在保存条件综合评价中参考前人建立的中国南方中古生界油气保存条件综合评价技术指标体系标准(表4-4-1),将研究区保存单元划分为Ⅰ至Ⅴ级。
4.4.3.1 南侧保存条件综合评价
本次主要针对东秦岭-大别造山带南侧中扬子构造区海相地层二、三级构造单元的保存条件进行综合评价,包括二级构造单元大洪山前陆冲断系、荆州-大冶对冲干涉系、当阳滑褶系、湘鄂西冲断褶皱系,由于神农架-黄陵隆起系隆升剥蚀已至盆地基底,勘探目的层已暴露,保存条件尽失,不再进行评价。
1.大洪山前陆冲断系
大洪山前陆冲断系毗邻东秦岭-大别造山带,以青峰-襄樊-广济断裂带与其相隔,因受印支期以来构造的强烈改造,古生界均有出露,志留系盖层遭到不同程度的剥蚀,缺失上三叠统—侏罗系盖层,下寒武统除东北部出露外,较大面积连片,但横向埋深变化较大,一般在0~2000m。该带断裂十分发育,早期以北西向逆冲断裂为主,晚期多发生正反转,如汉水断裂、南荆断裂,断距较大,一般在1000m以上。
大洪山前陆冲断系海相地层剥蚀严重,目的层大多暴露或剥蚀,且长期处于风化淋滤状态,断裂、泉水发育较为密集,呈现较为开启的状态,矿化度一般小于3g/L,处于自由交替带,为渗入水开启区,如天门地区上三叠统—侏罗系残留厚度仅100多米,而且不连片,天12井侏罗系—石炭系地层水均为Na2SO4型,矿化度仅0.6g/L,属于自由交替区,加之大洪山前陆冲断系逆冲推覆形成大规模隆升使盖层剥蚀或沉积缺失,如台2井钻探发现第四系之下即是志留系,厚度仅有519m,不可能对下伏地层形成有效的封盖,造成油气保存条件差。
表4-4-1 中国南方中古生界油气保存条件综合评价指标体系(据楼章华,有修改)
综合评价认为大洪山前陆冲断系油气保存体系已经被破坏,总体为Ⅴ级保存单元,但目前地震和钻井等勘探工作都已证实该地区存在大型的逆冲推覆构造,多以志留系区域盖层作为滑脱层,推覆体下盘的“影子盆地”的保存条件应明显优于上覆构造层。
2.荆州-大冶对冲干涉系
(1)宜昌稳定带。宜昌稳定带边界由通城河断层、黄陵隆起、问安寺断层及天阳坪断层所控制。从构造条件分析,宜昌稳定带处于南北两大弧形构造带和黄陵隆起三方围限的构造三角带部位,燕山早期由于自北东向西南方向区域应力的递减效应以及黄陵隆起的砥柱作用,构造变形较弱,未发生大规模的褶皱和冲断,燕山晚期—喜马拉雅早期以整体断陷沉降作用为主,拉张改造作用也较弱,对保存极为有利,该带是东秦岭-大别造山带南侧受构造改造作用较弱的单元之一。该带地面主要出露白垩系,鄂深3井钻探证实宜昌地区上三叠统—侏罗系区域盖层缺失,上组合的油气成藏条件已遭到破坏,但存在大面积连片分布的下寒武统和志留系区域盖层,埋深超过3000m。该带断裂不发育,隆升剥蚀造成上古生界仅残留二叠系以下地层,但震旦系—下古生界保存完整,构造变形弱。
结合区域资料推测宜昌稳定带震旦系—下古生界地层水属交替停滞带(封存区),为沉积承压水动力系统。该带西南邻区后期隆升改造强烈的宜都构造在宜3井震旦系中见可燃气,因此认为构造更稳定的宜昌地区是寻找下古生界天然气的有利地区之一。
综合评价认为宜昌稳定带震旦系—下古生界勘探目的层系为Ⅰ—Ⅱ级保存单元。
(2)荆州-沔阳干涉带。荆州-沔阳干涉带以东部沔阳地区勘探程度较高,西部荆州地区针对海相尚未投入实质性的勘探工作,相关资料较少,重点对沔阳干涉带进行评价。沔阳干涉带除西部通海口潜山带剥蚀强烈外,其他大部分地区上三叠统—侏罗系区域盖层连片分布,埋深一般为1500m左右;志留系区域盖层厚度大,厚度一般大于300m,埋深一般为3000m以下;下寒武统区域盖层平面上个主要分布在荆州地区,在沔阳干涉带沉积缺失该套地层。
荆州-沔阳干涉带断裂活动较为强烈,早期的挤压性断裂普遍反转,断裂呈开启性状态,大量的正断层可以切达志留系区域盖层,少量断层甚至可切割至基底,这种开启断裂的发育,使海相内幕构造圈闭的完整性受到破坏,圈闭以断块为主,圈闭中业已聚集成藏的油气沿断裂带纵向运移,除部分在运移过程中可能发生重新聚集外,大量的油气在断裂的开启过程中散失。同时印支期以来的构造活动造成地层隆升剥蚀,如岳参2井白垩系直接与上三叠统大冶组接触,失去有效的区域盖层。
沔阳干涉带地层水总体属中-高矿化度,其中簰参1井下三叠统—下二叠统地层水矿化度高达57 673mg/L,夏3井下二叠统栖霞组地层水为Ca Cl2型,总矿化度为61 583.7mg/L,变质系数一般小于1.1,垂向上总体属于交替阻滞带—交替停滞带,水动力系统为承压区,水文地质条件评价为次封存型—封存型。在该带夏3井、夏4井、汊参1井等井见到了不同程度的油迹显示,岳参2井、海4井见到可燃气,表明该带具有一定保存条件。
综合评价认为荆州-沔阳干涉带沔阳地区上古生界勘探目的层系为Ⅲ级保存单元,震旦系-下古生界勘探目的层系为Ⅱ—Ⅲ级保存单元。
(3)大冶对冲带。大冶对冲带在印支—燕山早期,南、北对冲形成逆冲推覆过程中,处于强挤压环境,使本区褶皱强烈,形成强双冲构造带。在对接部位发育飞来峰,如鄂城西山、黄石章山飞来峰等,以及广布的燕山早期同熔型花岗岩。本区中、深层岩浆活动十分强烈,花岗岩体几乎占据了全区面积的1/5,沿岩浆岩侵入活动带,岩石发生蚀变和热剪切塑变十分强烈。因此认为,本区在双向强挤压逆冲推覆构造环境下,伴随有强烈的热剪切拆离变形,使构造面貌极度复杂,断裂十分发育,造成中-古生界变形强烈,多以断块形式存在,保存条件变差。大冶对冲带地表出露主要地层为志留系—二叠系,志留系盖层残留分布,埋深变化较大,在0~2000m之间,地表有较大面积侏罗系分布。
大冶对冲带地层水与地表水交替程度大,矿化度一般小于3g/L,变质系数大于1.5,脱硫系数大于40,其中武2井下三叠统嘉陵江组地层水矿化度0.36g/L,变质系数2.73,脱硫系数高达273.08,在钻井过程中,该层液面海拔36.2m与附近湖水面海拔34.4m很接近,无论提捞或灌水,井筒液面立刻恢复至原来位置,且与湖水面随季节变化而变化,可能地层水与湖水面相通,为自由交替带,因此大冶对冲带为渗入水动力系统。
综合评价认为大冶对冲带为Ⅴ级保存单元,保存条件差。
3.当阳滑褶系
当阳滑褶系边界由南漳-荆门断层、远安断层、纪山寺断层所控制,地震和钻探证实该区存在大面积连片分布的下寒武统、志留系、上三叠统—侏罗系三套区域盖层及下三叠统嘉陵江组嘉一—二段、大冶组大一—二段以及中二叠统茅口组茅二—三段等多套局部盖层,其中下三叠统嘉陵江组膏岩厚度可达69m,除上三叠统—侏罗系区域盖层外,无论是区域盖层还是直接盖层埋深都大于1500m,因而在空间上可形成多套有效的封闭体系。当阳滑褶系是江汉平原区上三叠统—侏罗系保存最完整的区块,现今保存地层厚度1000~3000m,下侏罗统煤系地层为烃源层,也可以形成烃浓度封盖。
由于当阳滑褶系处于一个从东到西挤压应力由大到小变化的渐变区域,盖层虽受构造活动的影响而有一定程度的滑褶,但变形程度较弱,断裂不发育。邻区建阳1井下二叠统茅口组地层水总矿化度为66 634.56mg/L,当深3井下三叠统大冶组地层水总矿化度为30 000mg/L,水型为Na Cl型,说明该区地层水处于交替阻滞带—交替停滞带,属沉积承压水动力系统,当深3井的井喷已证实该区地层具有较好的保存条件。
综合分析认为当阳滑褶系上、下古生界保存条件均较为有利,为Ⅰ—Ⅱ级保存单元。
4.湘鄂西冲断褶皱系
(1)秭归盆地。秭归盆地地表主要出露上三叠统—侏罗系,震旦系以上沉积盖层厚逾万米,上三叠统—侏罗系区域盖层一般埋深为800~1500m,向盆地四周变浅,盆地周缘有所出露;志留系、下寒武统区域盖层大面积连片分布,深埋地腹,埋深大于4000m,因而在空间上可形成多套有效的封闭体系。地表发育北东向断裂,以走滑为主,断距一般为50~800m。
印支期以来由于受到黄陵隆起和神农架隆起的保护,免受来自北、北东和东等方向的挤压作用,成为一个构造宁静的孤岛-弱变形构造单元。下寒武统、志留系、中三叠统—侏罗系等区域盖层保存完好,结合区域资料推测该单元地层水属交替停滞带(封存区),为沉积承压水动力系统,上、下古生界保存单元均为有利。
秭归盆地勘探程度极低,未实施过地震、钻井等勘探工作,影响了对该地区深部的地质认识。结合地层发育和埋深认为,秭归盆地应以志留系、上古生界和上三叠统—侏罗系为勘探目的层系,前两者横向上距离目的层出露最近地区超过15km,综合评价认为秭归盆地为Ⅰ—Ⅱ级保存单元。
(2)宜都-鹤峰复背斜带。宜都-鹤峰背斜带地表出露以下古生界为主,缺失上三叠统—侏罗系区域盖层,志留系和寒武系下统区域盖层主要发育在中部,埋深1500~3000m,局部地区发育上古生界二叠系等直接盖层,如庙岭地区。构造特征表现为局部构造多、面积大、隆起幅度高。发育长度大于10km断层90余条,断距为150~3000m,平面上呈左行斜列展布,东部断裂十分发育,断裂多具有多期活动特征,早期表现为压性断裂,局部断层发生正反转,断层活动使保存系统开启,无疑将导致油气的逸散,沿断裂热液、热水活动活跃,直接记录了断裂活动对油气保存的破坏作用。宜都-鹤峰复背斜带总体上南、北部保存条件相对较差,缺乏区域盖层保护,该带水矿化度低,为1~13g/L,变质系数大于2,脱硫系数大于12,水型为Na HCO3、Na2SO4,属自由交替带—交替阻滞带(上带),表明地下水与地表水的交替程度大,开启程度高,为受渗入水影响的沉积承压水动力系统。
宜都-鹤峰复背斜带东部宜都构造,自燕山早期隆升剥蚀,中-上寒武统剥蚀殆尽,下寒武统盖层埋深一般不足800m,发育一系列张扭性断层,保存系统被破坏,宜2井、宜6井、宜8井等井钻探过程中在震旦系灯影组井漏频繁。但在宜3井,由于下寒武统盖层埋深达948m,钻井中未见漏失现象,见油气显示或气水同层产出,表明震旦系灯影组虽埋藏浅(小于1000m),受到地表水淋滤影响,因有下寒武统盖层存在,仍见可燃气显示。
此外,宜都-鹤峰背斜带中部的庙岭低缓构造群,志留系、下寒武统两套区域盖层连片覆盖,两翼构造为泥盆系—下三叠统。区域盖层深埋地腹1500m以下,盖层封闭性较强,区域水动力系统属局部承压区,相对于供、泄水区保存条件变好。断裂以压扭、逆断层为主,多数断裂切割志留系—中三叠统,少数断裂切割寒武系—奥陶系,对震旦系—下古生界油气保存影响较弱。
总体上看,宜都-鹤峰背斜带为Ⅲ—Ⅴ级保存单元,局部地区为Ⅱ—Ⅲ级保存单元,上古生界已失去勘探价值,下古生界是该单元的主要目的层系。
(3)桑植-石门复向斜带。桑植-石门复向斜带地面出露主要为上古生界,向南北两翼出露变老为奥陶系—志留系,同时在向斜核部江垭—石门一带残存侏罗系,反映了构造变形弱、隆升幅度相对较小。志留系、下寒武统两套区域盖层在中北部连片分布,下寒武统盖层深埋地腹,一般埋深大于2500m,但志留系盖层大部分出露地表。断裂以压扭、逆断层为主,断距为100~1000m,断裂主要切割志留系—中三叠统。地表出露较多温泉、气苗及热液矿点。
桑植-石门复向斜带以震旦系—下古生界为主要勘探目的层系,在该带主体部位(中湖—桥头地区)志留系区域盖层除局部出露外,基本深埋地腹1000m以下,盖层封闭性较强,推测中寒武统覃家庙组下部(含)膏地层在桑植—石门地区北部也有分布,对下伏油气的封闭是有效的,有利于油气保存,横向上距离目的层出露最近地区超过10km。该带地层水处于交替阻滞带,水动力系统属局部沉积承压水动力系统——受渗入水影响的沉积承压水动力系统,但距供、泄水区较近。
总体上看,桑植-石门复向斜带为Ⅱ—Ⅲ级保存单元,在向斜带中部地区三套区域盖层均有发育,地腹圈闭可能处于较有利的保存环境,为Ⅱ级保存单元。
4.4.3.2 北侧保存条件综合评价
1.保存条件综合分析
在造山带北侧地区经历了多期构造演化和不同构造层的叠合,中、新生代的构造演化除了发育走滑盆地、断陷盆地等具有成烃成藏条件的区域外,更重要的是它对区内古生界盆地的叠加改造,以及对古生界油气的形成、演化、改造再聚集与破坏作用有重要影响。为了深入评价区内油气保存条件,特别是古生界油气的保存条件,开展了叠加构造环境、盆地叠置关系、岩浆活动等对有效保存类型影响的综合分析研究(表4-4-2),初步明确了古生界油气保存除主要受地壳运动影响外,还受到岩浆活动等因素的影响;而中、新生界油气藏保存则主要受断裂构造的影响。
前新生代油气的有效保存主要受构造叠加变形、盆地叠置两个主要因素控制。其中,印支—燕山期挤压变形及岩浆活动的影响是其有效保存差异性的主控因素。因此,前新生代构造层在印支—燕山期具体所处的构造环境和构造位置,控制和影响了卷入该期构造活动中的中生界、古生界、新元古界等各层系的残存分布状况、新老地层叠置关系等油气有效保存特征,依据其影响强度划分为稳定区和改造残留地层区,结合保存条件综合评价标准(表4-4-1),重点对周口坳陷中带谭庄-沈丘凹陷、洛伊盆地、济源盆地、倪丘集凹陷、鹿邑凹陷及太康隆起进行评价。
2.有利地区保存条件综合评价
(1)周口坳陷中带谭庄-沈丘凹陷。谭庄-沈丘凹陷发育上古生界和中生界下白垩统两套烃源岩,其中下白垩统发育巨厚的生油建造,形成中等—好级别的浅湖相暗色泥质烃源岩,也是一套较好的局部盖层。已钻油气显示级别较高,巴1井、周参12井、周10井、周19井等四口探井试获少量油气流,且原油品质较好,为轻质原油,具有优良的油气源条件。
另外,在上古生界也见不同级别的油气显示,并在上覆地层下白垩统中发现来自于古生界的油气,表明谭庄-沈丘凹陷具备多源叠合特征,发育古生中储、中生中储等油气藏,从而大大提升了下白垩统的勘探潜力。
受区域构造演化的控制,谭庄-沈丘凹陷在多期伸展构造活动和反转过程中,主要发育四次生烃期:印支期末、晚白垩世末、玉皇顶组末、古近纪末,先期油气也经历了多次运移和再分配过程,油气沿断层或不整合面向上运移聚集,并于晚期成烃形成的油气在有利空间重新聚集成藏。研究发现,无论是中生界还是上古生界,玉皇顶组末期都是非常重要的油气大规模生成、运移期,而大仓房组沉积前形成的圈闭与主要生烃时期配置关系良好,圈闭有效性高。同时,下白垩统埋藏适中,圈闭发育,盖层封闭性较强,故综合评价谭庄-沈丘凹陷下白垩统为Ⅰ—Ⅱ级保存单元,是目前最具突破潜力的勘探层系。
(2)洛伊盆地和济源盆地。洛伊盆地和济源盆地均发育古生界,并在古生界之上覆盖三叠系。其中,洛伊盆地于煤田钻孔见中古生界油气显示,同时,还具有上古生界埋藏相对较浅(其上仅覆盖三叠系)、钻探可及的特征。济源盆地虽在邓2井古近系见源于三叠系的油气,且相对处于构造稳定区,但由于上古生界埋深太大(上覆三叠系和侏罗系),勘探难度较大。
古生界油气藏形成后,由于后期构造改造强烈,断裂切割圈闭遭受改造,原始油气藏重新运移聚集,保存条件改变。综合研究认为,研究区不同地区构造演化不同,造成古生界(重点是石炭系—二叠系)成藏差异极大,加之古生界储集物性整体较差,晚期生烃、晚期成藏的构造及岩性油气藏是古生界下步勘探和研究的重点。其中,洛伊盆地中古生界构造改造相对较弱、保存相对较好,为Ⅱ—Ⅲ级保存单元,且具备二次成烃条件,是近期油气勘探的主攻区带之一。
(3)倪丘集、鹿邑凹陷及太康隆起。南华北地区上古生界普遍发育,倪丘集、鹿邑凹陷及太康隆起联成一体,处于造山带北侧中部盆地群的相对构造稳定区,上古生界保存相对较好,并于多处发现源自于古生界的油气。其中,倪丘集凹陷的南12井在古近系玉皇顶组1609.6~1686m井段发现油源来自于石炭系—二叠系的油气藏,并试获低产油流,表明石炭系—二叠系存在油气成藏的过程。综合评价为Ⅱ—Ⅲ级保存单元,是勘探上古生界下生上储(古生新储)油气藏和自生自储油气藏的典型有利地区。
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