陳國(guó)童 王 亮 牛成民 陳 磊

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院)

青東凹陷凹中隆控藏作用分析

陳國(guó)童 王 亮 牛成民 陳 磊

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院)

青東凹陷位于渤海南部海域,是在中生代以來(lái)郯廬斷裂活動(dòng)中形成的箕狀凹陷,經(jīng)歷了斷陷、斷拗和拗陷等3個(gè)構(gòu)造演化階段。青東凹陷凹中隆構(gòu)造在演化過程中形成了多種類型圈閉,其發(fā)育演化不僅改善了自身的儲(chǔ)層條件,而且在構(gòu)造活動(dòng)中產(chǎn)生的斷裂使其成為油氣運(yùn)聚的有利指向區(qū),并且兩側(cè)洼陷中形成的厚層烴源巖為油氣成藏提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ),因此具有較大的勘探潛力。

青東凹陷 凹中隆 控藏作用

青東凹陷位于渤海南部海域,東臨濰北凸起,西北以青坨子—墾東凸起與沾化凹陷相隔,西南與東營(yíng)凹陷相鄰,面積約1 100 km2。該凹陷為郯廬斷裂分支所夾持[1],內(nèi)部分布有多條近東西向走滑派生斷裂,屬于中新生代拉分伸展箕狀凹陷[2],在平面上為“三洼兩隆兩斜坡”的構(gòu)造格局,內(nèi)部發(fā)育A、B兩個(gè)凹中隆構(gòu)造(圖1)。

圖1 青東凹陷區(qū)域位置圖

為揭示青東凹陷內(nèi)部含油氣情況,2003—2007年間先后在A、B構(gòu)造鉆探了4口探井,鉆井揭示該區(qū)第三系發(fā)育齊全,其中在A構(gòu)造發(fā)現(xiàn)了沙三、沙四段油氣藏,經(jīng)測(cè)試在沙三下亞段獲189 m3/d的高產(chǎn)油氣流,勘探前景廣闊。

渤海海域有很多大油田均分布在凹中隆構(gòu)造上,如沙壘田凸起上以新近系為儲(chǔ)層的曹妃甸11-6/12-1油田,遼西低凸起上主要以沙河街組和太古界花崗巖為儲(chǔ)層的錦州20-2/25-1S油氣田等。前人在凹中隆構(gòu)造油氣藏特征、分布特點(diǎn)等方面做過較詳細(xì)的研究[3],但在其控藏規(guī)律方面論述較少。作為主力勘探目的層系,青東凹陷古近系沙三、沙四段埋深變化大,地質(zhì)情況復(fù)雜,加之凹中隆構(gòu)造帶斷裂發(fā)育、鉆井?dāng)?shù)量少,成藏規(guī)律研究尚不夠深入。筆者從構(gòu)造演化特征分析入手,研究青東凹陷凹中隆構(gòu)造對(duì)油氣成藏的控制作用,對(duì)于指導(dǎo)該區(qū)下一步勘探活動(dòng)以及在其他地區(qū)開展同類型構(gòu)造研究具有重要意義。

1 構(gòu)造演化特征

從凹陷結(jié)構(gòu)來(lái)看,青東凹陷為一北斷南超的箕狀凹陷,由北向南依次形成北部陡坡帶、北洼、A凹中隆、中洼、B凹中隆、南洼、南部緩坡帶等構(gòu)造帶(圖1),T2界面(東營(yíng)組頂面)為區(qū)域性不整合面(圖2)。凹陷內(nèi)斷裂發(fā)育,根據(jù)活動(dòng)性質(zhì)及控制沉積作用可將這些斷裂分為3類:第一類為邊界斷層,為一級(jí)斷層,位于青東凹陷東側(cè),為郯廬斷裂分支,控制了新生界的發(fā)育和形成;第二類為控圈斷層,發(fā)育在古突起和凹陷邊界,為郯廬斷裂活動(dòng)所派生的二級(jí)斷層,斷層走向?yàn)榻鼥|西向,且多與邊界大斷層相連接,活動(dòng)期為新生代,它們?cè)诠沤o(jì)的持續(xù)活動(dòng)使圈閉繼承性發(fā)育,具有一定的控制沉積作用;第三類為調(diào)節(jié)斷層,多為二級(jí)斷層應(yīng)力釋放所產(chǎn)生的次級(jí)斷層,它們?cè)谀骋粫r(shí)期的活動(dòng)使形成的構(gòu)造圈閉復(fù)雜化,并起到油氣再分配的作用。

圖2 青東凹陷南北向凹陷結(jié)構(gòu)圖

研究表明,青東凹陷在郯廬斷裂中生代斷塊運(yùn)動(dòng)的大構(gòu)造背景下初具雛形,新生代以來(lái)又經(jīng)歷了斷陷期、斷拗過渡期、拗陷期等3個(gè)發(fā)育階段[4]。其中,A凹中隆構(gòu)造在地質(zhì)歷史時(shí)期由于受早期構(gòu)造活動(dòng)影響產(chǎn)生了差異升降運(yùn)動(dòng),并經(jīng)歷了發(fā)展演化的過程(圖3),從而控制了該地區(qū)的構(gòu)造格局、地層沉積以及輸導(dǎo)體系的形成,進(jìn)而控制了油氣藏的形成和分布。

(1)斷陷期

孔店期—沙三段沉積期(大約55～38M a)為盆地強(qiáng)烈斷陷期,青東凹陷沉降速度約0.116 mm/a (圖4),該時(shí)期營(yíng)-濰斷裂帶發(fā)生大規(guī)模的伸展運(yùn)動(dòng),表現(xiàn)為右行走滑與伸展[3]。在此雙重作用下,青東凹陷兩側(cè)斷裂由原來(lái)的左行壓扭轉(zhuǎn)換為右行張扭,使斷面拉張開啟,同時(shí)由于應(yīng)力釋放而在凹陷北坡及內(nèi)部形成了一系列北西西向、近東西向的派生斷裂,其中在A、B構(gòu)造派生了2條同沉積斷層(作為突起與洼陷的分界),其傾向指向洼陷方向,剖面上表現(xiàn)為單一的鏟式,A、B構(gòu)造以形成披覆背斜構(gòu)造為主。隨著斷陷作用進(jìn)一步加強(qiáng),凹中隆不斷差異抬升,湖盆由東向西不斷擴(kuò)大,相應(yīng)地A、B構(gòu)造凸起范圍變小,至沙三段沉積末期湖盆范圍達(dá)到最大。

(2)斷拗過渡期

沙二段—東營(yíng)組沉積期(大約38.0～24.6M a),青東凹陷沉降速度變小,大約0.025 mm/a,為緩慢熱沉降作用下的斷拗過渡階段。古近紀(jì)末期,太平斷裂復(fù)雜化而轉(zhuǎn)變?yōu)閿鄩K、斷背斜構(gòu)造。

圖3 青東凹陷A構(gòu)造發(fā)育史剖面圖

圖4 青東凹陷北洼埋藏史圖

(3)拗陷期

新近紀(jì),由于巖石圈的均衡作用及地殼冷卻收縮,使得青東凹陷構(gòu)造運(yùn)動(dòng)減弱,斷裂活動(dòng)對(duì)沉積不起控制作用,盆地由斷陷發(fā)育階段轉(zhuǎn)化為拗陷發(fā)育階段,沉積了大面積的新近系,形成了一套區(qū)域性蓋層,此時(shí)凹中隆構(gòu)造基本穩(wěn)定成型。

2 凹中隆控藏作用分析

洋板塊轉(zhuǎn)為北西西方向運(yùn)動(dòng),地下巖石圈快速拉伸,上地幔上涌及殼下巖石圈的彈性回返等作用,造成了青東凹陷凹中隆構(gòu)造進(jìn)一步隆起[5]。東營(yíng)組沉積末期,青東凹陷全區(qū)發(fā)生抬升遭受剝蝕,其中以凹中隆構(gòu)造頂部東營(yíng)組削蝕最為嚴(yán)重;區(qū)內(nèi)二級(jí)斷層持續(xù)活動(dòng),周圍形成的一系列次級(jí)斷層與二級(jí)斷層一起構(gòu)成“Y形組合”,A、B兩個(gè)披覆背斜構(gòu)造被

青東凹陷凹中隆構(gòu)造對(duì)油氣成藏具有重要的控制作用,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)形成了多種類型圈閉

在凹中隆構(gòu)造演化過程中形成了多種類型圈閉。如在斷陷初期,由于古突起的抬升作用,其本身形成了潛山塊狀圈閉,后期沉積的沙河街組在古突起上形成了地層超覆、披覆背斜圈閉;之后在東營(yíng)組沉積期,由于郯廬斷裂右旋走滑活動(dòng)的影響,使得凹陷內(nèi)派生斷層活躍,披覆背斜轉(zhuǎn)變?yōu)閿鄩K、斷背斜,而在凹中隆構(gòu)造斜坡部位形成了巖性圈閉等(圖5)。

圖5 青東凹陷凹中隆構(gòu)造不同圈閉類型模式圖

(2)有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育

儲(chǔ)層發(fā)育程度及展布決定了油氣藏的分布及儲(chǔ)量豐度。青東凹陷在沙三、沙四段沉積期為匯水中心,凹陷內(nèi)發(fā)育了辮狀河三角洲、扇三角洲、灘壩等沉積體,而在凹中隆構(gòu)造之上的地層埋藏較淺,壓實(shí)成巖作用較弱,儲(chǔ)層孔隙保存較好。例如,A構(gòu)造范圍內(nèi)主要發(fā)育扇三角洲前緣近端壩、遠(yuǎn)端壩及河口壩沉積,巖性為細(xì)砂巖、粉砂巖,儲(chǔ)層物性好,孔隙度為10.1%～36.2%,平均為22.6%(表1),現(xiàn)今處于中成巖作用階段,孔隙類型以原生孔隙為主;儲(chǔ)蓋組合方式主要為三角洲前緣砂體、河口壩與湖相泥巖相互疊置沉積,砂巖百分比為15.1%～27.9%,泥巖既是烴源巖又作為蓋層,形成了良好的生儲(chǔ)蓋組合。

(3)凹中隆是油氣運(yùn)聚的有利指向區(qū)

在A構(gòu)造基底抬升過程中,上覆第三系地層被斷層分割,形成了繼承性披覆斷背斜構(gòu)造;同時(shí),由于構(gòu)造兩側(cè)可容納空間不斷增大,形成了深洼區(qū),從而沉積了厚層沙河街組烴源巖(北洼沙河街組埋深最大可達(dá)5 700 m),其與相鄰的古突起(為低勢(shì)區(qū))自然成為油氣運(yùn)聚的主要目標(biāo)。另一方面,凹中隆構(gòu)造上發(fā)育溝通油源和圈閉的繼承性活動(dòng)斷層,它們是油氣向附近砂體運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道[6](圖2)。

表1 青東凹陷A構(gòu)造儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)表

(4)兩面環(huán)洼,具備雙源供烴的優(yōu)勢(shì)

根據(jù)前人的認(rèn)識(shí),古近紀(jì)早期斷陷階段渤海灣盆地持續(xù)擴(kuò)張,有利于形成較深的湖泊,為烴源巖的形成提供了良好條件[7]。通過對(duì)青東凹陷4口探井巖心、巖屑及原油樣品的地化分析,結(jié)合前人對(duì)本地區(qū)的研究成果[8],認(rèn)為青東凹陷沙三、沙四段湖相暗色泥巖為該區(qū)主力烴源巖(沙三下亞段泥巖最大單層厚度110 m,沙四上亞段泥巖最大單層厚度100m),有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2—Ⅱ1型為主,有機(jī)質(zhì)豐度為中等—很好(圖6);A構(gòu)造兩側(cè)的青東凹陷中洼和北洼,其主力烴源巖均在館陶組沉積期進(jìn)入排烴高峰。

另外,從圖2所示的地震剖面看,A構(gòu)造位于北洼和中洼的結(jié)合部位,兩洼陷生成的油氣均有機(jī)會(huì)向構(gòu)造高部位運(yùn)移成藏。從鉆探情況看,鉆于A構(gòu)造的3口探井均獲得成功,油源對(duì)比分析表明,A構(gòu)造中的原油主要來(lái)自北部深洼沙三、沙四段高成熟烴源巖(圖7),因此,環(huán)北洼構(gòu)造帶為該區(qū)最有利的成藏區(qū)帶。

圖6 青東凹陷A-3井地球化學(xué)剖面圖

圖7 青東凹陷A-1井油源對(duì)比分析圖

3 凹中隆構(gòu)造油氣成藏模式及勘探潛力分析

青東凹陷北洼烴源巖在館陶組沉積期大量成熟排烴,在排烴壓力、浮力等作用下經(jīng)短距離運(yùn)移進(jìn)入凹中隆構(gòu)造沙三、沙四段砂體富集圈閉中成藏。經(jīng)油源對(duì)比分析,青東凹陷A凹中隆構(gòu)造沙三段油藏為混源,原油主要來(lái)自沙三段烴源巖,部分來(lái)自沙四段烴源巖,而沙四段油藏為自源,表明持續(xù)活動(dòng)的斷層在油氣運(yùn)移過程中對(duì)沙三段成藏起到了良好的溝通源巖和圈閉的作用(圖8)。

青東凹陷作為古近紀(jì)早期斷陷盆地,其成藏條件十分優(yōu)越,凹中隆構(gòu)造具有較大的勘探潛力。根據(jù)青東凹陷周緣基巖潛山性質(zhì)[9]及過A構(gòu)造地震剖面特征分析,認(rèn)為A構(gòu)造潛山主體巖性為元古界花崗巖,潛山內(nèi)部斷裂發(fā)育,且與兩側(cè)洼陷沙河街組烴源巖相接,上覆沙河街組泥巖可形成良好蓋層;同時(shí),潛山頂部沙河街組亦發(fā)育有利圈閉,成藏條件好,因此,在鉆探淺層圈閉目標(biāo)的同時(shí)可兼探潛山。另外,目前B構(gòu)造僅鉆一口探井,在主要目的層沙三、沙四段油氣顯示活躍,但測(cè)井解釋僅在沙四上亞段發(fā)現(xiàn)油層1.8 m,研究認(rèn)為該井未獲得較好油氣發(fā)現(xiàn)的主要原因是斷層側(cè)封不理想。因此,在強(qiáng)化斷層封堵分析的基礎(chǔ)上,通過對(duì)B構(gòu)造其它斷塊的深入研究,仍然有可能在該構(gòu)造上獲得較大發(fā)現(xiàn)。

圖8 青東凹陷A構(gòu)造油氣成藏模式圖

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(編輯:崔護(hù)社)

An analysis of the inner-sag uplift control over hydrocarbon accumulation in Qingdong sag

Chen Guotong Wang Liang Niu Chengm in Chen Lei

(Bohai Oilfield Research Institute of Exploration and D evelopm en t,Tianjin B ranch of CNOOC L td., Tianjin,300452)

As a halfgraben form ed during Tancheng-Lu jiang Fau ltactivity since Mesozoic,Qingdong sag in the southern Bohai sea has experienced three stages of structural evolution,i.e.rifting,fault sagging and sagging.The evolution of its inner-sag uplift has resulted in the formation of various types of trap,with the reservoir quality imp roved simultaneously.Furthermore,the faults resulted from the tectonism have also made the inner-sag up lift become a favorable area towards which hydrocarbon migrated,and thick source rocks deposited in the two low s along both sides of the up lift has provided importantoil and gas for hydrocarbon accumulation.Therefore,the inner-sag up lift has a greater exp loration potential.

Q ingdong sag;inner-sag up lift;control over hydrocarbon accumulation

陳國(guó)童,男,高級(jí)工程師,畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)并獲碩士學(xué)位,現(xiàn)主要從事勘探綜合研究工作。地址:天津市塘沽區(qū)609信箱渤海油田勘探開發(fā)研究院(郵編:300452)。電話:022-25803845。

2009-09-25 改回日期:2009-12-10