東海盆地麗水凹陷油氣成藏制約因素分析

崔 敏，趙志剛

(中海油研究總院，北京 100027)

引 言

麗水凹陷位于東海陸架盆地臺北坳陷西南部。截至2013年底，凹陷內部共鉆探15口探井，發現5個含油氣構造和1個氣田［1-3］。5口天然氣井中均含有CO2氣體，其中A井以烴類氣體為主，B井和C井的CO2含量大于95%，而麗水36-1構造的CO2氣體平均含量為33%，且存在異常高壓［4-6］。鶯歌海盆地出現大量高濃度的CO2氣藏，已成為該區勘探中急需回避的風險［7］;珠江口盆地也出現了火山-巖漿成因的CO2取代早期形成油氣藏中的油氣現象，從而導致勘探失利［8］。通過對麗水凹陷36-1構造油氣成藏規律和相關的井分析，探討CO2和火山巖對麗水36-1構造成藏的制約。

1 地質概況

東海陸架盆地是自晚白堊世發育起來的陸架邊緣斷坳型盆地。麗水凹陷位于東海陸架盆地的西側，北部與錢塘凹陷相鄰，東部以雁蕩凸起為界，西部和南部與閩浙隆起區相接。該凹陷平面上呈北東—南西向展布，剖面上呈現出典型的半地塹式結構特征。整個麗水凹陷被靈峰古潛山帶分成東、西2個次凹，面積約為14 600 km2。

麗水凹陷在晚白堊統之后開始接受穩定沉積，以古新統和中、下始新統為主，缺失始新統上部及漸新統。與油氣形成相關的主要是古新統的月桂峰組、靈峰組和明月峰組。

早古新世月桂峰組沉積時期為盆地斷陷中期，裂陷和沉降作用不明顯，僅邊界斷層活動。月桂峰組沉積時為湖泊相沉積環境，與下伏石門潭組呈角度不整合接觸，其地層厚度為125～400 m。該組地層由2套粗—細—粗復合沉積旋回組成。下旋回發育暗褐色、黑褐色泥巖;上旋回發育灰色、黑灰色泥巖與淺灰色細—中粒砂巖。上旋回的砂巖粒度較下旋回粗，且含量高。

靈峰組和明月峰組沉積時，在先存盆地斷裂構造的基礎上發生漸進裂陷伸展，在海平面上升背景下演化為濱淺海相沉積，凹陷進入主斷陷期。靈峰潛山西部斷層和雁蕩凸起西部斷層繼承性活動，裂陷作用和沉降活動達到最大，并發生大規模海侵。靈峰組巖性以灰色、暗灰色、黑灰色泥巖和粉砂質泥巖為主，為濱—淺海相的沉積，與下伏月桂峰組呈角度不整合接觸，厚度為10～480 m。明月峰組則是一套海退環境下的含煤系沉積，在全坳陷廣泛分布，為三角洲平原相沉積，與下伏靈峰組呈整合接觸，厚度為10～750 m。

2 石油地質特征

麗水凹陷部分井獲得了較好的油氣顯示或工業性油氣流，這表明麗水凹陷具備較好的油氣成藏條件。麗水36-1構造周緣的B井和D井鉆井資料證實，月桂峰組湖相烴源巖及靈峰組淺海相烴源巖為主要烴源巖［9-12］。月桂峰組分布在坳陷的沉積中心地區，具有有機質豐度高、類型好、埋藏適中的特點。該套烴源巖的干酪根以Ⅱ型為主，兼有Ⅰ、Ⅲ型，以生油為主，屬中—好烴源巖;靈峰組海相泥巖有機質類型以Ⅲ型為主，含有少量Ⅱ型，以生氣為主。麗水凹陷古新統砂巖儲層發育，具備很好的儲集條件。此外，靈峰組內發育的海相厚層泥巖是有效的區域性蓋層。前人將麗水凹陷古新統劃分為4個三級層序，分別對應地層中的月桂峰組、下靈峰組、上靈峰組和明月峰組［13］。麗水凹陷三級層序內的低位體系域、海進體系域和高位體系域砂巖與最大海泛時沉積的泥巖組成了良好的儲蓋組合［2，14-15］。

麗水36-1構造的油氣具有始新世和錢塘運動之后兩期成藏的特征，但現今保留的氣藏主要為后期形成。由于烴源巖成熟度的制約，早期烴源巖主要為月桂峰組，晚期油氣主要來自于靈峰組。麗水西次凹大多為油氣顯示井［9］，而麗水東次凹內僅D井為油氣層井，其余均為干井。麗水西次凹(以B井和E井為例)自古新世以來主要有2次油氣生成和運移過程，而麗水36-1構造也具有兩期成藏的特征(圖1)。第1期發生在錢塘運動之前，即區域內反轉構造形成之前。此時，月桂峰組和靈峰組下部烴源巖已進入低成熟—成熟階段。由于靈峰組和明月峰組大多未達到生油門限，因此，這一期油氣生成和運移的規模有限。鉆井揭示了E井主力油氣層下存在大段油味重、污手的瀝青油砂，表明曾存在古油藏［3］。該段油砂樣品為成熟度較低的成熟油，與現今凝析油氣藏中的原油存在明顯差異。

圖1 麗水36-1構造含油氣系統關鍵事件

第2個成藏期發生在錢塘運動之后，一直持續至今。這一時期古新世烴源巖層均已進入生烴高峰，下部的月桂峰組已經進入高—過成熟階段。由于靈峰組和月桂峰下部泥巖成熟度適中，烴源巖厚度大，分布廣泛，因此，是一次規模較大、也是最重要的一次油氣生成和運移過程。伴隨油氣的生成和運移，在靈峰組、明月峰組砂巖中形成了目前所見到的以大量氣液二相為主的有機包裹體。此外，在第2期成藏晚期，強烈的斷裂活動使源于地幔的CO2等無機成因氣體和深層月桂峰組烴源巖生成的高成熟油氣注入麗水36-1構造，同時還充注了明月峰組生成的以生物甲烷氣為主的氣體。

3 CO2對油氣成藏的制約

作為一個構造巖性油氣藏，麗水36-1構造的油氣成藏主要受儲集層物性的制約，而成藏過程受CO2的影響。深源CO2對沉積盆地油氣成藏具有一些有利的因素，包括CO2與H2發生費托反應生成烴類物質，然后被Fe2SiO4還原為CH4，同時CO2也可以溶于地層水中，溶解鈣質膠結物改善儲集層物性［16-19］。但CO2對于油氣藏的形成也存在一些不利影響，從而導致勘探失利［7-8］。麗水凹陷已鉆的6口天然氣發現井中，A井以烴類氣體為主，B井和C井的CO2含量均大于95%，F井CO2含量相對較低，僅為1.5%左右，麗水36-1構造CO2氣體平均含量為33%。

3.1 CO2分布特征

含CO2的鉆井主要分布在麗水凹陷西次凹的西斜坡和構造反轉帶上，且與火山巖展布存在聯系。麗水凹陷內B、C、D、E和F等5口含有CO2的鉆井均位于西次凹的西斜坡和構造反轉帶，而靈峰古潛山上和東次凹則沒有CO2氣藏顯示(圖2)。前人根據同位素組成確定了麗水凹陷內的CO2主要為幔源成因［3］。結合現有鉆井數據可以看出，油井主要分布于靈峰古潛山及其周緣位置，氣井分布在火山活動強烈的麗水西次凹，失利井主要分布于東次凹內。此外，在麗水西次凹內部CO2含量較高的鉆井周緣發育有連接基底的斷裂和火山口。在B井的周緣發育有火山口并在甌江組發現有玄武巖(表1、圖2)，推測該氣藏的高含CO2是由火山活動引起的。麗水凹陷在新生代總共有5期火山活動，形成大量的火山巖和火山通道，使得深部幔源的CO2能隨著火山活動進入到周圍的地層當中［20-21］(表 1)。

圖2 麗水凹陷CO2含量和火山巖平面展布

麗水凹陷內鉆井距離火山巖的距離越近，火山巖展布面積越大，則CO2含量也就相應的越高。在B、C和E這3口探井的周緣斷裂發育，可以成為巖漿活動上侵和噴出的通道，基底的CO2順著斷裂進入構造圈閉當中，形成氣藏。CO2的含量受到斷裂和火山之間距離的制約。距離B井最近的火山僅有750 m左右，而其周緣發育的斷層切穿基底，為幔源CO2的運移提供了通道，使得圈閉中的CO2含量達到98%;而距離E井最近的火山僅有5 000 m左右，且距離斷層相對較遠，其CO2含量為30%～40%。此外，火山的規模也是影響CO2的重要因素。麗水凹陷內火山巖發育，在地震剖面上多表現為反射能量強、頻率低或為雜亂反射。火山巖的平面形態主要表現為2種形式，即席狀和煙囪狀，前者的單個范圍較大，多沿不整合面展布。席狀火山巖的強反射可以連續形成30～40 km，最大面積可達500 km2。C井周圍的火山巖面積是B井的3倍，雖然距離火山巖有一定距離，但是仍然含有大量的CO2。

表1 麗水凹陷新生代火山巖活動期次與巖性

3.2 CO2對油氣成藏的影響

CO2充注是制約麗水凹陷油氣成藏的關鍵因素。CO2的指示作用和超壓系統［22］的促進作用，均使得麗水西凹陷內，尤其是麗水36-1構造周緣的油氣在西斜坡位置聚集。CO2對于烴類氣的充注來說有可能起到消極的作用。CO2的充注如果發生在油氣充注以前，則CO2會與碳酸鹽膠結物反應，形成片鈉鋁石［18-19］，沉淀在孔隙表面，降低儲集層的孔隙度和滲透率;CO2的充注如果發生在油氣充注之后，可能使得本來已經存在的油氣藏由于CO2的注入而過飽和，造成油氣藏的封閉條件減弱，從而排出烴類油氣。麗水36-1構造周緣的靈峰組烴源巖主體在古新世進入成熟階段，生成的成熟油氣注入麗水36-1構造，而研究區內的CO2主要與火山活動和深斷裂有關，火山活動主要發生于上新世。因此，麗水36-1構造CO2的充注與烴類充注同期，或晚于烴類充注。由于已有烴類氣體注入，而CO2較烴類氣重，因此，富含CO2的天然氣只能在較深、孔滲性相對較差儲集層充注，且后期注入的富CO2氣體將先期注入的富烴氣體向遠離斷裂區域排驅［22-24］。

另外，異常壓力的泄壓區也分布在西部斜坡東部，為控凹斷層周圍的油氣和CO2運移提供動力。麗水東次凹和靈峰古潛山位于斷層下盤，異常高壓起到封閉斷層的作用，因此，麗水西次凹內發育富含CO2的氣藏而東次凹和靈峰古潛山上未發育，而且異常高壓有利于油氣的運移，具有指示作用。

4 結論

(1)麗水36-1構造油氣藏經歷了兩期成藏。始新世月桂峰組和靈峰組下部烴源巖達到生烴門限，形成油藏;而在錢塘運動之后，隨著沉降的繼續，古新世烴源巖層進入生烴高峰，形成油氣藏。

(2)麗水凹陷內連通基底的大斷裂和火山巖是控制CO2含量的關鍵因素。鉆井距離火山巖的距離越近，火山巖展布面積越大，其周緣發育大斷裂，則鉆井揭示CO2含量越多。

(3)CO2充注時間是制約麗水凹陷油氣成藏的關鍵因素，后期注入CO2氣體的圈閉，其CO2含量的多少對油氣運移具有指向作用。

［1］張勝利，夏斌，胡振華，等.麗水-椒江凹陷新生代構造應力場數值模擬與油氣運聚關系探討［J］.大地構造與成礦學，2007，31(2):180-185.

［2］楊玉卿，田洪，劉大能，等.東海陸架盆地麗水凹陷麗水36-1構造上古新統物源分析［J］.古地理學報，2003，5(2):171-179.

［3］郭永華，于水，葛玲.東海盆地麗水凹陷LS36-1構造成藏機理研究［J］.石油勘探與開發，2003，30(6):29-31.

［4］陳斯忠.東海盆地主要地質特點及找氣方向［J］.中國海上油氣:地質，2003，17(6):14.

［5］姜亮，金強，葛和平，等.東海盆地麗水凹陷異常壓力帶與油氣聚集模式［J］.石油實驗地質，2002，24(1):48-51.

［6］黃志龍，姜亮.東海盆地麗水凹陷異常壓力系統特征［J］. 石油實驗地質，2002(1):52-56.

［7］劉寶明，何家雄，夏斌，等.國內外CO2研究現狀及發展趨勢［J］. 天然氣地球科學，2004，15(4):412-417.

［8］黃志龍，黃保家，高崗，等.鶯歌海盆地淺層氣藏二氧化碳分布特征及其原因分析［J］.現代地質，2010，24(6):1140-1147.

［9］姜亮.東海陸架盆地油氣資源勘探現狀及含油氣遠景［J］. 中國海上油氣:地質，2003，17(1):1-5.

［10］孫玉梅，席小應.東海盆地麗水凹陷油氣源對比與成藏史［J］. 石油勘探與開發，2003，30(6):24-28.

［11］葛和平，陳建平，陳曉東，等.東海盆地麗水凹陷天然氣類型及其成因探討［J］.中國科學:地球科學，2007，37(S2):104-110.

［12］賈成業，夏斌，王核，等.東海陸架盆地麗水凹陷構造演化及油氣地質分析［J］.天然氣地球科學，2006，17(3):397-401.

［13］張銀國，葛和平，楊艷秋，等.東海陸架盆地麗水凹陷古新統層序地層的劃分及控制因素［J］.海相油氣地質，2012，17(3):33-39.

［14］張海玥，候讀杰.油氣成藏理論的研究進展及思考［J］. 特種油氣藏，2014，21(2):1-7.

［15］劉麗娟，陳建文，張銀國.東海陸架盆地麗水凹陷古新統明月峰組層序地層學模式［J］.世界地質，2008，27(2):198-203.

［16］張敏強，黃思靜，吳志軒，等.東海盆地麗水凹陷古近系儲層砂巖中碳酸鹽膠結物及形成機制［J］.成都理工大學學報:自然科學版，2007，34(3):259-266.

［17］劉愛永，李令喜，楊國臣，等.查干凹陷蘇紅圖組火山巖儲層及其油氣成藏特征［J］.油氣地質與采收率，2014，21(4):54-57.

［18］曲希玉，劉立，胡大千，等.CO2流體對含片鈉鋁石砂巖改造作用的實驗研究［J］.吉林大學學報:地球科學版，2007，37(4):690-697.

［19］余華杰，朱國金，田冀.海上強邊底水油帽稠油油藏注CO2提高采收率［J］.大慶石油地質與開發，2013，32(5):137-142.

［20］朱毅秀，楊程宇，陳明鑫，等.安塞油田杏河區長6儲層成巖作用及對孔隙的影響［J］.特種油氣藏，2013，20(3):51-55.

［21］王大華，肖永軍，徐佑德，等.松南長嶺斷陷查干花地區火山巖儲層特征及影響因素［J］.油氣地質與采收率，2010，17(6):39-42.

［22］王開揚.江蘇黃橋二氧化碳氣田及其成藏模式［J］.海洋地質動態，2006，22(4):17-20.

［23］王毅.麗水、椒江凹陷伸展運動與油氣形成的關系［J］. 石油與天然氣地質，1999，20(4):316-320.

［24］殷丹丹，李宜強，趙東鋒.CO2驅產出氣回注的驅油效果［J］.大慶石油地質與開發，2014，33(2):137-140.