王改云 劉金萍 簡(jiǎn)曉玲 杜 民

(國(guó)土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 510075)

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北黃海盆地中生界沉積充填及有利生儲(chǔ)蓋組合

王改云 劉金萍 簡(jiǎn)曉玲 杜 民

(國(guó)土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 510075)

沉積充填生儲(chǔ)蓋組合中生界北黃海盆地北黃海盆地是我國(guó)海域油氣勘探的新區(qū)，成藏條件及其時(shí)空匹配研究薄弱，是制約該區(qū)油氣勘探取得突破的重要基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題之一。通過(guò)巖心、鉆井、測(cè)井及地震資料等的綜合分析，對(duì)中生界構(gòu)造格架下的沉積充填及有利生儲(chǔ)蓋組合特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，北黃海盆地中生界為斷陷湖盆，中侏羅統(tǒng)以湖泊沉積為主，上侏羅統(tǒng)主要發(fā)育三角洲-湖泊沉積體系，下白堊統(tǒng)發(fā)育扇三角洲-湖泊沉積體系。北黃海盆地中生界發(fā)育2套有利的生儲(chǔ)蓋組合，上侏羅統(tǒng)上部的半深湖相暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐富，構(gòu)成研究區(qū)主力烴源巖，與下白堊統(tǒng)扇三角洲儲(chǔ)集砂體及其上部濱淺湖泥巖組成的復(fù)合型組合，為空間匹配最好的生儲(chǔ)蓋組合；上侏羅統(tǒng)烴源巖與其中下部三角洲河道砂體組成的倒灌式間斷型組合，為另一套較有潛力的組合，儲(chǔ)層物性及斷裂-不整合面輸導(dǎo)是決定生儲(chǔ)蓋組合優(yōu)劣的關(guān)鍵。

沉積充填 生儲(chǔ)蓋組合 中生界 北黃海盆地

Wang Gai-yun,Liu Jin-ping,Jian Xiao-ling,Du Min.Sedimentary filling and favorable source-reservoir-seal rock assemblage of Mesozoic in the North Yellow Sea Basin[J]. Geology and Exploration,2016,52(1):0191-0198

0 引言

北黃海盆地位于遼東半島、山東半島和朝鮮半島之間，面積約2.4×104km2，屬中新生代小型疊合斷陷盆地，其發(fā)育經(jīng)歷了中侏羅世-早白堊世斷陷、晚白堊世-古新世構(gòu)造反轉(zhuǎn)、始新世-漸新世斷陷、晚漸新世末-早中新世構(gòu)造反轉(zhuǎn)及中中新世-第四紀(jì)區(qū)域沉降等5個(gè)演化階段(王后金等，2014)，自下而上形成多旋回的構(gòu)造-沉積組合(中生界的中侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)、新生界的漸新統(tǒng)-第四系)(圖1)，最大沉積厚度超過(guò)8000m。

北黃海盆地是我國(guó)近?？碧郊把芯砍潭染^低的一個(gè)含油氣盆地(肖國(guó)林等，2005)，近年先后開(kāi)展了系列地球物理調(diào)查、鉆探及綜合研究等工作，為該盆地的諸多地質(zhì)認(rèn)識(shí)提供了依托。多口探井在中生界見(jiàn)油氣顯示或油流，且朝鮮已在鄰區(qū)獲質(zhì)量可觀的含油氣區(qū)(龔承林等，2009；劉金萍等，2013)，展示了北黃海盆地具有一定的資源潛力及良好的油氣勘探前景，但是目前其油氣勘探尚未取得突破性進(jìn)展。受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，該盆地?cái)嗔寻l(fā)育，地層巖性橫向變化快，油氣地質(zhì)條件復(fù)雜。盡管前期已在構(gòu)造(陳亮等，2008；李文勇等，2009)、地層(肖國(guó)林等，2005；杜民等，2014)、烴源巖(劉金萍等，2013)、儲(chǔ)層(梁杰等，2013；王后金等，2014)等方面有了一定程度的認(rèn)識(shí)，但對(duì)該區(qū)中生界成藏條件及其時(shí)空匹配研究還較為薄弱，這是急需解決的重要基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題之一。本文綜合已有的各項(xiàng)基礎(chǔ)資料，從構(gòu)造-沉積充填特征出發(fā)，結(jié)合實(shí)際鉆探情況，系統(tǒng)分析有利生儲(chǔ)蓋組合特征，對(duì)研究油氣富集規(guī)律及指導(dǎo)下一步油氣勘探具重要意義。

1 中生界沉積充填

據(jù)巖心特征、巖性共生組合、測(cè)井響應(yīng)、連井剖面及過(guò)井地震反射剖面等綜合研究，中生界為陸相沉積，其中中侏羅統(tǒng)處于斷陷初始期，以湖泊沉積為主；上侏羅統(tǒng)位于斷陷擴(kuò)展期，發(fā)育三角洲-湖泊沉積體系；下白堊統(tǒng)則處于斷陷萎縮期，以發(fā)育扇三角洲、濱淺湖沉積為特征(王改云等，2015)。

圖1 北黃海盆地沉積地層及生儲(chǔ)蓋組合

1.1 中侏羅統(tǒng)湖泊沉積體系

中侏羅世，處于古亞洲洋構(gòu)造域向?yàn)I太平洋構(gòu)造域演化的過(guò)渡階段，依澤奈崎板塊往歐亞板塊NNW向的俯沖作用開(kāi)始逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)致研究區(qū)初始斷陷。受控于NE向控盆斷裂的發(fā)育，呈南北雙斷的非對(duì)稱地塹式斷陷的構(gòu)造格局。該時(shí)期主體沉降速率超過(guò)200m/Ma。

據(jù)鉆井資料揭示，中侏羅統(tǒng)為一套湖相沉積為主的地層，以暗色泥巖沉積建造為主的半深湖、濱淺湖亞相占據(jù)了研究區(qū)的大部分區(qū)域(圖2A)，垂向最大沉積厚度達(dá)1000m以上。由于該時(shí)期地層分布局限，盆小、物源近，沉積物多為深灰色泥巖夾淺灰色薄層灰質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰質(zhì)泥巖，質(zhì)不純，含較多高等植物碎屑。湖盆邊緣受斷裂控制，發(fā)育少量近源快速堆積的小型扇三角洲、近岸水下扇沉積，物源主要來(lái)自周緣的隆起區(qū)，以垂直盆地主控?cái)鄬幼呦虻亩梯S方向?yàn)橹?，尤其是不同走向斷層的交匯處，為良好的物源供給通道。

圖2 北黃海盆地中生界沉積相平面圖

1.2 上侏羅統(tǒng)三角洲-湖泊沉積體系

晚侏羅世，由于伊澤奈崎板塊俯沖及造山后巖石圈拆沉作用，中國(guó)東部進(jìn)入裂陷活躍期。北黃海盆地也不例外，受控于SE-NW向區(qū)域拉張構(gòu)造應(yīng)力，盆內(nèi)斷裂活動(dòng)增強(qiáng)，沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，呈南斷北超、東斷西超的構(gòu)造格局。該時(shí)期基底沉降速率減緩，主體沉降速率約100m/Ma，物源區(qū)與沉積區(qū)之間高差變小，沉積物向盆內(nèi)進(jìn)積(王改云等，2015)。

晚侏羅世氣候溫暖濕潤(rùn)，沉積地層厚達(dá)1200m以上，垂向整體為一個(gè)完整的湖進(jìn)-湖退旋回。早期北部緩坡區(qū)發(fā)育三角洲沉積體系，主要從北部分多支向南部和西南部延伸，控制了研究區(qū)的主體沉積格局。該三角洲巖性主要由粉細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、深灰色泥巖組成，底部夾薄層煤和碳質(zhì)泥巖，整體呈由粗變細(xì)的正旋回，指示為退積型三角洲沉積。在南部控坳斷裂的下降盤(pán)及東部陡坡區(qū)，見(jiàn)多個(gè)小型扇三角洲、近岸水下扇沉積(圖2B)。中期湖平面上升，湖水向隆起區(qū)擴(kuò)展，水域面積擴(kuò)大，陸源供應(yīng)不足，多以濱淺湖沉積為主，局部見(jiàn)厚約60m～100m的湖相碳酸鹽巖與硅質(zhì)碎屑巖的混合沉積，該湖相碳酸鹽巖以灰?guī)r、泥灰?guī)r沉積為主，質(zhì)不純，含少量碎屑成分，泥晶-粉晶結(jié)構(gòu)，單層厚約2m～14m。后期湖水進(jìn)一步加深，湖泊發(fā)育達(dá)到鼎盛時(shí)期，半深湖亞相為主，以發(fā)育富有機(jī)質(zhì)的灰黑色泥巖為特征，為盆地內(nèi)優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育創(chuàng)造了條件(鹿坤等，2013)。晚期湖平面下降，濱淺湖相發(fā)育，局部見(jiàn)多個(gè)灘壩砂體，巖性以粉、細(xì)砂巖為主。

1.3 下白堊統(tǒng)扇三角洲-湖泊沉積體系

早白堊世，繼承晚侏羅世的構(gòu)造格局持續(xù)發(fā)展，隨著伊澤奈崎板塊俯沖方向由NW向逐漸轉(zhuǎn)為NWW向，區(qū)域巖石圈伸展減薄作用逐漸減弱，盆地內(nèi)斷陷活動(dòng)及基底沉降速率減緩，沉積物負(fù)載沉降占主導(dǎo)，盆地進(jìn)入斷陷萎縮階段。

早白堊世氣候干熱，總體為一套以紅色色調(diào)為主的雜色碎屑巖組合。受燕山晚期抬升剝蝕作用的影響，現(xiàn)今的下白堊統(tǒng)厚度和巖性橫向上變化較大，鉆井揭示地層厚度介于0m～1000m。垂向包括3個(gè)沉積旋回。其中下部旋回僅存在于盆地的深凹部位，巖性為細(xì)砂巖、砂礫巖、泥巖，夾薄煤層，自下而上泥巖顏色由灰綠色變?yōu)榧t褐色，GR及電阻率測(cè)井曲線由漏斗形向鐘形、箱形轉(zhuǎn)變，指示水體逐漸變淺、扇三角洲逐漸進(jìn)積的過(guò)程。中部旋回全區(qū)普遍分布，北部緩坡區(qū)發(fā)育扇三角洲-濱淺湖沉積序列。底部巖性為砂礫巖、含礫細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖，上部泥巖層較厚，揭示向上水體加深、扇三角洲逐漸退積的沉積過(guò)程。南部及東部斷裂的下降盤(pán)，則發(fā)育多個(gè)扇三角洲沉積(圖2C)。受燕山晚期抬升剝蝕作用的影響，上部旋回僅分布在研究區(qū)的西北部，主要發(fā)育雜色砂礫巖、細(xì)砂巖為主的扇三角洲沉積。

2 有利的生儲(chǔ)蓋組合

有利的生儲(chǔ)蓋組合，指生油層、儲(chǔ)集層和蓋層不僅本身具有良好的性能，而且時(shí)空配置恰當(dāng)，有利于油氣輸導(dǎo)、富集、保存并成藏(吳興寧等，2012)。綜合考慮斷層、不整合面在油氣運(yùn)聚中的重要性，前人將生儲(chǔ)蓋組合劃分為連續(xù)型、間斷型及復(fù)合型等3大類(lèi)及多種亞類(lèi)(高春文等，2002；宋剛練等，2012；吳興寧等，2012)。根據(jù)北黃海盆地中生界已發(fā)現(xiàn)油氣藏特征及勘探實(shí)踐，結(jié)合前人研究成果，認(rèn)為北黃海盆地主要發(fā)育上侏羅統(tǒng)倒灌式間斷型組合及下白堊統(tǒng)復(fù)合型組合等2套有利的生儲(chǔ)蓋組合。

2.1 上侏羅統(tǒng)倒灌式間斷型組合

儲(chǔ)集層為上侏羅統(tǒng)下部的三角洲相砂體，其巖性主要為薄層、中薄層細(xì)砂巖、粉砂巖，普遍含灰質(zhì)，物性整體較差，孔隙度主要分布區(qū)間為3%～10%；滲透率主要分布區(qū)間為0.01×10-3μm2～0.5×10-3μm2(圖3A)，屬特低孔低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層致密，非均質(zhì)性強(qiáng)。烴源巖為上侏羅統(tǒng)中上部的半深湖相暗色泥巖，厚度約20m～60m，母質(zhì)為高等植物和低等水生生物混雜，兼有Ⅱ型和Ⅲ型干酪根，有機(jī)碳含量平均1.33%，約70%的樣品>0.6%，熱解生烴潛量平均3.71mg/g，約60%的樣品>2mg/g，熱解氫指數(shù)多數(shù)<200mg/gTOC(表1)，綜合評(píng)價(jià)為中等烴源巖，但局部泥巖有機(jī)碳含量高、氫指數(shù)平均達(dá)500mg/gTOC，達(dá)到好烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)(劉金萍等，2013)。蓋層除包括上述烴源巖外，還有相鄰濱淺湖相的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖，總累計(jì)泥巖厚度103m～354m不等，占地層厚度的55～88%，單層最厚達(dá)146m，封堵性強(qiáng)。

前期研究多認(rèn)為上侏羅統(tǒng)可構(gòu)成上生下儲(chǔ)上蓋式的連續(xù)型組合。該組合多指生、儲(chǔ)、蓋存在于連續(xù)沉積的地層中，且以孔隙或孔隙-裂縫為主要輸導(dǎo)通道(吳興寧等，2012)。通過(guò)多井綜合分析表明，上侏羅統(tǒng)應(yīng)為倒灌式間斷型組合，該組合的最主要特點(diǎn)是烴源巖與儲(chǔ)集層通過(guò)斷裂或不整合面溝通(劉亞明等，2012)，主要表現(xiàn)為：①研究區(qū)烴源巖及儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，有利烴源巖與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層空間上不

圖3 北黃海盆地儲(chǔ)層物性分布圖

表1 北黃海盆地侏羅系烴源巖有機(jī)地化指標(biāo)

直接接觸，儲(chǔ)集層為退積型三角洲沉積砂體，巖性下粗上細(xì)，物性相對(duì)較好的儲(chǔ)層為位于中下部的分流河道砂體(圖4)，也是目前見(jiàn)油斑、熒光等油氣顯示的主要層段。該儲(chǔ)集體之上存在濱淺湖相及厚度不等的湖相碳酸鹽巖與碎屑巖的混合沉積，生儲(chǔ)垂向不能直接溝通。②該烴源巖主要生排烴期為漸新世(劉振湖等，2014)，成藏較晚，該時(shí)期儲(chǔ)層已很致密，油氣主要通過(guò)斷裂運(yùn)移至該組合中的甜點(diǎn)儲(chǔ)層。

2.2 下白堊統(tǒng)復(fù)合型組合

儲(chǔ)集層主要為下白堊統(tǒng)扇三角洲相砂體(圖4)，巖石類(lèi)型以長(zhǎng)石巖屑砂巖及巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，儲(chǔ)集空間主要為粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、微裂縫等次生孔隙；儲(chǔ)集物性總體較差，孔隙度一般在4%～10%，平均6.83%，滲透率多在0.01×10-3μm2～1×10-3μm2之間，平均0.49×10-3μm2，該儲(chǔ)層為特低孔特低滲的孔隙-裂縫型雙孔介質(zhì)儲(chǔ)層(圖3B)。蓋層為儲(chǔ)集層上部的濱淺湖相泥巖，局部夾粉砂質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖，累計(jì)泥巖厚度112m～607m不等，占地層的70%以上，鉆井的單層最厚達(dá)413m，區(qū)域分布穩(wěn)定，封閉能力強(qiáng)，是研究區(qū)主要的區(qū)域蓋層。

圖4 北黃海盆地中生界連井沉積相剖面

勘探實(shí)踐表明，下白堊統(tǒng)儲(chǔ)層中見(jiàn)級(jí)別不等的油氣顯示，部分井段見(jiàn)工業(yè)油氣流。通過(guò)油源對(duì)比，目前發(fā)現(xiàn)的原油密度為0.9g/cm3，具有非常輕的碳同位素組成，δ13C值分別為-34.2‰和-33.1‰，與上侏羅統(tǒng)中有機(jī)質(zhì)類(lèi)型較好、母質(zhì)以低等水生生物為主的湖相烴源巖具有較近的親緣關(guān)系(圖5)。由于下白堊統(tǒng)儲(chǔ)層致密，且非均質(zhì)性強(qiáng)，油氣通過(guò)斷裂、不整合面、砂體等多種通道運(yùn)移至下白堊統(tǒng)儲(chǔ)層中，下白堊統(tǒng)扇三角洲砂體及其上部的濱淺湖泥巖、上侏羅統(tǒng)烴源巖構(gòu)成的為復(fù)合型生儲(chǔ)蓋組合(圖4)，該組合的特點(diǎn)是以連續(xù)型生儲(chǔ)蓋組合為基礎(chǔ)，斷層或不整合面為油氣運(yùn)移的主要通道(林玉祥等，2001；李萌等，2015)。該組合為北黃海盆地最有利的一套生儲(chǔ)蓋組合，目前發(fā)現(xiàn)的油氣多賦存于該組合，油源對(duì)比已證實(shí)了該組合的存在及有效性。

圖5 原油及烴源巖的碳同位素組成及Pr/Ph對(duì)比圖

2.3 其他生儲(chǔ)蓋組合

中侏羅統(tǒng)烴源巖母質(zhì)以陸源高等植物為主，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為Ⅲ型干酪根，夾少量Ⅱ2型干酪根，顯微組分以鏡質(zhì)體為主，有機(jī)碳含量中等，氫指數(shù)多在200mg/gTOC以下(表1)，為一套以生氣為主的傾氣型源巖，綜合評(píng)價(jià)為中等烴源巖(劉金萍等，2013)。該烴源巖可與上侏羅統(tǒng)下部三角洲砂體及其上部的湖相泥巖構(gòu)成下生中儲(chǔ)上蓋式連續(xù)型組合，或與下白堊統(tǒng)扇三角洲砂體及其上部的濱淺湖相泥巖構(gòu)成復(fù)合型組合。受勘探程度的限制，目前尚未發(fā)現(xiàn)來(lái)自中侏羅統(tǒng)烴源巖生成的油氣。

上侏羅統(tǒng)烴源巖除與下部三角洲儲(chǔ)集砂體構(gòu)成倒灌式間斷型組合外，也可與上部的濱淺湖灘壩砂構(gòu)成自生自儲(chǔ)自蓋式連續(xù)型組合。該組合的品質(zhì)主要決定于灘壩砂體的儲(chǔ)集物性。灘壩砂體的巖性多以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，目前部分鉆井見(jiàn)油斑、熒光等不同程度的油氣顯示。由于該砂體厚度薄、巖性細(xì)、物性差，難以形成一定規(guī)模的油氣藏。

3 結(jié)論

(1) 通過(guò)巖心、鉆井、測(cè)井及地震資料等的綜合分析，北黃海盆地中生代為一個(gè)完整的斷陷湖盆演化階段。其中中侏羅統(tǒng)處于斷陷初始期，以湖泊沉積為主，上侏羅統(tǒng)形成于斷陷擴(kuò)張期，主要發(fā)育三角洲-湖泊沉積體系，下白堊統(tǒng)則處于斷陷萎縮期，發(fā)育扇三角洲-湖泊沉積體系。

(2) 中生界垂向發(fā)育2套有利的生儲(chǔ)蓋組合，其中上侏羅統(tǒng)烴源巖、下白堊統(tǒng)扇三角洲儲(chǔ)集砂體及其上部濱淺湖泥巖組成的復(fù)合型組合，為空間匹配最好的生儲(chǔ)蓋組合，目前該套組合中已有工業(yè)性油流的發(fā)現(xiàn)，并通過(guò)油源對(duì)比證實(shí)了該組合的存在及有效性。上侏羅統(tǒng)烴源巖、上侏羅統(tǒng)中下部三角洲河道砂體組成的倒灌式間斷型組合，為另一套較有潛力的組合，可作為下一步油氣勘探的接替戰(zhàn)場(chǎng)。

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Sedimentary Filling and Favorable Source-Reservoir-Seal Rock Assemblage of Mesozoic in the North Yellow Sea Basin

WANG Gai-yun,LIU Jin-ping,JIAN Xiao-ling,DU Min

(MLRKeyLaboratoryofMarineMineralResources,GuangzhouMarineGeologicalSurvey,Guangzhou,Guangdong510075,China)

The North Yellow Sea bBasin is a new exploration area in Cchina offshoresea regionsarea.LThe weak ess research on petroliferous condition and its spatialo-temporal matching,is one of the important basic geological problems,which restricts the exploration activity in this areaNorth Yellow Sea basin.Based on the synthetical analysis of cores,drilling,logging,seismic data,this work has analyzed the sedimentary filling and favorable source-reservoir-seal rock assemblage of Mesozoic have been researched.The results show that the Mesozoic System of the study areaNorth Yellow Sea Basin is a fault-depression lake basin,w.There mainly developed a lake depositional systems ofin Middle Jurassic，a delta-lacustrine depositional system ofin Late Jurassic,and fan delta and shore-shallow lacustrine depositional systems ofin Lower Creataceous.There are two favorable source-reservoir-seal rock combinations ofin Mesozoic.The organic matter in dark colored mudstone of semi-abyss facies enricheds in the upper of Upper Jurassic,which isare the main hydrocarbon source rocks,and makes up complex source-reservoir-cap combinations together with fan deltaic reservoir rocks and coastal shallow lake cap of Lower Creataceous.The combinations have the best temporal-spatial configuration.Together with deltaic channel reservoir rock of Upper Jurassic,the hydrocarbon source rocks of Upper Jurassic constitutemake up flowing-backward discontinuous source-reservoir-cap combinations,which are other potential combinations.The reservoir physical property and the development of faults and unconformitiesy are the key factors to decide the feature of source-reservoir-cap combinations.

sedimentary filling;source-reservoir-seal rock assemblage;Mesozoic;North Yellow Sea basin

2015-08-28;

2015-12-21；[責(zé)任編輯]陳英富。

本項(xiàng)目為國(guó)土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(編號(hào)：KLMMR-2014-A-10)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：41302100)資助的成果。

王改云(1980年-)，女，2010年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)，獲博士學(xué)位，工程師，長(zhǎng)期從事層序地層學(xué)及儲(chǔ)層沉積學(xué)研究。E-mail：gaiyun520@163.com。

P536

A

0495-5331(2016)01-0191-08