江濤,李慧勇,于海波,李德郁,許鵬,胡安文(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300452)
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渤海西部沙壘田凸起東、西段油氣成藏差異性
江濤,李慧勇,于海波,李德郁,許鵬,胡安文
(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300452)
沙壘田凸起區(qū)至少發(fā)育6組北東向的走滑斷層,西段的走滑作用明顯強(qiáng)于東段。構(gòu)造演化研究成果表明,該區(qū)北東向斷層至少經(jīng)歷了2期走滑。晚侏羅世時(shí)期,強(qiáng)烈左旋走滑,將沙壘田凸起分割東西兩段,控制整體構(gòu)造格局。新近紀(jì),北東向斷層在右旋走滑的作用下,改造蓋層披覆構(gòu)造。西段可以明顯見到北東向主走滑斷層,分支斷層和伴生斷層依附于走滑斷層發(fā)育,整體呈負(fù)花狀構(gòu)造或“Y”字型結(jié)構(gòu)。而在東段,主走滑斷層不明顯,分支斷層和伴生斷層不發(fā)育,但仍整體表現(xiàn)為負(fù)花狀構(gòu)造,晚期斷層往深處都逐漸收斂到主走滑斷層上,斷層兩盤的地層厚度相當(dāng),斷距不明顯。構(gòu)造脊是油氣長(zhǎng)期匯聚的有利區(qū)帶,受走滑作用強(qiáng)度的控制和構(gòu)造圈閉發(fā)育特征的影響,東、西段油氣主要的運(yùn)聚模式存在一定的差異。在東段,走滑作用相對(duì)較弱,圈閉在走滑斷層之間發(fā)育,為披覆背斜型圈閉,主要發(fā)育“構(gòu)造脊—斷層—砂體”油氣運(yùn)移模式。在西段,走滑作用強(qiáng),圈閉依附于走滑斷層發(fā)育,主要為斷塊或斷鼻圈閉,發(fā)育“溝谷充填砂—走滑斷裂系”油氣運(yùn)移模式為主。
走滑斷層;油氣運(yùn)聚模式;沙壘田凸起;渤海西部
渤海西部地區(qū)是我國(guó)進(jìn)入海洋油氣勘探最早的地區(qū)。沙壘田凸起被南堡、渤中、沙南、歧口四大生烴凹陷包圍,整體分東、西兩段,東高西低,成藏背景優(yōu)越。從發(fā)現(xiàn)的油氣分布來(lái)看,目前規(guī)模性油氣發(fā)現(xiàn)主要集中在沙壘田凸起的東段,相繼發(fā)現(xiàn)了CFD11-1,CFD12-2,CFD11-3/5,CFD11-6,CFD12-1S等油田,西段與東段具有較為相似的成藏背景,但在西段一直未有規(guī)模性油氣藏發(fā)現(xiàn),油氣的成藏規(guī)律有待進(jìn)一步深入研究[1-4]。彭文緒等[1-7]對(duì)沙壘田凸起區(qū)走滑斷層演化及其對(duì)油氣的控制作用進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,其研究成果主要集中在沙壘田凸起東段,對(duì)西段成藏規(guī)律的總結(jié)較少。目前,沙壘田凸起西段的勘探程度也相對(duì)較低,但是西段與東段同樣具有十分優(yōu)越的成藏條件,因此有必要對(duì)沙壘田東段、西段的油氣成藏差異進(jìn)行對(duì)比研究。
大范圍的高精度三維地震資料為沙壘田凸起成藏規(guī)律的總結(jié)提供了良好的資料基礎(chǔ)。筆者在三維高分辨率地震資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際鉆井資料,通過(guò)對(duì)沙壘田凸起東段和西段的沉積特征、斷裂特征、圈閉情況、成藏模式等方面開展對(duì)比研究,進(jìn)一步討論斷裂對(duì)油氣運(yùn)移與聚集的影響,進(jìn)一步完善沙壘田凸起東段油氣成藏規(guī)律的認(rèn)識(shí),明確了沙壘田凸起東段、西段的成藏差異,為下一步的油氣勘探?jīng)Q策提供依據(jù)。
沙壘田凸起位于渤海海域西部,呈東西走向,四周被渤中凹陷、歧口凹陷、沙南凹陷和南堡凹陷四大凹陷包圍,其中北部的南堡凹陷、東部的渤中凹陷以及西部的歧口凹陷均被證實(shí)為富生烴凹陷,說(shuō)明沙壘田凸起區(qū)成藏條件優(yōu)越(見圖1)。鉆井證實(shí),沙壘田凸起基底主體是太古界花崗巖,沙壘田凸起古生代到古近紀(jì)沙河街組沉積時(shí)期一直是一個(gè)隆起剝蝕區(qū),在凸起的高部位僅沉積了館陶組及其以上的地層。明下段和館陶組是主要的勘探層系,館陶組為辮狀河沉積,沉積巨厚砂礫巖,明化鎮(zhèn)組為曲流河沉積,表現(xiàn)為砂泥巖互層。已有研究成果表明[5-7],在沙壘田凸起之上發(fā)育多組北東向走滑斷裂,在走滑斷裂之間發(fā)育大型的披覆背斜型圈閉,為油氣的聚集提供了有利的場(chǎng)所,同時(shí),晚期活動(dòng)強(qiáng)烈的走滑斷層為油氣的運(yùn)移提供了良好的油氣運(yùn)移通道。
從目前沙壘田凸起的油氣發(fā)現(xiàn)情況看,該區(qū)是復(fù)式油氣聚集區(qū),油氣分布較為復(fù)雜,東段、西段油氣分布不均。從分布區(qū)域上來(lái)看,油氣主要集中分布在沙壘田凸起東段,在東段發(fā)現(xiàn)了5個(gè)油田,而西段僅在潛山發(fā)現(xiàn)了CFD1-6油田。從層系上來(lái)看,在明下段、館陶組、東營(yíng)組及潛山均有油氣發(fā)現(xiàn),但油氣主要分布在明下段、館陶組,其次才是東營(yíng)組,東營(yíng)組油氣主要分布在靠近凹陷的斜坡區(qū),儲(chǔ)量規(guī)模相對(duì)較小,潛山商業(yè)性油氣發(fā)現(xiàn)僅在西段的CFD1-6油田。由于受構(gòu)造和沉積等因素的控制作用,不同層系的地層具有不同的油氣成藏模式,其成藏主控因素也存在差異。
圖1 沙壘田凸起區(qū)域位置
東營(yíng)組沉積時(shí)期,水體還沒有完全淹沒凸起區(qū)主體部分,東營(yíng)組地層主要在斜坡區(qū)及洼陷區(qū)域沉積,范圍相對(duì)較小。在凸起邊緣,東營(yíng)組地層超覆于潛山之上,發(fā)育地層超覆圈閉。受古地貌和物源供給的影響,發(fā)育地層超覆油藏。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的CFD12-1S油田和CFD11-2油田東營(yíng)組為地層超覆油藏,儲(chǔ)層的發(fā)育程度是油氣成藏的主控因素。
館陶組主要為辮狀河沉積,大致可以分為3個(gè)沉積階段,早期和晚期沉積階段發(fā)育了厚層的砂礫巖儲(chǔ)層,中期水體范圍擴(kuò)大,沉積了一段區(qū)域分布穩(wěn)定的泥巖,為該區(qū)館陶組油藏提供了良好的蓋層條件。館陶組中期發(fā)育的泥巖蓋層與下部砂礫巖儲(chǔ)層相配合形成良好的儲(chǔ)蓋組合條件,在構(gòu)造發(fā)育的區(qū)域形成構(gòu)造塊狀油藏,蓋層是成藏的主控因素。
目前,在沙壘田凸起發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在明下段,該段為曲流河沉積,砂巖體積分?jǐn)?shù)為30%~40%。受北東向斷裂體系的控制,在沙壘田凸起發(fā)育多個(gè)北東向構(gòu)造脊,在構(gòu)造脊上發(fā)育大型的披覆圈閉,構(gòu)造脊是油氣長(zhǎng)期運(yùn)聚的有利區(qū)帶,在斷-砂耦合較好的區(qū)域,發(fā)育構(gòu)造-巖性油氣藏。CFD11-1油田、CFD11-3/5油田和CFD12-1油田在后期的開發(fā)中,在油田范圍又發(fā)現(xiàn)了多個(gè)河道砂體,儲(chǔ)量規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大,明下段油藏主要類型為構(gòu)造背景下的巖性油藏。沙壘田凸起區(qū)構(gòu)造背景好,發(fā)育大型的披覆圈閉,是進(jìn)行構(gòu)造巖性油藏勘探的有利區(qū)帶,油氣成藏主要受油氣運(yùn)移影響,受斷-砂耦合程度控制。
盡管沙壘田凸起整體具有良好的成藏條件,但受到區(qū)域構(gòu)造的影響,沙壘田凸起東西斷裂體系存在較大的差異,進(jìn)而決定了其油氣運(yùn)聚體系及油氣成藏模式存在較大的差異。
3.1斷裂體系差異性分析
3.1.1走滑斷層特征
渤海西部沙壘田凸起區(qū)由于新近系直接覆蓋在潛山之上,在凸起邊緣超覆沉積了一定范圍的東營(yíng)組地層,整體表現(xiàn)為東高西低。在地震剖面上,東段一般在1 500 ms就進(jìn)入潛山,西段在1 800 ms左右進(jìn)入潛山。在1 800 ms地震水平方差切面上(相當(dāng)于西段潛山頂面),在西段可以明顯見到2組北東向走滑斷層,走滑斷層呈線性展布,伴生斷層依附于走滑斷層發(fā)育,走滑特征明顯。東段,潛山內(nèi)幕地震資料信噪比低,基本上見不到潛山內(nèi)幕的反射,走滑特征不明顯(見圖2a)。從1 500 ms地震水平方差切面上(相當(dāng)于東段潛山頂面)可以看出,在東段可以隱約見到4組走滑斷層呈北東向線性展布,但主走滑斷層不明顯,伴生斷層不發(fā)育,而西段北東向走滑斷層特征明顯,可以明顯見到北東向主走滑斷層,伴生斷層依附于走滑斷層發(fā)育(見圖2b)。在800 ms地震水平方差切面上(相當(dāng)于館陶組內(nèi)部):在西段,主走滑斷層依然呈線性展布,伴生斷層平行發(fā)育,走向呈近東西向,局部切割主走滑斷層,斷裂系統(tǒng)更加復(fù)雜;在東段,主走滑斷層不明顯,在主走滑斷層相對(duì)應(yīng)的位置,發(fā)育大量的近東西向的斷層,呈北東向雁列展布(見圖2c)。在500 ms地震水平方差切面上(相當(dāng)于明下段內(nèi)部),斷裂特征延續(xù)了800 ms地震水平方差切片特征,在西段,主走滑斷層依然呈線性展布,晚期斷層平行發(fā)育,走向呈近東西向,局部切割主走滑斷層。另外,在主走滑斷層的東西兩側(cè),晚期斷層發(fā)育特征存在差異。在主走滑斷層的西側(cè),斷層數(shù)量明顯比東側(cè)多,斷層的延伸長(zhǎng)度相對(duì)較大,斷層密度也較大。在東段,主走滑斷層不明顯,在主走滑斷層相對(duì)應(yīng)的位置,發(fā)育大量的近東西向的斷層,呈北東向雁列展布(見圖2d)。從以上地震水平方差切面上,可以明顯看出,走滑作用表現(xiàn)為東弱西強(qiáng)的特征。
圖2 不同深度三維地震水平方差切片顯示的走滑斷裂帶展布
在近垂直于NE向主走滑斷層的地震剖面上,走滑斷層晚期活動(dòng)強(qiáng)烈,同時(shí)也可以清楚地看到走滑作用同樣表現(xiàn)為東弱西強(qiáng)的特征。在西段,主走滑斷層特征明顯,斷距較大,伴生斷層依附于主走滑斷層發(fā)育,活動(dòng)時(shí)期較長(zhǎng),整體呈負(fù)花狀構(gòu)造或“Y”字型結(jié)構(gòu)(見圖3a)。斷層兩盤的地層厚度變化較大,剖面上地震同向軸被錯(cuò)動(dòng),走滑斷層兩盤存在較大的高差。在東段,主走滑斷層特征不明顯,但整體表現(xiàn)為負(fù)花狀構(gòu)造,晚期斷層往深處逐漸收斂,與走滑斷層在不同深度相交(見圖3b)。斷層兩盤的地層厚度相當(dāng),斷距不明顯,在T0層之上,斷距相對(duì)較大,在T0層之下斷距不明顯,剖面上地震同向軸沒有明顯錯(cuò)動(dòng),顯示并沒有明顯的垂向位移。另外,不管是西段,還是東段的走滑斷層,其位置對(duì)應(yīng)著寬“溝谷”,改造基底和蓋層的高低格局。
圖3 沙壘田凸起走滑斷裂帶地震解釋
3.1.1構(gòu)造演化特征
從沙壘田凸起整體的構(gòu)造演化特征來(lái)看,NE向斷層至少經(jīng)歷了2期走滑。在早侏羅世時(shí)期,沙壘田凸起為整一隆起,可能不存在NE向斷層。晚侏羅世時(shí)期,NE向斷層形成并伴有強(qiáng)烈左旋走滑,將沙壘田凸起分割成東西兩段,凸起的構(gòu)造高點(diǎn)被相應(yīng)錯(cuò)開。前人針對(duì)渤海海域東部的郯廬走滑斷裂的研究發(fā)現(xiàn),在早期,郯廬走滑斷裂表現(xiàn)為左旋特征,二者的表現(xiàn)特征是基本一致的。新近紀(jì)時(shí)期,NE向斷層在右旋走滑的作用下,改造蓋層披覆構(gòu)造。從沙壘田凸起區(qū)蓋層斷層分布特征看,新近紀(jì)晚期斷層形成是基底走滑斷層右旋的結(jié)果,新近紀(jì)以來(lái),渤海海域東部走滑斷層也表現(xiàn)為右旋走滑,這二者也是一致的[1-10],只是在西部的沙壘田凸起,右旋走滑強(qiáng)度相對(duì)較弱。因此,可以肯定主走滑斷層現(xiàn)今表現(xiàn)是右旋,但走滑位移量很小。
彭文緒在沙壘田凸起走滑斷層的研究中,將沙壘田凸起走滑形成劃分為3個(gè)階段:首先是早期(新近紀(jì)前)基底斷裂走滑階段;其次是新近紀(jì)早期蓋層張性斷層弱雁列化階段;最后是新近紀(jì)晚期蓋層張扭性斷裂強(qiáng)雁列化階段,表現(xiàn)為走滑斷層的垂向位移很小,局部被晚期斷層切割[8-14]。筆者認(rèn)為,沙壘田凸起早期,伴隨有強(qiáng)烈的基底左旋走滑,并因此將沙壘田凸起分割成東西兩段。同時(shí),在各個(gè)時(shí)期的走滑活動(dòng)中,西段的走滑作用也明顯要強(qiáng)于東段。
3.2油氣運(yùn)聚差異性分析
沙壘田凸起上發(fā)育多個(gè)北東向的構(gòu)造脊,構(gòu)造脊是油氣長(zhǎng)期匯聚的有利區(qū)帶。但沙壘田凸起東段、西段走滑作用強(qiáng)度的差異,構(gòu)造圈閉發(fā)育特征的也不同,東、西段油氣主要的運(yùn)聚模式存在一定的差異。
3.2.1東段“構(gòu)造脊—斷層—砂體”模式
在沙壘田凸起的東段,受北東向走滑斷層的影響,在走滑斷層之間發(fā)育3個(gè)北東向的構(gòu)造脊,大型的披覆背斜圈閉沿構(gòu)造脊發(fā)育,為油氣的匯聚提供了有利場(chǎng)所。從沙壘田凸起東段已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油田證實(shí),沙壘田凸起東段的油氣成藏主要受“脊—斷—砂”三因素耦合控制。館陶組構(gòu)造脊控制了油氣優(yōu)勢(shì)區(qū),在沙壘田凸起東段,走滑斷層之間發(fā)育3個(gè)北東向的構(gòu)造脊,大型的披覆背斜圈閉沿構(gòu)造脊發(fā)育,構(gòu)造脊是渤中凹陷、南堡凹陷、沙南凹陷油氣長(zhǎng)期的優(yōu)勢(shì)聚集區(qū),為明下段油氣成藏奠定了基礎(chǔ)。走滑斷層控制了油氣的垂向運(yùn)移,在斷裂發(fā)育區(qū),斷砂耦合情況更好,單井油氣層厚度大,油藏豐度高,油氣更加富集。砂體的品質(zhì)(規(guī)模、形態(tài)、有效性)決定了油氣成藏與富集,明下段發(fā)育極淺水三角洲,砂體規(guī)模較大,與運(yùn)移斷層形成良好的配置關(guān)系,最終決定了油氣成藏與富集。受“脊—斷—砂”三因素的控制及基底形態(tài)的影響,沙壘田凸起東段整體表現(xiàn)為北西向的構(gòu)造脊,從西往東逐漸向渤中凹陷傾斜過(guò)渡,渤中凹陷的油氣長(zhǎng)期沿北西向構(gòu)造脊聚集,進(jìn)而發(fā)育“脊—斷—砂”油氣運(yùn)移模式(見圖4)。目前在沙壘田凸起上發(fā)現(xiàn)的CFD11-1,CFD11-3/5,CFD11-6油田均位于北東向的構(gòu)造脊上,且從東南往北西方向構(gòu)造逐漸向西北抬升,油氣富集的層位也逐漸變淺,油氣的富集受“脊—斷—砂”三因素耦合控制。
圖4 “構(gòu)造脊—斷層—砂體”油氣運(yùn)移模式
3.2.2西段“溝谷充填砂—走滑斷裂系”模式
在西段,走滑作用強(qiáng),晚期的強(qiáng)烈走滑,構(gòu)造蓋層高點(diǎn)、圈閉依附于走滑斷層發(fā)育,主要發(fā)育“溝谷充填砂—走滑斷裂系”油氣運(yùn)移模式。在西段具備發(fā)育此種油氣運(yùn)聚模式的有利條件。首先,西段強(qiáng)烈的走滑斷裂活動(dòng),使得主走滑斷層延伸至凹陷內(nèi)部,有效地溝通油源,強(qiáng)烈的走滑作用,也有利于微裂隙的發(fā)育,微裂隙發(fā)育的斷裂破碎帶直接與烴源接觸,有利于油氣的側(cè)向運(yùn)移,走滑斷裂系為油氣垂向運(yùn)移提供了良好的油氣通道。另外,走滑斷裂形成的負(fù)花狀構(gòu)造對(duì)應(yīng)基底寬“溝谷”,“溝谷”被砂充填,在平面上具有一定范圍的分布,連通性較好,也有利于油氣的側(cè)向運(yùn)移。同時(shí),受“溝谷”的控制,在走滑斷層兩端的斜坡帶,發(fā)育近源扇體,扇體與烴源巖接觸,有利于油氣的聚集及中轉(zhuǎn)。西段的圈閉主要依附于走滑斷層發(fā)育,其正下方為油氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道,油氣通過(guò)斷裂系垂向運(yùn)移至圈閉成藏。目前的勘探實(shí)踐已初步證實(shí)該運(yùn)聚模式對(duì)油氣聚集的有利之處。如:目前在沙壘田凸起上發(fā)現(xiàn)的CFD8-1含油氣構(gòu)造依附于走滑斷層發(fā)育,油氣成藏受“溝谷充填砂—走滑斷裂系”油氣運(yùn)移模式控制,斷裂發(fā)育區(qū)是油氣的主要富集區(qū)帶。
圖5 “溝谷充填砂—走滑斷裂系”油氣運(yùn)移模式
1)沙壘田凸起區(qū)至少發(fā)育6組北東向走滑斷層,西段的走滑作用明顯強(qiáng)于東段。由于在各個(gè)時(shí)期的走滑活動(dòng)中,西段的走滑作用也明顯要強(qiáng)于東段,東西段的油氣成藏存在一定的差異。
2)北東向斷層至少經(jīng)歷2期走滑。晚侏羅世時(shí)期,強(qiáng)烈左旋走滑,將沙壘田凸起分割東西兩段,控制整體構(gòu)造格局。新近紀(jì)時(shí)期,北東向斷層在右旋走滑的作用下,改造蓋層披覆構(gòu)造,控制圈閉的發(fā)育及油氣運(yùn)聚。
3)西段北東向走滑斷層特征明顯,可明顯見到北東向主走滑斷層,分支斷層和伴生斷層依附于走滑斷層發(fā)育,整體呈負(fù)花狀構(gòu)造或“Y”字型結(jié)構(gòu)。東段,主走滑斷層不明顯,分支斷層和伴生斷層不發(fā)育。但仍表現(xiàn)為負(fù)花狀構(gòu)造,晚期斷層往深處都逐漸收斂到主走滑斷層上,斷層兩盤的地層厚度相當(dāng),斷距不明顯。
4)構(gòu)造脊是油氣長(zhǎng)期匯聚的有利區(qū)帶,東、西段油氣主要的運(yùn)聚模式存在一定的差異。在東段,走滑作用相對(duì)較弱,圈閉在走滑斷層之間發(fā)育,主要發(fā)育“構(gòu)造脊—斷層—砂體”油氣運(yùn)移模式,構(gòu)造脊是明下段構(gòu)造-巖性油藏勘探的有利區(qū)帶。在西段,走滑作用強(qiáng),圈閉依附于走滑斷層發(fā)育,主要發(fā)育“溝谷充填砂—走滑斷裂系”油氣側(cè)向-垂向運(yùn)移模式,近斷裂帶是油氣勘探的有利區(qū)帶。
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(編輯趙旭亞)
Characteristics of strike-slip faults and its control on hydrocarbon accumulation of Shaleitian Sailent in western Bohai Sea
Jiang Tao,Li Huiyong,Yu Haibo,Li Deyu,Xu Peng,Hu Anwen
(Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin 300452,China)
There are at least 6 north-east strike-slip faults in Shaleitian Sailent and the strike-slip effect in the west segment is stronger than that in the east segment.The tectonic evolution research results show that the north-east trending faults underwent at least two periods of strike-slip motion in the area.During Late Jurassic period,the strong sinistral strike-slip divided Shaleitian Sailent into two segments and controled the overall tectonic framework.During Neogene period,under the action of dextral strikeslip,the NE trending faults transformed the capping formation.In the west segment,we can see the main NE trending strike-slip faults obviously,branch faults and associated faults are developed near strike-slip faults,which presents negative flower structure or "Y"structure as a whole.While in the east segment,the main strike-slip faults are not obvious,there are not branch faults and associated faults developed.But negative flower structure are still shown,in the late stage,the faults were gradually converging to the main strike-slip faults in the deep,and the strata thicknesses in both walls of the fault are equal,which shows no obvious slip. Structure ridge is the favorable zone for oil and gas accumulation for a long time,but controlled by strike-slip motion and affected by the structural trap development characteristics,the main hydrocarbon migration and accumulation modes in the east are different from that in the west.In the eastern part,the strike slipping is relatively weak and traps developed between strike-slip faults,the trap type is drape anticline trap,major hydrocarbon migration type is"structural ridge-fault-sand body"mode.In the western part,the strike slipping is relatively strong,traps developed with strike-slip faults and their types are mainly fault-block traps or fault-nose traps,the major hydrocarbon lateral migration type is"gully filling sand-strike slip fault system"mode.
strike-slip faults;hydrocarbon migration and accumulation mode;Shaleitian Sailent;western Bohai Sea
國(guó)家科技重大專項(xiàng)專題“渤海海域大中型油氣田地質(zhì)特征”(2011ZX05023-006-002)
TE122
A
10.6056/dkyqt201601004
2015-08-01;改回日期:2015-11-10。
江濤,男,1982年生,工程師,碩士,2008年畢業(yè)于成都理工大學(xué),現(xiàn)從事石油地質(zhì)綜合研究工作。E-mail:jiangtao8@ cnooc.com.cn。
引用格式:江濤,李慧勇,于海波,等.渤海西部沙壘田凸起東、西段油氣成藏差異性[J].斷塊油氣田,2016,23(1):16-20.
Jiang Tao,Li Huiyong,Yu Haibo,et al.Characteristics of strike-slip faults and its control on hydrocarbon accumulation of Shaleitian Sailent in western Bohai Sea[J].Fault-Block Oil&Gas Field,2016,23(1):16-20.