苏北盆地溱潼凹陷浅成侵入岩接触变质带储层特征及控制因素

吴 峻，陈孔全，张 锋，沈均均，刘金帅，谭 静

(1.长江大学 非常规油气湖北省协同创新中心，武汉 430100；2.中国石化 华东油气分公司，南京 210019)

岩浆岩油气藏的勘探已有一百多年的历史，国内外学者对岩浆岩油气藏做过大量的研究工作。中国沉积盆地岩浆岩油气藏于1957年首次在准噶尔盆地西北缘发现[1]，目前在渤海湾、松辽、准噶尔、二连、三塘湖等11个含油气盆地也相继发现了岩浆岩油气藏[2-4]。虽然有关岩浆岩油气藏的勘探开发目前已进入全面勘探的阶段，具有了较为成熟的成果和认识，但是有关侵入岩接触变质带储层发育与分布特征研究较为薄弱，仍然未形成统一的认识。侵入岩的存在使围岩发生不同程度的变质作用，发育大量微裂缝，形成了接触变质带裂缝型储集层[5-7]。这种储集空间相对于岩浆岩自身由于构造作用形成的裂缝而言，具有更好的储集效应。近年来，中国多个油田发现辉绿岩热接触变质带油气藏，包括华北油田冀中廊固凹陷[8]、胜利油田沾化凹陷罗家地区罗151块[9]、江苏油田高邮凹陷北斜坡[10]等。

苏北盆地溱潼凹陷侧苏241井、帅1-7井接触变质带储层发现良好的油气显示[11]，均有稳定的日产油流，是侵入岩接触变质带储层研究的有利地区。本文以苏北盆地溱潼凹陷帅垛—茅山地区侵入岩接触变质带为例，从接触变质带储层特征、识别、分布特征、典型油气藏解剖等方面，研究该储层的发育与分布特征，探讨有利储层的发育规律和控制因素。

1 地质概况

苏北盆地是以新生界断陷及其转化为统一坳陷来圈定的，呈“两坳夹一隆”的构造格局[12-14]，自北向南分别为盐阜坳陷、建湖隆起、东台坳陷[15]。溱潼凹陷位于东台坳陷中东部，为东台坳陷中的一个亚一级构造单元(图1)。溱潼凹陷是呈北东向展布的不对称半地堑沉积凹陷[16]，东南侧、东北侧分别以泰州凸起、梁垛低凸起为界，西侧与吴堡低凸起相分隔，帅垛—茅山地区位于溱潼凹陷的中北部(图1)，自下而上发育的新生代地层包括：泰州组(E1t)、阜宁组(E1f)、戴南组(E2d)、三垛组(E2s)、盐城组(N1y)和东台组(Q2d)[17]。溱潼凹陷经历了多阶段多期次构造—岩浆活动，区域内发育大规模岩浆岩，喷出岩以玄武岩为主，分布于三垛组中，侵入岩以辉绿岩为主[18]，分布于阜宁组中。

2 接触变质带储层特征

2.1 接触变质带储层岩石学特征

岩石学特征是接触变质带研究的基础，在完成对岩心观察的基础上，对溱潼凹陷帅垛—茅山地区的12口取心井进行了详细的岩性描述、测量和记录，岩心测量累计厚度达174.71 m；并结合薄片、铸体、全岩黏土和扫描电镜等化验分析资料，对20口井的录井岩性进行校正归位,其中18口井钻遇侵入岩和接触变质带。帅垛—茅山地区的主要岩石类型包括砂岩、泥岩、玄武岩、辉绿岩、变质砂岩、变质泥岩和隐爆角砾岩。与侵入岩接触变质带相关的主要岩石类型有辉绿岩、变质泥岩和变质砂岩等。

图1 苏北盆地构造区划、帅垛—茅山地区侵入岩平面分布及岩浆活动期次Fig.1 Structural zoning of the Northern Jiangsu Basin, and plane distribution and magmatic activity period of Shuaiduo-Maoshan intrusive rocks

溱潼凹陷的侵入岩主要为辉绿岩，岩心观察发现气孔构造(图2a)。薄片观察呈灰黑、灰绿色，斑状结构，斑晶主要为基性斜长石和辉石；基性斜长石含量在50%～60%之间，辉石含量在20%～30%之间，基质为间粒和辉绿结构(图2d)。

岩心观察发现变质泥岩裂缝被方解石填充，见包卷层理(图2b)。泥岩经变质作用，在高温下发生脱水反应，原岩中大多数组分发生重结晶，形成堇青石、红柱石等，具角岩结构，变质为角岩[11]。变质程度相对较低的板岩中，黏土矿物部分弱变质为绿泥石，呈斑点状，部分变质为绢云母，黏土矿物呈现隐晶质(图2e)。砂岩相对泥岩蚀变弱，岩心观察发现灰褐色变质砂岩，内部发育次生黄铁矿条带和结核(图2c)。变质砂岩主要为泥质粉砂岩的板岩化和角岩化，具变余粉砂结构，颗粒主要为石英，粒间分布细小绢云母，呈层状定向分布(图2c)。

2.2 接触变质带储层储集特征

溱潼凹陷侵入岩对接触变质带围岩的建设性改造效应主要体现在储集空间的产生，储集空间可分为2类，分别为孔隙和裂缝。

变质泥岩以裂缝为主，孔隙次之。裂缝主要包括构造缝(图2b)、热液微裂缝(图2e)和收缩缝(图2g)。孔隙包括溶蚀成因的微溶孔(图2h)、粒间孔和原生晶间孔(图2i)。变质泥岩储集层在热接触变质作用过程中，发生脱水、矿物重结晶等作用，对孔隙和裂缝的发育产生积极的影响。孔隙度在11.5%～22.4%之间，平均孔隙度约为14.31%；渗透率在(0.45～5.32)×10-3μm2之间，平均渗透率约为1.42×10-3μm2。

变质砂岩主要发育粒间孔和收缩缝(图2j)。变质砂岩储集层主要受岩浆热液影响，对具有连通孔隙的砂岩进行侵蚀和改造，矿物发生离析、扩散和结晶等作用，改善变质砂岩的储集性。孔隙度在12.4%～20.6%之间，平均孔隙度约为18.56%；渗透率在(0.23～6.46)×10-3μm2之间，平均渗透率约3.23×10-3μm2。

3 接触变质带响应特征及识别

采用井震结合的方法对帅垛—茅山地区的侵入岩接触变质带进行追踪识别。溱潼凹陷侵入岩在地震剖面上主要表现为低频、中连续—较连续的中—强振幅反射，在地震属性上表现为强振幅和低频率属性，易于追踪识别。研究区内侵入岩接触变质带通常厚度较小，接触变质带与围岩波阻抗差值很小，接触变质带与侵入体伴生，受侵入岩屏蔽的影响，反射界面不清楚，使其在地震反射剖面上难以准确识别出来(图3)。但通过对测井资料的分析，发现利用测井曲线可以较为有效地识别接触变质带。

溱潼凹陷侵入岩的测井响应特征主要表现为低平自然伽马、低自然电位、中低声波时差和高电阻率，其在测井曲线中易于识别。与识别侵入岩相比，对接触变质带的追踪识别则相对困难。围岩受到侵入体的影响，形成接触变质带，产生大量微裂缝，接触变质带呈现中孔、中渗等特征。通过对测井资料的分析发现，接触变质带测井响应表现为高自然伽马、中等声波时差、中等自然电位，局部表现为负异常、高电阻率等特征。声波时差、自然电位和电阻率的数值介于侵入岩与正常砂岩、泥岩之间，其中电阻率变化特征明显，在侵入岩上下附近表现出“钟形”降低的特征(图4a)。含油层接触变质带相比非含油层表现出较低的自然伽马、较低声波时差和较高电阻率等特征(图4b)。

图2 苏北盆地溱潼凹陷接触变质带储层典型特征

a.辉绿岩岩心,Shuai7井 2 810 m；b.变质泥岩岩心，Shuai5井3 082 m；c.变质砂岩岩心，Mao5井 2 263 m；d.辉绿岩镜下特征，Shuai4井2 884.6 m，单偏光；e.泥质板岩微裂缝，Wu1井2 943.38 m ，单偏光；f.变质砂岩，Zhao1井3 405.6 m，正交偏光；g.变质泥岩收缩缝，Wu1井2 945.08 m，扫描电镜；h.变质泥岩微孔，Shuai4井2 930.5 m，扫描电镜；i.板岩粒间孔、晶间孔，Shuai5井2 901.82 m，扫描电镜；j.变质砂岩粒间孔、收缩缝，Shuai4井2 947.73 m，扫描电镜

Fig.2 Reservoir characteristics in the contact metamorphic zone of hypabyssal intrusive rocks in the Qintong Sag, Northern Jiangsu Basin

图3 苏北盆地溱潼凹陷侵入岩地震响应特征地震剖面位置见图1。Fig.3 Seismic responses of intrusive rocks in Qintong Sag, Northern Jiangsu Basin

4 接触变质带分布特征

侵入岩接触变质带通常发育在侵入岩周围，二者之间存在紧密联系。为了了解接触变质带空间分布特征，必须明确侵入岩在空间上的分布规律。

4.1 侵入岩分布特征

为研究侵入岩在空间上的展布特征，本文结合地震资料和测井资料，采用井震结合的方法对30口井进行层位标定，并建立了8条控制研究区范围内的连井对比剖面以及相对应的连井地震解释剖面，其中近东西向4条，近南北向4条。根据火山机构识别模式，运用火山岩地震剖面反射特征识别技术、水平特征识别技术、三维可视化技术等方法精确地预测了火山机构的位置，对侵入岩进行追踪识别，总结侵入岩空间分布规律。

溱潼凹陷浅成侵入岩的侵入形式主要表现为顺层侵入和穿层侵入(图3)。顺层侵入多出现在断裂的上盘，主要分布于阜三段地层之中，呈岩床形式，并具有中心厚边部薄特征，是本区侵入岩主要的产出形式。穿层侵入具有继承性，多出现在断裂的下盘，穿越地层为阜宁组三段、阜宁组四段和戴南组，并在三垛组逐渐消亡，呈现为楔状形态。侵入岩从南东向北西，由阜宁组三段向阜宁组四段微角度不整合侵入,均为浅成侵入。溱潼凹陷帅垛—茅山地区侵入岩厚度变化在5～70 m之间，整体从近南东向至北西向有逐渐减薄的趋势。东南部地区以及帅4井西部地区出现高值,厚度达70 m；中部地区厚度变化不大,在15～20 m之间；北部地区厚度较薄，在1～5 m之间(图1)。

图4 苏北盆地溱潼凹陷接触变质带测井响应特征Fig.4 Logging responses of contact metamorphic zone in Qintong Sag, Northern Jiangsu Basin

图5 苏北盆地溱潼凹陷侵入岩厚度与上、下接触变质带厚度的关系Fig.5 Relationship between the thickness of intrusive rocks and contact metamorphic zone in the Qintong Sag,Northern Jiangsu Basin

4.2 接触变质带分布特征

结合接触变质带的岩石学特征和地球物理响应特征，对帅垛—茅山地区多口探井的侵入岩及其接触变质带进行了识别，发现接触变质带在空间分布上有以下特征：(1)接触变质带通常发育在侵入岩上、下两侧，且两者在厚度上具有较好的相关性(图5)，当侵入岩厚度小于10 m时，接触变质带发育很差或基本不发育；当侵入岩大于30 m时，接触变质带发育情况较好。(2)侵入岩上、下接触变质带大多呈非对称分布，上接触变质带比下接触变质带厚度大(图5)。由于岩浆侵入时带来的热液运移压力差，造成流体更倾向于向上运移进入上接触变质带，导致上部围岩相对于下部围岩受热充足，上部围岩相对于下部围岩更容易发生蚀变。基于此，本文认为热液运移的驱动力压差可能是造成上述现象的原因。(3)与侵入岩侵入的部位有关，如果围岩以泥质岩为主，则接触变质带发育较好；如果以砂质岩为主，则接触变质带发育较差。

4.3 接触变质带平面分布预测

利用上述归纳的接触变质带分布特征，在侵入岩空间分布特征的基础上，加上20口井位数据的约束校正，对研究区侵入岩接触变质带空间上的分布进行预测。以侵入岩上接触变质带为例，总体厚度为0～15 m，研究区南东向区域接触变质带较为发育，厚度为10～15 m；北部区域接触变质带发育较差或几乎不发育,厚度为0～5 m(图6)。

5 储层成藏模式及有利区预测

5.1 接触变质带储层成藏模式

根据帅垛—茅山地区侵入岩接触变质带的分布特征，总结出了接触变质带储层的成藏模式(图7)。结合前人的研究成果以及笔者对研究区成藏条件的分析，认为研究区内控制接触变质带油气聚集成藏的因素主要有以下几个方面：

图6 苏北盆地溱潼凹陷帅垛—茅山地区上接触变质带平面分布预测Fig.6 Prediction of the plane distribution of the uppe contact metamorphic zone in Shuaiduo-Maoshan areas,Qintong Sag, Northern Jiangsu Basin

图7 苏北盆地溱潼凹陷接触变质带典型油气藏模式Fig.7 Typical reservoir pattern of the contact metamorphic zone in the Qintong Sag, Northern Jiangsu Basin

(1)溱潼凹陷具有充足的油气来源，接触变质带油气藏的油气主要来源于周围沉积盆地的生油岩以及二次运移的油气。由于研究区内岩浆岩具有较高的热源，岩浆岩侵入加速了阜二段烃源岩演化过程，门限深度变浅，有利于油气生成[19]。阜二段发育成熟的烃源岩从戴南组沉积时开始生油，其产生的油气是接触变质带储层油气藏主要的油气来源[20]。

(2)溱潼凹陷经过多次构造运动，发育了众多正断层，同时伴随着多期次岩浆活动产生的裂缝，为油气提供良好的运移通道。生油层产生的油气沿着连通性好的砂岩层、断层[21]、不整合面以及岩浆活动产生的裂缝等有效的运移通道，垂向或侧向运移至接触变质带裂缝中。

图8 苏北盆地溱潼凹陷帅垛—茅山地区接触变质带优质储层及油气成藏有利区平面分布预测Fig.8 Prediction of favorable reservoirs of the contact metamorphic zone and favorable targets for oil and gas accumulation in Shuaiduo-Maoshan areas,Qintong Sag, Northern Jiangsu Basin

(3)接触变质带具有良好的油气储集性，溱潼凹陷存在一定规模的侵入岩，厚度较大，围岩受烘烤作用发生变质，特别是围岩中的泥岩变质明显，泥岩在变质的过程中，其自身变硬、收缩，产生微裂缝，加之后期构造运动对其的改造，形成泥岩变质带裂缝型储集层，为油气聚集提供储集空间。

(4)变质泥岩上层未发生变质或变质程度较弱的泥岩可作为盖层[22]。由于火山通道穿刺，或者侵入岩体穿层侵入，在侵入岩体或者火山通道储层较致密的条件下，对接触变质带储层也起到侧向封堵作用[23]。加之岩浆活动会伴有强烈的构造运动还可以形成一系列的油藏圈闭，从而形成良好的生储盖组合。

5.2 接触变质带油气藏有利区预测

研究区内与侵入岩接触的围岩中，泥岩更容易发生蚀变。由于接触变质带蚀变泥岩内部存在大量的裂缝，其厚度越厚，储集空间就越大，越有利于油气大量储集。以上接触变质带为例，泥岩蚀变带厚度变化范围在0～20 m，总体上将接触变质带蚀变泥岩的厚度划分为2个等级，0～10 m和10～20 m，厚度在10～20 m之间的蚀变泥岩为接触变质带的优质储层。由于研究区内发育大量火山通道，使油气更易运移和保存，发育在火山通道附近的接触变质带具有良好的油气显示。因此，发育在火山通道附近且厚度较大的接触变质带蚀变泥岩储层，是研究区油气成藏的有利区(图8)。

6 结论

(1)溱潼凹陷帅垛—茅山地区侵入岩接触变质带分布特征与侵入岩分布情况密切相关，接触变质带发布部位与侵入岩的侵入位置及围岩性质有关。接触变质带通常发育在侵入岩上、下两侧，接触变质带厚度基本与侵入岩厚度呈正相关的关系。上、下接触变质带大多呈非对称分布，上接触变质带厚度大于下接触变质带。

(2)从平面分布来看，溱潼凹陷帅垛—茅山中南部地区接触变质带较为发育，北部地区接触变质带发育较差或几乎不发育。

(3)接触变质带蚀变泥岩的厚度是影响优质储层分布的主要因素，发育在火山通道附近的接触变质带优质储层是油气成藏的有利区。

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