南黄海盆地北部凹陷上白垩统泰州组沉积特征分析

2014-08-14张喜林

重庆科技学院学报（自然科学版） 2014年3期

关键词：深湖沉积相黄海

张喜林

(中海油研究总院，北京 100027)

南黄海盆地经历了近40a的油气勘探，一直没有商业性发现。1986年在ZC1-2-1井泰州组泥岩裂缝中见到油浸，证实了北部凹陷泰州组烃源岩的存在，是南黄海油气勘探史上的一个突破[1-5]。

到目前为止，对南黄海盆地泰州组的研究成果较少，对其沉积方面的研究也未见报道。本次研究目的是分析北部凹陷泰州组的沉积特征和沉积相分布，特别是有利生油相带的平面分布范围和厚度变化，为工区勘探及资源潜力评价提供依据。

1 区域地质背景

南黄海盆地是苏北 — 南黄海盆地的海域部分，是在古生界及前古生界基底上发育起来的中 — 新生代陆相沉积盆地[6-7]。盆地面积约15.1×104km2，包括4个一级构造单元：北部坳陷、中部隆起、南部坳陷和勿南沙隆起，南黄海盆地北部凹陷构造区划图见图1。已有的钻井、地震资料证实，盆地内地层发育有震旦系、古生界、中生界(包括上白垩统泰州组)、古新世阜宁组、始新世戴南组、始新世三垛组、新近系盐城组和第四系东台组，其中泰州组由下至上分为泰一段和泰二段。目前，南黄海盆地钻井21口，约每2 000 km2部署探井1口，且勘探程度不均衡。

南黄海盆地北部凹陷位于苏北 — 南黄海盆地海域北部坳陷的中北部，面积18 885 km2，是盆地内最大最深的一个凹陷，目前已钻井5口。北部凹陷是一个中 — 新生代断陷湖盆，其北西侧以边界大断层与千里岩隆起为界，南侧以西高凸起与西部凹陷和中部凹陷相隔，北东侧以东高凸起与东北凹陷相隔，南东侧向鞍部与东部凹陷过渡。

图1 南黄海盆地北部凹陷构造区划图

2 泰州组沉积特征

2.1 钻井沉积特征

北部凹陷钻达泰州组的井有3口：ZC1-2-1井、HH7井及ZC7-2-1井。其中ZC1-2-1井仅钻到了泰二段部分地层；HH7井钻穿了泰州组；ZC7-2-1井仅钻到了泰一段部分地层，泰州组其余地层被剥蚀。

北部凹陷泰州组仅有一次取心，位于ZC1-2-1井井底3 417 — 3 423 m段(图2)。该次取心为6 m的深灰色含灰质泥岩，质较纯，性硬；水平裂缝较为发育，裂隙中有原油渗出；垂直裂缝充填方解石。这次取心证实了北部凹陷泰二段下部中深湖相灰质泥岩是优质烃源岩段，为北部凹陷生烃潜力评价和勘探评价提供了重要依据。

图2 ZC1-2-1井第四次取心岩心照片

北部凹陷HH7井泰州组厚度为748.5 m，岩性整体为粗 — 细 — 粗，颜色为红 — 黑 — 红的旋回特征。HH7井泰一段砂岩含量31%，其中砾质6%；HH7井泰二段砂岩含量7%，不含砾岩。HH7井泰二段中下部(140 m)的泥岩较纯，局部含灰，该段泥岩是潜在的优质烃源岩。

2.2 地震沉积特征

工区仅有二维地震资料，根据地震剖面反映的外部几何形态、内部反射结构，以及振幅、频率、连续性等参数对地震相进行分析，并结合钻井资料进行沉积相分析。分析结果表明：在北部凹陷北部陡坡带下降盘可见前积地震相和差连续充填相，这2类地震相在泰一段中发育更充分，推测为扇三角洲沉积。中央深洼带泰二段低频连续强反射地震特征，该类地震相发育面积1 163 km2，推测为半深 — 深湖相沉积。在凹陷南部斜坡等地区发育中频 — 中振中等连续席状相，泰一段和泰二段均有出现，推测为滨浅湖相沉积。凹陷南部斜坡局部在泰一段发育上超地震相，是泰州组沉积中期水体上升的有力证据。

需要强调的是，在北部陡坡带地区，泰二段和泰一段地震反射特征差异较大，泰一段多出现前积地震相和差连续充填相，泰二段多发育中振 — 中连席状相反射特征，说明该地区泰一段扇三角洲物源较为发育，泰二段主要为滨浅湖沉积。

3 沉积环境及沉积相综合分析

3.1 沉积环境分析

根据HH7井测试分析，热带、亚热带花粉在泰一段的出现及红色地层均说明其处于炎热干燥的古气候中。泰二段孢粉的出现也反映出该地区曾有过热带和亚热带古气候，大套暗色泥岩含丰富有机质，说明是温暖潮湿的古气候。

对北部凹陷泰州组浮游藻类进行分析，得知其以淡水绿藻类的盘星藻为主，普遍含球藻类。盘星藻为淡水藻类；球藻类为主的孢粉藻类组合说明水体的矿化度低。由此可见，泰州组的富藻沉积层段主要形成于低矿化度的淡水湖泊。北部凹陷泰州组除了一些壳变厚、壳饰变多的半咸水化石外，更多的是一些淡水属种化石。

微量元素分析结果说明北部凹陷泰州组局部有咸化特征。在HH7井泰一段上部发现6处含有海绿石，其含量为0.27%～0.58%，经分析该井段古盐度为34‰。HH7井泰二段出现了2 m的鲕状灰岩，表明当时碳酸盐含量达到过饱和。

北部凹陷泰州组主要为淡水湖，局部有咸化，且咸化层段与水体最深的层段基本对应。

3.2 沉积相及沉积演化

根据沉积特征及沉积环境的分析结果可知，北部凹陷泰州组发育扇三角洲、滨浅湖、半深湖等沉积相类型(图3)。

泰一段为断陷盆地发育初期，沉积水体较浅，北部陡坡带发育规模不等的扇三角洲，其余地区为滨浅湖沉积。

泰二段沉积水体加深，北部陡坡带的扇三角洲由于受到湖水的顶托作用向后退缩，中央深洼带出现了半深 — 深湖，其面积约1 160 km2(图4)。

由泰州组各段沉积相平面图可知，泰一段的扇三角洲沉积相与泰二段的半深 — 深湖相在垂向上呈叠置关系，因此可形成新生古储的良好生储盖组合，是北部凹陷泰州组最有利的勘探区。

图3 北部凹陷泰一段沉积相分布图

4 与苏北盆地泰州组类比

将北部凹陷泰州组与苏北盆地进行对比，垂向上岩性都具有粗 — 细 — 粗，红 — 黑 — 红的特征,说明苏北 — 南黄海盆地泰州组沉积期经历了统一的水进 — 水退的变化[8-11]。

但北部凹陷与苏北盆地泰州组厚度差异较大。北部凹陷泰州组钻井证实厚度为748.5 m(HH7井)。苏北盆地泰州组厚度为150～520 m，平均厚度为200～300 m，沉积中心位于东部海安凹陷。

分析认为，苏北 — 南黄海盆地构造演化上具有“跷跷板”性质。以陆上苏北盆地为例，在盆地发育早期的泰州组沉积期，沉积中心在盆地东部海安、高邮凹陷；在盆地发育后期的阜宁组 — 戴南组沉积期，沉积中心逐渐向西迁移到高邮、金湖等凹陷。推测在泰州组沉积期，位于苏北 — 南黄海盆地东北部的北部凹陷沉降幅度最大，是整个苏北 — 南黄海盆地的沉积 — 沉降中心。这也预示着北部凹陷泰州组可能具有比陆上苏北盆地更大的生烃潜力。