田 然，田建章，于炳松，牛素莉，吳德彬

(1.中國地質(zhì)大學(xué)，北京 100083；2.中國石油華北油田分公司，河北 任丘 062552；3.中國石油科技管理部，北京 100007)

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廊固凹陷大柳泉構(gòu)造帶油氣藏形成與成藏模式

田 然1，田建章2，于炳松1，牛素莉2，吳德彬3

(1.中國地質(zhì)大學(xué)，北京 100083；2.中國石油華北油田分公司，河北 任丘 062552；3.中國石油科技管理部，北京 100007)

大柳泉構(gòu)造帶是廊固凹陷的中央隆起帶，由于其構(gòu)造運動強烈，斷裂活動多樣，油氣成藏十分復(fù)雜?；诙尾杉母叻直媛嗜S地震資料，綜合運用鉆井、地震及分析化驗等成果，系統(tǒng)開展了油氣成藏特征及主控因素分析。研究表明，該區(qū)沙三中、下亞段暗色泥巖是主力烴源巖，固安—舊州鼻狀構(gòu)造和柳泉—曹家務(wù)塌陷背斜為有利聚油構(gòu)造區(qū)，一、二級斷層控源，三、四級斷層控藏是該區(qū)油氣成藏的主控因素。論述了側(cè)生旁儲—遠源供烴—構(gòu)造控藏、下生上儲—混源供烴—斷層控藏和自生自儲—近源供烴—地層不整合控藏等3種成藏模式的形成機制、油氣聚集特征和分布規(guī)律，指出了勘探方向。

大柳泉構(gòu)造帶；構(gòu)造特征；斷層控藏；圈閉；成藏模式

0 引 言

廊固凹陷大柳泉構(gòu)造帶是被斷裂復(fù)雜化的中央隆起構(gòu)造帶，雖然其構(gòu)造運動強烈，斷裂活動多樣，油氣成藏過程復(fù)雜，但其位于廊固凹陷富烴洼槽之中，發(fā)育多套儲蓋組合，多種圈閉類型，油氣縱、橫向運移距離大，是最有利的勘探區(qū)[1-4]。背斜構(gòu)造帶、復(fù)雜斷裂帶的成藏主控因素和油氣聚集機制研究已較為成熟，而被斷裂改造的背斜構(gòu)造帶的構(gòu)造特征、油氣成藏條件、油氣成藏模式的研究尚不完善[5-7]。該文基于廊固凹陷二次采集的高分辨率三維地震資料，結(jié)合大柳泉構(gòu)造帶規(guī)模油氣藏發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)認識，剖析這一復(fù)雜構(gòu)造帶的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造樣式與構(gòu)造演化，揭示油氣藏分布規(guī)律與成藏機制，探討多旋回構(gòu)造演化歷史對油氣聚集的控制作用，建立油氣成藏模式，明確其油氣勘探前景[8]，對類似油氣田的勘探具有參考價值，尤其對探索復(fù)雜構(gòu)造帶的勘探具一定借鑒意義。

1 地質(zhì)概況

廊固凹陷是一個歷經(jīng)50余年開發(fā)的高勘探程度區(qū)，其西靠大興凸起，東鄰武清凹陷，北與大廠凹陷相接，南界為牛駝鎮(zhèn)凸起，南北長約90 km，東西寬約20～40 km，勘探面積為2 600 km2(圖1)。是一個西斷東超、南抬北傾的箕狀斷陷，凹陷古近系基底由古生界(Pz)碳酸鹽巖、含煤巖系組成。在古近紀(jì)經(jīng)歷了3個拉張斷陷—擠壓反轉(zhuǎn)旋回，形成不同期次、不同規(guī)模斷裂相交切構(gòu)成的復(fù)雜斷塊體系，控制了凹陷內(nèi)部二級構(gòu)造帶的分布，形成了大興斷裂帶、大柳泉構(gòu)造帶、河西務(wù)構(gòu)造帶、鳳河營—侯尚村構(gòu)造帶和牛北斜坡帶，以及韓村洼槽和桐南洼槽等“五正二負”的構(gòu)造單元[3-4]。古近系自下而上主要由孔店組(Ek)，沙河街組沙四段(Es4)、沙三段(Es3)、沙二段(Es2)、沙一段(Es1)和東營組(Ed)組成，上覆為新近系明化鎮(zhèn)組(Nm)。縱向上油氣分布在13個層系中，其中沙四段、沙三段沉積厚度大，沙四段又細分為沙四上、中、下3個亞段，沙三段細分為沙三上、中、下3個亞段，為凹陷的主力含油氣層系和主要勘探目的層。形成了柳泉、中岔口、琥珀營、舊州、風(fēng)河營、別古莊、永清等多個油氣田。

大柳泉構(gòu)造帶位于廊固凹陷中西部，西靠大興斷層，東鄰韓村洼槽，北接桐南洼槽，南至牛北斜坡，面積約760 km2(圖1)。目前已發(fā)現(xiàn)了沙四上亞段、沙三下、沙三中、沙三上、沙二、沙一段等6套含油氣層系，探明石油地質(zhì)儲量為3 097.6×104t，天然氣地質(zhì)儲量為51.35×104m3，是廊固凹陷主要油氣聚集帶。該區(qū)帶油氣資源轉(zhuǎn)化率分別為29%和10%，剩余資源豐富，勘探潛力較大。

圖1 廊固凹陷構(gòu)造單元及斷裂組合

2 油氣藏形成條件

2.1 構(gòu)造特征

大柳泉鼻狀構(gòu)造帶為受大興斷層坡坪式斷面下滑和牛北斜坡抬升的共同控制形成的復(fù)雜斷裂中央隆起背斜構(gòu)造帶(圖1、2)。構(gòu)造帶斷裂活動強烈而復(fù)雜，主要發(fā)育有NE向和NW向2組斷裂。斷裂大規(guī)模活動時期在沙三段末期至明化鎮(zhèn)組沉積之前，新近紀(jì)斷裂活動明顯減弱。按照形成時間和力學(xué)機制，斷裂系統(tǒng)分為3級。Ⅰ級斷層為大興斷層，位于廊固凹陷西側(cè)，是控制大興凸起和廊固凹陷發(fā)育演化的斷裂，直接控制了凹陷的興衰，同時對凹陷內(nèi)次級斷層也施加強烈影響[9-10]。該斷層呈NE走向延伸，長70 km，具有上陡下緩的犁式正斷層特點(圖2)。Ⅱ級斷層為舊州斷層，該斷層位于舊州至柳泉一線，斷層呈NE走向，延伸距離約46 km，傾向為南東，傾角呈上陡下緩狀，斷開層位為沙三段底至明化鎮(zhèn)底，最大斷距在沙二段，達1 000～1 500 m，向南(前石家務(wù))、向北(桐南洼槽)斷距變小，逐漸消失(圖1、2)。Ⅲ級斷層為上述Ⅰ、Ⅱ級斷層的上盤在滑脫運動過程中由于翹傾、斷塊的掀斜，形成一些更次級的斷層，派生出次級斷塊并肢解分離，這些斷裂包括曹家務(wù)斷層、中岔口斷層、琥珀營斷層和王居斷層等(圖1)。

構(gòu)造帶深層(T6反射面以下)斷層較少，構(gòu)造相對簡單，總體表現(xiàn)為東南高，向西北傾伏的大型鼻狀構(gòu)造。中淺層構(gòu)造(T6—T2反射面之間)斷層多，構(gòu)造較復(fù)雜，形成頂部地塹式陷落的背斜帶，具有明顯的“東西分帶，南北分塊”的特點，以主控斷層舊州斷層為界，將構(gòu)造帶分割為東、西2個構(gòu)造區(qū)。柳泉—曹家務(wù)塌陷背斜構(gòu)造區(qū)位于舊州斷層下降盤，主要由舊州斷層與由其派生的琥珀營、王居、曹家務(wù)等一系列相向下掉的斷層組成，平面上呈羽狀或“入”字形相交，剖面上形成“Y”或反“Y”字形斷裂組合[11](圖2)，在斷塹擠壓應(yīng)力作用下，由南向北形成了柳泉背斜、柳泉東背斜、中岔口斷鼻、王居背斜、琥珀營背斜、琥珀營北斷鼻等多個局部斷背斜構(gòu)造。固安—舊州鼻狀構(gòu)造區(qū)整體為地層向東南抬升，往西北傾伏的大型鼻狀構(gòu)造，發(fā)育的北西向和北東向次生斷層平面上呈網(wǎng)格狀組合，剖面上呈斷階狀、斷壘狀組合特征，由南向北形成了前石家務(wù)背斜、固安背斜、石佛寺斷鼻、舊州斷鼻等多個局部構(gòu)造(圖1)。

圖2 廊固凹陷NW-SE向地震解釋剖面

2.2 烴源巖特征

廊固凹陷下第三系斷陷期沉積了巨厚的暗色泥巖與砂巖互層，主要烴源巖集中在沙四上亞段和沙三段。大柳泉地區(qū)主要烴源巖為沙三中、下亞段，有機質(zhì)豐度高，有機碳平均含量大于1.06%，最大為6.86%；氯仿瀝青“A”平均含量大于0.1%，最大為0.3%；總烴平均含量大于600 mg/L，最大為1 745 mg/L；生烴潛量平均大于2.52 mg/g，最大為39.7 mg/g。烴源巖母質(zhì)類型以Ⅱ2型為主，部分地區(qū)出現(xiàn)Ⅱ1型，總體評價為中等—好烴源巖。油源對比分析表明，大柳泉構(gòu)造帶油氣主要源自沙三段烴源巖，也是廊固凹陷的主力烴源巖，最大厚度分布于柳泉—曹家務(wù)—琥珀營地區(qū)，生烴中心位于大柳泉構(gòu)造帶西北部[12]，為油氣成藏提供優(yōu)質(zhì)資源基礎(chǔ)。

2.3 儲蓋組合特征

沉積層序研究表明，廊固凹陷多期的構(gòu)造活動及水體深淺的周期性變化，形成了多套儲蓋組合[13]，主要有沙三下，沙三中，沙三上，沙一、二段4套儲蓋組合，沙三下亞段和沙三中亞段為自生自儲式儲蓋組合，沙三上亞段和沙一、二段為下生上儲式儲蓋組合。其中沙三中亞段在縱向上沉積厚度大，地層厚度為1 050～1 100 m，按沉積旋回特點可劃分為Es33、Es34-1、Es34-23個巖性段，組成3個向上變細的正旋回，構(gòu)成3個次級自生自儲式和下生上儲式儲蓋組合，為構(gòu)造帶油氣聚集最有利的成藏組合。

2.4 圈閉條件

大柳泉地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的油氣藏類型主要是大斷層下降盤的逆牽引背斜圈閉和凹陷后期隆升形成的擠壓斷背斜圈閉，其中逆牽引背斜圈閉主要位于固安—舊州斷鼻構(gòu)造區(qū)，擠壓斷背斜圈閉分布廣泛，主要位于柳泉—曹家務(wù)塌陷背斜構(gòu)造區(qū)，該區(qū)斷裂發(fā)育，舊州斷層和曹家務(wù)斷層、王居斷層、琥珀營斷層交叉，與次級斷層相互切割，形成多個斷塊、斷鼻圈閉。此外，后期的構(gòu)造隆升使大興斷層下降盤沉積的扇三角洲、近岸水下扇和湖底扇砂礫巖體發(fā)生傾斜反轉(zhuǎn)，在構(gòu)造帶的西北翼形成一系列上傾尖滅、傾斜透鏡體等砂礫巖巖性圈閉[14-15](圖2)。眾多類型的圈閉，是油氣聚集的有利場所[16]。

2.5 斷層控藏特征

大柳泉構(gòu)造帶經(jīng)過多次劇烈的斷裂活動，發(fā)育了舊州等控洼、控帶大斷層，這些一、二級斷層在烴源灶生烴期也都處于強烈活動狀態(tài)，與傾向相反、封閉性比較好的三、四級斷層相匹配，對運移至此的油氣起到良好的保存和聚集作用[17]。因此，構(gòu)造帶具有一、二級斷層控源，三、四級斷層控藏的特征，控源斷層與控藏斷層相互配合成為大柳泉構(gòu)造帶油氣成藏的主控因素。

控源斷層：也是油源斷層，這些斷層活動時間長、強度大，是溝通古近系油氣源和相應(yīng)儲集層的主要通道，同時還控制了圈閉的形成。在剖面中呈板狀、坡坪狀、鏟狀分布，是油氣縱向從深層運移至淺層的重要輸導(dǎo)體之一，如大興斷層、舊州斷層、曹家務(wù)斷層等，以一、二級斷層為主，個別為三級斷層，切穿或切至古近系烴源巖，油氣藏主要沿控源斷層呈條帶狀分布[18-19]。

控藏斷層：多為三級、四級斷層，是次級派生斷層，規(guī)模小，數(shù)量眾多，主要分布在一、二級斷層帶附近，一般落差為20～50 m，延伸長度為1～2 km，有許多延伸只有數(shù)百米。未斷至烴源巖層，當(dāng)油氣通過油源斷層運移到圈閉，與油源斷層一起或單獨控制油氣聚集的斷層為控藏斷層?？夭財鄬釉谄拭嫔衔挥谟驮磾鄬拥纳媳P，多呈板狀形態(tài)，與油源斷層組合成斷階式、“Y”字形或反“Y”字形等；平面上多位于油源斷層之間，平行或斜交于油源斷層，組合成斜交或網(wǎng)格式。

3 油氣成藏模式

根據(jù)烴源巖、儲蓋層、輸導(dǎo)體系及成藏主控因素之間的配置關(guān)系，將大柳泉構(gòu)造帶油氣成藏模式劃分為三大類。

3.1 側(cè)生旁儲—遠源供烴—構(gòu)造控藏模式

以柳泉背斜泉12井區(qū)為代表，這類油藏位于大柳泉構(gòu)造帶東南部，由于柳泉背斜埋藏較淺，烴源巖未達到生烴門限，平面上又遠離位于大興斷層下降盤深部沙三下亞段成熟烴源巖，烴類生成后非直接順斷層向上運移，而是先通過砂體、不整合進行橫向運移，遇斷層后再進行“Y”字形垂向運移，在先前形成的構(gòu)造或構(gòu)造為主的復(fù)合圈閉中成藏，形成側(cè)生旁儲—遠源供烴—構(gòu)造控藏模式(圖3a)。凹陷南部的牛北斜坡帶和北部的風(fēng)河營構(gòu)造帶是此類油氣藏形成的有利地區(qū)。

3.2 下生上儲—混源供烴—斷層控藏模式

大柳泉構(gòu)造帶受復(fù)雜構(gòu)造活動的影響，構(gòu)造油氣藏數(shù)量最多，構(gòu)成了油氣藏的主體。斷塊、斷鼻油藏多為下生上儲型，平面上主要分布于油源斷層附近，縱向上集中在沙三中、上段和沙二段地層中。烴類既有沙三下亞段烴源巖排出的成熟油氣，又有沙三中亞段生成的低熟油氣和生物氣[20]，通過斷層或斷層為主的輸導(dǎo)體系向上運移，并在中淺層斷塊圈閉中聚集，主要受封閉性斷層遮擋成藏，形成下生上儲—混源供烴—斷層控藏模式。這類油氣藏成藏層位淺，油氣以垂向運移為主，故靠近油源斷層油氣富集程度高，此類油藏發(fā)育在王居、琥珀營、固安、石佛寺、舊州背斜等多個構(gòu)造上(圖3b)。

圖3 大柳泉構(gòu)造帶油氣成藏模式

3.3 自生自儲—近源供烴—地層不整合控藏模式

大柳泉地區(qū)地層油氣藏集中在中南部，在南抬北傾的構(gòu)造背景上，沿T6不整合面附近形成一系列地層超覆和地層不整合圈閉。曹5井區(qū)為此類油氣藏模式代表，油氣多來自深層沙四上亞段和沙三下亞段烴源巖，油氣橫向運移與垂向運移兼而有之，經(jīng)斷層或不整合運移至受T6不整合面控制的沙四上亞段地層不整合圈閉的高部位聚集，形成地層不整合遮擋油氣藏。在大柳泉構(gòu)造帶南部和河西務(wù)構(gòu)造帶西部，沿T6不整合面上下發(fā)育砂巖、火成巖等多種有利儲集體[21]，具有較大的勘探潛力。

4 結(jié) 論

(1) 大柳泉構(gòu)造帶油氣成藏受多套烴源巖、多個儲蓋組合、多種圈閉類型、多級斷裂系統(tǒng)等條件共同控制。而發(fā)育的油源斷層和控藏斷層是其油氣富集的主控因素，具備一二級斷層控源、三四級斷層控藏的特征，其時空配合使構(gòu)造帶油氣富集成藏。

(2) 油氣藏在主控因素和次要因素共同作用下，共發(fā)育3大類油氣成藏模式：側(cè)生旁儲—遠源供烴—構(gòu)造控藏模式、下生上儲—混源供烴—斷層控藏模式、自生自儲—近源供烴—地層不整合控藏模式。

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編輯 張 雁

20150306；改回日期：20150610

中國石油天然氣集團公司重大科技專項“華北油田上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)800萬噸關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”(2014E-35)

田然(1990-)，男，2013年畢業(yè)于東北石油大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，現(xiàn)為中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地質(zhì)工程專業(yè)在讀碩士研究生，主要從事油氣地質(zhì)與勘探開發(fā)研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.04.014

TE122

A

1006-6535(2015)04-0056-05