南黃海海相層石油地質(zhì)條件分析

南黃海海相層石油地質(zhì)條件分析

南黃海盆地位于下?lián)P子?xùn)|北部，是塔塔路斷裂帶以東的活動帶。根據(jù)青島海洋地質(zhì)研究所的最新研究結(jié)果，南黃海海相層的構(gòu)造分為“三個高度和兩個遺跡”五個結(jié)構(gòu)單元。從北到南依次為千里巖蓋帶、煙臺褶皺帶、山東褶皺帶、青島褶皺帶和非南沙褶皺帶（圖1）。南黃海經(jīng)歷了40余年的勘探,尚未獲得實(shí)際性的油氣突破,隨著南黃海海域油氣勘探的深入,海相中、古生界成為重要的遠(yuǎn)景區(qū)。2006年以前,雖然許多專家提出了將南黃海海相層作為勘探新領(lǐng)域,但由于缺乏鉆探資料并且地震剖面上無有效顯示,獲得的認(rèn)識多具推測性。隨著選區(qū)專項的啟動,項目組加大了地震資料采集技術(shù)的研究,獲得了海相古生界的有效地震反射資料,使得南黃海海相層的研究得以深入開展。本文在新采集地震資料基礎(chǔ)上,通過收集周邊可類比區(qū)的分析資料,對南黃海海相層的石油地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析預(yù)測。1疊紀(jì)下統(tǒng)地區(qū)根據(jù)地震剖面上不整合面特征,結(jié)合區(qū)域地層和構(gòu)造運(yùn)動特征,將南黃海海相層劃分為6個地震層序(表1)。南黃海盆地海相層自下而上發(fā)育有震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系。南黃海海相層全區(qū)廣泛分布,發(fā)育較完整,保存相對完好,厚度可達(dá)近萬米。但由于各構(gòu)造區(qū)塊在地史中的演化程度不盡相同,造成不同地區(qū)地層發(fā)育和保存程度各異。三疊系下統(tǒng)青龍組主要?dú)埩舴植加谇鄭u斷坳帶和勿南沙隆褶帶。另外,在煙臺逆沖帶Kachi-1井處有小面積分布。青龍組的分布總體上呈分割狀態(tài),走向為NE—NNE。青島斷坳帶和勿南沙隆褶帶上青龍組厚度為500~1500m,最厚2500m;煙臺逆沖帶Kachi-1井一帶厚250~1000m。大隆—龍?zhí)督M主要?dú)埩舴植加谇鄭u斷坳帶和勿南沙隆褶帶,另外,在煙臺逆沖帶東南部的Kachi-1井有小面積的分布。青島斷坳帶和勿南沙隆褶帶大隆—龍?zhí)督M厚度為1000~1500m,最厚達(dá)到2000m。泥盆系—三疊系下統(tǒng)(海相上構(gòu)造層)全區(qū)分布。嶗山斷隆帶和煙臺逆沖帶殘留厚度較小,一般小于1500m,青島斷坳帶和勿南沙隆褶帶,厚度為1000~4000m,最厚達(dá)到6000m。震旦系—志留系(海相下構(gòu)造層)在全區(qū)都有分布,厚度為2000~4000m,總體特征為中部薄、北部厚。嶗山斷隆帶東段厚度為1000~2000m;青島斷坳帶和勿南沙隆褶帶厚度為2000~3500m;煙臺逆沖帶厚度為2500~4000m,局部地區(qū)可達(dá)5000m。2石油的地質(zhì)條件2.1南海域海相烴源巖根據(jù)下?lián)P子地塊陸區(qū)地層、沉積相帶向海域展布的預(yù)測及研究區(qū)實(shí)際資料分析,認(rèn)為南黃海海相烴源巖主要有5套:下寒武統(tǒng)幕府山組、下志留統(tǒng)高家邊組、下二疊統(tǒng)棲霞組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)丁舐〗M、下三疊統(tǒng)青龍組。(1)有機(jī)質(zhì)豐度特征下寒武統(tǒng)在研究區(qū)未有鉆井揭示,根據(jù)華東局和江蘇油田下?lián)P子地塊陸區(qū)統(tǒng)計結(jié)果,其碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)豐度平均值為0.49%,泥巖有機(jī)質(zhì)豐度平均值為3.1%,從黃橋地區(qū)烴源巖分布看,幕府山組具有很高的有機(jī)質(zhì)含量,干酪根類型為Ⅰ型,為好烴源巖。下?lián)P子地塊下寒武統(tǒng),烴源巖RO為2.0%~3.0%,為高成熟—過成熟。在南黃海地區(qū)可以對應(yīng)下?lián)P子地塊蘇北地區(qū),經(jīng)埋藏史分析認(rèn)為南黃海下寒武統(tǒng)幕府山組烴源巖在志留紀(jì)末已處于成熟階段,在石炭紀(jì)進(jìn)入高成熟階段,在三疊紀(jì)末進(jìn)入或接近熱變質(zhì)階段。(2)熱演化程度及沉積相根據(jù)下?lián)P子地塊陸區(qū)下志留統(tǒng)烴源巖分析,高家邊組有機(jī)質(zhì)豐度為0.54%~2.67%,有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ型,N4井有機(jī)質(zhì)分析結(jié)果表明下志留高家邊組為較好烴源巖。在黃橋地區(qū)RO平均1.9%,熱演化程度為高成熟。局部地區(qū)可達(dá)過成熟。根據(jù)沉積相帶及地層總體埋藏深度分析,南黃海盆地下志留統(tǒng)烴源巖也應(yīng)處于高成熟,局部可達(dá)過成熟熱演化階段。經(jīng)埋藏史分析,認(rèn)為南黃海下志留統(tǒng)烴源巖基本在石炭紀(jì)已進(jìn)入成熟階段,在三疊紀(jì)末已進(jìn)入了高成熟階段,部分地區(qū)仍舊具一定的生烴潛力。(3)下二疊統(tǒng)懸掛群南黃海鉆井鉆遇下二疊統(tǒng)棲霞組,其中CZ35-2-1井鉆遇巖性主要為黑色灰?guī)r,烴源巖綜合評價為過成熟較好-好烴源巖(表2)。(4)烴源巖綜合評價據(jù)南黃海鉆井資料分析,上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M巖性為黑色泥巖,烴源巖綜合評價為過成熟好烴源巖;上二疊統(tǒng)大隆組巖性為黑色泥巖,烴源巖綜合評價為高成熟好烴源巖(表2)。(5)下三疊系青年群下三疊統(tǒng)青龍組為灰色灰?guī)r,烴源巖綜合評價為成熟差烴源巖(表2)。2.2儲備室南黃海海相中、古生界儲層較為發(fā)育,儲層類型以碳酸鹽巖儲層為主,碎屑巖儲層次之。(1)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)儲層南黃海海相中、古生界地臺型碳酸鹽巖地層普遍致密,只是在局部層段發(fā)育了儲層。其儲層分為白云巖孔隙儲層、礁灘相儲層、風(fēng)化殼儲層和裂隙儲層?？紫抖?%~8%。根據(jù)四川盆地的經(jīng)驗,白云巖有效孔隙度達(dá)到6%就是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)儲層。發(fā)育碳酸鹽巖儲層的主要層段有上震旦統(tǒng)燈影組、中上寒武統(tǒng)、奧陶系、石炭系、二疊系及下三疊統(tǒng)。WX5-ST1井普遍見到鮞粒亮晶灰?guī)r和團(tuán)粒亮晶灰?guī)r(圖2),說明青龍組具有與川東北三疊系類似的形成好儲層的潛在背景,是儲集條件較好的層位之一。CZ12-1-1井3212~3310m井段為石炭系中統(tǒng),基本為白云巖,純白云巖厚度達(dá)90m。為致密泥晶白云巖,孔滲性差。推測在水體更淺、能量更強(qiáng)的古隆起區(qū),可能發(fā)育亮晶白云巖,為好儲層。因此,該套地層是潛在的儲層發(fā)育層位。(2)志留系至泥盆系的砂巖儲層碎屑巖儲層主要發(fā)育于中志留統(tǒng)、上泥盆統(tǒng)及二疊系龍?zhí)督M。蘇北地區(qū)的鉆井揭示志留系至泥盆系的砂巖見油氣,具有一定的儲集能力,如N參2井2360.03~3554.39m井段(D-S),主要為細(xì)砂巖、粉砂巖及泥巖組成的砂泥巖地層。通過對N參2井志留系至泥盆系的砂巖物性分析,孔隙度最大近20%,滲透率最高達(dá)26.66×10-3μm2,由此可見,志留系至泥盆系的砂巖是下?lián)P子地塊有效儲層。因此,該層段也是南黃海非常重要的碎屑巖儲層。根據(jù)南黃海鉆井資料分析,龍?zhí)督M儲層不發(fā)育,但是由于該套儲層夾于大套暗色泥巖中,應(yīng)引起重視。從鉆井物性資料看,砂巖儲集物性總體偏差,孔隙度一般為4%~8%,泥質(zhì)含量相對較高,一般在4%~14%。海域龍?zhí)督M砂巖儲層的物性條件與陸區(qū)相似,孔隙度一般為4.4%~9.7%,滲透率一般為5.4×10-3~31.99×10-3μm2。2.3南海域蓋層組成根據(jù)海陸對比及工區(qū)資料分析,認(rèn)為南黃海共發(fā)育4套海相蓋層:下寒武統(tǒng)、下志留統(tǒng)、上二疊統(tǒng)龍?zhí)丁舐〗M、中—下三疊統(tǒng)、上三疊統(tǒng),其中下寒武統(tǒng)、下志留統(tǒng)、中—下三疊統(tǒng)為區(qū)域性蓋層,上二疊統(tǒng)龍?zhí)丁舐〗M、上三疊統(tǒng)為局部蓋層。但南黃海僅鉆遇上二疊統(tǒng)龍?zhí)丁舐〗M、下三疊統(tǒng)兩套蓋層。蓋層以泥質(zhì)巖為主,其次為蒸發(fā)巖和致密碳酸鹽巖。泥質(zhì)巖蓋層以下志留統(tǒng)高家邊組和上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M—大隆組泥巖為代表(圖3)。(1)沉積相類型及沉積特征下?lián)P子地塊陸區(qū)泥質(zhì)巖的突破壓力為14.2~21.1MPa,總體看突破壓力都較大。根據(jù)沉積背景分析,下寒武統(tǒng)幕府山組沉積時期發(fā)生大規(guī)模海侵,區(qū)域沉積了大套的泥巖,主要的沉積相類型為盆地相和陸棚相,為區(qū)域性蓋層。南黃海盆地的沉積格局延續(xù)了下?lián)P子地塊陸區(qū)的一隆兩坳的沉積特征,南北為陸棚相沉積,中央為臺地相沉積。預(yù)測陸棚相的泥質(zhì)蓋層為有利區(qū)域性蓋層區(qū),中央臺地相為較有利局部性蓋層區(qū)。(2)泥質(zhì)巖的組成下?lián)P子地塊陸區(qū)現(xiàn)今保留較為完整、基本上連片分布高家邊組,屬巖性單一的盆地—陸棚區(qū)沉積的均質(zhì)蓋層,泥質(zhì)巖厚度大,分布穩(wěn)定。下?lián)P子地塊陸區(qū)蓋層參數(shù)分析表明,下志留統(tǒng)泥質(zhì)巖具有較好的封閉性能,下?lián)P子地塊N4井泥質(zhì)巖黏土礦物相對百分含量,蒙脫石為14%~15%,伊利石為62%~67%,高嶺石為6%~7%,綠泥石為11%~17%,為片狀結(jié)構(gòu)的伊利石泥巖,伊利石呈半定向排列;興參1井等15個樣品巖石密度為2.71~2.88g/cm3,突破壓力大于12MPa,最大達(dá)85.9MPa,孔隙度0.2%~0.8%。根據(jù)對陸區(qū)高家邊泥巖分析,認(rèn)為下志留統(tǒng)封蓋能力較好,因此,推測南黃海地區(qū)煙臺逆沖帶、嶗山斷隆帶、青島斷坳帶和勿南沙隆褶帶的西部為高家邊組蓋層條件較好的泥質(zhì)巖蓋層有利區(qū),位于青島斷坳帶的東部和勿南沙隆褶帶的中南部是較有利泥質(zhì)巖蓋層區(qū)。(3)南科多組泥巖地層差異CZ35-2-1井揭示的龍?zhí)督M—大隆組的泥巖厚約385m,其中大隆組115m,龍?zhí)督M270m。大隆組泥地比達(dá)到93.92%,最大的單層泥巖厚度為47.5m;龍?zhí)督M的泥地比達(dá)到70%,最大的單層泥巖厚度為40m。南黃海龍?zhí)丁舐〗M泥巖聲波時差80~90ms/ft。估算的排替壓力18~25MPa,而古生界一般的泥巖蓋層的排替壓力為10~15MPa,因此從微觀特征上評價認(rèn)為龍?zhí)丁舐〗M為較好的蓋層。(4)棚相帶泥巖南黃海海域青龍組主要發(fā)育局限臺地、開闊臺地、斜坡—陸棚沉積,碳酸鹽巖發(fā)育。分析認(rèn)為斜坡—陸棚相帶水體較為穩(wěn)定,發(fā)育較為連續(xù)的泥巖夾泥質(zhì)灰?guī)r或薄層灰?guī)r,厚度較大,總厚398m,泥巖約207m。青龍組泥巖聲波時差約70ms/ft,估算的排替壓力約30MPa,均是天然氣的好蓋層,呈地區(qū)性分布,可以作為地區(qū)性蓋層,而開闊臺地和局限臺地發(fā)育的致密性灰?guī)r,可作為局部性蓋層。2.4下寒武統(tǒng)儲層下?lián)P子地塊經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動,發(fā)生了巨大沉積變遷,沉積了巨厚的海相地層,形成多套沉積旋回,從而形成多套生、儲、蓋組合。在南黃海海域?qū)嶋H資料分析的基礎(chǔ)上,對其進(jìn)行了有利生儲蓋組合的分析。結(jié)合鉆井資料及地震資料解釋結(jié)果,將南黃海地區(qū)海相中、古生界劃分為4套有利生、儲、蓋組合(圖3):第Ⅰ組合為震旦系—下寒武統(tǒng),烴源巖是下寒武統(tǒng)幕府山組烴源巖,儲層是晚震旦統(tǒng)燈影組白云巖儲層,蓋層是下寒武統(tǒng)幕府山組泥巖。該套組合全區(qū)分布。第Ⅱ組合為下寒武統(tǒng)幕府山組—下志留統(tǒng)高家邊組,烴源巖主要為下寒武統(tǒng)幕府山組和下志留統(tǒng)高家邊組的烴源巖;儲層主要是中寒武統(tǒng)—早奧陶系的白云巖、生物碎屑灰?guī)r及裂隙溶蝕型灰?guī)r;早志留世發(fā)育的厚層高家邊組泥質(zhì)巖為蓋層,這是一套區(qū)域性蓋層。第Ⅲ組合為下志留統(tǒng)高家邊組—上二疊統(tǒng)大隆組,烴源巖為下志留統(tǒng)高家邊組和二疊系棲霞組、龍?zhí)丁舐〗M烴源巖;儲集巖包括碎屑巖和碳酸鹽巖,碎屑巖儲層為志留系、泥盆系、石炭系金陵組、高驪山組、二疊系龍?zhí)督M的砂巖,碳酸鹽巖儲層包括石炭系和州—船山組、二疊系棲霞組的白云巖、生物碎屑灰?guī)r及裂隙、溶蝕型灰?guī)r,而且棲霞組頂部的風(fēng)化殼是有利的儲層;蓋層為早二疊世初期沉積的泥巖及晚二疊世沉積的龍?zhí)丁舐〗M的厚層泥巖,由于煙臺逆沖帶大部分地區(qū)缺失龍?zhí)丁舐〗M,白堊系的湖相泥巖可作為蓋層,直接覆蓋在棲霞組或下伏的石炭系碳酸鹽巖儲層上。第Ⅳ組合為上二疊統(tǒng)—白堊系和古近系,烴源巖主要是上二疊統(tǒng)陸棚相泥巖和潮坪—瀉湖—沼澤泥巖和煤層,其次是青龍組下部陸棚相泥巖,儲層為青龍組的白云巖、生物碎屑灰?guī)r及裂隙溶蝕型的灰?guī)r、古風(fēng)化殼;蓋層為青龍組自身的陸棚—斜坡相致密泥質(zhì)灰?guī)r、臺地相致密灰?guī)r。3有利勘探區(qū)綜合研究認(rèn)為海相下組合的有利勘探遠(yuǎn)景區(qū)為嶗山斷隆帶的中西部。海相上組合的有利勘探遠(yuǎn)景區(qū)為青島坳陷帶和勿南沙隆褶帶的西部(表3)。3.1震旦系-志留系沉積型下組合殘留地層主要是震旦系—下志留統(tǒng),局部可能存在中志留統(tǒng)。下組合勘探遠(yuǎn)景區(qū)為嶗山斷隆帶的中西部,該區(qū)生儲蓋組合配置好,斷層不發(fā)育,地層從震旦系-志留系沉積完整,保存條件好至較好。烴源巖主要是下志留統(tǒng)陸棚相的烴源巖、下寒武統(tǒng)的泥質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)巖,儲層是晚震旦系的白云巖以及寒武系和中下奧陶統(tǒng)的灰?guī)r和白云巖,蓋層主要是晚奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)的泥質(zhì)蓋層或寒武系底部的泥質(zhì)巖和致密灰?guī)r以及中下奧陶統(tǒng)致密灰?guī)r。3.2青島斷提出的烴源巖上組合在煙臺逆沖帶和嶗山斷隆帶地層缺失較為嚴(yán)重,而且煙臺逆沖帶構(gòu)造較為復(fù)雜,殘留地層主要是中上泥盆統(tǒng)—下二疊統(tǒng),局部地區(qū)殘留上二疊統(tǒng)和下三疊統(tǒng),而青島斷坳帶和勿南沙隆褶帶地層保存較為完整,只是在青島斷坳帶北部和東北部缺失了較多的地層。上組合的勘探遠(yuǎn)景區(qū)為青島斷坳帶和勿南沙隆褶帶西部,該區(qū)烴源巖條件相對較好,主要是下志留統(tǒng)和上二疊統(tǒng)陸棚相泥巖,此外可能發(fā)育下二疊統(tǒng)棲霞組烴源巖,儲層主要是中上泥盆的砂巖和