茅山油田恢复地层埋藏—地温演化史分析，在吴堡运动阜宁组遭受剥蚀和三垛运动渐新世沉积间断情况下，阜二段生烃门限深度仅为1 600 m(图9)。

5.2 岩浆蚀变形成良好储集空间

由于溱潼凹陷岩浆侵入浅，侵入体与围岩有显著的温度差，在接触变质过程中，矿物的离析、扩散、成核和结晶作用在岩体中产生了大量的粒间或晶间孔及微裂缝，对蚀变带的储集空间发育产生积极影响，对油气起到运移、输导和聚集成藏的作用。

图8 苏北盆地溱潼凹陷成藏要素配置关系

图9 苏北盆地茅山油田地层埋藏—地温演化史

5.3 形成系列的相关油气圈闭

虽然溱潼凹陷岩浆侵入对较早的吴堡期圈闭起到一定破坏作用，但对较晚的三垛期圈闭形成起到引领作用。溱潼凹陷侵入岩与沉积岩相互配置，有的造成沉积地层局部隆起，形成隆起背斜型圈闭油气藏，如帅垛油田戴南组油藏；有的近顺层侵入，在蚀变带上下储层形成低幅构造型油气藏，如帅垛油田阜三段油藏；有的中低角度穿层侵入，在蚀变带储层形成侧向遮挡型油气藏，如茅山油田阜三段油藏；有的高角度穿剌侵入，在蚀变带储层形成岩性圈闭油气藏，如帅垛油田阜四段油藏。

6 结论

溱潼凹陷侵入岩形成时间为始新世三垛运动期，岩性以辉绿岩为主；纵向上以顺层侵入和穿层侵入展布为主，平面上以串珠状展布；岩浆侵入加速了烃源岩热演化进程，对围岩蚀变可形成良好储集空间，在上拱应力作用下，结合上部沉积岩，形成系列相关油气圈闭。勘探开发实践证明，岩浆侵入演变过程对溱潼凹陷油气聚集成藏起到了重要作用。

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(编辑 徐文明)

Geologic features of reservoirs in Cenozoic intrusive rock metamorphic zone, Qintong Sag, Northern Jiangsu Basin

Yao Hongsheng, Zhang Yong, Jiang Yongping, Zhao Ziping

(OilProductionPlant,SINOPECEastChinaCompany,Taizhou,Jiangsu225300,China)

The time and space relationships between Cenozoic intrusive rock distributions and metamorphic zone reservoirs in the Qintong Sag of the Northern Jiangsu Basin were analyzed, and the corresponding accumulation mechanisms and patterns were discussed. The rock intrusions started during the Sanduo Movement of Eocene. Vertically, there were bedding intrusions and cutting-bedding intrusions. The intrusive rocks distributed like bead strings on plane map. Magma intrusions accelerated the thermal evolution of source rocks, and metamorphisms formed favorable reservoir spaces. Affected by up-arch stress and upper sediments, a series of related hydrocarbon traps was formed. The evolution of magma intrusion played an important role in the hydrocarbon accumulation in the Qintong Sag.

hydrocarbon accumulation; metamorphic zone; intrusive rock; Cenozoic; Qintong Sag; Northern Jiangsu Basin

1001-6112(2014)02-0153-07

10.11781/sysydz201402153

2013-12-02；

2014-02-20。

姚洪生(1968—)，男，高级工程师，从事油气田生产管理工作。E-mail: yhsh916@163.com。

TE122.3+1

A