陳國童 王 亮 牛成民 陳 磊

(中海石油(中國)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

陳國童 王 亮 牛成民 陳 磊

(中海石油(中國)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,是在中生代以來郯廬斷裂活動中形成的箕狀凹陷,經(jīng)歷了斷陷、斷拗和拗陷等3個構造演化階段。青東凹陷凹中隆構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層條件,而且在構造活動中產(chǎn)生的斷裂使其成為油氣運聚的有利指向區(qū),并且兩側洼陷中形成的厚層烴源巖為油氣成藏提供了重要的物質基礎,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”的構造格局,內(nèi)部發(fā)育A、B兩個凹中隆構造(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構造發(fā)現(xiàn)了沙三、沙四段油氣藏,經(jīng)測試在沙三下亞段獲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造上,如沙壘田凸起上以新近系為儲層的曹妃甸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層的錦州20-2/25-1S油氣田等。前人在凹中隆構造油氣藏特征、分布特點等方面做過較詳細的研究[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,地質情況復雜,加之凹中隆構造帶斷裂發(fā)育、鉆井數(shù)量少,成藏規(guī)律研究尚不夠深入。筆者從構造演化特征分析入手,研究青東凹陷凹中隆構造對油氣成藏的控制作用,對于指導該區(qū)下一步勘探活動以及在其他地區(qū)開展同類型構造研究具有重要意義。

1 構造演化特征

從凹陷結構來看,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、南部緩坡帶等構造帶(圖1),T2界面(東營組頂面)為區(qū)域性不整合面(圖2)。凹陷內(nèi)斷裂發(fā)育,根據(jù)活動性質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,為一級斷層,位于青東凹陷東側,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,為郯廬斷裂活動所派生的二級斷層,斷層走向為近東西向,且多與邊界大斷層相連接,活動期為新生代,它們在古近紀的持續(xù)活動使圈閉繼承性發(fā)育,具有一定的控制沉積作用;第三類為調(diào)節(jié)斷層,多為二級斷層應力釋放所產(chǎn)生的次級斷層,它們在某一時期的活動使形成的構造圈閉復雜化,并起到油氣再分配的作用。

圖2 青東凹陷南北向凹陷結構圖

研究表明,青東凹陷在郯廬斷裂中生代斷塊運動的大構造背景下初具雛形,新生代以來又經(jīng)歷了斷陷期、斷拗過渡期、拗陷期等3個發(fā)育階段[4]。其中,A凹中隆構造在地質歷史時期由于受早期構造活動影響產(chǎn)生了差異升降運動,并經(jīng)歷了發(fā)展演化的過程(圖3),從而控制了該地區(qū)的構造格局、地層沉積以及輸導體系的形成,進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)為盆地強烈斷陷期,青東凹陷沉降速度約0.116 mm/a (圖4),該時期營-濰斷裂帶發(fā)生大規(guī)模的伸展運動,表現(xiàn)為右行走滑與伸展[3]。在此雙重作用下,青東凹陷兩側斷裂由原來的左行壓扭轉換為右行張扭,使斷面拉張開啟,同時由于應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構造以形成披覆背斜構造為主。隨著斷陷作用進一步加強,凹中隆不斷差異抬升,湖盆由東向西不斷擴大,相應地A、B構造凸起范圍變小,至沙三段沉積末期湖盆范圍達到最大。

(2)斷拗過渡期

沙二段—東營組沉積期(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。古近紀末期,太平斷裂復雜化而轉變?yōu)閿鄩K、斷背斜構造。

圖3 青東凹陷A構造發(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,由于巖石圈的均衡作用及地殼冷卻收縮,使得青東凹陷構造運動減弱,斷裂活動對沉積不起控制作用,盆地由斷陷發(fā)育階段轉化為拗陷發(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,此時凹中隆構造基本穩(wěn)定成型。

2 凹中隆控藏作用分析

洋板塊轉為北西西方向運動,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造進一步隆起[5]。東營組沉積末期,青東凹陷全區(qū)發(fā)生抬升遭受剝蝕,其中以凹中隆構造頂部東營組削蝕最為嚴重;區(qū)內(nèi)二級斷層持續(xù)活動,周圍形成的一系列次級斷層與二級斷層一起構成“Y形組合”,A、B兩個披覆背斜構造被

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

(1)形成了多種類型圈閉

在凹中隆構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;之后在東營組沉積期,由于郯廬斷裂右旋走滑活動的影響,使得凹陷內(nèi)派生斷層活躍,披覆背斜轉變?yōu)閿鄩K、斷背斜,而在凹中隆構造斜坡部位形成了巖性圈閉等(圖5)。

圖5 青東凹陷凹中隆構造不同圈閉類型模式圖

(2)有利于優(yōu)質儲層的發(fā)育

儲層發(fā)育程度及展布決定了油氣藏的分布及儲量豐度。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,而在凹中隆構造之上的地層埋藏較淺,壓實成巖作用較弱,儲層孔隙保存較好。例如,A構造范圍內(nèi)主要發(fā)育扇三角洲前緣近端壩、遠端壩及河口壩沉積,巖性為細砂巖、粉砂巖,儲層物性好,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,形成了良好的生儲蓋組合。

(3)凹中隆是油氣運聚的有利指向區(qū)

在A構造基底抬升過程中,上覆第三系地層被斷層分割,形成了繼承性披覆斷背斜構造;同時,由于構造兩側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5 700 m),其與相鄰的古突起(為低勢區(qū))自然成為油氣運聚的主要目標。另一方面,凹中隆構造上發(fā)育溝通油源和圈閉的繼承性活動斷層,它們是油氣向附近砂體運移的優(yōu)勢通道[6](圖2)。

表1 青東凹陷A構造儲層綜合評價表

(4)兩面環(huán)洼,具備雙源供烴的優(yōu)勢

根據(jù)前人的認識,古近紀早期斷陷階段渤海灣盆地持續(xù)擴張,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]。通過對青東凹陷4口探井巖心、巖屑及原油樣品的地化分析,結合前人對本地區(qū)的研究成果[8],認為青東凹陷沙三、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),有機質類型以Ⅱ2—Ⅱ1型為主,有機質豐度為中等—很好(圖6);A構造兩側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入排烴高峰。

另外,從圖2所示的地震剖面看,A構造位于北洼和中洼的結合部位,兩洼陷生成的油氣均有機會向構造高部位運移成藏。從鉆探情況看,鉆于A構造的3口探井均獲得成功,油源對比分析表明,A構造中的原油主要來自北部深洼沙三、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井地球化學剖面圖

圖7 青東凹陷A-1井油源對比分析圖

3 凹中隆構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)短距離運移進入凹中隆構造沙三、沙四段砂體富集圈閉中成藏。經(jīng)油源對比分析,青東凹陷A凹中隆構造沙三段油藏為混源,原油主要來自沙三段烴源巖,部分來自沙四段烴源巖,而沙四段油藏為自源,表明持續(xù)活動的斷層在油氣運移過程中對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早期斷陷盆地,其成藏條件十分優(yōu)越,凹中隆構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[9]及過A構造地震剖面特征分析,認為A構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,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的同時可兼探潛山。另外,目前B構造僅鉆一口探井,在主要目的層沙三、沙四段油氣顯示活躍,但測井解釋僅在沙四上亞段發(fā)現(xiàn)油層1.8 m,研究認為該井未獲得較好油氣發(fā)現(xiàn)的主要原因是斷層側封不理想。因此,在強化斷層封堵分析的基礎上,通過對B構造其它斷塊的深入研究,仍然有可能在該構造上獲得較大發(fā)現(xiàn)。

圖8 青東凹陷A構造油氣成藏模式圖

[1] 朱偉林,米立軍,龔再升.渤海海域油氣成藏與勘探[M].北京:科學出版社,2009:309-312.

[2] 張功成,朱偉林,邵磊.渤海海域及鄰區(qū)拉分構造與油氣勘探領域[J].石油學報,2001,22(2):14-18.

[3] 劉廷海,王應斌,陳國童,等.遼東灣北區(qū)油氣藏特征、主控因素與成藏模式[J].中國海上油氣,2007,19(6):372-376.

[4] 蔡東升,羅毓暉,姚長華.渤海萊州灣走滑拉分凹陷的構造研究及其石油勘探意義[J].石油學報,2001,22(2):19-24.

[5] 付兆輝,李敏.郯廬斷裂對墾東地區(qū)構造和成藏的影響[J].海洋石油,2005,25(2):15-19.

[6] 湯良杰,余一欣,楊文靜,等.庫車坳陷古隆起與鹽構造特征及控油氣作用[J].地質學報,2007,81(2):145-149.

[7] 朱偉林,中國近海新生代含油氣盆地古湖泊學與烴源條件[M].北京:地質出版社,2009:40-42.

[8] 俞家聲,王普林,林玉祥.青東凹陷油氣資源潛力[J].油氣地質與采收率,2001,8(1):5-8.

[9] 趙澄林,陳純芳,季漢成,等.渤海灣早第三紀油區(qū)巖相古地理及儲層[M].北京:石油工業(yè)出版社,2003:50-52.

(編輯:崔護社)

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

陳國童,男,高級工程師,畢業(yè)于中國地質大學并獲碩士學位,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