王 勇 鐘建華 陳 昊 黃新文

摘要:白廟氣田位于東濮凹陷東部蘭聊斷裂帶下降盤(pán)中段,為蘭聊斷裂和杜寨斷層共同控制的一個(gè)繼承性半背斜。應(yīng)用變換構(gòu)造理論,識(shí)別出白廟氣田發(fā)育有3種類(lèi)型變換構(gòu)造,變換構(gòu)造類(lèi)型以調(diào)節(jié)構(gòu)造為主,傳遞構(gòu)造少見(jiàn)且規(guī)模較小。受變換構(gòu)造控制,該地區(qū)主要發(fā)育粗粒的沖積扇、扇三角洲和濁積扇沉積。變換構(gòu)造產(chǎn)生地層、構(gòu)造及巖性圈閉,為油氣的聚集提供了場(chǎng)所,影響著該區(qū)油氣的分布。

關(guān)鍵詞:背斜;變換構(gòu)造;調(diào)節(jié)構(gòu)造;傳遞構(gòu)造;沖積扇;扇三角洲;白廟氣田

中圖分類(lèi)號(hào):TE121.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

引 言

變換構(gòu)造(Tectionic transfer)是指裂谷盆地中為保持區(qū)域伸展應(yīng)變守恒而產(chǎn)生的伸展變形構(gòu)造的調(diào)節(jié)體系,其在裂谷發(fā)展過(guò)程中對(duì)裂谷的分段具有重要作用,有效地連接各相對(duì)獨(dú)立的伸展體系域,傳遞伸展域間的不同應(yīng)變,使伸展盆地應(yīng)變達(dá)到區(qū)域守恒。變換構(gòu)造可以分為傳遞帶和調(diào)節(jié)帶2種類(lèi)型,傳遞帶通常指走滑斷層或傳遞斷層,調(diào)節(jié)帶為調(diào)節(jié)側(cè)列正斷層之間應(yīng)變、位移的一類(lèi)構(gòu)造[1]。變換構(gòu)造在油氣勘探中具有重要意義,不僅控制了沉積體系的分布,還可以控制圈閉的形成、類(lèi)型及分布。近年中國(guó)部分盆地開(kāi)展變換構(gòu)造研究,在認(rèn)識(shí)盆地構(gòu)造演化和指導(dǎo)油氣勘探中發(fā)揮了重要的作用[2-9]。白廟變換構(gòu)造類(lèi)型以調(diào)節(jié)構(gòu)造為主,傳遞構(gòu)造少見(jiàn)且規(guī)模較小。

1 油氣田概況

白廟氣田位于東濮凹陷東部蘭聊斷裂帶下降盤(pán)中段,東靠蘭聊斷裂與魯西隆起相鄰,西與橋口構(gòu)造相望,南接葛崗集北洼,北連前梨園洼陷,為蘭聊斷裂和杜寨斷層共同控制的一個(gè)繼承性半背斜,軸向與蘭聊斷裂近垂直,地層向南、西、北3個(gè)方向傾伏。白廟構(gòu)造首先被杜寨斷層分割為杜寨斷層下降盤(pán)斷鼻和上升盤(pán),又被近東西向的白12、白10斷裂切割復(fù)雜化,形成白廟北翼、白廟南翼、白廟二臺(tái)階主體、杜寨斷層下降盤(pán)等4個(gè)區(qū)塊(圖1)。白廟氣田已經(jīng)歷了20余年的勘探開(kāi)發(fā),共完鉆各類(lèi)井67口,投產(chǎn)井49口,已發(fā)現(xiàn)Es₂下、Es₃上、Es₃中和Es₃下4套含氣層系,探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量153.19×10⁸m³,凝析油地質(zhì)儲(chǔ)量408.41×10⁴t,目前日產(chǎn)氣29×10⁴m³/d,累計(jì)產(chǎn)氣4.593×10⁸m³[10]。

2 白廟變換構(gòu)造

2.1 同向變換斜坡調(diào)節(jié)構(gòu)造

同向變換斜坡調(diào)節(jié)構(gòu)造通常簡(jiǎn)稱(chēng)為變換斜坡,是連接1條斷層上盤(pán)和另1條斷層下盤(pán)的重疊帶。在2條斷層的重疊帶上,1條斷層斷距逐漸減小消失,而另1條斷層逐漸產(chǎn)生或斷距逐漸增大,通過(guò)重疊段地層變形在2雁列斷層間傳遞應(yīng)變[11]。白廟構(gòu)造向北側(cè)呈斜坡?tīng)钌烊肭袄鎴@洼陷,由于蘭聊斷層活動(dòng)具有分段性,白廟構(gòu)造處斷距較小,而向南北方向蘭聊斷層斷距逐漸增大形成洼陷。杜寨斷層與蘭聊斷層斜交,其斷距北小南大,向北逐漸消失,杜寨斷層和蘭聊斷層間形成北傾白廟轉(zhuǎn)斜坡(圖2)。受蘭聊斷層和杜寨斷層控制,白廟變換斜坡主要形成于下第三紀(jì)沙四段—沙三段沉積期。沙二段沉積期杜寨斷層基本停止活動(dòng),白廟構(gòu)造定型,沙二段沉積后,受蘭聊斷層小幅度活動(dòng)影響,白廟構(gòu)造整體發(fā)生沉降,埋藏深度增加。

2.2 同向橫向半背斜調(diào)節(jié)構(gòu)造

同向橫向半背斜調(diào)節(jié)構(gòu)造通常有2種表現(xiàn)形式:一種表現(xiàn)形式為發(fā)育于同向延伸正斷層較小疊覆處,構(gòu)造走向垂直于斷層走向;另一種表現(xiàn)形式為發(fā)育于分段活動(dòng)斷層系斷距極小處,具有分隔分段活動(dòng)斷層和半地塹的作用。本質(zhì)上,2種表現(xiàn)形式的同向橫向半背斜調(diào)節(jié)構(gòu)造形成機(jī)制相同,均是斷層位移量沿走向變化形成的,但發(fā)育階段和規(guī)模不同;后者可以認(rèn)為是前者繼續(xù)發(fā)育、相互連接貫通后再次沉降的結(jié)果[12],研究區(qū)內(nèi)分布廣泛而典型,主要分布于蘭聊斷層下降盤(pán)(圖3)。白廟構(gòu)造主體為橫向調(diào)節(jié)構(gòu)造,南北兩側(cè)分別為前梨園和葛崗集半地塹,兩側(cè)半地塹處蘭聊斷層斷距很大,而橫向調(diào)節(jié)構(gòu)造處蘭聊斷層斷

距明顯縮小。與南北兩側(cè)洼陷比較,白廟構(gòu)造基底沉降量小2 000～4 000 m,反映明顯的主斷層活動(dòng)強(qiáng)度低,斷距小,斷層活動(dòng)速率也明顯低于2洼陷區(qū)(圖4)。在橫向調(diào)節(jié)構(gòu)造內(nèi),蘭聊斷層不僅斷距急劇減小,斷層產(chǎn)狀也明顯變緩,剖面上由陡傾單條主斷面演變?yōu)榫弮A的向上發(fā)散、向下收斂的多斷面形式。同樣,受蘭聊斷層及杜寨斷層控制,白廟同向橫向半背斜調(diào)節(jié)構(gòu)造的形成時(shí)間主要在下第三紀(jì)沙四—沙三段沉積期。從沙二期開(kāi)始,蘭聊斷層的分段活動(dòng)很弱。沙二與沙一期斷距沿走向的分布圖顯示出了蘭聊斷層開(kāi)始形成了統(tǒng)一的沉降活動(dòng)中心。白廟橫向調(diào)節(jié)帶開(kāi)始整體沉降,沉降幅度同前梨園半地塹相比差別不大。

2.3 同向橫向傳遞構(gòu)造

同向橫向傳遞構(gòu)造主要是發(fā)育于2條傾向相同的正斷層間的具有傳遞應(yīng)變作用的走滑斷層,一般發(fā)育規(guī)模較小,常與其他橫向變換構(gòu)造伴隨發(fā)育。白廟橫向調(diào)節(jié)構(gòu)造上發(fā)育2組近EW向橫向斷層,具有左行斜滑性質(zhì),切割基底并控制沉積作用,使沿橫向褶皺傾伏方向地層厚度增加,而褶皺頂部地層變薄,同時(shí)具有傳遞物源的作用,使杜寨斷層下降盤(pán)發(fā)育濁流沉積,并將橫向半背斜調(diào)節(jié)帶切割成大小不等的斷塊(圖5)。

3 變換構(gòu)造與油氣關(guān)系

3.1 變換構(gòu)造控制沉積

下第三紀(jì)白廟調(diào)節(jié)構(gòu)造形成發(fā)育過(guò)程中,沿蘭聊斷層發(fā)育了一系列山谷和河口,為白廟構(gòu)造提供了大量碎屑物質(zhì),沿變換斜坡發(fā)育一系列沖積扇和扇三角洲沉積。扇體規(guī)模和形態(tài)受蘭聊斷層物源方向及斜坡南高北低的構(gòu)造形態(tài)控制,扇體向斜坡偏轉(zhuǎn),南北向扇體交錯(cuò),沉積巖性主要為礫巖、含礫砂巖、砂巖及泥巖,其中以砂巖最為發(fā)育,平面上東粗西細(xì);這些碎屑物質(zhì)一部分沿橫向傳遞斷層推移到杜寨斷層下降盤(pán)形成一系列深水濁積扇(圖6)。

鉆探證實(shí),靠近蘭聊斷層根部1～3 000 m范圍內(nèi)沉積礫巖、含礫砂巖等粗碎屑,滲透能力差,形成橫向封堵;南北方向上,單砂層連續(xù)性差,常見(jiàn)巖性尖滅。因此,白廟油氣藏縱向上多層含油氣,橫向上疊加連片,連通性較差,非均質(zhì)性強(qiáng)。開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明,天然氣分布主要受沉積相控制,已探明天然氣儲(chǔ)量主要分布于扇三角洲前緣水下分流河道和前緣席狀砂,主要開(kāi)發(fā)層段Es₃上天然氣儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的43%,其中,65%的天然氣儲(chǔ)量分布于扇三角洲前緣水下分流河道砂體中,32%的天然氣儲(chǔ)量分布于前緣席狀砂中,其他微相沉積砂體天然氣儲(chǔ)量?jī)H占總儲(chǔ)量3%[12]。

白廟氣田構(gòu)造主體為橫向調(diào)節(jié)帶,橫向調(diào)節(jié)帶發(fā)育期的蘭聊斷層下降盤(pán)為相對(duì)的低勢(shì)區(qū),是東部物源通道,也是富砂質(zhì)沖積扇和扇三角洲的發(fā)育場(chǎng)所。沙三段沉積期是蘭聊斷層活動(dòng)最強(qiáng)烈的時(shí)期,也是其上盤(pán)橫向調(diào)節(jié)帶形成期。因此,沙三段沉積期白廟橫向調(diào)節(jié)構(gòu)造成為該時(shí)期東部物源進(jìn)入前梨園和葛崗集凹陷的通道,該時(shí)期也是碎屑沉積物匯集的主要時(shí)期。沙二段沉積期,蘭聊斷層分段活動(dòng)減弱,最大位移開(kāi)始遵守長(zhǎng)度—位移比例關(guān)系,橫向調(diào)節(jié)帶附近斷層下盤(pán)低地形逐漸消失,通道作用隨之逐漸減弱。而白廟地區(qū)蘭聊斷層低地形未能迅速改變,因此,沙二段沉積早期白廟地區(qū)仍可作為東部物源通道,但輸送能力逐漸減小直到下盤(pán)成為隆起。

3.2 變換構(gòu)造產(chǎn)生圈閉

白廟調(diào)節(jié)構(gòu)造頂部為橫向低凸起調(diào)節(jié)構(gòu)造,調(diào)節(jié)帶內(nèi)斷裂系間應(yīng)變不均,不僅次級(jí)斷層非常發(fā)育,斷層走向也較復(fù)雜,形成與走向平行和垂直的2組斷層,將調(diào)節(jié)帶切割成大量斷塊,形成大量構(gòu)造圈閉或構(gòu)造-巖性圈閉(圖7)。橫向調(diào)節(jié)帶作為斷層下盤(pán)物源進(jìn)入盆地的通道,其地勢(shì)相對(duì)較高,常常發(fā)育很深的沖溝,沖溝中往往充填顆粒較粗的碎屑沉積,水流也可以沿沖溝將粗碎屑物質(zhì)直接搬運(yùn)至半地塹較深處。因此,橫向調(diào)節(jié)帶不僅頂部可發(fā)育地層圈閉,翼部也很可能發(fā)育有利的地層圈閉。另外,二臺(tái)階基底地層遭受剝蝕,地層存在不整合接觸,風(fēng)化剝蝕作用使不正面以下形成風(fēng)化淋濾帶,可以成為良好的儲(chǔ)集空間[13]。根據(jù)自生礦物伊利石同位素測(cè)年,白廟地區(qū)油氣主要可以分為3期:第1期發(fā)生在距今38.0 Ma,為沙河街組沙三段沉積期;第2期發(fā)生于距今28.0～31.4 Ma,為東營(yíng)組沉積期;第3發(fā)生于距今25.4～20.4 Ma,相當(dāng)于東營(yíng)組沉積后的抬升剝蝕時(shí)期,由于東營(yíng)組沉積后的抬升剝蝕期壓力下降,斷裂活動(dòng)強(qiáng)度變小,有利于油氣成藏,是天然氣藏的主要形成時(shí)期[14],晚于區(qū)內(nèi)變換構(gòu)造圈閉形成期(沙一段沉積期),有利于先期形成圈閉聚集油氣成藏。

3.3 變換構(gòu)造影響油氣藏形成與分布

橫向調(diào)節(jié)帶和變換斜坡為油氣的運(yùn)移和聚集提供了優(yōu)越的條件。橫向調(diào)節(jié)帶縱向連接著前梨園和葛崗集2個(gè)生油洼陷,而變換斜坡一端直接與生油洼陷相連接,生油洼陷內(nèi)生成的油氣能夠順輸導(dǎo)層運(yùn)移至高部位,并在局部圈閉中聚集。相對(duì)于經(jīng)斷層運(yùn)移,油氣沿儲(chǔ)層運(yùn)移不受斷層開(kāi)閉影響,同時(shí)避免了斷層“通天”造成油氣散失的風(fēng)險(xiǎn),因此,儲(chǔ)層的發(fā)育既有利于油氣長(zhǎng)期、長(zhǎng)距離運(yùn)移,又有利于油氣的局部聚集,同時(shí)為油氣提供了有利的運(yùn)移和聚集條件。白廟沙三段大型油氣藏是一個(gè)受構(gòu)造、巖性雙重作用控制的隱蔽油氣藏[13],頂部主要為氣,翼部主要為油,根據(jù)原油密度由北部前梨園凹陷向白廟二臺(tái)階逐漸變小推斷[15],該油氣藏為沙三—沙四段生成油氣順儲(chǔ)層沿斜坡由北向南運(yùn)移、聚集的結(jié)果(圖5)。另外,蘭聊斷裂和杜寨斷層沙四—沙三段沉積期強(qiáng)烈斷陷導(dǎo)致沉降速率很高,南北2個(gè)生油洼陷內(nèi)古近系沉積速率超過(guò)0.26 mm/a,導(dǎo)致主要生油巖區(qū)Es₃、Es₄頂面埋深達(dá)4 000～5 000 m,巨大的上覆地層壓力為油氣初次運(yùn)移提供了強(qiáng)大動(dòng)力[15]。

4 結(jié) 論

(1) 白廟變換構(gòu)造類(lèi)型以調(diào)節(jié)構(gòu)造為主,傳遞構(gòu)造少見(jiàn)且規(guī)模較小,主要發(fā)育同向疊覆型變換斜坡調(diào)節(jié)構(gòu)造、同向橫向半背斜調(diào)節(jié)構(gòu)造和同向橫向傳遞構(gòu)造3種變換構(gòu)造類(lèi)型。

(2) 白廟變換斜坡發(fā)育的一系列沖積扇、扇三角洲及順橫向傳遞斷層推移到杜寨斷層下降盤(pán)的一系列深水濁積扇,為白廟氣藏成藏提供了儲(chǔ)集條件;調(diào)節(jié)帶內(nèi)發(fā)育的斷裂將該帶切割成大量構(gòu)造或構(gòu)造-巖性圈閉,為白廟氣藏成藏提供了圈閉條件;變換斜坡發(fā)育的砂體為前梨園和葛崗集2生油洼陷油氣的運(yùn)移提供了通道。

致謝:中原油田勘探開(kāi)發(fā)研究院為本次工作提供了大量基礎(chǔ)資料,在此表示衷心感謝!

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編輯 董志剛