1. 引言
高邮凹陷的油气勘探工作始于1956年，自上世纪70年代以来，先期发现了如真武油田、曹庄油田、富民油田、花庄油田等多个油气田，是苏北盆地内勘探程度相对较高、已探明储量最高的含油气凹陷[1]。高邮凹陷在油气勘探方面相继取得重大突破[2]，推动了我国中东部地区油气勘探的蓬勃发展[3]-[5]。随着陆相含油气盆地资源勘查理论体系的丰富和完善，现阶段针对盆地油气生成规律、赋存特征、运移特征等方面的研究获得了一系列具有突破性的新成果，油源断层和砂体或不整合面是油气有效输导通道，在油气运移过程中油气具有沿垂向运移、沿砂体走向运移、构造高点聚集的运聚模式，在油气富集过程中有利烃源岩、良好的储集空间、欠压实作用、有效输导体系、充足油源、有效圈闭是油气成藏的重要因素[6]-[11]。此外，根据不同类型油气藏还提出了多种具有针对性的油气勘探开发技术手段，不仅深化了油气开采机理，还提高了油气采收率。针对不同油区的不同特征，提出了断层气密性定量评价方法，机器学习识别岩性、渗流空间判别、储层预测、产量预测技术；在断裂发育且组合关系复杂的地区，以三维地震解释为主要技术，结合开发动态分析构造对油气藏的影响，制定开发方案，针对断块油藏提供了有力的技术支持；针对构造复杂、储层非均质强的岩性油藏，通过油藏数值模拟，并结合井网密度和井距等施工参数，建立起综合开发技术方案，方案的选取对于实际开采有指导意义[12]-[17]。虽然前人在高邮凹陷的油气勘探方面开展了一系列卓有成效的工作，但对真武–曹庄结合部尚未开展系统性研究。该地区的滚动勘探中构造背景复杂、低序级断层发育多、沉积相横向变化快、成藏条件差异化较大等难题亟需解决。随着我国社会对能源需求的与日俱增，石油企业的产能压力也日益突出，因此亟需针对研究区开展成藏规律方面的研究，为下步的滚动扩边和油气开发提供支撑。
2. 研究区概况
本次研究区域位于苏北盆地高邮凹陷真武油田和曹庄油田的结合部(图1)。研究区纵向上发育了8套含油层系，自下而上分别为阜一段(E1f1)、阜二段(E1f2)、阜三段(E1f3)、阜四段(E1f4)、戴一段(E2d1)、戴二段(E2d2)、垛一段(E2s1)、垛二段(E1s2)，其中E2d2是油气富集的主要层段(表1)。
Figure 1. Structure location map of Zhenwu oilfield
图1. 真武油田构造位置图
高邮凹陷的构造演化背景与苏北盆地保持一致。苏北盆地是在下扬子板块上，自中生界以来受到走滑、拉张等作用的影响而形成的断陷盆地，高邮凹陷是其中油气资源最富集的二级构造单元。
2.1. 构造特征
2.1.1. 大地构造背景
高邮凹陷的演化形成大体经历了三个阶段，分别为蠕行断拗阶段、拉张–扭动强断陷阶段、拗陷阶段。
蠕行断拗阶段处于喜山运动早期，主要受到太平洋板块在亚欧板块东部往NWW方向中低速俯冲的控制。俯冲作用造成马里亚纳海沟–岛弧–弧后盆地系菲律宾海板块，欧亚板块的板缘聚敛，板内拉张，地壳减薄，高邮凹陷的雏形在断陷盆地的中南部出现。拉张–扭动强断陷阶段，菲律宾板块的俯冲速度继续提高，同时印度板块高速向欧亚大陆俯冲。在二者不对称俯冲作用的影响下，晚渐新世盆地和凹陷整体上遭受抬升和遭受。新近纪之后，盆地的演化进入到拗陷阶段。该阶段，板块运动有所减弱，构造趋于平稳，岩石圈逐渐冷却、下降。盆地接受了大量物源供给，沉积了地层厚度较大的盐城组，表现出断坳转换的特征。
Table 1. A brief table of tectonic movements in the study area
表1. 研究区构造运动简表
地层 |
距今年龄
(Ma) |
地层厚度(m) |
地震放射标志 |
主要地质事件 |
界 |
系 |
统 |
组 |
段(亚段) |
新 生 界 |
上第三系 |
上中新统 |
盐城组 |
Ny2 |
11.3
24.6
38.0
45.0
50.5
53.0
54.9
56.0
58.0 60.2
65.0 75.0 83.0 |
100~900 |
T13
T20
T22
T23
T24
T25
T30
T31
T33
T34
T40 |
盐城事件
三垛事件
真武事件
吴堡事件
仪征事件 |
Ny1 |
100~700 |
下第三系 |
渐新统 |
缺失 |
E3 |
0 |
始新统 |
三垛组 |
E2s2 |
50~800 |
E2s1 |
100~800 |
戴南组 |
E2d2 |
E2d21 |
100~900 |
E2d22 |
E2d23 |
E2d24 |
E2d25 |
E2d1 |
E2d11 |
0~200 |
E2d12 |
0~750 |
E2d13 |
古新统 |
阜宁组 |
E1f4 |
0~500 |
E1f3 |
150~350 |
E1f2 |
150~350 |
E1f1 |
350~1000 |
中 生 界 |
白垩系 |
上统 |
泰州组 |
K2t2 K2t1 |
100~250 |
100~300 |
2.1.2. 构造及地层特征
研究区构造区划上属于深凹带南部断阶带的中段，西邻邵伯次凹，东靠樊川次凹，其间E2d断层、断块数量众多。区内的断块群集中发育在曹①断层上下盘附近，多为NE-SW走向的低级序断层所控制，与Ⅱ级断层相互交叉、连接，在平面上共同组成了几十个大小不一、网格状的复杂断块，区内断层大多数为曹①断层的伴生断层(图2)。分析研究区断层规模发现不发育Ⅰ类断层，依据断层断距大小、延伸长度、活动持续时间、构造及油气的控制程度将其分为三类：Ⅱ类断层为控制构造边界的大断层，例如真武东地区南侧的真②断层，在研究区戴南组(E2d)顶面断距132 m，为一同生断层，倾角53˚左右，断面弯曲不平直，平面呈弧形。真②断层走向呈北东向，对本区沉积作用、构造运动具有很强的控制作用。Ⅲ类断层是断块间分界断层，平面断距介于30 m~100 m，延伸可至2 km~3 km，近东西走向，对油气分布的控制作用明显。Ⅳ类断层为断块内更次一级断层，断距小，一般小于30 m，延伸短，地震上难以识别，对分隔断块有一定的作用。Ⅳ类断层在真武东地区极为发育，这类小断层的广泛发育，使真武东地区构造更为破碎，也增加了滚动勘探的难度。
Figure 2. Map of E2d2 fault in Zhenwu Eastern District
图2. 真武东区E2d2断层平面图
2.2. 沉积特征
研究区E2d是在古新世末期的吴堡运动之后充填凹陷的地层。E2d1沉积时期，研究区发育了大规模的近岸水下扇和扇三角洲相。中部和下部为不等厚交错互层的浅灰色砂岩和紫色–棕色泥岩。地层由上至下可以分为五段：泥岩段、砂岩集中段、砂/泥岩互层段、低阻泥岩段及梳状高阻段，呈粗–细沉积旋回。并根据岩、电性特征自下而上可进一步划分为E2d13、E2d12和E2d11三套砂层组，该段与下伏E1f4呈不整合接触。E2d1顶部有一套深灰色泥岩夹浅灰色砂岩的岩性组合，在测井曲线上表现出“五高导”的电性特征，可用作全凹陷地层对比的标志层(图3)。
E2d2时期继承了E2d1的沉积格局，保持了岩性纵向上的稳定性。该段纵向上岩性可以分为三段，地层厚度在100 m~900 m之间，下段岩性为砂质泥岩夹浅灰色粉砂岩，中段岩性为暗棕色泥岩夹浅灰色泥质粉砂岩，上段岩性为互层暗棕色泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩与浅灰色粉砂岩。根据岩性、电性特征自下而上可进一步划分为E2d25、E2d24、E2d23、E2d22和E2d21共5个砂层组。该时期主要发育扇三角洲。
Figure 3. Zhen 35-27 well “five high guide” mudstone marker
图3. 真35-27井“五高导”泥岩标志层
3. 成藏条件
高邮凹陷历经七十余年的勘探历程，积累了大量的烃源岩分析化验资料，为本次研究提供了基础支撑。
3.1. 烃源岩特征
3.1.1. 有机质来源
根据前人的研究，以油源对比资料为基础，分析认为高邮凹陷南部断阶带油气资源的形成与其北部深凹带的E1f2、E1f4烃源岩有着密切的关系。
E2s沉积期是烃源岩持续埋深、演化程度不断增加的主要时期。E2s1期E1f2烃源岩在深凹带进入生油门限，凹陷最深部为达到了生油高峰，其顶部和底部Ro分别达到了0.98%和1.1%；该时期内E1f4顶部与底部烃源岩Ro在凹陷深部位分别达到0.75%和0.86%，均进入了成熟阶段，但未达到生油高峰。
古近纪末的三垛运动使得高邮凹陷发生了最大规模的一次地层抬升，凹陷南部边缘先前沉积的E2s遭到大规模的剥蚀，并且E1f2运移到E2d内的油藏也很大程度上被破坏。三垛运动之后凹陷的演化进入到新进纪的坳陷期，构造活动逐渐减弱、趋于稳定。在此过程中，E1f2、E1f4持续生烃，尤其是E1f4烃源岩排烃之后大量充注到E2d、E2s新的圈闭内，形成了研究区占主导地位的混源油藏。
3.1.2. 有机质类型及特征
E1f2与E1f4有机质类型相似，E1f4烃源岩有机碳含量为0.31~3.68%，平均为1.56%，氯仿沥青“A”为0.0035~1.041%，平均为0.142%，有机质类型主要以Ⅰ型和Ⅱ型为主。E1f2烃源岩有机碳含量为0.16%~4.73%，平均为1.18%，氯仿沥青“A”含量为0.003~0.5769%，平均为0.13%，有机质类型也以Ⅰ型和Ⅱ型为主(表2)。
E1f2和E1f4烃源岩有机碳含量平均值均大于1%，且氯仿沥青“A”平均值均大于0.1%，认为E1f2和E1f4有机质丰度较高。根据烃源岩评价标准，综合有机碳含量、氯仿沥青“A”等参数，认为E1f2和E1f4烃源岩属于优质烃源岩。
通过Ro的分析，可以得出真武东地区烃源岩基本都处于成熟阶段，深部烃源岩处于过成熟阶段，且埋深越大成熟度越高(图4)。
Table 2. Analysis table of organic lands in the study area
表2. 研究区有机地化分析表
层位 |
部位 |
TOC/(%) |
氯仿沥青“A”/(%) |
有机质类型 |
E1f4 |
上部 |
0.31 |
1.041 |
Ⅰ |
下部 |
3.68 |
0.0035 |
Ⅱ |
E1f2 |
上部 |
4.73 |
0.5769 |
Ⅱ |
中部 |
0.14 |
0.003 |
Ⅱ |
下部 |
1.32 |
0.14 |
Ⅰ |
Figure 4. Reflectance of E1f vitrinite in Zhenwu Eastern District
图4. 真武东地区E1f镜质体反射率
3.2. 储盖组合特征
此次研究主要对真武东地区E2d储盖组合特征进行研究。研究区盖层类型较单一，主要为泥质盖层。由于真武地区靠近深凹带中心，其泥岩发育情况较好(表3)。E2d11泥岩在深凹带内广泛分布，是良好的区域性盖层。E2d23-4发育棕红色泥岩，但该层发育情况受沉积相控制，在深凹带内分布稳定性较差，可作为局部盖层。
Table 3. Statistical table of cap layer conditions
表3. 盖层条件统计表
盖层条件 |
盖层段 |
E2d23-4 |
E2d11 |
单层泥岩最大厚度/(m) |
10 |
8 |
泥地比/(%) |
54~89 |
60~86 |
根据真武东地区地层特征，划分出两套有利储盖组合：① 以E2d11为盖层，以E2d12砂岩为储层的储盖组合(图5)；② 以E2d23-4泥岩为盖层，以E2d25为储层的储盖组合(图6)。
Figure 5. Reservoir cap combination diagram of Cao-10-Cao-4-Cao-14 wells
图5. 曹10井–曹4井–曹14井储盖组合图
Figure 6. Reservoir cap combination diagram of Zhen 201-4-Zhen 53-Zhen 35-24 wells
图6. 真201-4井–真53井–真35-24井储盖组合图
3.3. 油气输导特征
高邮凹陷在构造演化过程中，形成了大量的断裂，各类三角洲发育的砂体在纵向和横向上都有广泛的分布。凹陷内部既有长期构造活动形成的控凹断层，也有多次间歇性活动断层。这些断层的开启形成了油气纵向输导体系。水下分流河道、席状砂等扇三角洲沉积微相中发育的砂体是油气横向输导途径。
3.3.1. 断层纵向输导
断层具有连通油源和运移油气的作用。断层可作为油气运移通道主要分为两种情况：① 在构造活动时期断层处于开启状态，活动性较强，油气运移时期由构造活动的开始与结束控制，呈现出间歇性运移或瞬时运移的特征；② 地层压力系统突破断层的破裂压力下限，其油气运移也呈间歇性或瞬时的特征。
高邮凹陷的油气勘探实践表明，活动时间长，延伸距离远的大型断层是最有利的油气输导体系(图7)。Ⅰ、Ⅱ级断层能作为沟通深部烃源岩的通道，在断层开启时可作为油气运移的通道，油气沿断层进行长距离运移。但大型断层数量较少，Ⅲ、Ⅳ级断层数量较多，在油气输导中发挥着再分配的作用。
3.3.2. 砂岩侧向输导
砂岩输导层的输导能力与砂体厚度、砂体展布、孔隙度、渗透率及砂体连通性等因素密切相关。真武东地区E2d下部砂体属于扇三角洲沉积砂体，砂岩含量较高，多大于30%；E1f1上部砂岩主要为河流和三角洲沉积，砂岩含量多以大于25%为主，但在整个研究区内分布范围较广泛，且连通性较好。这两套砂岩输导层也是重要的含油气层位，在目前已探明或开采的石油资源中占据着重要地位。
Figure 7. Oil and gas transportation system in study area
图7. 研究区油气输导体系
4. 差异富集因素
4.1. 差异富集现象
Figure 8. Oil and gas production of E2d2 in study area
图8. 研究区E2d2油气产量分区情况
根据以上油气富集要素的分析结果，认为研究区E2d的油气资源应该是非常丰富的，但油井的实际生产情况又与该认识相左。
研究区从开发效果上大致分为三个区域：1) 以F6断层为界，向北靠近深凹带的低部位(图8粉色区域)；2) F6断层和南部F27断层所夹的中间区域(图8绿色区域)。通过统计主力层段E2d2的油气生产数据(图8)，发现该地层东部有井钻遇，但油气生产情况较差，油气主要富集在南部及西部，中部油气富集较多，北部油气富集较少。F27断层下降盘附近的断块油气生产情况非常好，其中南部真35-1断块、真35-18断块、真35-24断块油气富集程度较高，月产量分别为411 t、625.1 t、535.2 t。西部真54断块月产量402.9 t，真53断块月产量293.2 t。东部曹17断块月产量较低，为35.7 t，北部真178断块月产量为37.2 t。中部油气差异性富集较强，真175断块和曹9断块月产量分别为394.3 t和416.9 t，但邻近真57断块和真171断块月产量分别为68.4 t和39.7 t。
4.2. 差异富集分析
4.2.1. 砂体展布控制规律
沉积相带的展布方式决定了有利砂体的分布规律，有利砂体的发育是控制油气富集的重要因素[18]。通过真武东地区油气投产初期产量的分析，发现该地区油气产能整体呈南多北少，西多东少的趋势。
结合E2d2砂体分布情况进行分析，真武东地区E2d2中部及西部砂体厚度较大，中部砂体厚度最大为11 m，西部砂体厚度最大为8 m，且厚层砂体分布范围较广(图9)。南部砂体厚度平均为3 m，由于南部为构造高部位，故南部油气富集程度较高。综合分析E2d2沉积微相展布特征，认为东、西部均发育延展性较好的水下分流河道，且河道均贯穿研究区，油气富集的断块多分布于水下分流河道发育的部位，且砂体厚度较大的部位油气富集程度较高(图10)。
Figure 9. Single sand body thickness chart of E2d2
图9. E2d2单砂体厚度图
Figure 10. Characteristics of sedimentary microfacies distribution of E2d24
图10. E2d24沉积微相展布特征
4.2.2. 断层封闭性控制因素
苏北盆地油藏类型以断块油藏为主[19]，断层在油气运移和聚集的过程中承担着输导和封闭的作用，因此断层封闭性研究是成藏作用研究的重点[20]。
参考尹志军对高邮凹陷真武–吴堡断裂带戴南组断层封闭性的评价标准[21]，首先计算出研究区内戴二段分隔钻遇油气和未钻遇油气断块的断层SGR值，并以此确定出断层封闭性的下限，再根据构造特征及产能情况划分出研究区断层SGR定量评价标准：SGR < 0.50为差，0.50~0.60较差，0.60~0.80较好，SGR > 0.80为好。
真171断块中构造高部位的真171井在E2d1、E2d2、E2s1试采情况均较差，但构造低部位曹10井试采情况明显好于真171井(图11)，真171断块月产量180t左右，邻近断块(如真175断块、真57断块)月产量均超过300 t。F19断面下降盘东侧E2d25 SGR为0.20~0.50，平均为0.43，断层封闭性较差(图12)；F20断层整体SGR较低，其中E2s16 SGR最低，平均为0.30，E2d12和E2d25 SGR平均为0.40，断层封闭性差(图13)；F17断层上升盘E2s15西侧SGR值平均为0.48，东侧SGR值主要为0.30，封闭性差。下降盘E2d25中部SGR值平均为0.47，断层封闭性差。下降盘E2d12中部SGR值为0.50，断层封闭性较差(图14)。由此判断造成真171断块油气差异富集的原因是F19、F20和F17断层封闭性差。
Figure 11. Zhen 171 fault block and peripheral fault
图11. 真171断块及周缘断层
Figure 12. F19 section of SGR
图12. F19断面SGR
Figure 13. F20 section of SGR
图13. F20断面SGR
Figure 14. F17 section of SGR
图14. F17断面SGR
5. 结论
1) 根据研究区油气投产初期产量的分析，发现研究区油气分布整体呈现南多北少、西多东少的趋势。研究认为影响该地区油气差异性富集的主控因素为砂体展布特征和断层封闭性。
2) 结合砂体展布情况进行分析，研究区E2d2西部砂体厚度较大，平均为7.1 m，油气产量较大。E2d2中部曹14井砂体厚度较小，为4.2 m，油气产量较低，即砂体厚度控制研究区油气差异性成藏。
3) 真171断块投产初期产能较低，但其四周断块投产初期产能较高。通过断层封闭性的分析，F19下降盘东侧E2d25 SGR为0.20~0.50，平均为0.43，F17断层下降盘E2d25中部SGR平均为0.47，F20断层E2d2 SGR整体较低，平均为0.40，断层封闭性均差，上述三条断层是造成真171断块油气富集程度较低的原因，认为断层封闭性是影响研究区差异性富集的因素。
基金项目
重庆市科学技术局基金项目资助(编号：KJ202201581145450)。