駱衛(wèi)峰 余文端 馬曉東 周 韜 劉 欣

（ 1中國石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院；2中國石化華東油氣分公司 ）

1 概況

蘇北盆地位于江蘇省東北部,屬蘇北—南黃海盆地西部的陸上部分，總體走向為北東向。盆地內(nèi)發(fā)育近東西向“一隆兩坳”的構造格局,自北向南分別為鹽阜坳陷、建湖隆起、東臺坳陷[1-3]。海安凹陷位于東臺坳陷東南部，是一個晚白堊世發(fā)育起來的箕狀斷陷，北鄰小海凸起，總體表現(xiàn)為“七次凹夾一隆起”的構造格局，以海中斷隆為界，北部分布有富安次凹、新曹次凹、豐北次凹、孫家洼次凹，南部分布有新街次凹、海北次凹和曲塘次凹[4]，面積約為3200km2[5]（圖1）。

圖1 蘇北盆地海安凹陷區(qū)域構造圖

研究區(qū)位于海安凹陷南部，即海中斷隆以南的曲塘次凹和海北次凹（圖1）。研究區(qū)內(nèi)的新生代盆地結構上以東西向或北東東向展布的不對稱半地塹為特征。區(qū)內(nèi)沉積古新統(tǒng)—漸新統(tǒng)，研究區(qū)古近系為北深南淺、北斷南超、北厚南薄及中間開闊、東西收斂的箕狀凹陷，具有斷階陡、深凹窄、斜坡寬緩的特點[6]。

2 巖性油藏勘探成果

海安凹陷油氣勘探工作始于20世紀60年代,先后對整個凹陷進行過重力、航磁、化探、光點地震、模擬磁帶地震、二維數(shù)字地震以及鉆井地質(zhì)勘探。70年代以來，全區(qū)進行了2km×4km測網(wǎng)的地震面積普查、詳查，局部達到0.5km×0.5km測網(wǎng)，并對曲塘次凹的300km模擬地震進行了數(shù)字處理。按照“查構造、追高點、求突破”的勘探思路，部署了S88井等9口井；除S88井阜三段壓裂試獲日產(chǎn)油4.14t外，其余只見低級別顯示。當時認為張家垛油田油層相對較薄、埋藏深、圈閉小，未能引起重視。同時由于斜坡帶多個構造評價落空，海北次凹泰州組勘探也沒有獲得工業(yè)油流的突破。因此對海安凹陷南部形成的結論是“皮厚肉薄”，資源有限。

近年來，隨著對研究區(qū)資源規(guī)模、油藏類型以及成藏主控因素認識的不斷深化[7]，勘探工作發(fā)生了3個重要的轉(zhuǎn)變：①主要勘探層系的轉(zhuǎn)變：通過對沉積體系及構造演化的分析，確認阜三段是海安凹陷南部最主要的運聚層系。②有利區(qū)帶的轉(zhuǎn)變：研究表明曲塘次凹由于存在異常高壓，阜三段內(nèi)部形成了油氣“封存箱”；油氣具有近源成藏、箱內(nèi)富集的特點；調(diào)整勘探思路，把勘探重點由斜坡帶轉(zhuǎn)向陡坡帶和深凹帶。③勘探目標類型的轉(zhuǎn)變：形成了針對性的“瞄準區(qū)帶、立足阜三、尋找?guī)r性”勘探評價思路，勘探目標由探索構造油氣藏轉(zhuǎn)為尋找阜三段巖性油氣藏為主。在新思路指導下，堅持區(qū)帶整體評價，海安凹陷南部發(fā)現(xiàn)并落實了兩個千萬噸級的構造—巖性油氣帶。“十二五”期間，海安凹陷南部累計提交探明地質(zhì)儲量1353×104t（圖2）。

圖2 海安凹陷南部“十二五”期間勘探成果圖

技術的創(chuàng)新帶來了新發(fā)現(xiàn)，打開了海安凹陷南部勘探的新局面。2010年，在新采集的曲塘三維地震資料的基礎上，查明了張家垛構造的基本形態(tài)，為一北東—南西向展布的鼻狀構造帶，長約7km，平均寬為1km，依次鉆探了Z2井等探井，其中Z2井阜三段壓裂后產(chǎn)油13t/d，戴南組常規(guī)試油23t/d，獲得了重要油氣突破；同時分別在構造東、西高點部署的Z3等井也取得了良好油氣成果。2012年為進一步評價張家垛油田，堅持勘探開發(fā)一體化部署，先后鉆探了一批定向井及大斜度井，也獲得了成功。

思路創(chuàng)新指引海安凹陷南部勘探再上一個臺階。通過不斷開拓思路，開展以層序地層學為基礎、儲層預測為核心的綜合研究工作。2011年于曲塘深凹帶阜三段巖性圈閉實施了Q1井，試獲工業(yè)油流12t/d，首次實現(xiàn)了海安凹陷巖性油藏的工業(yè)油流突破。Q1井的成功拉開了巖性油藏勘探、向深凹進軍的序幕。隨后部署的Q101-1HF井也獲得日產(chǎn)油52t的高產(chǎn)。曲塘巖性圈閉具有2000萬噸級規(guī)模儲量，上下砂組疊合含油，具備良好的勘探前景。

2014年貫徹“做精做細常規(guī)油，力爭老區(qū)發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、規(guī)模儲量”的勘探方針，進一步加強基礎研究，通過評價認為曲塘南部斜坡帶具有巖性油氣藏的勘探前景。采用地質(zhì)統(tǒng)計學方法進一步提高反演分辨率，在南部斜坡帶發(fā)現(xiàn)了向陽—胡集巖性圈閉。XY1井于阜三段下砂組新層位再獲突破，壓裂后日產(chǎn)油6t，上砂組壓裂后試獲原油9t/d。向陽—胡集巖性圈閉的成功標志著張家垛—曲塘3000×104t整裝儲量基地的誕生。

3 巖性油藏勘探實踐及認識

3.1 在“高效排烴”理論基礎上，重新認識凹陷資源量

3.1.1 品質(zhì)良好的烴源巖為生烴提供基礎

海安凹陷發(fā)育阜二段、阜四段、泰二段3套優(yōu)質(zhì)烴源巖，其中阜二段品質(zhì)最好，有機質(zhì)豐度高，TOC在0.66%～3.01%之間，平均為2.23%（表1）。縱向上，阜二段泥灰?guī)r段有機質(zhì)豐度最高，TOC最高值達到3.01%，S1+S2為17.6mg/g；阜四段泥灰?guī)r段TOC平均值達到1.2%，S1+S2為4.7mg/g。主力烴源巖阜二段烴源巖有機質(zhì)類型以Ⅰ型為主，阜四段烴源巖有機質(zhì)類型為Ⅰ—Ⅱ型。阜二段沉積早期到晚期，黃鐵礦、白云石含量逐漸降低，伽馬蠟烷、β-胡蘿卜烷含量也逐漸降低，反映沉積環(huán)境由強還原到弱還原。湖平面逐漸上升，但水體鹽度逐漸降低，反映蒸發(fā)作用減弱，古氣候由干旱變?yōu)槌睗瘛?/p>

表1 海安凹陷南部各組段烴源巖有機質(zhì)豐度參數(shù)表

3.1.2 泥巖異常高壓為高效排烴提供動力

異常地層壓力是指孔隙流體壓力超過等深度靜水壓力的現(xiàn)象，在沉積盆地中十分普遍，在全世界已發(fā)現(xiàn)的180個超壓盆地中，160多個為含油氣盆地，存在異常高壓的油氣田占全球油氣田的30%[8]。結合研究區(qū)構造背景、埋藏歷史以及成藏演化，分析該區(qū)異常高壓出現(xiàn)的特征以及形成條件是否滿足相應的成因機理，是國內(nèi)外判別異常高壓的常用方法[9-12]。欠壓實作用為異常高壓形成最有利的成因解釋之一[13-15]。

研究區(qū)阜寧組是一套相對封閉的體系，阜二段厚約為100～400m，阜四段厚約為100～300m。阜二段、阜四段沉積速率較快，具有形成異常高壓的條件。同時，研究區(qū)處于北部大型三角洲前緣末端，物源來自北部，砂地比較低，為10%～30%，形成了排水不暢的異常高壓環(huán)境，因此阜寧組發(fā)育異常高壓，排烴動力充足。鉆井資料表明，隨著埋深增加，聲波時差對數(shù)lgAC與深度呈線性減小，在1000～1700m和2100～2700m處偏移正常壓實趨勢線，表現(xiàn)出明顯的異常高壓特征（圖3）。

運用伊頓法對張家垛油田的異常高壓展開研究?？v向上存在兩個高壓帶（圖4），第一個異常壓力帶出現(xiàn)在鹽一段，巖性呈泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與砂巖、含礫砂巖、砂礫巖互層分布，壓力系數(shù)均大于1.2，東區(qū)壓力系數(shù)大于1.3；第二個異常壓力帶大約出現(xiàn)在三垛組下部之下，厚層泥巖與薄層細砂巖互層分布，異常高壓發(fā)育明顯，壓力系數(shù)1.4占主導地位，局部地層壓力系數(shù)在1.5以上，在阜四段附近出現(xiàn)最強異常高壓，形成所謂的壓力封存箱結構。平面上張家垛油田各塊壓力分布存在差異，局部異常高壓比較發(fā)育（圖5）。

圖3 海安凹陷南部泥巖欠壓實特征

圖4 張家垛油田異常壓力剖面

圖5 張家垛油田異常壓力平面分布圖

3.1.3 創(chuàng)新高效排聚資源量評價方法

根據(jù)2014年最新計算出的生油量，海安凹陷生油量為9.8×108t。通過張家垛、曲塘地區(qū)的排聚單元，建立了排聚系數(shù)與主要地質(zhì)因素（如烴源巖成熟度、保存系數(shù)、成藏指數(shù)）之間的多因素模型，排聚系數(shù)計算公式如下：

式中y——運聚單元的石油排聚系數(shù)，%；

a——烴源巖成熟度，%；

b——保存系數(shù)；

c——成藏指數(shù)。

海安凹陷實際排聚系數(shù)與計算排聚系數(shù)之間吻合度較高（表2）。通過計算，海安凹陷南部平均排聚系數(shù)為9.23%，重新評價海安凹陷南部油氣資源量為9085×104t，為第三次資源評價的近5倍，為油氣勘探提供了理論基礎。

表2 海安凹陷南部排聚系數(shù)表

3.2 從構造—沉積配置關系研究入手，刻畫巖性圈閉

3.2.1 構造背景

海安凹陷南部曲塘—李堡地區(qū)新生代盆地結構上以東西—北東東向展布的不對稱半地塹為特征,凹陷內(nèi)沉積了古新統(tǒng)—漸新統(tǒng)。古近系的基本結構為北深南淺、北斷南超、北厚南薄,呈中間開闊、東西收斂的箕狀凹陷。阜三段沉積受古地形控制，整體物源來自北部建湖隆起，砂體具有深凹發(fā)育、斜坡減薄的特征，在內(nèi)斜坡帶形成上傾尖滅，因此，內(nèi)斜坡及深凹帶是油氣長期運聚指向區(qū)。

3.2.2 曲塘次凹阜三段具有灘壩砂沉積特征，儲集條件有利

淺湖相沉積環(huán)境下灘壩砂體可作為優(yōu)質(zhì)油氣儲層。國外關于灘壩的研究，主要是基于海灘沉積。國內(nèi)劉寶珺[16]、馮增昭[17]等研究者，早期給湖相砂質(zhì)灘壩做了詳細的定義，并對其沉積特征和發(fā)育環(huán)境做了描述，為后期灘壩相的研究奠定了堅實的理論基礎。灘壩砂體進入石油勘探研究的范疇后，國內(nèi)學者從不同角度，采用不同的手段，對灘壩砂體的分類、沉積相特征、測井相特征、地震識別特征、分布發(fā)育規(guī)律、成藏特征等做了全方位的研究[18-27]。

在前人研究成果的基礎上，通過對巖相、痕跡化石、測井相、地震相、粒度累計概率曲線等特征的研究發(fā)現(xiàn)，阜三段應為能量較弱的淺湖亞相，發(fā)育灘砂、壩砂、淺湖泥3種沉積微相類型。灘壩砂巖孔隙度和滲透率較高，是較好的油氣儲層[28]。壩砂中粒度相對較粗且干凈的平行層理細砂巖為主要的儲層，厚度為2～4m。灘砂主要發(fā)育細砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，層薄，粒度較細，與泥巖互層發(fā)育，儲集物性相對較差。壩砂厚度較大，延伸較短；灘砂厚度較薄，延伸較遠。壩砂集中發(fā)育在東、西兩區(qū)，中部主要發(fā)育灘砂（圖6、圖7）。

阜三段埋深接近3000m，但儲層碎屑顆粒以點—線接觸為主，其主要原因有二：一是欠壓實作用形成的高壓可以抑制上覆地層的壓實作用，使原生粒間孔更好地保存下來；二是塑性巖屑少，塑性巖屑在上覆地層壓實作用下，由于形變可以堵塞粒間孔而使原生粒間孔遭到破壞。阜三段儲層中骨架顆粒主要為石英和長石，巖屑極少，所以由于壓實作用導致塑性顆粒形變而破壞的孔隙不明顯。因此，阜三段灘壩砂砂體分布穩(wěn)定，儲集物性好，是張家垛油田的主力產(chǎn)油層。

3.2.3 以地質(zhì)統(tǒng)計學為基礎，描述巖性圈閉

從海安凹陷的地震資料來看，目的層阜三段主頻為17Hz，分辨率偏低；向陽—胡集地區(qū)斷層發(fā)育，地震能量整體偏弱，因此主要通過地震拓頻提高地震資料分辨率，開展地質(zhì)統(tǒng)計學反演，精細描述砂體。從井上標定結果來看，地質(zhì)統(tǒng)計學反演的結果比波阻抗反演結果分辨率有了明顯的提高，能更好地反映出井間物性、砂體的連續(xù)性，表現(xiàn)出了更多的細節(jié)，更忠實于實際地質(zhì)情況。從鉆井結果來看，以井控為主的地質(zhì)統(tǒng)計學反演在向陽—胡集地區(qū)的砂體預測結果更加貼合實際，證明地質(zhì)統(tǒng)計學反演更能有效地反映砂體分布的細節(jié)，在海安地區(qū)得到了有效的應用。

圖6 張家垛油田阜三段沉積微相剖面圖

圖7 張家垛油田阜三段下砂組沉積微相平面圖

3.3 以成藏主控因素為指導，評價有利目標

海安凹陷南部阜三段已發(fā)現(xiàn)張家垛、曲塘兩個大型構造—巖性油藏，分布于陡坡帶及深凹帶。油源為阜二段，上砂組通過曲塘斷層輸導，高帶富集，低部位含水，下砂組由阜二段直接供烴，連片含油。

3.3.1 平面上巖性油藏圍繞生烴洼陷展布，受沉積微相控制

阜三段油藏構造上主要分布于曲塘次凹，區(qū)域上主要分布于生烴洼陷，成熟烴源巖分布范圍控制油氣展布，在陡坡帶及深凹—斜坡的有利部位成藏。油氣富集與沉積微相關系密切。壩砂為I類儲層，巖性為細砂巖，原生粒間孔、粒內(nèi)溶孔發(fā)育，孔喉結構較好，黏土礦物含量相對較低，以綠泥石和高嶺石居多，水敏性弱，但存在一定酸敏。灘砂為Ⅱ—Ⅲ類儲層，巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，微孔發(fā)育，孔喉結構較差，Ⅱ類儲層黏土礦物含量相對較高，綠泥石和伊/蒙混層居多，存在水敏和酸敏；Ⅲ類儲層黏土礦物含量相對非常高，以伊/蒙混層為主，高嶺石和綠泥石少，以水敏為主。油層主要分布于物性較好的壩砂發(fā)育區(qū)，灘砂僅見油跡顯示，未成藏。鉆井部署在壩砂微相且異常壓力存在時，通?？色@得高產(chǎn)油流。

3.3.2 縱向上主要生儲蓋組合決定巖性油氣藏的分布層位

海安凹陷南部地區(qū)發(fā)育兩套生儲蓋組合：阜二段（生)—阜三段下砂組（儲)—中部泥巖段（蓋）；阜二段（生)—阜三段上砂組（儲)—阜四段（蓋）。

阜三段上砂組由于中部存在近50m的泥巖段，無法滿凹含油，油氣順斷層運移至高部位儲層物性較好、蓋層保存條件好的區(qū)域成藏，因此以構造—物性控藏為主，存在邊水。

阜三段下砂組則以垂向近源運移為主，油氣通過微裂縫、斷層輸導，具有連片含油趨勢，離凹陷生烴灶越近、儲層物性越好則越富集，主要為物性控藏。

3.3.3 長期、晚期斷層為輸導斷層，控制油氣富集

海安凹陷斷裂活動期分為早期、長期、晚期3期，長期、晚期斷層的活動期較長，一直延續(xù)到鹽城組沉積時期，與生排烴期（三垛組沉積末開始生烴）吻合，是區(qū)域重要的輸導斷層。從凹陷油氣顯示井與斷裂分布來看，油氣顯示活躍的地區(qū)主要分布于長期活動斷層及晚期活動斷層周邊，說明此類斷層是阜三段主要的輸導斷層，控制油氣富集。

4 勘探潛力及啟示

海安凹陷南部資源量為9085×104t，已提交的探明儲量為1353×104t，探明率為15%，仍具有較大的資源潛力。目前已發(fā)現(xiàn)張家垛、曲塘阜三段構造—巖性油藏，其他目標仍需要進一步探索，如南部斜坡帶胡集—向陽構造帶、海北次凹阜三段、中淺層戴南組以及深層泰州組等。海安凹陷南部阜三段巖性油藏勘探的成功經(jīng)驗也可以推廣應用到海安凹陷其他地區(qū)。

海安凹陷南部歷經(jīng)40年的勘探，一度停滯不前。隨著勘探技術的進步和地質(zhì)認識的提高,帶來了勘探主要目的層、勘探類型、勘探思路等一系列重大轉(zhuǎn)變，取得了可喜的勘探成果。該凹陷具有一定的資源背景、良好的圈閉條件和廣闊的勘探領域,只要立足于基礎研究，打破常規(guī)，提高認識，運用新思路、新方法、新技術，必將有更大發(fā)現(xiàn)。

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