楊希冰,諶志遠(yuǎn),滿勇,胡林,滿建,黃晴
(1.中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司,廣東 湛江 524057;2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)非常規(guī)天然氣研究院,北京 102249;3.中國(guó)石油大學(xué)(北京)非常規(guī)油氣協(xié)同創(chuàng)新中心,北京 102249;4.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島 266580)
烏石東區(qū)流沙港組地層斷裂控砂機(jī)制
楊希冰1,諶志遠(yuǎn)2,3,滿勇1,胡林1,滿建4,黃晴1
(1.中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司,廣東 湛江 524057;2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)非常規(guī)天然氣研究院,北京 102249;3.中國(guó)石油大學(xué)(北京)非常規(guī)油氣協(xié)同創(chuàng)新中心,北京 102249;4.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島 266580)
綜合利用地震、鉆井、巖心觀察等資料,精細(xì)落實(shí)烏石東區(qū)斷裂發(fā)育及沉積相展布特征,明確烏石東區(qū)斷裂與沉積關(guān)系,闡述斷裂組合控制砂體沉積的模式。研究結(jié)果表明,烏石東區(qū)流沙港組地層發(fā)育同向平行型和反向平行型斷裂組合,具體形態(tài)相應(yīng)分別為斷溝、斷槽、走向斜坡以及斷裂坡折。順斷裂走向,砂巖粒度變細(xì)、分選變好,靠近斷裂下降盤,砂體厚度大、粒度粗,斷裂對(duì)砂體展布具有明顯控制作用。斷裂對(duì)砂體沉積的控制作用表現(xiàn)為斷層活動(dòng)導(dǎo)致上升盤形成相對(duì)凸起,下降盤形成相對(duì)低地,砂體從凸起向低地匯聚。同時(shí),沿?cái)嗔炎呦?,砂體優(yōu)先選擇斷層活動(dòng)性較弱的位置向低地聚集。
斷裂沉積耦合;鉆探方向;烏石東區(qū);北部灣盆地
烏石凹陷是北部灣盆地中重要的含油氣凹陷。截至2012年底,烏石凹陷內(nèi)11個(gè)構(gòu)造上共鉆探了23口井,其中17口井獲得油氣發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)了2個(gè)油田和3個(gè)含油構(gòu)造,勘探成功率較高。從鉆遇烴源巖情況來(lái)看,烏石凹陷流二段地層發(fā)育暗色泥巖和油頁(yè)巖,結(jié)合其沉積相、厚度及熱演化,可確定烴源巖基本上集中在凹陷東區(qū),成熟烴源巖面積約540 km2,厚度1~2 km,具有良好的烴源條件。該凹陷油氣聚集源控特征明顯,勘探應(yīng)首先圍繞烴源發(fā)育區(qū)展開(kāi)。
前人對(duì)烏石凹陷構(gòu)造特征及層序地層已經(jīng)進(jìn)行了較多研究[1-3],但在斷裂組合對(duì)沉積砂體展布的影響方面研究較少。本文落實(shí)了烏石東區(qū)斷裂組合類型,闡述了烏石東區(qū)斷裂組合對(duì)砂體的控制作用,為進(jìn)一步預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集層提供依據(jù)。
烏石凹陷位于北部灣盆地南部坳陷的東北部,地史上是華南板塊向海域的延伸,總面積2 680 km2(見(jiàn)圖1)。該凹陷經(jīng)歷了3次張裂運(yùn)動(dòng)和裂后熱沉降運(yùn)動(dòng):第1次發(fā)生在古新世,開(kāi)始發(fā)育北東東向斷裂,前人稱之為7號(hào)斷裂,斷裂下降盤堆積了古新統(tǒng)長(zhǎng)流組沖積相地層;第2次發(fā)生在始新世,7號(hào)斷裂繼續(xù)活動(dòng),而在凹陷的西區(qū)開(kāi)始發(fā)育近北西向斷裂,前人稱之為6號(hào)斷裂,7號(hào)斷裂活動(dòng)強(qiáng)度大于6號(hào)斷裂,東區(qū)沉積了全套始新世流沙港組地層;第3次發(fā)生在始新世至漸新世,6號(hào)斷層大幅度活動(dòng),沉積中心遷移至6號(hào)斷裂下降盤,沉積了巨厚的漸新統(tǒng)潿洲組地層。新近紀(jì)之后,凹陷整體進(jìn)入熱沉降階段,接受海相沉積[1-2]。由此可見(jiàn),始新世時(shí)期,烏石東區(qū)斷裂作用明顯,加之7號(hào)斷層向北傾,東區(qū)整體形成南斷北超的構(gòu)造格局。
圖1 烏石凹陷地質(zhì)背景
2.1 斷裂組合形態(tài)
古近紀(jì),烏石東區(qū)受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用,產(chǎn)生同向平行型、反向平行型斷裂組合,其形成的斷溝、斷槽、走向斜坡和斷裂坡折對(duì)供給水系起到匯聚、引導(dǎo)作用,為沉積物輸送的優(yōu)勢(shì)通道[4-5]。鉆探結(jié)果表明,烏石東區(qū)北部部分區(qū)塊缺失流二段頂和流一段地層。始新世,烏石東區(qū)受北西向拉張應(yīng)力和北西向左旋扭動(dòng)應(yīng)力作用,發(fā)育北東、近東西向平行正斷層(見(jiàn)圖2)。
研究發(fā)現(xiàn),烏石東區(qū)流二段和流三段斷裂組合方式主要為同向平行型組合和反向平行型,相應(yīng)地,形態(tài)主要有斷溝、斷槽、走向斜坡以及斷裂坡折[4-5]。其中:斷溝是在同向平行型斷裂組合中,斷層下降盤地層依次向上掀斜,形成的兩條正斷層之間的溝谷形態(tài);走向斜坡是斷溝形態(tài)的復(fù)雜化,是為了調(diào)節(jié)首尾兩條伸展正斷層總位移而在斷層末端接觸帶形成的軟連接凸起形態(tài),為沉積物優(yōu)勢(shì)進(jìn)入沉積場(chǎng)所的入口;斷裂坡折又可看作斷溝形態(tài)的簡(jiǎn)單化,是在單條斷層傾向上斷裂不發(fā)育或者發(fā)育規(guī)模太小,不足以對(duì)沉積物產(chǎn)生限制、引導(dǎo)及再分配作用,斷裂坡折對(duì)沉積物的控制作用主要體現(xiàn)在規(guī)模較大的斷層引起的地形突變上,往往在斷裂下傾方向上沉積湖底扇或盆底扇;斷槽為反向平行型斷裂組合中,正斷層相向傾斜,形成的地塹構(gòu)造,深度更大,延伸更遠(yuǎn),因而其有效性往往更優(yōu)于斷溝。
圖2 烏石東區(qū)流沙港組斷裂展布
始新世,烏石東區(qū)的斷裂基本都為北東向展布,斷溝、斷槽、走向斜坡、斷裂坡折等構(gòu)造形態(tài)保存較好,被次級(jí)斷層切割復(fù)雜化程度低。具體為:流三段地層沉積時(shí)期,烏石17-2區(qū)F1,F(xiàn)7,F(xiàn)8號(hào)斷裂依次向南傾斜,均呈北東向展布,斷層之間相互組合形成北東向狹長(zhǎng)斷溝,為沉積物優(yōu)勢(shì)運(yùn)移區(qū);同時(shí),7號(hào)斷裂強(qiáng)烈活動(dòng),其與F8號(hào)斷層走向一致,傾向相反,構(gòu)成典型的斷槽形態(tài),同樣為沉積物優(yōu)勢(shì)沉積區(qū)。流二段地層沉積時(shí)期,烏石16-9區(qū)開(kāi)始發(fā)育北東向F3,F(xiàn)4,F(xiàn)5,F(xiàn)6號(hào)斷裂,F(xiàn)4,F(xiàn)5,F(xiàn)6南傾,F(xiàn)3北傾,斷層兩兩組合使得F3與F4之間形成斷槽,F(xiàn)4,F(xiàn)5,F(xiàn)6之間形成斷溝;與此同時(shí),烏石17-2區(qū)斷裂活動(dòng)性減弱,并呈現(xiàn)出東西向活動(dòng)性差異的特點(diǎn),分別在F7,F(xiàn)8之間和F8南部形成走向斜坡和斷裂坡折[6-7],均為沉積物有利引導(dǎo)區(qū)(見(jiàn)圖2)。
2.2 沉積相展布
始新世,烏石東區(qū)發(fā)育三大物源體系,分別為北部的企西隆起,東部的古雷州隆起以及南部的流沙凸起。企西隆起和古雷州隆起為該時(shí)期東區(qū)的主要物源體系,流沙凸起位于7號(hào)斷裂上升盤,控制了7號(hào)斷裂附近的扇三角洲沉積。在構(gòu)造活動(dòng)、湖平面相對(duì)升降、沉積物來(lái)源、氣候因素的共同控制下,烏石東區(qū)縱向上低位體系域、湖擴(kuò)體系域、高位體系域相互疊置,平面上三角洲相沉積向湖相沉積演變。地震相分析表明,烏石東區(qū)流三段、流二段層序發(fā)育有中連續(xù)、高—中頻、中強(qiáng)振幅地震反射特征,順斷層走向,前積特征明顯,流二段上層序和下層序發(fā)育不連續(xù)、中頻、弱振幅地震反射特征。根據(jù)地震相與沉積相對(duì)應(yīng)關(guān)系,流三段和流二段中層序解釋為扇三角洲、三角洲沉積(見(jiàn)圖3)。
圖3 烏石東區(qū)流沙港組沉積充填模式
流三段沉積時(shí)期,烏石17-2區(qū)以砂礫巖為主,粒度粗、分選差,向西南方向分選變好,為扇三角洲水下分流河道前緣沉積特征。流二段下沉積時(shí)期,烏石16-9區(qū)巖性為褐灰色泥巖和灰褐色泥巖;流二段上沉積時(shí)期,烏石16-9巖性為泥巖和細(xì)砂巖,GR曲線呈齒形,反映流二段下和上分別為中深湖和濱淺湖沉積。此外,烏石16-9區(qū)流二段中層序地層GR曲線呈現(xiàn)箱型、鐘型、漏斗型、鋸齒型等特征,為三角洲前緣沉積;烏石16-1區(qū)流二段中地層巖心觀察,巖性為砂巖與頁(yè)巖互層,主要沉積環(huán)境為中深湖、深湖,可以觀察到粒序?qū)永?、沖刷面等沉積構(gòu)造,可見(jiàn)生物擾動(dòng)化石,推測(cè)發(fā)育濁積水道,綜合解釋為湖底扇沉積;烏石17-2區(qū)流二段中地層粒度概率曲線以跳躍與懸浮組分為主的兩段式為主,反映主要為水下分流河道、河口壩沉積。利用測(cè)井曲線特征、巖心實(shí)物特征,結(jié)合地震剖面闡釋的沉積相特征,繪制了流二段和流三段沉積相平面圖(見(jiàn)圖4)。可以發(fā)現(xiàn):流三段地層沉積時(shí)期,地勢(shì)高差小,湖泊范圍有限,主要沉積了扇三角洲沉積體系,地勢(shì)平緩的北斜坡北部形成了三角洲沉積體系;流二段地層沉積時(shí)期,7號(hào)斷層和北部F1斷層活動(dòng)性加強(qiáng),斷層下降盤落差增大,導(dǎo)致中深湖沉積范圍變大,主要沉積了三角洲沉積體系和一期湖底扇沉積體系。
2.3 斷裂沉積耦合關(guān)系
陸相斷陷湖盆中,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制物源發(fā)育,形成構(gòu)造調(diào)節(jié)帶,控制古地貌格局和古水流發(fā)育,進(jìn)而控制沉積體系分布。斷裂組合控砂作用的根本原因在于斷層活動(dòng)以及斷裂走向上的斷層活動(dòng)性差異,并由此對(duì)沉積物供給水系在盆內(nèi)的分布起著匯聚、引導(dǎo)或者阻礙的作用。
從圖4可以看出,斷裂延伸方向和砂體展布方向一致,并且斷裂位置和砂體前緣對(duì)應(yīng)關(guān)系良好,斷裂對(duì)沉積的控制作用明顯。其中,作為烏石凹陷控凹斷裂的7號(hào)斷層,在始新世時(shí)期活動(dòng)性強(qiáng),最小斷層滑距接近1 000 m,與F8斷層形成的斷槽為始新世時(shí)期烏石東區(qū)的沉積中心,發(fā)育中深湖相泥巖以及來(lái)自流沙凸起的扇三角洲沉積,而對(duì)來(lái)自北部企西隆起的砂體控制作用較弱。流三段地層沉積時(shí)期,烏石17-2區(qū)F1,F(xiàn)7,F(xiàn)8同向平行斷層依次南傾,形成典型的斷溝構(gòu)造組合樣式,控制了扇三角洲水下分流河道的發(fā)育范圍。流二段地層沉積時(shí)期,烏石16-9區(qū)F4,F(xiàn)5,F(xiàn)6號(hào)斷層北東向展布,東南方向傾斜,與F3號(hào)斷裂傾向相反,構(gòu)成溝槽斷裂組合樣式,為沉積物優(yōu)勢(shì)注入通道,發(fā)育三角洲砂體;同時(shí),烏石17-2區(qū)F7號(hào)斷層西側(cè)活動(dòng)性強(qiáng)于東側(cè),F(xiàn)8號(hào)斷層則是活動(dòng)性整體減弱,東側(cè)斷裂活動(dòng)性強(qiáng)于西側(cè),形成走向斜坡和斷裂坡折構(gòu)造樣式,從而對(duì)烏石17-2區(qū)的砂體產(chǎn)生再侵蝕、再搬運(yùn)、再沉積作用,分別控制砂體在走向斜坡和斷裂坡折帶形成三角洲和湖底扇沉積[8-10](見(jiàn)圖 4)。
圖4 烏石東區(qū)流沙港組沉積相展布
鉆井實(shí)踐表明,流三段時(shí)期沿烏石17-2區(qū)北東—南西斷裂走向,砂巖分選變好,粒徑變細(xì),厚度變薄。其中:A-1井距離物源較遠(yuǎn),粗砂及以上粒級(jí)體積分?jǐn)?shù)仍在15%以上,證實(shí)了斷溝對(duì)砂體的有利引導(dǎo)作用。沿北西—南東向(垂直斷裂走向),靠近斷裂下降盤砂巖厚度大,粒度粗,含量高,下降盤對(duì)砂體具有明顯的控制作用,進(jìn)一步闡明了正斷層對(duì)砂體的控制作用。另外,位于走向斜坡下降盤的A-2井在流二段中層序時(shí)期砂體厚度達(dá)103 m,具有明顯增厚趨勢(shì),證實(shí)了走向斜坡對(duì)沉積砂體的良好引導(dǎo)作用。
1)烏石東區(qū)發(fā)育同向平行型、反向平行型斷裂組合,不同組合形態(tài)對(duì)沉積具有顯著控制作用。流三段地層沉積時(shí)期,烏石東區(qū)發(fā)育扇三角洲沉積;流二段地層沉積時(shí)期,砂體發(fā)育范圍變廣,扇三角洲沉積逐漸演變?yōu)槿侵蕹练e。
2)烏石東區(qū)流三段有利儲(chǔ)集層主要分布在烏石17-2區(qū)扇三角洲前緣;流二段有利儲(chǔ)集層主要分布在烏石16-9區(qū)斷裂溝、槽控制的砂體發(fā)育區(qū)及烏石17-2區(qū)走向斜坡、斷裂坡折控制的儲(chǔ)集體優(yōu)勢(shì)沉積區(qū)。
[1]楊海長(zhǎng),梁建設(shè),胡望水,烏石凹陷構(gòu)造特征及其對(duì)油氣成藏的影響[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,33(3):41-46.
[2]孫偉,樊太亮,趙志剛,等.烏石凹陷古近系層序地層及沉積體系[J].天然氣工業(yè),2008,28(4):26-28.
[3]孫偉,樊太亮,趙志剛,等.烏石凹陷古近系層序地層特征及充填演化[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版),2008,38(2):233-239.
[4]MORLEY C K,NELSON R A,PATTON T L,et al.East African rift system and their relevance to hydrocarbon exploration in rifts[J]. AAPG Bulletin,1990,74(8):1234-1253.
[5]王家豪,王華,肖敦清,等.伸展構(gòu)造體系中傳遞帶的控砂作用[J].石油與天然氣地質(zhì),2008,29(1):19-25.
[6]陳發(fā)景,賈慶素,張洪年.傳遞帶及其在砂體發(fā)育中的作用[J].石油與天然氣地質(zhì),2004,25(2):144-148.
[7]潘良云,李明杰,王小善,等.酒泉盆地典型傳遞帶構(gòu)造特征及控油作用[J].石油地球物理勘探,2013,48(3):458-466.
[8]時(shí)保宏,黃靜,陳柳,等.鄂爾多斯盆地晚三疊世湖盆中部延長(zhǎng)組長(zhǎng)7儲(chǔ)層致密化因素分析[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2016,38(4):528-535.
[9]曾小明,鄒明生,張輝,等.北部灣盆地烏石凹陷東區(qū)流沙港組三段儲(chǔ)層物性主控因素及分布規(guī)律[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2016,38(6):757-764.
[10]林暢松,鄭和榮,任建業(yè),等.渤海灣盆地東營(yíng)、沾化凹陷早第三系同沉積斷裂作用對(duì)沉積充填的控制[J].中國(guó)科學(xué):D輯 地球科學(xué),2003,33(11):1025-1036.
(編輯 趙旭亞)
Sand distribution mechanism of Liushagang Formation in eastern Wushi Area
YANG Xibing1,CHEN Zhiyuan2,3,MAN Yong1,HU Lin1,MAN Jian4,HUANG Qing1
(1.Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd.,Zhanjiang 524057,China;2.Unconventional Gas Research Institute,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Unconventional Oil&Gas Cooperative Innovation Center,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;4.School of Geosciences,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China)
According to the seismic,drilling,core physical observation data,the characteristics of fracture development and sedimentary facies distributed in eastern Wushi Area were finely implemented,the relationship between faults and sedimentary facies was clarified,and the mode of fault combination controlling sand body deposition was illustrated.The results show that the Liushagang Formation in eastern Wushi Area developed fault combination in which faults are inclined in same or reverse direction,the corresponding specific forms are breaking channel,fault trough,strike slope and slope-break zone;along faults strike,sandstone grain size becomes finer,and sorting becomes better;close to the faults,the thickness of sand body is large and the sand grain size is coarse;the faults has obvious control effect on the distribution of sand body.The mechanism of faults controlling sand body deposition is obvious,fault activity leads to the rise of upward plate,the decline of downthrow plate.Also, along the trend of these faults,sand body that preferentially chooses the weak position converges from the raised to the low.
sedimentary coupling fracture; drilling direction; eastern Wushi Area; Beibuwan Basin
國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題“南海西部海域低滲油藏勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”(2016ZX05024-006)
TE122.2+1;P681
A
10.6056/dkyqt201703010
2016-12-19;改回日期:2017-03-15。
楊希冰,男,1972年生,高級(jí)工程師,碩士,主要從事油氣勘探和油氣成藏方面的研究。E-mail:yangxb@cnooc.com.cn。
諶志遠(yuǎn),男,1993年生,在讀博士研究生,主要從事油氣勘探和油氣成藏方面的研究。E-mail:1121543011@qq.com。
楊希冰,諶志遠(yuǎn),滿勇,等.烏石東區(qū)流沙港組地層斷裂控砂機(jī)制[J].斷塊油氣田,2017,24(3):342-345.
YANG Xibing,CHEN Zhiyuan,MAN Yong,et al.Sand distribution mechanism of Liushagang Formation in eastern Wushi Area[J].Fault-Block Oil&Gas Field,2017,24(3):342-345.