胡 林，金秋月，楊希冰，胡德勝，盧 梅

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057；2.中海能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，廣東 湛江 524057)

0 引 言

北部灣盆地是中國南海北部中生代區(qū)域隆起背景下發(fā)育起來的新生代斷陷沉積盆地[1-4]，包括潿西南、烏石、海中、邁陳等多個富生烴或潛在富生烴凹陷，是中國海域重要的石油勘探盆地。近年來，隨著勘探逐步深入，在烏石凹陷不同層系先后發(fā)現烏石W1-1、W2-1、W3-1等多個油田或含油氣構造，柳永杰等[3-8]對烏石凹陷油氣地球化學特征、沉積儲層和成藏認識進行了研究，但主要集中在中深層的沙崗組流二段和三段，關于中淺層的構造演化特征及成藏規(guī)律研究較少。烏石凹陷受區(qū)域構造應力旋轉影響，發(fā)育有多期斷裂，同時中淺層流一段、潿洲組地層含砂率大于50%，整體呈富砂特征，對斷層側封要求較高，中淺層潿洲組和流一段油氣富集規(guī)律一直是該區(qū)勘探的重點和難點。此次研究利用地球物理、鉆井、測錄井等資料，對構造演化、斷裂活動性、油柱高度進行研究，總結了烏石凹陷中淺層油氣富集特征和規(guī)律，對烏石凹陷東區(qū)中淺層勘探部署具有重要的指導意義。

1 地質概況

烏石凹陷隸屬于北部灣盆地南部坳陷，與流沙凸起和企西隆起相鄰，平面上呈長條狀展布，南北方向分別受2條邊界斷裂控制[8-9](圖1)。烏石凹陷為中、新生代斷陷盆地，經歷了古近紀裂陷和新近紀裂后沉降2個階段，沉積了古近系、新近系和第四系地層。在古近紀始新世裂陷階段，烏石凹陷發(fā)育中深湖相湖泊環(huán)境，沉積由浮游藻類為主要組成的厚層油頁巖和頁巖，厚度最大為2 000 m。受區(qū)域應力順時針旋轉影響，在晚始新世—漸新世時期發(fā)育近東西向和北西向的次級斷裂，斷裂活動控制了烏石凹陷始新統晚期流一段和漸新統潿洲組圈閉的形成及油氣的聚集成藏[10-11]。

圖1 烏石凹陷斷裂及中淺層油氣分布Fig.1 Fault and hydrocarbon distributions in the Wushi Sag

2 烏石凹陷東區(qū)構造演化

針對烏石凹陷所處的南海四大邊緣屬性，目前諸多學者已形成了統一認識[8-13]，即北部屬于張裂區(qū)，南部屬于擠壓變形區(qū)，東部屬于俯沖消減區(qū)，西部屬于受紅河斷裂帶影響的走滑剪切區(qū)。北部灣盆地位于北部陸緣張裂區(qū)，主要受區(qū)域伸展應力場的作用。由過W8井不同方向的平衡剖面伸展率來看，烏石凹陷古新世—中晚始新世伸展應力場呈NW—SE向，漸新世順時針旋轉至近SN向，到漸新世末至中新世呈NE—SW向，影響烏石凹陷的伸展應力場具有明顯的順時針旋轉特征[14-17]。

基于烏石凹陷海底電纜地震資料，對烏石凹陷東洼斷裂進行了系統性梳理，建立了以滑脫斷裂和“似花狀斷裂”為主的伸展斷裂體系，共劃分為3組斷裂。第1組斷裂為北東向斷裂，包括⑦號斷裂和凹陷內部NE向伴生正斷層，形成于古新世—始新世時期，⑦號斷裂為長期繼承性活動斷裂，凹陷內部NE向伴生正斷層主要集中于北部斜坡區(qū)，形成了斜坡區(qū)斷階帶。第2組斷裂為伸展滑脫斷裂，形成于漸新世時期，在近SN向拉張應力和重力作用作用下，古斜坡位置的地層開始沿著高角度伴生正斷層和流二段頂底面的厚層塑性泥巖向下滑動，形成滑脫斷裂，滑脫斷裂呈近EW向展布，從活動性來看，東區(qū)滑脫斷裂活動較早，潿洲組末期基本結束活動，中區(qū)則稍晚，一直活動到早中新世。同時，東區(qū)伸展滑脫斷裂在形成過程中，其下降盤塊體發(fā)生旋轉，引發(fā)地層撓曲應變，撓曲作用到一定程度后，撓曲部位產生一系列對傾斷裂來調節(jié)這種應變，在這一時期，斜向拉伸作用明顯，扭動作用增強，扭動作用促使對傾斷裂形成“似花狀斷裂”并向下逐漸收斂于伸展滑脫斷裂。第3組斷裂為中區(qū)“似花狀斷裂”，這一時期的應力方向主要是NE—SW向，形成于漸新世末—中新世時期，中區(qū)“似花狀斷裂”主要呈NW—SE向展布。這3組斷裂基本控制了整個烏石東洼的斷裂和構造格局。從地震剖面上看，中淺層構造格局主要受伸展滑脫斷裂和“似花狀斷裂”所控制(圖2)；從平面上看，伸展滑脫斷裂和“似花狀斷裂”橫穿整個烏石東洼，為烏石東洼斷裂格局中最重要的斷裂體系。

圖2 烏石凹陷東區(qū)反轉構造帶南北向地震剖面Fig.2 NS seismic profile of the inverse structure belt in the eastern Wushi Sag

烏石凹陷在中始新世時期，⑦號斷裂較為活躍，導致水體加深，為中深湖環(huán)境，凹陷內部沉積了巨厚的暗色泥巖，特別是早、晚湖侵時期沉積的2套油頁巖可以作為有效的軟弱地層；從晚始新世開始(圖3)，烏石凹陷古地貌呈北高南低，形成一個由斜坡區(qū)伸向深洼區(qū)的古斜坡，該斜坡提供了滑動的勢能差；漸新世，⑦號斷裂繼承性活動，為滑脫斷裂下降盤下沉提供了足夠的可容空間。

由圖3可知：伸展滑脫斷裂開始于中始新世流二段沉積時期(圖3a)，晚始新世繼承性發(fā)育，主要是一系列NE向高角度順向正斷層，在中漸新世潿二段沉積時期發(fā)生滑脫(圖3d)，定型于晚漸新世至早中新世(圖3f)，低角度順向正斷層沿著流二段頂、底部的泥巖滑動，形成過程中產生了一系列順向斷塊、反向翹傾斷塊圈閉，同時滑脫斷裂發(fā)育位置的流二段地層明顯拉伸減薄。

通過對烏石凹陷東區(qū)主干剖面構造演化進行分析認為：烏石凹陷斷陷期演化過程為早期簡單拉張、后期斜向拉伸(圖3)。古新世—早始新世階段，在SE—NW向拉張應力作用下產生了一組NE向深大斷裂，烏石凹陷進入初始裂陷期，凹陷發(fā)育一系列北東向展布拉張正斷層，控制了長流組及流三段地層的沉積；中始新世階段，進入強烈斷陷期，邊界控凹斷裂發(fā)生了強烈的裂陷作用，斷裂發(fā)生了大規(guī)模的伸展活動，⑦號斷裂控制形成了流沙港組烴源巖；晚始新世—中晚漸新世，應力場順時針旋轉，發(fā)育滑脫斷層，平面上多表現為近東西向平行展布，剖面上表現為“似花狀”構造樣式(圖2)，烏石東區(qū)從北東方向整體抬升，北部斜坡帶部位沉積地層遭受大量剝蝕，形成了T60全區(qū)不整合面；中新統至今，凹陷整體進入坳陷期，斷裂活動不發(fā)育，整體下沉接受沉降。

圖3 烏石凹陷東區(qū)反轉構造帶南北向構造演化Fig.3 NS structure evolution of the inverse structural belt in the eastern Wushi Sag

3 中淺層油氣聚集特征分析

烏石凹陷東區(qū)“似花狀斷裂”構造內流一段、潿洲組油氣運移活躍，通過對烏石凹陷中淺層潿洲組和流一段區(qū)域內鉆井油氣發(fā)現情況進行對比分析可知，“花心”(Fc1、Fc2、Fc3、Fc4、Fd)、“花瓣”(Fa、Fb、Fc、Fe、Ff)部位(圖2)油氣成藏具有明顯的區(qū)別：“花心”部位流一段和潿洲組油氣顯示非常豐富，但解釋油層少、成藏規(guī)模?。弧盎ò辍辈课唤忉層蛯雍穸却?，成藏規(guī)模更大。為了展現成藏規(guī)模的變化，統計區(qū)域內已發(fā)現的流一段、潿洲組油藏的油柱高度，結果顯示，“似花狀”構造成藏特征呈現明顯的規(guī)律性：橫向上，油柱高度從“花心”到“花瓣”是逐漸增大的；縱向上，流一段、潿洲組成藏也存在差異，已揭示的潿洲組成藏規(guī)模明顯小于流一段，潿洲組油柱高度為20～60 m，流一段油柱高度為30～200 m(圖4)。

圖4 潿洲組、流一段油柱高度統計Fig.4 Statistic of oil column heights in the Weizhou Formation and Liu-1 Member

為進一步探究油氣富集規(guī)律性變化的原因，對影響圈閉有效性的多個因素進行了分析：“似花狀”構造油氣富集規(guī)律的縱、橫向變化主要受到了斷層斷距、斷層活動性、斷層傾角等因素的影響。由烏石凹陷南北向剖面斷層活動性分析可知(圖5)，從始新世流一段沉積至漸新世末期，斷層均處于活動階段，但是“花心”和“花瓣”部位斷層活動性存在明顯差異，“花瓣”部位的斷層活動性明顯早于并且強于“花心”部位，“花瓣”部位斷層斷距較大，容易錯開富砂層段，并使斷面具備良好的泥巖涂抹條件。在反轉構造帶優(yōu)越聚油背景下，“似花狀”構造油氣運移非常活躍；受圈閉有效性的影響，“似花狀”構造縱、橫向成藏具明顯的規(guī)律性，橫向上“花瓣”富集，縱向上流一段成藏規(guī)模總體大于潿洲組。

圖5 烏石凹陷斷層活動速率分析Fig.5 Fault activity rate analysis in Wushi Sag

4 中淺層油氣富集規(guī)律

該文在研究區(qū)斷裂解析和構造演化分析基礎上，結合烏石凹陷東區(qū)流一段、潿洲組鉆井成果可知，烏石凹陷中淺層表現為下生上儲、源控成藏的特征，反轉構造帶流一段、潿洲組油氣富集于大型“似花狀”構造區(qū)，多期斷裂和砂體組成了優(yōu)越的輸導通道，同時，“似花狀”構造區(qū)發(fā)育了大量斷鼻、斷背斜、斷塊圈閉。通過已鉆井資料、構造演化、斷層活動性分析以及油柱高度的統計，認為“似花狀”構造油氣富集橫向變化主要受到了斷層斷距、活動性、斷層傾角等因素的影響，形成“花瓣”規(guī)模聚集的特征。流二段生成油氣在斷裂和砂體組成的輸導體系的輸導下，向反轉構造進行運移，油氣主要富集于遠離“似花狀”構造“花心”部位的構造裙邊帶，呈現出外圍“花瓣”富集的特征(圖6)，烏石凹陷中淺層油藏呈現出“一塊一藏，牙刷狀”分布特征。

圖6 烏石凹陷中淺層油氣成藏規(guī)律Fig.6 Middle-shallow hydrocarbon accumulation patterns in the Wushi Sag

5 結 論

(1) 烏石凹陷古新世—中晚始新世，伸展應力場呈NW—SE向，漸新世順時針旋轉至近SN向，到漸新世末至中新世呈NE—SW向，影響烏石凹陷的伸展應力場具順時針旋轉特征。

(2) 烏石凹陷東區(qū)受區(qū)域隆升影響發(fā)育大型反轉構造帶，呈大型“似花狀”構造，對東區(qū)斷裂特征和構造演化進行分析，烏石凹陷東區(qū)先后經歷了古新世—始新世裂陷階段、漸新世伸展滑脫和新近系熱沉降階段。

(3) 烏石凹陷中淺層流一段和潿洲組在平面上和縱向上成藏呈現明顯差異性，油氣主要富集于遠離“似花狀”構造“花心”部位的構造裙邊帶，呈現出外圍“花瓣”富集特征，烏石凹陷中淺層油藏呈現出“一塊一藏，牙刷狀”分布特征。