油气藏形成的控制因素
2020-01-16 · 技术研发知识服务融合发展。
中地数媒
在肯定评价的基础上，根据普查勘探中所获得的地质成果，对苏北地区的油气藏形成和油气控制因素进行探讨是十分必要的，这里就现有认识叙述如下：
1.主要生油期和油气藏的形成
苏北盆地晚白垩纪末期，处在一个干旱、强烈氧化的沉积环境之中，代表这个时期的赤山组是一套典型的红色地层，不可能有生油过程。
赤山组沉积结束之后，古气候开始变化，氧化程度渐渐变弱。继之，古新世泰州组超覆沉积在赤山组之上。根据孢粉化石分析推测，当时古植物群和古气候沉积环境：泰州组早期是以裸子植物为主的裸子植物和被子植物混交林。林下生长蕨类植物，低洼积水处生长一些水生植物，属于湿润的热带—亚热带气候，如蕨类中占优势的凤尾蕨孢属几乎完全产于热带。泰州组晚期（相当于泰州组2段暗色泥岩段）植物群是以裸子植物为主的针叶—润叶混交林。裸子植物花粉在暗色泥岩地层里很丰富，它们与松属、云杉属、雪松属、罗汉松属、落叶松属、杉科植物以及苏铁科和银杏科等有关系。落叶松属和云杉系分布于高山区的寒冷地区，被子植物花粉也是温带和暖温带分子占优势。说明这个时期的古气候已比泰州组早期变凉，推测相当于北亚热带气候。
古气候的改变，还原环境的出现，都有利于泰州组晚期暗色泥岩的沉积和有机质生成。在苏北盆地，这套暗色泥岩有广泛的分布，厚度约40～200多米，一般是西部地区厚，东部地区薄。根据高邮地区统计，平均有机碳含量为0.75%，最高可达1.71%，还原硫平均含量为0.6%，最高可达0.8%，据此，泰二段暗色岩基本上是属于有利生油的还原相沉积，可作为苏北盆地第三纪最早出现的一次生油期。
在阜宁组沉积时期，盆地发生大幅度下沉。大体上说，整个苏北盆地除隆起和部分高凸起之外，几乎都处于强还原的沉积环境，即使在盆地边缘也是如此。事实上，阜宁组各段受振荡运动的影响还是有差异的。看来，按下降程度，阜4段沉降作用最大，其次是阜2段，而阜3段和阜1段更次之，致使阜2段和阜4段成为苏北盆地主要的生油期。单就阜2段来说，可能在阜2段沉积时期，东部地区接受了一次海侵，海水自南黄海入侵到苏北。因为根据东12、东19、东21、东53井的资料，这些井中有一套含方沸石凝灰岩，经光谱分析，发现Sr、Ba、B等微量元素较高，而且Al、Fe、Mn、Ni、V、Ca等有规律性变化。根据国外资料报道，可以考虑这种沉积与古海水的影响有很大关系。方沸石凝灰岩从海安至高邮，由东往西依次变小，说明海水波及西部的影响较小。阜2段生油层，最主要的特点是富含有机物质，遍布于凹陷之中。由于埋藏很深，保存条件、转化条件都比较优越，特别是在沉积中心、深水部位有机物质的堆积就更加富集，所以在箕状断陷的深凹带往往是油源的中心。
阜2段生成的石油，一部分进入了自身的储集层，尤其是在边缘岩相带分布的地方，阜2段地层中的砂岩和灰岩成为聚集油气层，如金湖凹陷刘庄构造东60井所见；另一部分的油气沿着通道向其他层位运移。
油气藏形成时期主要是吴堡运动以后，即始新世末期地壳发生了大的变动，造成了有利油气聚集的构造条件，这时油气才开始了大规模的集中和二次运移活动。
吴堡运动对于深凹部位并没有造成多大的影响和出现破坏性的剥蚀作用。阜4段沉积之后，接着发生了吴堡运动，因此，在凹陷较深部位阜4段生油层保存完整，而在凸起或高斜坡部位，往往受到这次运动影响而遭受剥蚀，这直接关系到阜宁组油气藏的保存和戴南组的油源供应问题，因为阜4段既是生油层又可作为盖层。在溱潼、高邮、金湖凹陷的深凹部位，阜4段达到400～500米厚，成为戴南组，甚至是三垛组油气供应的基地，并且组成了一个比较完整而理想的成油组合，使戴南组高孔渗砂岩成为高产层。在海安凹陷部位地区，由于阜4段受剥蚀，大大地影响到阜3段油气的聚集。虽然有的构造仍处在高部位，但只要阜4段得以部分地保留，对油气藏的保存仍起很大作用，如金湖的刘庄构造东64、东60井均保留有几十米的阜4段地层，因此，对于刘庄构造高点上的气层聚集十分有利。
戴南组油气藏的形成，与戴南组沉积之后，三垛组沉积之前产生一次构造运动有着密切的关系（有人曾建议为周庄运动），主要标志是三垛组地层不整合超覆在戴南组和其他地层之上，以及根据电性对比、部分地区戴南组上部与三垛组底部有地层缺失现象。
渐新世晚期即三垛组地层沉积之后，发生了剧烈的“三垛运动”。这次运动影响到整个苏北南黄海盆地，造成了三垛组与盐城组之间的不整合。三垛运动对盆地来说是一次区域性的“翘翘板运动”，使盆地东部发生急剧下沉，沉积的主要方式是先充填，后超覆披盖。
三垛运动是对苏北盆地已形成的油气藏再次运移和油气重新分配的运动。一部分油气从原生的油气藏中沿着断裂通道运移到新形成的构造中成为次生油藏。但是，这次运动在整个苏北南黄海盆地的影响面并不是一致的，有些地区由于受挤压褶皱影响形成了背斜型的构造，目前已见的构造多数与老构造有继承性关系，并且通过断裂作通道可以形成三垛组油气藏。根据最近的勘探资料大体上有两种类型：一种是埋藏较浅，氧化较深的油藏，致使油质较重，比重一般在0.9以上，且油水关系复杂，如东3井、东9井等；另一种是埋藏较深，保存条件较好的油藏，如苏58井所见的油层和富民庄地区苏63井所见的厚层油层情况，可望获得高产的工业油流。今后必须足够重视和加强对三垛组油气藏的研究，因为这套地层具有分布广、物性好、埋藏浅和便于勘探的优点，是苏北南黄海石油勘探主要对象之一。
上下盐城组之间也存在着一次新的构造运动。但这个时期（盐城组沉积）在苏北陆区是缺乏生油条件的。不过这套上千米厚的地层经过新构造运动之后所形成的局部构造，在形成适宜的盖层保护条件之下，有可能形成新的油气藏，尤其是在运移过程中最活跃的天然气形成盐城组气藏，这要在普查勘探工作中加以注意。
2.油气控制主要因素
目前，苏北地区由于勘探程度比较低，对油气控制规律仍不能深刻了解和全面掌握。实际上只能对东台坳陷内几个主要凹陷现有的普查勘探资料加以初步探讨。
自进入第三纪以来，古新世晚期、始新世中、晚期是苏北盆地三次主要生油期。渐新世早期、中期可能存在两次生油期。中—上新世在苏北陆区区域缺乏生油条件。
南黄海地区目前尚缺乏地质资料，但根据苏北地区中—上新世沉积向东变化趋势推断，渐新世到上新世沉降速度大，东部更应是个快速下降地区，应该说生油条件变好的可能性是很大的。
苏北盆地在发生、发展过程中出现多沉积中心，尤其是箕状断陷，它具备了油气生成、保存、运移的最有利条件，由此为出发点我们对苏北的油气控制的主要因素，提出如下几点看法：
（1）箕状断陷是形成油气藏主要场所，圈闭背斜构造（包括受断层遮挡的鼻状背斜）是油气控制最主要因素。
箕状断陷的陡坡带一侧，由于断裂长期继承性活动，在其下盘造成了最大限度的沉积而成为沉降中心，它在客观上具备了5点优越条件：
①沉积幅度最大，沉积最厚，物质基础最丰富。②有机质最富集，生油指标最好，有充分油源供给。③断陷陡侧受一级断裂控制，断陷周边为凸起，隆起环绕，区域性的油气封闭条件最好。④深凹部位由于长期下沉，受吴堡运动等影响不大，沉积连续，地层保存条件最好，有一套完整的多层系的生储盖组合。⑤上覆地层静压力最大，并具备有利于石油生成的温度、压力等转化条件。
推断苏北各个箕状断陷的油气生成和运移过程是：在深凹部位即沉积中心生成的油气，受后来构造运动的影响，开始沿断裂通道或以岩性渗透的形式向两侧高部位上方运移，一部分进入深凹带中的高带，一部分进入陡坡带（断阶带）或斜坡带。
以高邮南部凡川箕状断陷为例，油气主要是分布在北东向的3个二级构造带上，即南面的小纪断阶带，此带以真武鼻状背斜为代表，目前已获得工业油流。中部富民—花庄重力高带在钻井中已获得戴南组、三垛组的油气显示。北部的沙埝斜坡带，在钻井中也获得明显的油气显示。
以溱潼凹陷为例，油气的分布也受北东向的3条构造带所控制，南面的祝家庄断阶带以祝家庄、草舍两个鼻状断块和储家楼鼻状背斜构造为代表，均已获得了不同层位的工业油流。中部大致以角墩子到戴南构造成一不连续的高带，此带以苏北20井为代表已获得了戴南组工业油流。北面的史家堡斜坡带在钻井中已发现有油气显示，是个有利含油地带。
以金湖北部三河箕状断陷为例，也同样出现3个带。南面的断阶带已发现有桥河口鼻状背斜构造，属戴南组层位，是个十分有利的部位，即待勘探。中部雷庄高带已发现有雷庄构造，也属戴南组层位，在此带附近东53井已发现有戴南组、阜宁组含油层位。北面的刘庄斜坡带，在刘庄鼻状背斜构造上的东60井已获得阜宁组的工业油（气）流。
上述例举的3个箕状断陷，有一个共同的特点就是油源充足，封闭条件好，造成了断陷内多层系含油，陡缓坡含油和深浅层含油。
在箕状断陷的断阶带上，以低台阶即第三个台阶上背斜高点最有利于油气保存和富集，因为这类背斜一般都在重力隆起背景之上，呈鼻状形态，形似“码头式”，三面下倾环绕深凹，有最充分的油源供应。
在断陷的中部高带或斜坡带上，部分地方除了受断层遮挡的断块含油之外，最主要的也是背斜构造控制油气富集，即使是只有平缓的背斜幅度，也能起到聚集油气的良好作用。
值得讨论的箕状断陷斜坡带油气控制因素，因为斜坡带一般都比断阶带开阔，是大面积接受油气运移聚集的好场所。为了进一步解剖斜坡带的性质，建议根据戴南组地层的分布，把斜坡带划分为内带和外带。一般靠近深凹一侧有戴南组地层沉积的地方划分为内带，如溱潼的史家堡地区、凡川的沙埝地区和三河的刘庄以东均属此例。由此再上戴南组地层缺失（但仍保存有阜宁组地层），即为斜坡的外带。它所处的构造部位较高，油气埋藏较浅，以阜宁组为主，如金湖的刘庄、崔庄构造。
斜坡带在苏北地区颇为常见，例如最近在洪泽地区通过Zn10磁带地震剖面发现了洪泽箕状断陷，在北面出现一个非常明显的斜坡带，从地震波组上观察，超覆尖灭的现象十分清楚，在深凹部位地震获得了3秒的反射，将有3000多米的沉积厚度，如果有生油层存在将是一个“小而肥”的含油断陷。
到目前为止，苏北盆地已被发现的箕状断陷，一般都是南陡北缓、南断北超，并受北东向断裂所制约。深凹带与斜坡带的外带相比，断裂深断距厚度悬殊大，一般均有2000米左右之差。形似单边地堑，造成这种构造形态，从区域上来看，这可能是由于苏北盆地北部受鲁苏隆起这个古老地块上升所控制，故造成一个凹陷北部以上升斜坡为主，南部以深断为主的运动规律。如果我们仔细观察一下，再从鲁苏隆起往北到了华北的济阳坳陷，那里出现的箕状断陷与苏北相比，刚好相反，是北陡南缓的构造形态。尽管它的形态差异不同，但在成因上基本是一致的，都是在燕山期沉积层之上，盆地受地壳运动的肢解之后，出现陡坎断裂，在单边地堑的凹陷基础上发展起来的。由于它容纳沉积物量巨大，已属长期稳定下沉，所以不但具有油气生成的有利条件，而且在保存和运移方面都是十分有利的。正因为它有独特的地质条件，故成为苏北找油和石油地质研究特别重要的构造单元。
（2）主干断裂控制石油
近东西向断裂是早期断裂，在盆地形成时期就存在，是划分坳陷与隆起的主要构造线，多数属于一级断裂。过去李四光曾推测：“苏北地区的基层构造，是大体上受东西隆起的影响的……在隆起带的南边有个沉降带，大体上也走向东西，一直往海里伸展……”。一般说来，这组早期断裂由于受后期喜马拉雅运动多次破坏、干扰，它在盆地西部（金湖、高邮、溱潼凹陷等）并不十分明显，只是在海安凹陷南部和南黄海地区的中部隆起带和南部坳陷才有明显的反映。这组断裂对控制白垩纪晚期及阜宁组沉积起到了主要作用，而对于油气的控制作用并不十分重要。
北东向断裂，这组断裂基本上与郯一庐断裂东部分支的走向线大体一致，有人曾称“华夏式”，在整个苏北南黄海地区，它是占统治地位的。包括一、二、三级断裂都有，这里着重讨论与油气控制有关的二、三级断裂。
金湖凹陷的龙岗断裂、高邮凹陷的王营断裂、陈堡断裂、小纪断裂和溱潼凹陷的泰州断裂、祝家庄断裂等都属于二级断裂。这组断裂有双重的作用。一是对阜宁组地层的保存，戴南组地层的沉积起决定性的作用；二是对凹陷内的区域油气活动起到阻拦作用，特别是对原生油气藏。
根据目前的勘探资料表明，在泰州断裂、小纪断裂的上盘尚未发现有特殊明显的油气显示，这是由于这些上盘地区在吴堡运动以后常常处在受剥蚀的影响之下而短缺地层，因此对形成或保存原生油气藏是不利的。但一定要注意下盘的油气沿着断裂通道运移到上盘，进入具备盖层和封闭条件构造而形成次生油气藏的可能性。如泰州凸起边上的苏19井浦口组具有地层里含油显示，这是一个很重要的预示，必须引起今后普查勘探工作的充分重视。
最值得注意的是这组断裂对下盘断阶上油气的控制情况。
苏北各凹陷的断阶带，一般都由两组大致平行，或略斜交相伴生的二级断裂组成。因此，大体上可以分为上台阶、中台阶和下台阶3个阶梯而构成一条北东向的二级构造带。断裂上盘属于上台阶（它的油气控制情况即上所述），在两个主干断裂之间属于中台阶，它控制着断块含油。例如祝家庄断块就是这种情况，该断块上打的东7井阜1段油层被认为是从低台阶侧向运移上来的次生油藏。由于中台阶仍然处在一个较高的构造部位上，因而多数地方戴南组地层保存不完整，在勘探中钻遇到的主要是阜宁组油层，但在低台阶与中台阶深度相差不大的地方，仍然有戴南组地层（如真武构造中的中台阶许家庄断块）存在。
低台阶上方的主干断裂对油气有极其重要的作用。低台阶是目前在断阶带上获得高产工业油流的最好的构造部位。这个台阶上戴南组、三垛组地层都很发育，之下阜宁组又很完整，具备着生、储、盖的理想组合，同时它又面临深凹，有丰富的油气来源，而低台阶上方的断裂对油气又起到很好的阻拦作用，结果在低台阶上如有背斜圈闭条件就能形成油气富集区，像真武、储家楼就属此类。
北东向断裂在凹陷内部也非常发育，是形成断块的主要因素。在普查勘探中常常遇到反向正断层而构成屋脊断块含油，并且多数油气都是被控制在屋脊高点上，例如，高邮凹陷河口断块东42井所见的油层。
主干断层一方面起到遮挡作用，另一方面由于它断开的上下断距较大，穿越多层生油层和储集层，所以容易构成多层系含油，特别是在生油条件好，储集层发育的背斜构造上可获得“楼房式”叠加油气藏。
关于北西向的断裂，从苏北已有的资料来看，大致有两种情况：一种是与北东向断裂同期形成的剪切断裂，虽然多数可能属于张性，但对于油气的作用，仍可作为运移通道。另一种是后期构造运动发生而形成的新的北西向断裂，这组断裂有一些是在老北西向断裂基础上继承发育的，它对于油气藏有一定影响，促使原生油气藏再次运移而形成次生油气藏，如一部分三垛组油藏可能也与此断裂有关，还有一些不是在老断裂基础上发生的新北西向断裂，一般说来对形成次生油气藏关系不大。
（3）有利岩相带控制含油
苏北盆地在地质历史发展过程中，遭受过多次地壳变动，形成了多凹、多凸、多隆、多断的各种各样的复杂古地形，因而在追溯古面貌时，不能把它当作一个简单的沉积盆地来考虑。盆地中的不同组段在不同沉积时期构成了不同性质的岩相带。
金湖凹陷是盆地最靠近周边隆起剥蚀区，因此在岩性变化、岩相带的形成方面都比盆地当中来得明显。根据目前普查勘探所掌握的初步资料来看，金湖地区的阜宁组地层有两套主要岩相带。
一套是由海侵作用形成的阜2段碳酸盐类岩相带，以生物灰岩为主，包括碎屑灰岩、鲕状灰岩、泥灰岩、部分砂岩和灰质砂岩、泥岩等地层，厚约50米的相带。成为上部以含气带为主，下部以含油带为主的良好储集层，如东60井、东64井所见。生物灰岩具虫管结构，有良好的孔渗物性，总孔隙度为33%～41%，渗透率为25～43毫达西，声速时差高达520微秒，单层厚6.4米，成为刘庄构造上良好的储气层，根据东60井对第四层初步测试已获得工业气流，是苏北第一口天然气井。应当强调指出的是，类似于像刘庄阜2段的生物灰岩，在围绕金湖凹陷的斜坡带上，有可能形成环带状有利岩相带，将成为苏北石油勘探的新领域。
金湖地区另一相带是来自西南方向剥蚀区物源的阜1、3段砂岩岩相带，可能属三角洲体系，以铜城地区最发育，沉积了厚约453米的以砂岩为主的地层，从岩性来看比之溱潼、高邮地区还多了一套砂组（中砂组）。这条岩相带往北到了官塘260米（东61井）至三河168米（东53井），万庄111米（东66井），到刘庄构造只有86米厚，电测曲线上只剩下“三个尖子”，可以看作是上砂组、中砂组和下砂组三套组段的缩影，反映了这条带在30公里范围内岩相变化的基本情况，说明了岩相带的分布与物源区方向与渤海湾的情况有着极其密切的关系。在这条相带上，砂泥比配合好的地方，如有构造封闭条件，将是油气富集的场所。
在溱潼凹陷，戴南组的砂岩岩相带变化十分明显，由东往西，从莫庄经戴南至叶甸，砂岩厚度层数逐渐变少，并在相带的中部出现了砂泥比的最佳配置。如储家楼构造，戴南组有良好的储盖条件，因而形成良好的油藏，获得了高产工业油流。
溱潼地区岩相（戴南组）变化，不但从钻井里可以观察到，而且结合地震剖面解释，也可以追踪波组相位的变化，来了解岩相的变化。如Nz34-15线有两个相位强波，到了Ez线
上述情况充分说明：苏北地区的油气控制因素，在有构造圈闭条件（包括压性断层的遮挡条件）的前提下，有利岩相带实际上起到富集作用。如果离开了有利岩相条件，仅仅只有背斜构造等圈闭条件，就很难形成高产油气流。从已发现的情况来看，在构造和有利岩相带叠加的地方，是找油气最有利的地方之一。
草舍、储家楼构造钻遇油气之后，随着地质部华东石油地质局的成立，在局长钟特强、试采大队队长郭仁炳的努力下，从勘查直接转入开发工作，证实了这两个构造是可供开采的油田，开创了地质部门搞油田开发的首例，也为以后苏北石油工业基地的建立打下了基础。
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