周平，孫鵬，劉春鋒，熊志武

中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335

東海盆地西湖凹陷歷經40 年的勘探，目前已鉆探井100 余口，天然氣探明儲量達數(shù)千億方，證實了該凹陷巨大的勘探潛力[1]。西湖凹陷油氣分布總體呈現(xiàn)西部斜坡帶圈閉“小而散”[2]、中央反轉構造帶“大構造、小油氣藏”[3]的特點，油氣分布規(guī)律復雜，勘探難度較大。目前凹陷內已發(fā)現(xiàn)的大中型油氣田較少，大中型油氣田儲量占整個凹陷總儲量的四分之三以上，且主要分布在中央反轉構造帶。因此，在中央反轉構造帶上尋找大中型油氣田是當前東海地區(qū)增儲上產、建設華東地區(qū)清潔能源基地的重要保障。玉泉構造位于中央反轉構造帶中部，是東海盆地已發(fā)現(xiàn)的最大背斜構造，面積超過500 km2，是西湖凹陷尋找大中型油氣田的最有利區(qū)帶之一。自 1985 年至今，玉泉構造共鉆探井5 口，揭示天然氣三級地質儲量超 2500 億m3，但探明程度不到5%[3]。究其原因，是因為對該構造的油氣成藏關鍵要素認識不夠全面，對油氣成藏關鍵要素間的動態(tài)時空匹配關系研究不夠深入，從而制約了有利勘探目標的精準定位。

目前針對西湖凹陷整體油氣成藏規(guī)律研究主要存在塔式成藏[4]、超壓控藏[5]、“儲保耦合”控藏[2]等成藏理論，但缺乏對油氣成藏關鍵要素發(fā)育史及其時空匹配關系的深入研究。對于西湖凹陷中央反轉構造帶油氣成藏要素演化史，前人在反轉背斜成因演變[6]、圈閉的遞進式演變史[7]、生烴演化歷史[8]等方面有一定的研究，對于油氣充注史分析主要存在兩種觀點：一種認為中央反轉構造帶存在三期油氣充注[9-10]且以后兩期油氣充注為主；另一種認為中央反轉構造帶存在兩期油氣充注[11-12]，但該兩期的油氣充注主次關系未明確。鑒于玉泉構造油氣成藏要素演化史特別是油氣充注史研究的薄弱，再加上各油氣成藏要素間的聯(lián)系不夠密切，本文在西湖凹陷中央反轉構造帶擠壓反轉背景下，研究了玉泉構造演化史、斷裂發(fā)育史、圈閉發(fā)育史、成巖史、生烴史與油氣充注史的時空匹配關系并據(jù)此指出有利勘探方向，以期為下一步鉆探評價及決策提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質背景

1.1 區(qū)域構造地層特征

西湖凹陷位于東海盆地東部大陸架東緣，呈NNE 展布，南北長約400 km，東西寬約100 km，面積約為5.18× 104km2[13]。西湖凹陷東部為釣魚島隆褶帶，西部由北向南依次為長江凹陷、海礁隆起、錢塘凹陷和漁山東低隆起，南臨釣北凹陷，凹陷自西向東依次可分為西部斜坡帶、中央反轉構造帶和東部斷階帶[14]。其中，中央反轉構造帶發(fā)育一系列反轉背斜構造，其由北向南進一步劃分為嘉興反轉帶、寧波反轉帶和天臺反轉帶，玉泉構造位于寧波反轉帶，與北部古珍構造均發(fā)育大型反轉背斜構造樣式，西側緊鄰印月構造（圖1）。

圖1 西湖凹陷玉泉構造位置圖Fig.1 The tectonic setting of the Yuquan Structure in Xihu Sag

參考前人地震層序劃分[6-13,15]，西湖凹陷主要劃分出8 個不同級別的地震反射界面（T0、T10、T20、T30、T40、T50、T100、Tg），分別代表著發(fā)育較齊全的西湖凹陷新生界，由老至新分別為：古新統(tǒng)（具體組段不詳），始新統(tǒng)寶石組、平湖組，漸新統(tǒng)花港組，中新統(tǒng)龍井組、玉泉組、柳浪組，上新統(tǒng)三潭組，第四系東海群（圖2）。本文研究主要目的層為龍井組和花港組，龍井組以T17地震反射界面為界分為龍井組上段和龍井組下段，花港組以T21地震界面為界分為上、下兩段，花港組上段分為H1—H5 五個砂層組，花港組下段分為H6—H10 五個砂層組。

圖2 西湖凹陷玉泉構造地層劃分Fig.2 Chronostratigraphic division of the Yuquan Structure in Xihu Sag

1.2 區(qū)域構造演化特征

運用平衡剖面技術結合地震剖面特征研究發(fā)現(xiàn)，西湖凹陷主要經歷了古新統(tǒng)至寶石組沉積末期（約43.0 Ma）的斷陷期、寶石組沉積末期至平湖組沉積末期（約32.0 Ma）的斷拗轉換期、平湖組沉積末期至龍井組沉積末期（約16.4 Ma）的拗陷期、龍井組沉積末期至玉泉組沉積末期（約13.0 Ma）的強反轉期、玉泉組沉積末期至柳浪組沉積末期（約5.3 Ma）的弱反轉期（拗陷-區(qū)域沉降轉換）和柳浪組沉積末期至今的區(qū)域沉降期（圖3），中央構造帶于龍井運動時期經歷了強烈構造反轉，形成玉泉、古珍等背斜構造，同時，花港組上段及以淺層系晚期NWW 向斷層伴生背斜發(fā)育，表現(xiàn)為橫張弱扭性質。

圖3 西湖凹陷中部構造演化剖面圖剖面位置見圖1①。Fig.3 Structural evolution profile in the middle of the Xihu SagSee Fig.1① for profile location.

2 油氣成藏關鍵要素發(fā)育史

在西湖凹陷中央構造帶擠壓反轉背景下，以區(qū)域構造演化為基礎，對玉泉構造斷裂發(fā)育史、圈閉發(fā)育史、生烴史、油氣充注史及成巖階段進行綜合分析，研究其油氣成藏要素時空匹配關系，挖掘該構造的勘探潛力。

2.1 斷裂演化階段

玉泉構造斷裂發(fā)育主要經歷了3 個階段：前擠壓反轉期（龍井運動前）、擠壓反轉早期和擠壓反轉晚期（圖4）。

圖4 西湖凹陷玉泉構造斷裂演化特征底圖為H3 斷裂平面分布綱要圖。Fig.4 Evolution characteristics of the faults of the Yuquan structure in Xihu SagThe background map is the outline of the H3 fault plane distribution.

前擠壓反轉期：以花港組沉積末期（約23.3 Ma）為例，該期斷裂活動弱，僅F1—F7 斷裂持續(xù)活動，多為NE—NNE，且F2、F6 等斷裂南北不連續(xù)（圖4a）。

擠壓反轉早期：約玉泉組沉積末（約13.0 Ma），NWW 向構造應力擠壓與NE—NNE 向斷層南北活動差異背景下，構造開始發(fā)生反轉，并在應力更強的中北區(qū)局部高點發(fā)育Ft1—Ft4 等NWW 向調節(jié)斷層，向下延伸至T21界面附近，同時，油源斷裂F1、F2 南北連接，F(xiàn)3 斷層向南延伸（圖4b）。

擠壓反轉晚期：約柳浪組沉積末期（約5.3 Ma），構造反轉后地層沉降趨于穩(wěn)定，F(xiàn)t1—Ft4 等NWW向調節(jié)斷層大量發(fā)育于玉泉構造中北部局部高點。擠壓反轉晚期形成的EW 向斷層（向上斷至玉泉組，向下多斷至T20界面）發(fā)育于玉泉構造南部（圖4c），該期構造總體斷裂組合樣式基本定型。

2.2 圈閉發(fā)育史

在上文斷裂發(fā)育演化背景下，玉泉構造同樣經歷了前擠壓反轉期（龍井運動前）、擠壓反轉早期和擠壓反轉晚期3 個圈閉發(fā)育階段（圖5）。

圖5 西湖凹陷玉泉構造圈閉演化特征Fig.5 Evolution characteristics of traps in the Yuquan structure in Xihu Sag

前擠壓反轉期：花港組沉積末期（約23.3 Ma），多條斷層控制，南北連續(xù)性差。斷層形態(tài)受到剛性基底邊界影響（剛性地層相對塑性地層而言不易變形，盆地內Tg界面以上地層普遍相對較軟，擠壓力主要通過相對剛性盆地基底向上傳遞[6]）。該期圈閉基本不發(fā)育（圖5a），但不排除局部背斜圈閉的形成，花港組在玉泉構造及周邊構造普遍沉積。

擠壓反轉早期：玉泉組沉積末（約13.0 Ma），擠壓反轉過程中，多條斷層控制多個背斜發(fā)育，背斜軸跡延伸方向多與斷層走向平行，同時形成幾個構造鞍部，由于SEE 向應力的影響，斷層伴生背斜之間多以NWW 向的鞍部分隔（圖5b）。該期花港組埋深約在1500～3400 m，龍井組下段埋深在400～1500 m，龍井組上段頂部及玉泉組被剝蝕（圖3d）。

擠壓反轉晚期：柳浪組沉積末（約5.3 Ma），剛性基底嵌入段擠壓持續(xù)增強，中塊背斜持續(xù)抬高，分隔中-北塊、中-南塊的鞍部被抬高，多條斷層伴生背斜連結形成巨型背斜，該期圈閉基本定型（圖5c）。玉泉構造西北部兩條通源斷層F1、F2 的分割使其與印月構造并未連結，剛性基底在構造北部的缺失導致玉泉構造北區(qū)的構造鞍部抬升并不明顯，使古珍與玉泉構造分隔。該期花港組埋深1900～3800 m，龍井組下段深度約為800～1900 m，龍井組上段頂部被剝蝕后埋深約為350～800 m，柳浪組穩(wěn)定沉積（圖3e）。

2.3 生烴演化史

西湖凹陷中央反轉構造帶鉆遇氣層普遍為干氣，始新統(tǒng)平湖組烴源巖在凹陷范圍內大面積分布，且沉積厚度大，為西湖凹陷的主力烴源巖層系[16-19]。通過已鉆井揭示的玉泉構造烴源巖厚度、埋深以及有機質豐度、氫指數(shù)、地溫梯度等參數(shù)，利用Trinity軟件進行模擬，認為該洼主要經歷了兩期大規(guī)模生烴期：第一期大規(guī)模生烴發(fā)生在約20～9 Ma，對應龍井組沉積中期至柳浪組沉積中期，從生排烴曲線斜率來看，該期生排烴強度最大；第二期大規(guī)模生烴發(fā)生在約5 Ma 至今，對應柳浪組沉積末期至今，該期生排烴強度相對第一次較弱（圖6）。值得注意的是，中央洼陷總排烴量為18.4 萬億方天然氣（換算石油約147 億t），相對總生烴量68.0 萬億方天然氣（換算石油約542 億t）來說排烴率僅為27%，這與平湖組泥巖厚度大及地層致密有較大的關系。

圖6 西湖凹陷中央洼陷生排烴量統(tǒng)計Fig.6 Statistics of hydrocarbon generation and expulsion in central depression of Xihu Sag

2.4 油氣成藏史

由于玉泉構造樣品分析化驗資料較少，該構造已有的資料無法支撐準確厘定油氣成藏史。而緊鄰玉泉構造北部的古珍構造錄井化驗資料豐富，與玉泉構造在斷裂發(fā)育史、圈閉發(fā)育史上相似度頗高，且二者均由中央洼陷平湖組供烴，古珍構造的油氣充注史可以與玉泉構造進行有效類比。周心懷等[10]通過對古珍構造花港組鹽水包裹體的研究，結合儲層自生伊利石同位素測年技術，明確古珍構造油氣有效成藏期次為兩期：12～9 Ma 和3 Ma 至今。第一期成藏對應龍井運動時期，為構造大規(guī)模擠壓抬升期，且處于第一次大規(guī)模生排烴期內，該期H7 已經致密，H3 孔隙演化基本定型；第二期成藏對應沖繩運動時期，表現(xiàn)為大面積的區(qū)域沉降和海水侵入，處于第二次大規(guī)模生排烴期內，該期H5 砂層組以下普遍致密。據(jù)此認為玉泉構造同樣經歷了龍井運動時期和上新世以來的兩次油氣充注期，下面依據(jù)玉泉構造唯一具有包裹體資料的YQ-1 井鹽水包裹體均一溫度結合埋藏地溫史準確厘定玉泉構造的油氣充注時間。

玉泉構造流體包裹體主要集中在H7、H3 和龍井組下段，H1 層存在少量流體包裹體，鑒于各層捕獲包裹體深度差異較大，反映的均一溫度不集中，取各層內具有代表性深度段（小于80 m）內的鹽水包裹體統(tǒng)計其均一溫度，結果表明H7 均一溫度主要在145～165 ℃之間，H3 均一溫度主要為114～133 ℃，龍井組下段均一溫度主要為83～94 ℃。結合埋藏地溫史分析玉泉構造各層油氣充注時間，H7自17.9 Ma 以來基本一直處于油氣充注期內，可能與H7 砂層組靠近平湖組烴源巖且上覆H6 為一套巨厚泥巖層有關，該層成藏時間為13.0 Ma 至今；H3主要經歷了14.6～11.4 Ma 和4.2 Ma 至今兩期油氣充注，成藏時間為13.0～11.4 Ma 和4.2 Ma 至今兩期；龍井組下段則為3.4 Ma 至今晚期一期充注成藏（圖7）。

圖7 西湖凹陷玉泉構造鹽水包裹體均一溫度分布及油氣充注史分析圖Fig.7 Distribution of homogeneous temperature of the brine inclusion and analysis of hydrocarbon filling history in the Yuquan Structure

3 油氣成藏要素時空匹配關系

對油氣聚集成藏要素進行“六史”綜合分析，能夠明確成藏要素時空匹配關系、有效性及油氣聚集程度。前文已分析在兩次油氣成藏期內H7 砂層組埋深兩次至3820 m 以下處于致密狀態(tài)，從現(xiàn)今成巖階段來看，深度3820 m 剛好處于中成巖A2期向中成巖B 期轉化的界線附近，3820 m 以下為堿性成巖環(huán)境，原生孔大量減少，僅剩少量次生溶孔，深部儲層致密后有利于油氣向淺層運移。第一次大規(guī)模生烴階段剛好處于玉泉構造擠壓反轉早期，NWW 向斷層于該期大量形成，背斜大量發(fā)育，對應油氣第一期成藏；第二次大規(guī)模生排烴時期對應沖繩海槽運動期，為區(qū)域較穩(wěn)定沉降期，該期斷裂組合樣式和圈閉基本定型，對應油氣第二期成藏，玉泉構造油氣成藏史與構造演化史、成巖史、生烴史、埋藏史、圈閉發(fā)育史“六史”耦合關系良好（圖8）。

圖8 西湖凹陷玉泉構造“六史”綜合演化示意圖Fig.8 Schematic diagram of geological evolution of the Yuquan structure, Xihu Sag

第一期油氣成藏期雖然供烴洼陷生排烴強度較大，但玉泉構造正經歷構造反轉期，背斜尚處于雛形和發(fā)育階段，油氣成藏規(guī)模并未成型，而第二次成藏期內斷裂組合樣式與圈閉均已定型且區(qū)域較穩(wěn)定沉降，再加上現(xiàn)今油氣分布以干氣為主，與第二次大規(guī)模生烴期排烴類型相符，因此，晚期4.2 Ma 以來的油氣充注最為有利。綜合來看，花港組下段H6—H7 為晚期油氣持續(xù)充注成藏，但儲層物性較差；花港組上段為兩期油氣充注成藏且第二期為主要油氣成藏期，成藏時間與兩次大規(guī)模生烴期、擠壓反轉早期和晚期、中成巖階段A 期時空匹配關系良好，儲層物性較好；龍井組及更淺層位整體為晚期一期規(guī)模成藏，與第二次大規(guī)模生烴期、擠壓反轉晚期、早成巖階段B 期時空匹配關系良好，儲層物性最好。

4 有利勘探方向預測

根據(jù)前文玉泉構造“六史”分析及其時空匹配關系研究，早期發(fā)育的NE 向斷層F1、F2、F3 持續(xù)活動，溝通烴源巖，玉泉構造北部、古珍雙向持續(xù)供烴，油氣藏規(guī)模明顯大于其他地區(qū)（圖9）。晚期發(fā)育的NWW 向斷層多下斷至花港組上段底部的H5 砂層組，其活動時間與構造反轉期、圈閉形成期及第一期油氣充注時間相似，不利于油氣的保存，對花港組上段氣藏有較大的破壞作用，這是玉泉構造各井區(qū)花港組上段油氣充滿度明顯低于古珍油氣充滿度的主要原因。同時，應該注意到，晚期發(fā)育的NWW 向斷層在破壞花港組上段油氣藏的同時，油氣沿斷層運移至龍井組及更淺層位，在龍井組有利圈閉聚集成藏，如YQ-1 井區(qū)龍井組下段頂部，探明天然氣儲量達30 億m3。另外，花港組下段雖然自13.0 Ma 以來油氣持續(xù)充注，油氣成藏期與兩次大規(guī)模生烴期及圈閉發(fā)育期耦合良好，但由于經歷過深埋，處于中成巖階段B 期，儲層物性較差，以當前技術水平來看，該段基本不具有經濟開發(fā)價值。

圖9 西湖凹陷玉泉構造近南北向氣藏剖面圖剖面位置見圖5c②。Fig.9 The near N-S gas reservoir profile of Yuquan structure in Xihu SagSee Fig. 5c② for profile location.

由此總結出玉泉構造乃至整個中央反轉構造帶尋找有利勘探目標的關鍵條件，對于花港組目標應具備以下條件：① 靠近早期發(fā)育的NNE 油源斷層；② 避開晚期NWW 向調節(jié)斷層；③ 以花港組上段為勘探主要目的層。對于龍井組及以淺層位的目標應具備條件：① 緊鄰晚期NWW 向調節(jié)斷層；② NWW 向調節(jié)斷層向下切穿花港組H3—H5 儲層。

綜上，認為YQ-3 井區(qū)北部、YQ-1 井區(qū)北部花港組上段與YQ-3 井區(qū)NWW 向斷層上盤龍井組、YQ-1 井區(qū)龍井組上段為有利勘探區(qū)（圖5c、圖9）。

5 結論

（1）玉泉構造斷裂發(fā)育主要經歷了前擠壓反轉期、擠壓反轉早期和擠壓反轉晚期3 個階段，NWW 向調節(jié)斷層在擠壓反轉早期發(fā)育于構造局部高點，在擠壓反轉晚期斷層活動趨于穩(wěn)定，同時擠壓反轉早期和擠壓反轉晚期也是圈閉發(fā)育和圈閉定型的重要階段。

（2）玉泉構造花港組下段H6—H7 自13.0 Ma以來油氣持續(xù)充注成藏至今，但儲層物性較差；花港組上段為13.0～11.4 Ma 和4.2 Ma 至今兩期油氣充注成藏且第二期為主要油氣成藏期，成藏時間與兩次大規(guī)模生烴期、擠壓反轉早期和晚期、中成巖階段A 期時空匹配關系良好，儲層物性較好；龍井組及更淺層位整體為3.4 Ma 至今一期充注成藏，與第二次大規(guī)模生烴期、擠壓反轉晚期、早成巖階段B 期時空匹配關系良好，儲層物性最好。

（3）玉泉3 井區(qū)北部、玉泉1 井區(qū)北部花港組上段與玉泉3 井區(qū)NWW 向斷層北翼龍井組、玉泉1 井區(qū)龍井組上段為玉泉構造的有利勘探區(qū)。