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2017年我国进口原油达到4.2亿t,同比增长10.1%,进口天然气946.3亿m3,同比增长26.9%。与此相对比的是,2017年我国原油产量只有1.9亿t,对外依存度达到68.85%,天然气产量1 480.3亿m3,对外依存度也达到了39%。油气严重依赖外国供给已成为制约我国国民经济健康和可持续发展的短板,开辟国内油气勘探新领域已成为国家发展战略的迫切需求。南黄海盆地是发育在下扬子地台前震旦系变质岩基底之上的一个多旋回叠合盆地,中、古生代发育统一的地台型沉积[1, 2]。目前,在陆上苏北盆地下三叠统青龙组和上石炭统船山组发现了大量油气显示,在盐城朱家墩发现源于中、古生界的再生气田,在黄桥镇苏174井钻遇液态CO2及轻质油;而在海区南黄海盆地中部隆起最新实施的CSDP-02井,在下三叠统青龙组灰岩裂缝当中发现油苗,在志留系砂岩裂缝中见到了大量沥青。这些勘探成果表明下扬子中、古生界存在油气生成和运聚的成藏过程[2-5],具有良好的油气勘探前景[5, 6]。但是,迄今为止南黄海盆地始终未获得大的油气发现,是我国近海唯一尚未获得油气突破的沉积盆地。
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随着勘探和研究的深入,我国在对南黄海盆地及其邻近地区的地质概况、盆地演化、油气富集及勘探目标等方面的认识有了较大进展,主要表现在以下几方面:
(1) 南黄海盆地海相地层发育特征
南黄海地区除了缺失志留系上统和泥盆系下统以外,发育较完整的中—古生代海相地层,以浅海台地、浅海陆棚及较深海盆地相沉积为主[8]。据下扬子苏北盆地及相邻地区研究结果[9-11]:早古生代发育开阔台地相沉积,岩性主要为碳酸盐岩;晚古生代上泥盆统—下石炭统,主要发育滨岸沼泽相和三角洲相沉积;中上石炭统—下二叠统则以开阔海相沉积为主,碳酸盐岩非常发育;上二叠统主要海陆交互相,煤系地层发育;下—中三叠统主要为前缘斜坡相、局限台地相和澙湖相,主要发育碳酸盐岩沉积。
(2) 南黄海地区自震旦纪以来的盆地演化特征
南黄海盆地处下扬子板块之上,占据了下扬子板块的主体,具有褶皱和结晶双重基底[12]。南黄海盆地南北部基底性质明显不同:北部基底岩性为新太古宙—古元古代中深—深变质岩系和元古代浅变质岩系;中部具有刚性的古老结晶基底,是下扬子板块最早形成的稳定陆核;南部地区基底为元古代浅变质岩系[12]。南黄海海域主要发育了2期沉积盆地——中古生代海相地台型沉积盆地和中新生代陆相断-坳陷型盆地。南黄海盆地演化大致可划分为7个阶段:震旦纪—早志留世克拉通边缘海盆地、晚泥盆世—中三叠世克拉通陆表海盆地、晚三叠世—中侏罗世陆内前陆盆地、晚侏罗世—早白垩世伸展与挤压的过渡型盆地、晚白垩世—古近纪断陷盆地阶段以及新近纪—第四纪的坳陷盆地[8, 9, 13]。
(3) 南黄海盆地的构造特征
南黄海盆地自下而上可以划分为上、中、下3个构造层,其中南华系—三叠系为下构造层,发育海相地台型沉积,白垩系—古近系为中构造层,发育为陆相断陷盆地河湖相沉积,新近系—第四系为上构造层,发育陆相坳陷盆地河湖相沉积。研究区不同构造层内发育各具特色及多种类型的构造样式,其中下构造层发育挤压构造,如逆冲断层、褶皱等,中构造层主要发育正断层,走向多为NEE向。此外地震剖面显示,南黄海的中、上古生界海相地层仅在勿南沙隆起西部存在向北逆冲的推覆构造,南部坳陷西部和北部坳陷中西部存在向南逆冲的推覆构造,但这些推覆构造都没有苏北明显,断层角度较高[14]。南黄海南部坳陷的航磁正异常比较平缓,而苏北陆区航磁异常比较复杂[14]。
总体来看下扬子地区古生代盆地遭受了强烈的改造变形,而在中部隆起和勿南沙隆起构造变形相对较弱[15, 16]。
(4) 南黄海地区盆地演化的地球动力学背景
南黄海盆地的形成演化较为复杂,与扬子板块与其周围板块的之间的相互运动及其运动方式密切相关:晚三叠世—中侏罗世受古特提斯洋关闭机制所控制;晚侏罗世—早白垩世受控于伊佐奈歧板块向欧亚板块的斜向俯冲;晚白垩世—古近纪受太平洋板块俯冲角度以及速率所控制;新近纪则主要受控于喜马拉雅造山运动[8, 9, 13, 17]。
(5) 南黄海地区海相烃源岩生烃和成藏特征
南黄海发育多套以暗色碳酸盐岩和泥质岩为主要岩石类型的烃源岩,累计厚度可达1 500余米[18]。印支运动使下扬子地区遭受了强烈的挤压抬升作用,中古生界海相烃源岩埋深变小或出露地表,生烃作用终止。晚燕山期以后,南黄海盆地处于拉张构造背景之下,先前发育地层再次沉降并接受了陆相沉积,局部地区的海相中、古生界烃源岩的埋深超过了前期最大埋深,从而发生二次生烃[5, 18]。南黄海地区发育多套碳酸盐岩和砂岩储层,主要是次生孔隙型和裂缝型碳酸盐岩储层,其次是低孔低渗型砂岩储层。南黄海中、古生界海相层主要有4套由泥质岩构成的区域盖层,即下志留统高家边组、上二叠统、中三叠统和新近系盐城群[5, 10, 11, 18]。对南黄海盆地构造演化和油气成藏条件进行综合分析后认为,盆地南部坳陷成藏规律具有明显的分区性,坳陷西部应该以寻找二叠系生中生界储、二叠系生新生界储、二叠系自生自储、三叠系生下白垩统储、三叠系生古近系储以及三叠系自生自储油气藏为主,而东部地区则应该重点寻找二叠系自生自储和三叠系自生自储油气藏[5]。
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南黄海海域前新生代油气的勘探程度很低,至今没有突破性的勘探成果。前新生代残留盆地(特别是海相残留盆地)油气勘探涉及的科学问题多且难度大。只有从基础理论研究出发,才能逐渐弄清沉积地层的油气资源生成、聚集、成藏效应等一系列问题。
(1) 地震资料方面
难以获得中深部海相地层高质量的地震资料。主要原因有:①中—新生代陆相碎屑岩地层与中—古生代海相碳酸盐岩地层的分界面是一个强反射界面(T8),该界面对于地震波向下传播以及深部反射波向上传播有强烈的屏蔽作用,导致深部地层地震反射波能量低、波组特征差;②海相碳酸盐岩地层之间速度和密度差异小,波阻抗差异不明显,地层之间难以形成较好的反射,导致海相碳酸盐岩地层波组特征极不明显;③多次波、鸣震、转换多次波和自由表面多次波发育,掩盖了能量较弱的海相地层反射信号,导致信噪比很低,地震信号真假难辨,给地震资料的处理带来了很大困难;④研究区在地质历史上经历了剧烈的构造运动,导致构造特征异常复杂,加之信噪比低、多次波复杂等因素严重制约了地层速度的准确求取。
(2) 构造演化方面
对于南黄海盆地中、新生代陆相盆地属性及其形成的动力学机制目前尚存在不同的认识。
关于中生代晚三叠—中侏罗世的盆地性质及其成因存在3种看法:①一部分学者认为该时期扬子板块与华北板块发生碰撞,研究区处于近南北向挤压应力场当中,形成近EW向展布的前陆盆地[9, 19];②认为该时期南黄海地区处于NW—SE向挤压应力场当中,盆地展布方向为NE向[14, 16, 20];③认为该时期研究区南部为断陷盆地,北部为前陆盆地[8, 9, 13, 14, 16, 19, 21]。关于晚侏罗—早白垩世的盆地性质存在2种看法:向断陷盆地过渡的时期[14, 22]和挤压环境下的山间火山岩盆地[9, 16, 19]。
(3) 南黄海海域深部地壳结构构造与油气成藏控制机理
南黄海海域深部地壳结构、构造和形成演化如何影响和控制主要沉积盆地的沉积、沉降、成盆过程,特别是后期挤压和拉张构造作用对中、古生代残留盆地的改造、热演化过程及其与油气成藏的关系,是亟需关注的一个问题。此外,对于深部动力机制对浅部沉积盆地演化的作用和控制关系、新生代盆地之下的中生代原型盆地性质、展布特征、中—古生代海相烃源岩生烃过程、油气运移和富集的控制因素等问题目前依然缺乏系统性认识。
(4) 南黄海海域块体间的碰撞及相互作用与影响机制
黄海海域分布了华南、扬子和中朝三大块体,它们的交接、碰撞、结合,造就了我国东部之南北分块的构造格局,这在陆上已有明确的区划。但是,在海域这种构造格局有什么变化以及与邻区(朝鲜半岛)的关系如何依然不清,大别—苏鲁造山带东段的盆—山耦合关系及郯庐断裂带的控制作用仍然不明。
(5) 南黄海海相碳酸盐地层成藏条件及其油气潜力
由于地处欧亚板块和太平洋板块之间,构造活动极为强烈。南黄海盆地表现出多次叠加和多期改造的特征,其核心问题是海相碳酸盐岩烃源岩、储层评价和成藏等因素。盆地内烃源岩层系多、多期生烃、多期成藏与破坏、晚期成藏等特点,决定了烃源岩的研究仍是重中之重。储层方面,海相沉积类型多样复杂;构造期次多且复杂,对碳酸盐岩成岩改造剧烈;沉积对储层物性的影响与制约不清晰等。多年来的探井钻探结果表明本区油气显示比较差,难以和好的潜力相匹配。
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南黄海盆地中、古生界海相地层埋藏深,碳酸盐岩地层内部物性差异小,地震反射成像困难,再加上经历了多期构造运动的叠加改造,构造极为复杂,这些因素共同加大了勘探难度。此外,由于早年调查研究方法的单一、技术手段的落后和勘探思路的失衡(将突破目标主要放在中、新生代陆相盆地,而对中、古生界海相盆地重视不够),共同制约了研究区海相油气的勘探。只有逐步解决上述列举的关键问题和难题,才会最终实现南黄海盆地的油气勘探突破。
CURRENT STATUS AND PROBLEMS OF OIL AND GAS EXPLORATION IN SOUTH YELLOW SEA BASIN
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摘要: 南黄海盆地是下扬子地块向海洋的延伸,区内发育巨厚的中、古生界海相地层,但目前针对海相地层的油气勘探程度还相对较低。研究区前新生代残留盆地油气勘探涉及的科学问题非常多,难度也非常大。通过大量的文献调研,对目前南黄海盆地目前的油气勘探现状进行了详细总结,在此基础上提出了目前该区油气勘探亟待解决的一些关键问题,为今后南黄海盆地中、古生代油气勘探做出方向性探索。Abstract: The South Yellow Sea Basin is the offshore extension of the lower Yangtze Block. Huge Mesozoic and Palaeozoic marine deposits are deposited in the basin. However, the oil and gas exploration of the marine strata remains on a relatively low level. There are many scientific problems in oil and gas exploration in the Pre-Cenozoic residual basin which are difficult to solve, at least for the time being. This article summarized the current status of the oil exploration in the basin in details based on massive literature investigation and put forward some key problems which seriously hinder the oil and gas exploration and need to be resolved immediately. Suggestions are made in this article to the solution of the problems, especially the oil and gas exploration in the Mesozoic and Palaeozoic.
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Key words:
- South Yellow Sea Basin /
- marine strata /
- hydrocarbon reservoir /
- lower Yangtze Block
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