海安凹陷新街断裂带成藏条件及成藏模式

2019-08-05张乾

复杂油气藏 2019年2期

张乾

(中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏扬州 225009)

海安凹陷位于苏北盆地东台坳陷东南部，是晚白垩世发育起来的箕状断陷，面积约3 200 km2。新街次凹位于海安凹陷东南部，主要受北部新街断层和南部北凌断层共同控制，包括北部深凹带及南部斜坡带(图1)，该区地层自下而上依次发育上白垩统泰州组(K2t)，古近系古新统阜宁组(E1f)、始新统戴南组(E2d)和三垛组(E2s)，新近系盐城组(Ny)及第四系东台组(Qd)。其中，主力烃源层为泰州组二段(K2t2)和阜宁组二段(E1f2)，主要储集层为泰州组一段(K2t1)、阜宁组三段(E1f3)及三垛组一段(E2s1)底块砂。近年来，利用新街高精度三维地震资料，在南部斜坡带相继发现了TX19、T7、TX5等多个含油断块，勘探程度相对较高，但新街北地区之前仅有二维测线，勘探程度非常低，没有系统的针对新街断裂带及下降盘深凹带进行过研究。本文依托近期部署的新街北三维地震资料，通过对烃源潜力、沉积相砂体展布、储盖组合、新街断层断裂特征等成藏条件研究，明确成藏模式，为下步勘探提供依据。

1 烃源条件

新街次凹发育K2t2、E1f2两套优质烃源岩，其中K2t2烃源品质最好，但有机质丰度分布在纵向上存在差异，K2t2中上部几乎不存在好生油岩，而底部“六尖峰”段(电阻率曲线特征呈六个尖峰)灰质泥岩TOC、氯仿沥青“A”、生烃潜量平均值分别为2.32%，0.146 1%，13.52 mg/g，总体水平为“极好-好”生油岩[1]，有机质类型以Ⅰ型为主。整个新街次凹K2t2烃源岩已达到成熟阶段(图1)，SM值在0.3～0.4。

E1f2烃源岩分布范围广泛，中下部岩性主要为深灰色泥岩、灰质泥岩，其TOC、氯仿沥青“A”、生烃潜量平均值分别为1.96%、0.249 8%、13.26 mg/g，为“好-极好”生油岩，有机质类型以Ⅱ1型为主，有机质丰度明显高于上部泥岩段。根据相邻海中断隆和富安次凹实测资料，E1f2中下部泥岩的R0值0.5%～1.0%，呈低成熟-成熟特征，成熟烃源岩门限深度为2 800 m[2]，因此，成熟烃源岩主要围绕新街次凹北部新街断裂带下降盘深凹中心分布，而斜坡带成熟度低，成熟烃源岩分布范围有限(图1)。

图1 新街次凹泰二段与阜二段成熟烃源岩分布范围

2 沉积相类型及特征

2.1 K2t1沉积微相类型及平面展布

根据新街地区钻井取心岩心相及测井相分析，研究区K2t1识别出三类沉积亚相和五类主要沉积微相类型，其中K2t13和K2t12为辫状河三角洲沉积体系，K2t11为正常三角洲沉积体系，具体可分为辫状河道、水下分流河道、水下分流间湾、河口坝、远砂坝等沉积微相。K2t13和K2t12河道砂体岩性主要为含砾砂岩、不等砾砂岩、细砂岩；沉积构造主要有交错层理、平行层理、底部冲刷面；自然电位曲线呈箱型、钟型特征；粒度曲线以二段式和三段式为主；单砂体具有典型的向上变细的正韵律结构特点，纵向多期河道叠加，形成辫状河道复合体。K2t11水下分流河道砂体岩性以细砂岩和粉砂岩为主；发育小型交错层理和波状层理；单砂体薄，自然电位曲线呈指状特征，具下粗上细的反韵律结构,底部可见冲刷面；K2t11水下分流河道砂体最显著特征是沉积平面稳定性差，摆动频繁，砂体横向变化快。河口坝砂体局部可见，多由中-细粒砂岩组成下细上粗的反韵律结构，可见平行层理和小型交错层理(图2)。

在沉积相分析的基础上，分别绘制了K2t1三个亚段的砂岩百分含量图。K2t13沉积期，物源来自西北方向，砂体呈带状展布，主要发育辫状河道微相类型，主河道位于TX14-A19-B5-BX3井一线，砂厚15 m，砂岩百分含量达60%，砂体逐渐向两侧变薄；至A15-TX19-T7-B7井一线地层超覆尖灭，TX19井以东地区不存在K2t13地层；K2t12沉积期，以三角洲前缘水下分流河道砂体沉积为主，物源来自西北方向，砂体呈朵叶状展布，向西南、东南两个方向延伸，河道砂体位于A23-TX18-B7井一线，砂厚10～15 m，砂岩百分含量60%以上，向东迅速减薄尖灭，研究区位于砂体主河道位置，砂体较厚；K2t11沉积期，以三角洲前缘水下分流河道砂体沉积为主，物源来自西北方向，砂体呈条带状展布，砂岩厚度变化较快，砂体主要沿两个条带展布，一条是沿T15-B7井方向，另一条是沿TX14-B4-B1-4-BX2井方向，砂厚10～20 m，砂岩百分含量15%～30%，研究区主要位于东边河道侧翼，砂厚5～15 m，砂岩百分含量10%～20%(图3)。

图2 TX15井K2t11与K2t12岩心相分析

图3 新街地区K2t13、K2t12、K2t11砂岩百分含量

2.2 E1f3沉积微相类型及平面展布

海安凹陷E1f3属于三角洲相沉积，沉积微相有水下分流河道、河口坝、远砂坝、分流河道间湾等微相类型。三角洲砂体在平面上由北西向东南呈朵叶状分布，物源来自北西方向。由北西向东南顺物源方向，凹陷内三角洲沉积体系呈现出由三角洲前缘亚相的水下分流河道、水下分流河道—河口坝叠加、河口坝、远砂坝逐渐演化为前三角洲—半深湖亚相趋势。

研究区主要位于三角洲前缘的前端位置，主要发育河口坝沉积微相，岩石类型以粉砂岩、细砂岩为主，单砂体厚度1～3 m，垂向上呈下细上粗、向上变厚的反粒序韵律结构，层理构造有交错层理、平行层理，可见波状层理和透镜状层理及生物扰动构造；概率粒度曲线为一跳一悬夹过渡带的三段式；自然电位曲线呈顶部渐变的箱形或钟形，砂体厚度5～15 m，砂岩百分含量5%～15%。

2.3 E2s1下部沉积类型及平面展布

E2s1初期，湖水退后沉积了一套典型的河道砂体，表现为含泥砾的砂岩，颗粒较粗、成熟度低，能量大。新街地区沉积厚度在30～60 m，主要物源来自于东南方向，展现出两个河道方向，研究区主要位于北边河道主体部位，砂岩厚度30～60 m，砂岩百分含量大于30%。

3 生储盖组合

研究区位于新街次凹深凹带，具备K2t2与E1f2两套成熟烃源岩，可形成三套有利储盖组合，其中K2t储盖组合为本区主要勘探层系，其余两套储盖组合为次要勘探层系(图4)。

(1)泰州组上生下储储盖组合：K2t2泥岩(生)-K2t1砂岩(储)-K2t2泥岩(盖)组合：研究区K2t1砂体以三角洲前缘水下分支河道沉积为主，实钻揭示K2t1砂岩厚度20～25 m。据该区实测物性资料分析，K2t1砂岩孔隙度平均16.4%，渗透率平均50.4×10-3μm2，属中孔-低渗储层。K2t2泥岩厚度稳定，是良好的区域盖层，同时K2t2也是极好生油层，与下覆K2t1砂岩储层相邻，在上部异常超压下，油气向下高效排烃并聚集成藏，是新街地区重点勘探的生储盖组合。

(2)阜宁组下生上储储盖组合：E1f2泥岩(生)-E1f3砂岩(储)-E1f4+3泥岩(盖)组合：研究区E1f3储层为三角洲前缘砂体，提供良好的储集空间，新街北地区揭示的砂岩厚度5.5～14 m，砂岩集中分布在E1f3中上部。E1f4为深湖-半深湖亚相沉积，具有较好的封盖能力，分布范围广，是良好的区域盖层。但是，受吴堡运动影响强烈，斜坡地区的E1f4普遍剥蚀严重，残留地层较薄，深凹带则保存完整，厚度100～300 m。

(3)三垛组下生上储储盖组合：E1f2泥岩(生)-E2s1底块砂岩(储)-E2s1下部泥岩(盖)组合：研究区E2s1底块砂岩为河道砂体沉积，单层厚度大，砂岩发育，物性好，是一套极有利储层，而E2s盖层厚度可达650 m，且分布稳定，为有利区域盖层。目前江苏探区已在A9、TX10井E2s1底块砂中见油气显示。

图4 新街北地区生储盖关系

4 构造特征及与油气聚集的关系

形成次凹和凹中隆的决定因素是控凹断层在扭张作用下雁列展布、分段生长。新街断层在平面上表现为左行右阶雁列排布、分段发育的特征，其西段的生长指数从西往东分别为1.4～2.4～1.2，东段的生长指数从西往东分别为2.8～2.9～2.4，表明新街断层并不是完整的一条断层，而是分段发育(图1)。地震剖面(图5)显示新街断层具有上缓下陡的断面反射特征，存在早晚两期断层，早期产状陡，走滑特征明显，其东段和西段的剖面特征不一致：西部新街断层为①号断层，具单条断层的特征，至中部②号断层出现，但是规模较小，控凹断层仍为①号断层，从中部向东，②号断层规模逐渐变大，①号断层逐渐变小并交在②号断层之上，再往东①号断层交在②号断层之上消失，②号断层成为控凹断层。据此认为新街断层是一条具有左行右阶雁列展布、分段发育特点的断裂带，这种断层形成了新街北地区T40反射层构造图显示的由两条边界大断层控制、两个深凹中心和一个凹中隆的构造格局。

图5 新街北三维过新街断层不同位置主侧线地震剖面

4.1 新街断裂带对圈闭的控制

构造转换带是一类在构造变形中为保持区域上缩短量或伸展量守恒而产生的调节构造，常被应用于走滑区和伸展区的构造研究中[3-4]。构造转换带的形成与断裂的相互作用密切相关，断裂通过硬连接(直接连接)或软连接(转换带)方式发生连锁作用，导致构造转换带内一般都是局部强应变带，变形相对复杂，对砂体富集、油气运移和圈闭形成过程具有重要的控制作用[5-6]。新街断裂带具备构造转换带特征，由两条走滑断层首尾相接组成，平面上以左行右阶雁列排布，在两条断层下降盘叠置部位，产生构造高带，并形成逐级下掉的断块圈闭，圈闭规模相对较大，面积4.4 km2。平面上，在两条断层弧形部位，上升盘地层由于受走滑断层影响，受挤压作用形成一系列断鼻圈闭，圈闭形态较好。

4.2 新街断裂带对油气运聚的控制

研究区油气运移模式主要有两种：①受新街断裂的影响，新街次凹形成两个深凹中心，生成的油气可以沿着翘倾的地层向北侧运移至两条断层相连接的构造转换高带，经断裂带垂向调整后聚集成藏，同时也可向南部斜坡方向侧向运移成藏；②新街地区E1f2中下部优质烃源岩之上发育大套泥岩隔层，油气必须依靠油源断层垂向输导才能进入上覆各套储层，且E1f2油气大量生排烃期为盐城期，而新街断层为长期活动断层，与成藏配置有利，具备良好的垂向输导能力，起到油源断层的作用，油气可以沿断层发生垂向运移在E1f3及E2s1储层内聚集成藏，在油气运移过程中，走滑断层所形成的断鼻、断块圈闭均可以成为油气聚集的有利场所。

5 油气成藏模式

结合研究区三套生储盖组合、新街断裂带构造及其控藏特征，形成陡坡断阶带成藏模式：新街断层紧邻生油次凹，油气充足，长期活动油源断层具有优越纵向调节油气能力，深凹带E1f2成熟烃源岩生成的油气可以沿油源断层运移至E1f3及E2s底部砂岩储层中聚集成藏，受新街断裂带控制可形成断块、断鼻构造油藏，而K2t1油藏是深凹带K2t2烃源岩生成油气下排到K2t1砂岩储层中，再以K2t1砂岩为输导层侧向运移，经过新街断裂带垂向调整后聚集成藏(图6)。