中國南方海相油氣藏破壞類型及其時空分布

李雙建，高 波，沃玉進，周 雁，袁玉松

(中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發研究院，北京 100083)

世界范圍內，富油氣盆地和貧油氣盆地單位面上發現的油氣當量比為500∶1，而這2種盆地內有機質總量的比只是20∶1，兩者產生如此巨大的差異的原因在于有些盆地內大量的油氣在地質歷史時期被破壞或者散失了[1]。中國南方海相地層是經過多期構造運動改造的殘留盆地，沉積地層發生多次抬升剝蝕或下降深埋，不同地區地層的巖性、厚度、產狀、沉積成巖和構造應力特征具有較大差異，地質歷史時期有過大量油氣生成、運移、聚集、成藏的過程，但后期破壞嚴重，因此，油氣保存條件是決定油氣勘探成敗的關鍵因素[2-6]。迄今，南方海相地層中共發現地面天然瀝青、油氣苗約1 800余處，40余處大、中型古油藏、約430口油氣顯示井。本次研究依據對南方古油藏、瀝青點、油氣苗點和鉆井顯示的典型解剖與區域統計，從油氣成藏與破壞的基本地質因素出發，總結了南方海相油氣藏破壞的基本類型及其可能的分布范圍，以期能對南方海相油氣勘探有所借鑒。

1 南方海相油氣顯示特征

中國南方地區油氣顯示眾多，類型豐富，主要包括地表瀝青、油苗、氣苗、井下油、氣顯示等(圖1)。

根據地面和地下鉆井636個油氣顯示的統計結果(表1)，各種油氣顯示中以瀝青顯示點最多，有233個，占到總油氣顯示的36.6%；油苗及油顯示次之，共計250處，占到總油氣顯示的39.3%；氣顯示共計153處，占到總油氣顯示的24.1%。不同層位油氣顯示程度存在較大差異，按照油氣顯示的發育程度，由多到少的順序依次為二疊系、三疊系、泥盆系、石炭系、奧陶系、寒武系、志留系和震旦系，發現油氣顯示的個數分別為185,147,75,60,49,47,45,28，分別占總油氣顯示的29.1%,23.1%,11.8%,9.4%,7.7%,7.3%,7%,4.3%。總體上來看，三疊系和上古生界以油、氣顯示為主，而下古生界和震旦系則以瀝青顯示占主導地位。根據油氣源對比研究，按照生儲配置關系，油氣顯示可劃分為“自生自儲”、“下生上儲”、“上生下儲”等多種類型；按照原油的性質，又可將油苗分為正常油、輕質油、凝析油以及由于水洗作用而形成的重質油；氣苗則可根據組分特征分為烴類氣和非烴氣(氮氣和二氧化碳氣)。

圖1 中國南方大陸海相油氣顯示分布簡圖

地層地 面油苗氣苗瀝青地面共計井 下油顯示氣顯示瀝青井下共計主要分布位置T7415281171316130 貴州三疊系相變帶(臺緣斜坡帶),十萬大山盆地北坡,川東北(瀝青),句容—海安地區P4817721372121648 南盤江坳陷,十萬大山盆地北坡,川北,川西,江漢南部鉆井,句容—海安地區C12111336617124 桂中坳陷北部,貴州平原,滇東宜良、路南,渝東鉆井,句容—海安地區D2081947914528 黔南及佳中坳陷北部(氣、瀝青),滇東華寧—曲靖(油),上寺(油苗),句容—海安地區S102162887217 黔東凱里—石阡(油、氣),麻江—都勻(瀝青),川東南,句容—海安地區O81243394316 黔東凱里地區(油氣),麻江地區(瀝青)-C69203527312 黔東銅仁、甕安、丹寨地區,川西北,大巴山前緣,川東南Z118194329 黔東甕安、麻江(瀝青),黔北大方(氣),遵義(瀝青)、南江楊壩,川西南,川東南合計17864210452728923184

油氣顯示類型在平面上的分布，明顯地受烴源巖的發育范圍、熱演化程度和構造分區的控制。在下寒武統和下志留統烴源巖發育的地區，由于烴源巖的熱演化程度高，進入生油門限的時間較早，早期形成的古油藏和分散可溶有機質在后期的演化過程中因高溫作用而發生裂解，目前多以瀝青形式殘留下來，在保存條件相對較好的地區，由于斷裂的溝通，可見氣苗或氣顯示，如湘鄂西、黔中古隆起及其周緣、江南雪峰周緣下古生界中廣泛分布的瀝青及油氣苗顯示。與下古生界相比，上古生界烴源巖熱演化程度相對較低，在部分地區上古生界烴源巖目前尚處于高成熟階段，由于烴源巖進入生油門限的時間較晚，在演化程度相對較低的地區，可見油顯示(如川西北地區、江漢盆地南部、湘鄂西以及黔南凱里等地區)。在中、新生界沉積厚度較大的地區，上古生界烴源巖早期形成的可溶有機質也因裂解作用而發生油氣轉化，產生熱演化瀝青，同時斷裂的溝通也可使下古生界烴源巖形成的天然氣向上運移，導致上古生界和三疊系中不僅油氣顯示比較發育，而且瀝青也比較發育。其中，三疊系瀝青及油氣顯示主要分布于四川盆地周緣及江漢盆地；上古生界瀝青及油氣顯示主要分布于湘黔桂地塊及四川盆地周緣，在湘鄂西地區亦有分布；下古生界瀝青主要分布于江南雪峰隆起西北緣及黔中古隆起及其周緣。

2 油氣藏破壞的影響因素與類型劃分

影響油氣藏保存與破壞的地質因素包括蓋層封閉性、構造活動(斷層封閉性、抬升剝蝕、巖漿活動等)、天然氣擴散、微裂縫散失、水文地質條件、烴源巖質量及其生烴演化史等多個方面[7-9]。參照吳元燕等[10]對中國油氣藏破壞類型的總結與劃分標準，首先考慮引起油氣藏破壞的最初因素，如強烈的地殼隆升活動、斷層通天、巖漿侵入等，與這些破壞作用相伴生的往往有生物降解、分子擴散、原油裂解等破壞作用。其次是將油氣藏破壞類型納入含油氣系統范圍之內，從時間角度考慮，油氣藏破壞既可發生在油氣成藏過程之中，也可能發生在油氣藏的保存期內。最后，結合盆地發展演化階段，從宏觀角度劃分油氣藏破壞類型及其分布范圍。根據南方海相實際地質情況，將該區古油藏的破壞類型分為斷裂活動破壞型、油藏抬升破壞型、褶皺變動破壞型、深埋裂解破壞型、巖漿切割破壞型和流體沖洗破壞型6種主要類型(表2)。

3 油氣藏破壞類型的典型解剖

3.1 斷裂活動破壞型

斷裂活動是導致油氣藏破壞的一個極其重要和復雜的地質因素，斷裂規模小時，只是分割油氣田使之儲量規模變小，并且可能成為油氣運移的通道；斷裂規模較大時，油氣沿斷裂大量散失，原生油氣藏遭到破壞。南方海相被斷裂活動破壞的油氣藏數量頗多，其中一部分是伴隨地層抬升造成主要蓋層剝蝕引起的油氣藏破壞，諸如湘鄂西復背斜上諸多油氣構造；另一部分斷裂破壞油氣藏并未造成主要蓋層剝蝕，但是卻造成油氣沿斷裂散失，例如石柱復向斜緊鄰方斗山、齊躍山高陡背斜翼部的潛伏構造，斷層多是油氣藏散失的主因[11-12]。

以黃金臺構造的黃金1井為例，該構造位于萬縣復向斜整體封存構造保存單元區,其整體上為T2—J同造山前陸盆地所覆蓋，水文地質、水動力封閉條件良好，為高礦化度水文地質封閉區和水動力承壓區。盡管石炭系地層水屬高礦化度的CaCl2型沉積承壓水，但不能反映斷層在各個時期都具有封閉性。通過對黃金1井斷層形成史與油氣充注史的研究認為，該井石炭系主探目的層失利的主要因素仍然是斷層破壞。

黃金臺潛伏構造為位于方斗山高陡背斜帶西北翼的一個斷界構造，黃金1井開孔井位位于方斗山高陡背斜帶西北翼侏羅系自流井群。地面地下斷裂發育, 黃金臺斷層和方西斷層為主要斷層。黃金臺斷層縱貫于黃金臺二疊系底構造軸部，為北西傾的逆沖斷層，其上延終端被截于方西斷層和嘉陵江組地層。方西斷層位于方斗山高陡背斜帶西北翼，為南東傾的逆沖斷層，其上延終端為地面井口附近及嘉陵江組地層，往東與方斗山高陡背斜帶二疊系—三疊系露頭區相連。

表2 中國南方海相油氣藏破壞類型及其特征

圖2 鄂西渝東地區黃金1井過井地質剖面

從而形成了由黃金臺斷層、方西斷層、方斗山高陡背斜二疊系—三疊系露頭區組成的天然氣逸散系統(圖2)。天然氣在成藏聚集過程中，當聚集量大于散失量，天然氣聚集成藏；圈閉內氣藏氣柱壓力達到可以突破斷層封蓋能力時，斷層開啟，造成天然氣散失。

3.2 油藏抬升破壞型

地層的抬升對油氣藏的形成與保存同樣具有雙層作用。一方面地層抬升可以造成砂體回彈或儲層微裂縫的形成，產生負壓和增容效應，形成流體的低勢區，使其成為油氣運聚的最有利場所；另一方面構造抬升強烈的地區，油氣藏的蓋層遭剝蝕破壞，致使石油暴露地表，遭受氧化和生物降解。蓋層微裂縫的形成的物理實驗模擬也表明，泥巖蓋層深埋后的抬升作用，是造成蓋層微裂縫形成的主要原因[13]，對于氣藏而言微裂縫的破壞作用無疑是致命的。南方海相大型古油藏多數都經歷了油氣轉化過程，在地質歷史時期都曾存在過古氣藏，燕山期以來的強烈地層抬升剝蝕是這些古油氣藏最終破壞的主要因素。

以黔中的麻江古油藏為例，古油藏的主力生油層為下寒武統盆地相—陸棚相的黑色泥頁巖，紅花園組和翁項組第三段儲層的蓋層分別為志留系翁項組第二段和第四段泥頁巖，其封閉性能好，使麻江古油藏原始石油儲量可達約16×108t[14]。古油藏的成藏期主要在加里東中、晚期，但在加里東末，由于廣西運動的過度抬升，造成背斜軸部地區蓋層剝蝕殆盡，導致儲層直接暴露而油氣藏遭受強烈氧化，成為瀝青狀稠油[15-16]。晚古生代至中生代油藏繼續埋藏，到古近紀前，燕山運動造成區域褶皺和抬升時，古油藏的主要儲層已經歷了近3億年的埋藏，最大埋藏深度達4 000～5 000 m，埋藏最大溫度達110～225 ℃，烴類保存狀態一般已進入油氣裂解及縮聚瀝青階段，儲層中的瀝青狀稠油向碳質瀝青的轉變。燕山—喜山期經歷了強烈的抬升對油藏進行改造破壞，燕山期以后的破壞，是對古油藏的徹底破壞與改造。因此，加里東末期和燕山期以來的抬升剝蝕作用造成了麻江古油藏2次大規模的破壞(圖3)。

圖3 黔東南麻江古油藏破壞歷史示意

3.3 褶皺變動破壞型

褶皺變動指的是那些受構造活動影響，構造高點發生遷移的油氣藏，造成原來的油氣藏發生調整或者被破壞，如四川盆地的資陽殘余氣藏。加里東早期，樂山—龍女寺古隆起已初具雛形，資陽和威遠地區均處于較高的部位。志留系沉積時,川南、川東南下寒武統烴源巖成熟并向外排烴，古隆起是聚烴的有利場所,并形成古油藏。加里東末期—海西期，樂山—龍女寺古隆起全面抬升上隆，資陽地區為主要的隆起中心，志留系被剝蝕殆盡，造成了先期古油藏的破壞。二疊紀，資陽和威遠地區又一次沉降，在整體沉降的過程中，資陽古圈閉進一步形成。這一古圈閉包括了威遠地區,威遠地區處于資陽古圈閉的南斜坡。這一時期也可稱為資陽—威遠古圈閉形成期。侏羅紀—晚白堊世，古油藏持續埋深，震旦系頂面曾埋深達6 000 m以上，古地溫超過200 ℃，原油全部裂解為天然氣和瀝青。這一時期，資陽—威遠古圈閉變化不大，古氣藏處于資陽地區。喜馬拉雅期，資陽和威遠地區隆升，但威遠地區隆升更快、幅度更大，現今震旦系頂海拔- 2 400 m ，資陽地區現今震旦系頂海拔-3 300 m，這就改變了2個地區的位能，資陽地區古圈閉被破壞[17]。

3.4 深埋裂解破壞型

嚴格意義上講，所有經過原油裂解而形成的氣藏，其原生古油藏都受到了深埋裂解破壞。這里所講的深埋裂解破壞型古油藏，主要是指那些本身不具備氣藏的優越封蓋條件，原油的裂解產生的氣體透過蓋層滲漏或微滲漏出地表，而儲層中僅剩下高演化的碳質瀝青的古油藏。這類古油藏在整個南方也普遍存在，典型的主要是沿江南—雪峰隆起分布的一系列震旦—寒武系古油藏。

以余杭泰山古油藏為例，泰山古油藏圈閉形成于中震旦世至中奧陶世，主要有礁塊圈閉、巖性圈閉、地層不整合圈閉和基底隆起背斜圈閉。圈閉形成時期早于主生油期，都屬于有效圈閉，古油藏形成期在奧陶紀晚期至志留紀。加里東旋回晚期泰山古油藏成藏后，由于油藏上覆地層不斷增加，至印支運動前泰山地區油藏埋深達5 000 m以上，溫度高達185 ℃以上，石油長期在這種高溫、高壓物理化學作用下，發生熱演化變質，形成瀝青和天然氣，一些不能開環的化合物芳構化并與多環芳烴和一些雜環化合物發生聚合反應并殘留下來[18]。印支運動使古油田區地層發生褶皺、斷裂，古油田中的氣體發生逸散或再分配；燕山期的多次構造運動，使褶皺變得更加緊密，由單一的背斜變成復背斜，多期斷裂活動把整個古油田切割成多個破碎殘塊，瀝青變質程度更高，蓋層基本上喪失了封蓋能力，從而造成氣態烴的大量逸散和次生氣藏的破壞。

3.5 巖漿作用破壞型

巖漿作用對油氣藏的破壞主要是由于巖漿侵入造成局部地溫場增高，使烴源巖熱演化程度異常增高，或者已有的原油裂解成氣，同時巖漿侵入往往伴生斷裂等其它作用一起對油氣藏造成破壞。南方海相巖漿作用對油藏的破壞主要分布于江南—雪峰隆起周緣、南盤江盆地和楚雄盆地。典型古油藏和鉆井有湖北通山半坑志留系古油藏、廣西南丹大廠泥盆系古油藏以及楚雄盆地云參1井、烏龍1井等[19]。

通山半坑古油藏位于鄂南通山縣境內，東起雷公尖，西至冷水坪，面積約27 km2；構造上位于江南隆起北側，九宮山背斜北翼西端，下志留統瀝青賦存于下志留統斷裂帶(圖4)。半坑地區下寒武統和下志留統生油時間比較早，加上后期多次構造運動的影響，油氣運移聚集復雜。下寒武統在加里東期開始生油，到早三疊世初期下志留統烴源巖成熟排烴，晚三疊世，下寒武統和下志留統烴源巖都處在生烴期，生成混源石油被保存在寒武系和志留系圈閉中。印支期的深埋使下寒武統和下志留統在早侏羅世開始生氣，并很快達到生氣高峰，儲層中的原油也可能因為深埋和溫度的升高而脫氣，石油脫瀝青作用沉淀了均質性較強的凝膠狀瀝青質，脫瀝青作用型瀝青賦存于志留系儲層中。

圖4 湖北通山半坑志留系古油藏地質圖與瀝青賦存狀態

對與瀝青伴生的瀝青砂中自生伊利石K-Ar定年結果顯示，志留系砂巖儲層中油氣充注不早于(180.88±1.32) Ma。而與古油藏相距5～10 km的九宮山花崗巖體，形成于早中侏羅世(通山幅)，與瀝青脈的充注時間相近。由此推斷由于燕山期的巖漿作用，賦存于下古生界的油氣(稠油)及地瀝青狀物質與熱液或飽含礦物的熱液體一道，沿著斷裂和裂隙向上運移，并大量的充注于斷裂帶中。高溫使江南隆起北緣的瀝青強烈演化，充填于斷裂帶中的稠油進一步演化生成瀝青。此時，瀝青與次生的石英脈、方解石相共生。由于喜馬拉雅期的伸展作用，使斷裂帶封閉性變差，甚至完全開啟。石油生成的天然氣逸散，而僅殘留遭受長時間的演化作用達到高變質無煙煤階段的瀝青，形成了現今的瀝青。

楚雄盆地中的云參1井在下奧陶統湯池組(O1t)地層中鉆遇厚約150 m的輝綠巖，結合云龍凹陷周邊巖漿巖調查分析其為海西期侵入巖。在井深1 620 m(O1q)采樣分析Ro值為1.06%，而2 076 m(O1t)樣品所測Ro值1.6%，說明侵入巖體對其發生烘烤，使其有機質加快演化。據云龍凹陷區帶評價資料，火成巖體的蝕變范圍對于泥質巖而言一般2～5 m，其對泥質巖蓋層本身影響較小，云參1井該段巖心破碎證實巖漿活動往往會引起大規模斷裂，破壞蓋層的封閉條件。

3.6 流體沖洗破壞型

流體沖洗破壞主要是指活躍的水動力條件改變油氣平衡狀態，初始的含油圈閉全部或部分被水占據或者后期產生的氣體充填早期的油氣圈閉，部分或全部破壞油氣藏。由于與地表水溝通的地層水富含氧，常常導致油氣藏被氧化，或者使油氣沿水層散失。南方典型的流體沖洗破壞油氣藏是建南氣田的嘉五段和蘇北黃橋CO2氣藏，前者是水洗破壞，后者是氣洗破壞。

建南氣田地下水化學垂直分帶表明，下侏羅統珍珠沖段—上三疊統須家河組為一高壓鹽水層，埋深800～1 200 m，鹽水礦化度高達130～200 g/L，水型為CaCl2型，屬交替停滯帶水。下侏羅統厚238 m的東岳廟段—大安寨組黑色頁巖起到了阻止地表水向下的交替，也起到對嘉陵江組大套膏巖不受地表淡水淋濾的保護作用。但嘉陵江組五段在建3、建31井產水，礦化度僅4.2 g/L，Na2SO4水型，說明有穿越流穿越石柱復向斜，這是T1j5段未獲氣流的重要原因。建南氣田飛仙關組三段、長興組二段、石炭系邊水井，地下水礦化度均高達90～130 g/L，CaCl2型，為沉積封存高礦化度變質水，說明飛仙關組三段以下各儲集層單元均處于沉積封存高礦化度區(圖5)。

4 多期構造運動對油氣藏破壞的影響

油氣保存條件涉及油氣生成、運移、聚散的全過程，影響因素眾多，但造成油氣藏破壞的根本原因是油氣藏形成后的構造變動。據統計，世界大氣田的地層傾角小于10°者占總數的78%,10°～20°者占15.3%,大于20°者占6.7%[20]。構造運動引起地層隆升剝蝕、褶皺變形、斷裂切割、地表水的下滲以及壓力體系的破壞，同時還因構造動力和應力作用使蓋層巖石失去塑性，造成封閉保存條件變差。揚子地區表現為一個早期海相克拉通內盆地(南華紀—中三疊世)與后期陸相碎屑盆地(晚三疊世晚期之后)疊合沉積的多旋回含油氣盆地。盆地沉降時間長，構造運動頻繁，多期次的構造運動對不同構造單元油氣藏的形成、改造及破壞所起的作用不盡相同。

圖5 鄂西渝東高峰場—齊岳山嘉陵江組流體沖洗示意

加里東運動在揚子區主要表現為整體抬升與少量剝蝕，形成“大隆大坳”構造格局。在中上揚子地區形成了江南隆起、黔中隆起、樂山—龍女寺隆起；而在川東—湘鄂西一帶則是早古生代克拉通內盆地沉積的中心，發育巨大的早古生代生烴坳陷。加里東期形成的上述古隆起成為了早期油氣運移的有利指向區，有利于早期原生古油藏的形成。然而志留紀末期的廣西運動造成的區域性抬升，使得南方志留系遭受大規模剝蝕，致使早期形成的古油藏遭受了一定程度的破壞[14,21-22]。

海西期，中上揚子存在多次地殼短暫“開合”的特點，晚石炭世與二疊世之交的整體抬升與快速海侵，使川東地區發育了潮坪相白云巖優質儲層；早、晚二疊世之交的東吳運動造成中上揚子地區整體抬升、剝蝕，發育了淺海沼澤相的龍潭組煤系烴源巖及茅口組頂部的溶蝕孔洞與裂縫性儲集層，為海相上組合優質儲層的形成起到了很好的建設性作用[23]。

印支運動使中上揚子周緣山系(如大巴山、龍門山、雪峰山等)褶皺隆升，對周緣造山帶及其基底卷入帶的油氣成藏起到嚴重的破壞作用，同時也在上揚子克拉通盆地內部形成了寬緩的天井山隆起、瀘州隆起、開江隆起。該運動對中、下三疊統的剝蝕作用具有普遍性。其中，揚子區、松潘—甘孜、思茅和閩西南大田—漳平地區只剝掉部分中三疊統；南盤江地區和十萬大山盆地北部現仍保留廣布的中、下三疊統；江南—雪峰基底拆離帶后緣(玉山—邵東—全州—連縣一帶)、閩南粵東之三明—汕頭地區和屬華北板塊的皖北地區中三疊統已被剝蝕。除上述地區外，中國南方幾乎已無中、下三疊統分布[24]。

燕山運動是給南方海相以徹底改造的一次運動，它不僅包括褶皺推覆、剝蝕間斷、火山噴發、巖漿侵入等一系列重大地質變化，也促成了早期前陸盆地和晚期張性盆地的形成和發育，燕山中期的構造運動對區域蓋層的剝蝕作用主要表現在四川盆地以外的地區。

喜山期，秦嶺—大別造山帶以南地區西部受印度板塊碰撞，東部受太平洋板塊碰撞，夾持在其間的南方廣大地區呈現為NE向展布的三隆兩坳的構造格局，在隆起區被剝蝕地層層位多，區域蓋層古近系、白堊系、侏羅系均已蕩然無存，對早期形成的油氣保存系統起到了一定的破壞作用；而坳陷區有一定厚度的第三系、白堊系、侏羅系存在，對油氣保存條件的影響不大[11,25]。

5 結論

南方海相油氣顯示豐富，但勘探成果主要集中在四川盆地，其最終原因是印支期特別是晚燕山期以來強烈的構造改造作用，使大部分地區的油氣藏遭受徹底破壞。綜合考慮造成油氣藏破壞的主要方式、結果和動力機制等因素，將海相油氣藏的破壞類型主要分為6種，即斷裂切割破壞型、油藏抬升破壞型、深埋裂解破壞型、巖漿作用破壞型、褶皺變動破壞型和流體沖洗破壞型。

南方海相油氣藏受多期構造運動影響，加里東末期的構造運動造成了下組合油氣藏第一次規模性破壞，這些古油藏主要分布在江南雪峰古隆起和黔中古隆起周緣；海西期和印支期的持續沉降，使南方大部分地區海相古油藏發生了深埋裂解作用；燕山期來自揚子周緣強烈的構造擠壓，引起了廣泛地層剝蝕和斷裂切割是四川盆地以外海相油氣藏破壞的主要因素，江漢盆地和下揚子句容—海安盆地海相組合的保存條件雖然在喜山期得到重建，但是此時海相烴源巖供烴能力已顯不足；燕山期發生在中下揚子、江南雪峰隆起以及滇黔桂地區廣泛的巖漿侵入，加速了該區烴源巖的熱演化，部分巖體直接刺穿油氣藏，是引起這些地區油氣藏破壞的重要因素。

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