王憶非， 劉懷山， 王元媛， 張 珂

(中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

南堡凹陷是位于渤海灣盆地黃驊坳陷北端的一個中新生代盆地，屬于渤海灣盆地中油氣資源豐富的一個小型油氣富集區(qū)。凹陷東北部以柏各莊斷層、柏各莊凸起、馬頭營凸起為界；西北部以西南莊控盆斷層為界并與西南莊、王老莊凸起毗鄰；凹陷南部的緩坡與沙壘田凸起毗鄰。該凹陷在華北地臺基底上，經(jīng)過中、新生代的運(yùn)動發(fā)育起來，具有北斷南超結(jié)構(gòu)特征，是一個典型陸相斷陷盆地箕狀凹陷[1-4](見圖1)。

本次研究工區(qū)冀東油田高北斜坡帶是南堡凹陷北部拾場洼陷的重要組成部分，西起西南莊凸起和高柳斷層西段，東到柏各莊斷層，南至高柳、高北斷層，是由多級別的斷層控制的構(gòu)造巖性油藏，油藏埋深2 900～4 600 m，是一個小型含油氣構(gòu)造單元。目的層位沙三2+3亞段地層內(nèi)部發(fā)育了一系列EW向和NE-SW向斷層，斷裂使得該區(qū)構(gòu)造特征復(fù)雜、地層破碎嚴(yán)重，對進(jìn)一步開發(fā)有很大影響。

圖1 高北斜坡帶構(gòu)造位置

鉆井顯示該區(qū)地層自上而下發(fā)育了5組地層，分別是第四系平原組、新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組、古近系東營組和研究層位所在的沙河街組。沙河街組可分為沙一段、沙二段和沙三段，沙河街組各層發(fā)育特征如表1 所示。

表1 高北斜坡帶沙河街組地層層序Table 1 Stratigraphic sequence of Es3 in Gao Shangpu oil field

2 構(gòu)造演化歷史

2.1 斷裂活動期次

前人將南堡凹陷古近系按旋回特征、構(gòu)造發(fā)育特征和火山巖發(fā)育特征為依據(jù)，在縱向上劃分了4幕裂陷。高北斜坡帶研究區(qū)內(nèi)地層的形成與內(nèi)部構(gòu)造樣式也受這四幕裂陷作用影響，在每一幕裂陷時期都形成了獨(dú)特的沉積充填特征、構(gòu)造發(fā)育特征，反映了不同的古氣候背景，不同構(gòu)造幕的運(yùn)動結(jié)果如表 2所示[1,5]。

表2 南堡凹陷構(gòu)造發(fā)育期(據(jù)姜華，2009修改)

2.2 構(gòu)造演化過程

據(jù)前人研究表明，南堡凹陷在經(jīng)歷中生代的構(gòu)造演化后形成了如柏各莊斷裂、西南莊斷裂等先存斷裂。在ES3沉積時期，南堡凹陷發(fā)生北西-南東方向強(qiáng)烈的伸展裂陷作用，西南莊斷層成為南堡凹陷的主控邊界斷層[6]，研究區(qū)邊界部分的西南莊斷層與伸展方向基本垂直，形成了一系列典型正斷層。而柏各莊斷層由于一直與主要伸展作用力方向近乎平行所以活動性較小，對研究區(qū)內(nèi)斷層的斷距影響也比西南莊斷層小。Es3時期過后，區(qū)域構(gòu)造作用變?yōu)槟媳毕蛏煺?，受該作用力影響，Es3時期形成的斷層繼續(xù)發(fā)展，次級斷層靠近西南莊斷層的部分進(jìn)一步伸展，斷距加大。高柳斷層?xùn)|段和高北斷層與構(gòu)造應(yīng)力相垂直，活動性強(qiáng)烈，但斷層形成后應(yīng)力難以傳遞，因此高北斷層北部地層活動性反而較弱，因此斷層分布較少。

圖2 沙三2+3亞段沉積演化剖面

3 斷裂構(gòu)造樣式

研究區(qū)主要發(fā)育NE-SW向和近EW向斷層，地層因距離主控?cái)鄬泳嚯x不同而受伸展作用力不同，因此盆地不同位置斷層發(fā)育樣式也不相同。通過三維地震資料解釋結(jié)合相干體屬性等技術(shù)，對研究區(qū)內(nèi)斷層進(jìn)行了垂直剖面方向的精細(xì)解釋，根據(jù)斷層組合樣式大致分為北部、西南部、東南部三個區(qū)塊來分析。

3.1 北部斷裂構(gòu)造樣式

研究區(qū)北部(見圖3)發(fā)育兩條NE-SW向斷層F1、F2和兩條近NEE向斷層F3、F4，其中F1、F3斷層傾向?yàn)镾E，F(xiàn)2、F4為NW傾向。次級斷層向下方地層延伸以不同角度交于西南莊和柏各莊控盆斷層之上。地震剖面上清晰顯示，F(xiàn)1斷層斷距較大，為西南莊斷層的同向斷層，截?cái)嗨醒芯繉游?，與西南莊斷層和柏各莊斷層共同圈閉的地層破碎嚴(yán)重，地震反射連續(xù)性較差，且靠近盆地邊緣沉積地層較薄。F1斷層上盤沿?cái)嗝嫦禄鸬撞康貙尤笔А１辈繑鄬佑捎谖鞅焙蜄|北靠近不同的控盆斷層因此發(fā)育產(chǎn)狀不同。例如，靠近西南莊斷層的F1斷層西段比靠近柏各莊斷層的東段垂直斷距和水平斷距都更大，這也驗(yàn)證了構(gòu)造活動時期西南莊斷層活動性較大。F2斷層至F3斷層和F4斷層之間的地層地震反射連續(xù)性較好，地層沒有缺失且有向東南加方向厚的趨勢，證明受構(gòu)造應(yīng)力影響較弱。北部以不對稱的鏟式正斷層為特征。

圖3 北部AB測線地震剖面

3.2 西南部斷裂構(gòu)造樣式

圖4 西南部CD測線地震剖面

3.3 東南部斷裂構(gòu)造樣式

研究區(qū)東部斷層較少，剖面上只有4條呈NE向展布的穿過研究層位的斷層，為N傾向的階梯式正斷層。按照斷層構(gòu)造特征分析，盆地東部的部分?jǐn)鄬优c少數(shù)西南部斷層具有類似的NE走向和NW傾向；而高北斷層衍生出的次級斷裂多呈EW走向，與高北斷層走向近似平行。由于柏格莊斷層在沙三段沉積時期與構(gòu)造應(yīng)力近似平行，活動性較小，因此地層受柏各莊斷層構(gòu)造影響較小，斷層兩側(cè)地層斷距不大，地層厚度變化均勻。

3.4 分析

研究區(qū)不同位置的斷層組合和斷層樣式反應(yīng)了對研究區(qū)構(gòu)造活動的響應(yīng)。綜合以上分析，高北斜坡帶沙三三和沙三二亞段的構(gòu)造格局和地層展布的動力來源主要是邊界斷層的活動。

圖5 東南部F測線地震剖面

受西南莊斷層控制和NW-SE向張應(yīng)力作用，盆地早期發(fā)育了NE向正斷層。之后在西南莊斷層和高柳斷層的共同影響下，西南莊斷層和高柳斷層相互作用處斷層最為發(fā)育，發(fā)育了多條EW向和NE向斷層，盆地西南部地層破碎更加嚴(yán)重，前期形成的斷層斷距則進(jìn)一步加大；同時受N-S向張應(yīng)力作用，導(dǎo)致原有NE向斷層進(jìn)一步伸展發(fā)育，至盆地東部發(fā)育近似EW向斷層，類似西南部斷層延伸而來。其中，近EW向高北斷層形成并衍生了少數(shù)同樣EW向小斷層分布于高北斷層北部，高柳斷層的構(gòu)造應(yīng)力難以通過高北斷層傳遞到其北部的研究區(qū)，因此高北斷層以北地層后期受構(gòu)造影響較小，已形成的油藏等圈閉也能得到良好的保存。

由西北至東南方向E剖面來看，現(xiàn)今沙三2+3亞段在盆地北部發(fā)育鏟式正斷層，中部發(fā)育階梯式半地塹正斷層組合斷層，東南部發(fā)育階梯式斷層，整體為鏟式正斷層控制的半地塹系統(tǒng)(見圖6)。由斷層貫穿了上部東營組地層層位可知斷層在裂陷晚期斷層具有活動性,數(shù)量較多，分布密集，對油氣藏的改造具有重要影響。

圖6 E剖面斷層展布示意圖

4 油氣地質(zhì)意義

高北斜坡帶沙三段沉積時期裂陷作用強(qiáng)烈，受斷裂影響，地層破碎嚴(yán)重構(gòu)造復(fù)雜。目的層位內(nèi)斷裂形成于古近系，具有長期繼承性發(fā)育的特征。斷層的分布和同生性影響著沙三段2+3亞段扇三角洲前緣亞相砂體的沉積過程和沉積厚度;斷層的展布和組合特征、封閉性等則影響了后期的油氣運(yùn)聚過程。綜合分析認(rèn)為研究區(qū)斷層對高北斜坡帶沙三段目的區(qū)塊油藏的控制作用主要體現(xiàn)在油氣運(yùn)移和圈閉兩個方面。

4.1 油氣運(yùn)移

研究區(qū)所在的南堡凹陷拾場次凹是典型的陸相淡水湖泊沉積盆地，物源充足，沉積了半深湖—深湖湘暗色泥巖和油頁巖，成為研究區(qū)的優(yōu)質(zhì)源巖，為高北斜坡帶區(qū)域提供了良好的油氣供給條件。凹陷內(nèi)自下而上發(fā)育有沙三段、沙一段、東三段三套大面積分布的有效烴源巖，油氣資源十分豐富。其中，沙三段沉積于主裂陷幕深湖相中，湖盆可容空間大，沙三四段沉積速率低、粒度細(xì)，含有大量的I型有機(jī)質(zhì)，形成了優(yōu)質(zhì)的烴源巖；沙三三段和沙三二段發(fā)育扇三角洲前緣亞相，包括扇中辮狀水道、扇中前緣、扇中沙壩等沉積微相，在沉積相控制下，優(yōu)勢儲集砂體疊置分布，沉積砂體具有良好的儲油性，形成了良好的儲油層[11-15]。

研究區(qū)目的層位斷層十分發(fā)育，多為高角度疊瓦狀正斷層，斷層以北東向和近東西向?yàn)橹?，形成于古近紀(jì)、長期繼承性發(fā)育，這些斷層多斷至下部基底或者烴源巖。在沉積時期斷塊下滑形成凹陷區(qū)域，在充足物源供應(yīng)下發(fā)育了較厚的地層，控制了研究區(qū)目的層位的沉積厚度和沉積特征。同時，由于斷層長期發(fā)育，切斷層位多，連接了下方的烴源巖和目的層位。研究區(qū)烴源巖排烴高峰期與斷層的活動期相符，均為東三段末期，斷裂形成的高角度正斷層構(gòu)筑了垂向上的運(yùn)移通道，目的層位底部的烴源巖油氣在排烴期沿?cái)鄬酉蛏线\(yùn)移至沙三三段和沙三二段的儲層砂體中。斷裂活動還造成了兩盤不同巖性的地層對置，使油氣發(fā)生橫穿斷層面和沿?cái)鄬用娴膫?cè)向運(yùn)移，有效疏導(dǎo)了位于儲集巖側(cè)面的油氣[12,16]。即，目的區(qū)塊油藏是比較典型的下生上儲型油藏，儲層距離烴源巖較近，油氣藏自下部形成后經(jīng)過斷層運(yùn)移至上部或側(cè)向的儲層中。

4.2 油氣圈閉

高北斜坡帶地區(qū)受湖進(jìn)和湖退兩種體系域控制，上部湖進(jìn)體系域泥巖厚度向上增大，因此沙三二亞段上覆一套分布廣、厚度大、連續(xù)性較好的深湖相泥巖，這對研究區(qū)油氣藏的圈閉和保存起著重要的作用。此外，通過已有的錄井?dāng)?shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)的沉積巖以泥巖、粉砂巖和細(xì)砂巖為主，形成一種泥包砂特征，有利于在斜坡部位形成分流河道砂巖上傾尖滅圈閉的側(cè)向封堵條件。高北斜坡區(qū)發(fā)育一系列北東向和近東西向正斷層，斷距較大，下降盤上覆泥巖與上升盤下伏砂巖儲集體形成對接，形成有效的側(cè)向封堵。經(jīng)過斷層的長期發(fā)育形成了疊瓦狀構(gòu)造樣式的斷層圈閉。由此，高北斜坡帶沙三2+3亞段形成了受斷層、河道砂體巖性變化和上部泥巖共同控制的構(gòu)造-巖性油藏。

此外，高北斜坡帶在古近系東營期油氣聚集成藏后，由于高北斷層的形成，構(gòu)造力傳遞減弱，高北斷層以北地層收構(gòu)造應(yīng)力變小，同時研究區(qū)整體構(gòu)造運(yùn)動減弱，地層內(nèi)部斷層活動性降低，早期形成的油藏受后期構(gòu)造破壞的程度較弱，因此斷層形成的油氣圈閉也得到了較好的保存。

研究區(qū)西南部為井密集區(qū)，根據(jù)鉆井資料可知該區(qū)域油氣資源豐富。綜合地質(zhì)因素和油氣富集規(guī)律，預(yù)測高北斜坡帶沙三2+3亞段新的有利勘探區(qū)位于研究區(qū)中部和中南部，這些區(qū)域主要發(fā)育扇中辮狀水道和扇中前緣沉積微相，具有較厚的砂體沉積，形成了良好的儲油層。并且斷層的發(fā)育有利于目標(biāo)區(qū)的油氣運(yùn)移和圈閉，斷層分布和油氣分布在研究區(qū)內(nèi)顯示了良好的相關(guān)性。

5 結(jié)論

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜華, 王華, 林正良, 等. 南堡凹陷古近紀(jì)幕式裂陷作用及其對沉積充填的控制[J]. 沉積學(xué)報(bào), 2009, 27(5): 976-982.

Jiang H, Wang H, Lin Z, et al. Periodic rifting activity and its controlling on sedimentary filling of paleogene period in Nanpu Sag[J]. Acta Sedmentologica Sinica, 2009, 27(5): 976-982.

[2] 孫風(fēng)濤, 郭鐵恩, 田曉平. 南堡凹陷沉積史分析[J]. 海洋石油, 2012(3): 29-32.

Sun F, Guo T, Tian X. Analysis of the subsidence history in Nanpu Sag[J]. Offshore Oil, 2012, 32(3): 29-32.

[3] 董英潔, 付廣, 胡明, 等. 南堡凹陷油氣運(yùn)聚過程及其主控因素[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā), 2013, 32(1): 27-32.

Dong Y, Fu G, Hu M, et al. Petroleum migration-accumulation processes and their main controlling factors in Nanpu Sag[J]. Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing, 2013, 32(1): 27-32.

[4] 康海濤, 王宏語, 樊太亮, 等. 南堡凹陷高柳地區(qū)沙三段構(gòu)造-層序地層特征[J]. 巖性油氣藏, 2015, 27(6): 30-37, 47.

Kang H, Wang H, Fan T, et al. Structure-sequence stratigraphic Characteristics of the third Member of Shahejie Formation in Gaoliu area, Nanpu Sag[J]. Lithologic Reservoirs, 2015, 27(6): 30-37, 47.

[5] 鄭紅菊, 董月霞, 王旭東, 等. 渤海灣盆地南堡富油氣凹陷烴源巖的形成及其特征[J]. 天然氣地球科學(xué), 2007, 18(1): 78-83.

Zheng H, Dong Y, Wang X, et al. The generation and characteristics of source rocks in Nanpu oil-rich depression, Bohai Bay Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2007, 18(1): 78-83.

[6] 童亨茂, 趙寶銀, 曹哲, 等. 渤海灣盆地南堡凹陷斷裂系統(tǒng)成因的構(gòu)造解析[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 2013, 87(11): 1647-1661.

Tong H, Zhao B, Cao Z, et al. Structural analysis of faulting system origin in the Nanpu Sag, Bohai Bay Basin[J]. Acta Geologica Sinica, 2013, 87(11): 1647-1661.

[7] 周海民, 魏忠文, 曹中宏, 等. 南堡凹陷的形成演化與油氣的關(guān)系[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2000, 21(4): 345-349.

Zhou H, Wei Z, Cao Z, et al. Relationship between formation, evolution and hydrocarbon in Nanpu Sag[J]. Oil&Gas Geilogy, 2000, 21(4): 345-349.

[8] 王華, 姜華, 林正良, 等. 南堡凹陷東營組同沉積構(gòu)造活動性與沉積格局的配置關(guān)系研究[J]. 地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào), 2011, 33(1): 70-77.

Wang H, Jiang H, Lin Z, et al. Relations between synsedimentary tectonic activity and sedimentary framework of Dongying formation in Nanpu Sag[J]. Journal of Earth Sciences and Environment, 2011, 33(1): 70-77.

[9] 劉延莉, 邱春光, 鄧宏文, 等. 冀東南堡凹陷古近系東營組構(gòu)造對扇三角洲的控制作用[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2008, 29(1): 95-101.

Liu Y, Qiu C, Deng H, et al. Control of the structure of the paleogene Dongying formation upon fan-delt deposition in the Nanpu Depression, Jidong Oilfield[J]. Oil & Gas Geology, 2008, 29(1): 95-101.

[10] 朱光有, 張水昌, 王擁軍, 等. 渤海灣盆地南堡大油田的形成條件與富集機(jī)制[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 2011, 85(1): 97-113.

Zhu G, Qiu C, Deng H, et al. Forming condition and enrichment mechanism of the Nanpu Oilfield in the Bohai Bay Basin, China[J]. Acta Geologica Sinica, 2011, 85(1): 97-113.

[11] 剛文哲, 仵岳, 高崗, 等. 渤海灣盆地南堡凹陷烴源巖地球化學(xué)特征與地質(zhì)意義[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì), 2012, 34(1): 57-61, 65.

Gang W, Wu X, Gao G, et al. Geochemical features and Geologic significances of source rocks in Nanpu Sag, Bohai Bay Basin[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2012, 34(1): 57-61, 65.

[12] 張敬藝, 卿穎, 程丹華, 等. 南堡凹陷高柳地區(qū)深層巖性油藏成藏條件研究[J]. 石油地質(zhì)與工程, 2013, 27(5): 5-9.

Zhang J, Qing Y, Chen D, et al. Research on condition of deep lithologic reservoir accumulation in Gaoliu area of Nanpu Sag[J]. Petroleum Geology and Engineering, 2013, 27(5): 5-9.

[13] 劉海青, 許廷生, 李艷梅, 等. 南堡凹陷中深層巖性油氣藏形成及分布[J]. 特種油氣藏, 2014, 21(5): 34-36.

Liu H, Xu T, Li Y, et al. Formation conditions and distribution pattern of middle-deep lithologic reservoirs in Nanpu Sag[J]. Special Oil and Gas Reservoirs, 2014, 21(5): 34-36.

[14] 范柏江, 劉成林, 龐雄奇, 等. 渤海灣盆地南堡凹陷斷裂系統(tǒng)對油氣成藏的控制作用[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2011, 32(2): 192-198, 206.

Fan B, Liu C, Pang X, et al. Control of fault system on Hydrocarbon accumulation in Nanpu Sag, the Bohai Bay Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2011, 32(2): 192-198, 206.

[15] 范柏江, 劉成林, 柳廣弟, 等. 南堡凹陷斷裂系統(tǒng)形成機(jī)制及構(gòu)造演化研究[J]. 西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 25(2): 13-17, 21.

Fan B, Liu C, Liu G, et al. Forming mechanism of the fault system and structural evolution history of Nanpu Sag[J]. Journal of Xi’an Shiyou University(Natural Science Edition), 2010, 25(2): 13-17, 21.

[16] 張華文, 周江羽, 劉德志, 等. 南堡凹陷4號構(gòu)造帶蛤坨斷層特征與油氣成藏關(guān)系[J]. 海洋石油, 2010, 30(2): 14-18, 22.

Zhang H, Zhou J, Liu D, et al. The relationship between Getuo fault and hydrocarbon accumulation in the 4thstructural belt of Nanpu Depression[J]. Offshore Oil, 2010, 30(2): 14-18, 22.