楊 波 胡志偉 李果營 楊海風

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

渤海萊州灣凹陷南部斜坡帶構(gòu)造特征及油氣成藏規(guī)律*

楊 波 胡志偉 李果營 楊海風

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

楊波,胡志偉,李果營，等.渤海萊州灣凹陷南部斜坡帶構(gòu)造特征及油氣成藏規(guī)律[J].中國海上油氣，2016,28(5)：22-29.

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根據(jù)鉆井、地震等資料，綜合利用斜坡坡度值動態(tài)演化和地震反射結(jié)構(gòu)等分析方法，對渤海萊州灣凹陷南部斜坡帶結(jié)構(gòu)特征、構(gòu)造演化及油氣成藏進行了分析。受區(qū)域伸展-走滑復合應(yīng)力驅(qū)動及重力不均衡沉降影響，萊州灣凹陷南部斜坡帶古近紀經(jīng)歷了4期構(gòu)造抬升而形成現(xiàn)今高角度翹傾型斜坡，結(jié)構(gòu)上具有明顯的東西分段和南北分帶的特征。南部斜坡帶不同位置發(fā)育的圈閉類型不同，多期構(gòu)造抬升控制了斷裂發(fā)育和砂體展布，斷裂、骨架砂體和構(gòu)造不整合面形成了復式油氣輸導網(wǎng)絡(luò)。南部斜坡帶具有內(nèi)外分帶、差異富集的油氣成藏特征，其中斜坡內(nèi)帶為斷裂垂向輸導近源充注的自生自儲型成藏模式，斜坡外帶為不整合面+砂體橫向運移、斷裂調(diào)節(jié)分配的遠源下生上儲型成藏模式。斜坡外帶斷裂發(fā)育，油氣運移通暢，油藏埋深更淺，成藏層系更加豐富，是下步油氣勘探的有利區(qū)域。

翹傾型斜坡帶；結(jié)構(gòu)特征；構(gòu)造演化特征；油氣成藏規(guī)律；南部斜坡帶；萊州灣凹陷；渤海

萊州灣凹陷位于渤海海域南部，目前凹陷內(nèi)已鉆探井30余口，發(fā)現(xiàn)三級石油地質(zhì)儲量約2.5億t[1-4]。萊州灣凹陷勘探歷程復雜，歷經(jīng)30余年未有實質(zhì)性突破，僅發(fā)現(xiàn)墾利11-1等幾個含油氣構(gòu)造;2008年以來,相繼在凹陷北部陡坡帶和東部走滑帶發(fā)現(xiàn)了墾利10-1億噸級油田以及墾利6-4、墾利12-2等多個含油氣構(gòu)造，且測試均獲得了高產(chǎn)油氣流，顯示了良好的勘探前景[5-7]。

相比于北部陡坡帶和東部走滑帶勘探相繼獲得重大突破，南部斜坡帶勘探程度低，一直未獲得規(guī)模性油氣勘探突破。究其根本原因，主要是受南部斜坡帶結(jié)構(gòu)特征影響：首先是斜坡帶范圍大，占到凹陷面積近3/5，伸展、走滑及其派生作用下多種成因斷裂發(fā)育，構(gòu)造極其復雜，圈閉成因多樣；其次是斜坡帶輸導體系復雜，油氣經(jīng)過長距離運移存在明顯分散-匯聚效應(yīng)，導致成藏模式復雜、油氣富集規(guī)律認識不清。

近年來隨著對南部斜坡帶勘探力度的加大，發(fā)現(xiàn)其成藏規(guī)律表現(xiàn)出明顯的分帶性和復雜性，具體表現(xiàn)為：縱向上，斜坡帶油氣成藏層系從古近系到新近系均有分布；橫向上，以斜坡帶重力滑脫斷裂為界，油氣成藏表現(xiàn)出明顯的分帶性，有別于傳統(tǒng)“源控論”思想下斜坡帶油氣連續(xù)分布成藏的規(guī)律[8-10]。本文根據(jù)鉆井、地震等資料，綜合利用斜坡坡度值動態(tài)演化和地震反射結(jié)構(gòu)分析等方法，重點探討萊州灣凹陷南部斜坡帶構(gòu)造特征、成因機制、發(fā)育演化及成藏模式，分析油氣成藏規(guī)律，以期對該區(qū)有利勘探方向選擇提供一定的指導作用。

1 地質(zhì)概況

萊州灣凹陷位于渤海灣盆地濟陽坳陷，面積約1 780 km2，為中生界基底之上發(fā)育的新生代半地塹，具有北斷南超的典型箕狀斷陷結(jié)構(gòu)，其北部以萊北1號斷裂與萊北低凸起為界，南部以斜坡帶與濰北凸起相接，東西兩側(cè)分別被郯廬走滑帶東支和西支所夾持(圖1)。

受早期先存斷裂格局和后期基底斷塊差異活化影響，萊州灣凹陷南部斜坡帶整體表現(xiàn)出明顯的東西分帶性，其中斜坡帶西部表現(xiàn)為由北向南掀斜翹傾抬升的高角度斜坡帶，斜坡基底基本無斷裂切割，基底結(jié)構(gòu)整一，為單一傾斜形態(tài)，坡度較大(圖2)；斜坡帶東部前新生界先存基底斷裂發(fā)育，新生代裂陷期以來斷裂持續(xù)活動而形成東南洼和洼中隆，表現(xiàn)為塹壘相間的復合構(gòu)造帶(圖3)。通過精細三維地震解釋，萊州灣凹陷南部斜坡帶發(fā)育一組東西向展布近30 km的大型重力滑脫斷裂帶，將南部斜坡帶分割為斜坡內(nèi)帶和斜坡外帶及洼中隆構(gòu)造帶(圖2、3)。這種重力滑脫斷層為在伸展體制下受重力作用沿規(guī)模較大斷裂順向滑脫形成，平面上成組成帶、環(huán)洼分布，剖面上具有上陡下緩的鏟式特征，淺層斷面傾角約為60～70°，深層斷面傾角約為30～40°，斷層根部斷距最小，且不涉及基底，下部斷面逐漸平行于地層面并消失于沙四段—孔店組塑性地層之中(圖2、3)。

圖2 萊州灣凹陷南部斜坡帶西部結(jié)構(gòu)解釋剖面(位置見圖1)

圖3 萊州灣凹陷南部斜坡帶東部結(jié)構(gòu)解釋剖面(位置見圖1)

關(guān)于萊州灣凹陷新生代的形成演化，前人研究認為斷裂是主控因素，在走滑-伸展復合應(yīng)力體制下凹陷基底斷塊發(fā)生掀斜而形成現(xiàn)今半地塹結(jié)構(gòu)[11-13]。結(jié)合渤海灣盆地宏觀構(gòu)造演化特征及凹陷所處的構(gòu)造位置，萊州灣凹陷構(gòu)造演化整體可劃分為4個階段：裂陷一幕(始新統(tǒng)孔店組—沙二段沉積時期)； 裂陷二幕(漸新統(tǒng)東營組沉積時期)；裂后熱沉降拗陷幕(中新統(tǒng)館陶組—上新統(tǒng)明化鎮(zhèn)組下段沉積時期)；新構(gòu)造運動改造階段(上新統(tǒng)明化鎮(zhèn)組上段沉積時期至今)。與凹陷整體構(gòu)造演化相匹配，萊州灣凹陷南部斜坡帶古近紀受北部萊北1號控凹邊界斷裂持續(xù)活動，在張扭性應(yīng)力體制和重力均衡作用下造成斜坡帶持續(xù)抬升傾斜，形成現(xiàn)今高角度斜坡帶，在新近紀整體拗陷沉降。

2 構(gòu)造演化特征與成因機制

2.1 構(gòu)造演化特征

分析表明，萊州灣凹陷南部斜坡帶為經(jīng)歷多期構(gòu)造抬升的翹傾型斜坡，斜坡坡度變化反映了構(gòu)造演化歷程(圖4)，據(jù)此建立了斜坡帶理想演化模型(圖4b)：A為早期斜坡帶基底，B、C分別代表斜坡在抬升過程中的2期蓋層沉積。其中，最早發(fā)育在斜坡之上的沉積蓋層B代表了斜坡帶累計坡度值，反映了斜坡歷次改造強度；沉積蓋層B和C之間的坡度差反映斜坡帶經(jīng)歷了一期構(gòu)造抬升，而坡度差大小反映了構(gòu)造抬升強度；基底A的坡度值與沉積蓋層B所代表的累計坡度值之差反映了沉積初期斜坡的古坡度。考慮到地層原始沉積或差異壓實過程造成的坡度差一般不會大于0.8～1.0°，故將2套地層坡度差大于1°作為斜坡帶發(fā)生一期構(gòu)造運動的標準。

圖4 萊州灣凹陷南部斜坡帶動態(tài)演化示意圖

選取斜坡區(qū)穩(wěn)定展布、連續(xù)性好、代表斜坡帶坡度的地層，讀取并計算不同時期穩(wěn)定同相軸所代表的地層坡度(圖4a)，通過基底坡度值、累計坡度值、坡度差等3個指標反映斜坡帶的動態(tài)成因演化。

從南部斜坡帶坡度演化圖(圖4c)看，該區(qū)現(xiàn)今平均基底坡度值高達19.8°，且在古近紀不同時期沉積地層間坡度值存在4期明顯劇烈變化，說明萊州灣凹陷南部斜坡為經(jīng)受多期構(gòu)造改造的翹傾型斜坡。具體而言，萊州灣凹陷南部斜坡古近紀分別經(jīng)歷了孔店組沉積末期、沙三段沉積末期、沙二段沉積末期、東營組沉積末期等4期明顯構(gòu)造抬升運動，其中沙三段沉積末期構(gòu)造抬升最為明顯，坡度差達到9.1°。同時斜坡基底坡度(19.8°)與沙四段—孔店組的累計坡度(16.9°)相差達2.9°，表明萊州灣凹陷南部斜坡為新生代以來具有一定坡度值的古斜坡。

2.2 成因機制

根據(jù)斷塊運動的力學機制和表現(xiàn)形式，由于早期先存斷裂構(gòu)造誘導和后期伸展-走滑復合應(yīng)力的聯(lián)合作用，斷塊在拉張斷陷過程中同時疊加一定走滑分量，造成塊體各部分所受外力和重力作用的不均衡，發(fā)生掀斜翹起[14-17]。

萊州灣凹陷整體受控于北部萊北1號斷裂，斷裂活動在拉張作用下以垂直運動為主，同時受東西兩側(cè)郯廬斷裂走滑分量影響而造成斷塊間的旋轉(zhuǎn)翹起。另外，控凹斷裂端活動強，可容納空間大，沉積充填快，在重力均衡作用下造成控凹斷裂端的持續(xù)沉降，形成南部斜坡帶多期翹傾抬升?？傮w而言，萊州灣凹陷南部斜坡帶現(xiàn)今結(jié)構(gòu)為伸展-走滑復合應(yīng)力驅(qū)動及重力不均衡沉降兩大因素協(xié)同演化的結(jié)果。

3 油氣成藏規(guī)律

萊州灣凹陷南部斜坡帶目前已發(fā)現(xiàn)墾利10-4、墾利16-1等多個油氣田及有利含油氣構(gòu)造。斜坡帶油氣成藏呈現(xiàn)明顯的分帶性和差異性，具體表現(xiàn)為近洼陷區(qū)的斜坡內(nèi)帶深層油氣富集，而近凸起區(qū)的斜坡外帶淺層油氣非?；钴S，油氣向斜坡翹起端橫向輸導過程中沿斷裂向淺層調(diào)節(jié)運移。

3.1 圈閉特征與成圈機制

根據(jù)南部斜坡帶結(jié)構(gòu)特征和斷裂體系分布，將主要圈閉類型按照其時空分布關(guān)系投影于同一剖面上(圖5),可以看出圈閉類型受斷裂性質(zhì)和形態(tài)控制明顯，主要發(fā)育3類圈閉：斜坡內(nèi)帶主要發(fā)育受重力滑脫斷層及其伴生斷裂所控制的斷鼻和斷塊型圈閉；斜坡外帶主要發(fā)育新近系巖性-構(gòu)造圈閉或具有構(gòu)造背景的巖性圈閉、巖性-地層圈閉；斜坡翹起端由于長期翹起遭受風化剝蝕，形成中生界潛山巖性-地層圈閉。

圖5 萊州灣凹陷南部斜坡帶圈閉類型

研究區(qū)整體處于伸展-走滑復合應(yīng)力體制，同一斷裂不同構(gòu)造段多種應(yīng)力交織轉(zhuǎn)化，造成斷裂走向多變而多表現(xiàn)為弧形斷裂，整體處于東西兩支右旋走滑背景下的左旋剪切應(yīng)力場，在內(nèi)凹段受阻增壓，圈閉構(gòu)造線呈NE向展布。另一方面，依附于滑脫斷裂和伸展斷裂發(fā)育的斷鼻型圈閉構(gòu)造線并不完全垂直于主干斷裂，特別是弧形斷裂內(nèi)凹段圈閉構(gòu)造線呈NW向展布。

3.2 儲蓋特征與控砂作用

作為連接凸起(物源區(qū))和凹陷(沉積區(qū))的過渡區(qū)，斜坡多期翹傾活動改變了岸坡(水上和水下)坡度，從而影響了斜坡帶儲層發(fā)育和展布(圖6)。斜坡坡度陡峭，物源高速入湖，入湖后流速驟減，快速堆積，物源向湖內(nèi)推進距離近，儲層分布范圍小(圖6a)；斜坡坡度平緩，物源以較低速度注入湖泊，入湖后勢能衰減相對慢，物源向湖內(nèi)推進距離遠，儲層分布范圍大(圖6b)。

沙河街組沉積時期，南部斜坡帶主要發(fā)育來自南部濰北凸起和西部墾東凸起兩大物源體系，其中南部濰北物源體系相對局限、規(guī)模較小，而來自西部墾東凸起的物源體系以大型辮狀河三角洲為主，并且不同時期物源方向不斷遷移。分析認為，沙三段沉積以前南部斜坡帶坡降小，利于西部物源長距離輸入；沙三段沉積末期南部斜坡帶劇烈抬升后，坡降幅度明顯增大，南部濰北物源體系向湖盆推進范圍明顯受限，而西部墾東物源體系基本不受影響；沙一、二段沉積時期湖盆范圍擴大，區(qū)域性蓋層發(fā)育，形成斜坡內(nèi)帶沙河街組下粗上細的良好儲蓋組合。例如，斜坡內(nèi)帶墾利10-4油田油層主要集中于沙三段上亞段，沙一、二段區(qū)域蓋層發(fā)育，這是因為沙三段沉積末期南部斜坡帶劇烈抬升后，斜坡坡度增大，物源向湖盆推進受限，砂地比逐步減小(圖7)。

圖6 斜坡帶坡度變化及控砂作用示意圖

圖7 萊州灣凹陷南部斜坡帶墾利10-4構(gòu)造綜合柱狀圖

3.3 輸導體系與成藏模式

一般情況下，斜坡帶不具備大規(guī)模生烴條件，洼陷區(qū)的油氣沿著斷層、不整合面和連通砂體順著斜坡帶向上運移，并在合適的圈閉中有效聚集才能成藏。斜坡帶作為連接凹陷區(qū)與凸起帶的過渡帶，是油氣長期有利運聚指向區(qū)，但同時由于斜坡帶面積廣、輸導體系復雜，油氣運聚存在明顯分散效應(yīng)，油氣富集規(guī)律復雜,因此油氣運聚條件是影響斜坡帶油氣規(guī)模性成藏的關(guān)鍵因素[18-22]。

萊州灣凹陷南部斜坡帶經(jīng)歷多期掀斜翹傾改造，形成了多期構(gòu)造不整合面；大型辮狀河三角洲骨架砂體為斜坡帶油氣橫向運移奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；多類型斷裂體系調(diào)節(jié)油氣垂向運移分配。因此，斷裂、不整合面、大型骨架砂體三大要素在空間上的疊置和時間上的演變共同組成了南部斜坡帶網(wǎng)絡(luò)化輸導體系，形成了內(nèi)外分帶、差異富集的成藏特征。

斜坡內(nèi)帶深層圈閉受重力滑脫斷層及其伴生斷層控制形成，多為斷塊和斷背斜等構(gòu)造型圈閉。斜坡內(nèi)帶長期活動的重力滑脫斷層斷面在深層較緩，正壓力較大形成泥巖涂抹帶，導致深層油氣很難向上運移，主要為斷裂垂向運移作用下油氣近源充注的自生自儲型，油氣主要在深層富集。以斜坡內(nèi)帶的墾利10-4油田為例，該油田為依附于重力滑脫斷層的斷鼻型圈閉，由于滑脫斷層和區(qū)域性穩(wěn)定蓋層的垂向封堵，油氣主要在深部沙三段上亞段富集，淺層無任何油氣顯示，成藏層系單一(圖8)。

斜坡外帶在大型骨架砂體和多期不整合面聯(lián)合作用下油氣遠距離橫向運移，斜坡翹起遠端斷裂發(fā)育，進一步調(diào)節(jié)油氣向淺層運移，從而在砂體-不整合面-斷裂復式輸導作用下形成遠源充注的下生上儲型，成藏層系增多，成藏層位明顯變淺。以斜坡外帶的墾利16-1含油氣構(gòu)造為例，該構(gòu)造為發(fā)育于斜坡翹起端的斷塊-斷鼻型圈閉，鉆探結(jié)果揭示該區(qū)油氣顯示非?；钴S，自深到淺多層系成藏(圖8)。

圖8 萊州灣凹陷南部斜坡帶油氣成藏模式

斜坡帶動態(tài)演化對圈閉形成、儲蓋組合及油氣運聚均具有重要影響,斷裂、不整合面和大型三角洲砂體組成的油氣輸導網(wǎng)絡(luò)決定了油氣優(yōu)勢充注方向。其中，斜坡外帶在斜坡多期翹起抬升過程中，與不整合面和大型砂體連通的斷裂體系密集發(fā)育，利于油氣向淺層調(diào)節(jié)運移，極大地豐富了油氣成藏層系，且油氣藏埋深明顯變淺；同時斜坡外帶長期處于油氣運移低勢區(qū)，為油氣運聚的有利場所，是下一步油氣勘探的有利區(qū)域。

4 結(jié)論

1) 萊州灣凹陷南部斜坡帶為受多期構(gòu)造抬升改造的翹傾型斜坡，西部為單一斜坡，東部為洼隆相間結(jié)構(gòu)；該斜坡帶以東西向展布的重力滑脫斷層為界可分為斜坡內(nèi)帶和斜坡外帶。南部斜坡帶現(xiàn)今結(jié)構(gòu)為伸展-走滑復合應(yīng)力驅(qū)動及重力不均衡沉降兩大因素協(xié)同演化的結(jié)果。

2) 南部斜坡帶圈閉類型受斷裂性質(zhì)和形態(tài)控制明顯，主要發(fā)育3類圈閉：斜坡內(nèi)帶主要發(fā)育受重力滑脫斷層及其伴生斷裂所控制的斷鼻和斷塊型圈閉；斜坡外帶主要發(fā)育新近系巖性-構(gòu)造圈閉或具有構(gòu)造背景的巖性圈閉、巖性-地層圈閉；斜坡翹起端主要形成中生界潛山巖性-地層圈閉。斜坡帶多期翹傾抬升改變斜坡坡度并進而影響物源輸入、儲層發(fā)育和展布，形成了沙河街組下粗上細的良好儲蓋組合。

3) 南部斜坡帶多期構(gòu)造不整合面、斷裂和大型骨架砂體組成復式油氣輸導網(wǎng)絡(luò)，形成了內(nèi)外分帶、差異富集的油氣成藏規(guī)律，其中斜坡內(nèi)帶為斷裂垂向運移作用下油氣近源充注的自生自儲型成藏模式，斜坡外帶為不整合面+砂體橫向運移、斷裂調(diào)節(jié)分配的遠源下生上儲型成藏模式。斜坡外帶油藏埋藏更淺，成藏層系更加豐富，為下一步油氣勘探的有利區(qū)域。

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(編輯：張喜林)

Tectonic characteristics and hydrocarbon accumulation rules in south slope of Laizhouwan sag in Bohai sea

Yang Bo Hu Zhiwei Li Guoying Yang Haifeng

(BohaiOilfieldResearchInstitute,TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China)

Based on the drilling and seismic data, the structural characteristics, tectonic evolution and hydrocarbon accumulation in the south slope of Laizhouwan sag are analyzed by comprehensively using the method of dynamic evolution of the slope’s gradient value and seismic reflection characteristics. After 4 stages tectonic uplift movements in the Paleogene, the south slope of Laizhouwan sag forms a high angle tilting type slope with characteristics of east-west and south-north differentiation in structure under the stretch-strike slip stress and gravity sedimentation. Different traps develop in different places in the south slope and multi-stage upliftings control the formation of faults and unconformity surface, and sand-body distribution, which forms the complex hydrocarbon transportation system. The south slope belt has the feature of inside-outside differentiation and differential hydrocarbon accumulation, in which the self-source and self-reservoir pattern develops in the inner slope by vertically migration and near source filling hydrocarbon accumulation, and the far source lower-generation and upper-storing pattern in the outer slope by laterally migration along sand-body & unconformity surface and fault system. The outer slope with characteristics of facture developing, unobstructed hydrocarbon migration, shallow reservoir and rich accumulation formation would be the favorable zones for exploration.

tilting slope; structural characteristics; tectonic evolution characteristics; hydrocarbon accumulation rules; south slope; Laizhouwan sag; Bohai sea

楊波，男，高級工程師，1998年畢業(yè)于中國石油大學(華東)，現(xiàn)主要從事海洋油氣地質(zhì)綜合研究工作。地址：天津市塘沽區(qū)閘北路1號渤海石油研究院(郵編：300452)。E-mail：yangbo2@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)05-0022-08

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.05.004

TE121.2

A

2015-11-21 改回日期：2016-05-18

*“十二五”國家科技重大專項“渤海海域大中型油氣田地質(zhì)特征研究”(編號：2011ZX05023-006-002)部分研究成果。