安天下

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257100)

2017-07-15

安天下(1986—)，男，吉林四平人，中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院工程師，碩士，主要從事油氣成藏勘探理論與技術(shù)研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.03.001

松遼盆地梨樹斷陷斷陷層構(gòu)造巖相帶劃分及其控藏作用——以營城組為例

安天下

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257100)

構(gòu)造巖相帶的劃分對于指導(dǎo)斷陷盆地油氣勘探具有重要的意義。綜合考慮構(gòu)造區(qū)帶劃分、斷裂特征、構(gòu)造樣式和沉積相特征,對梨樹斷陷斷陷層營城組進行構(gòu)造巖相帶的劃分及其控藏作用的分析。結(jié)果表明:在多期構(gòu)造活動作用下,梨樹斷陷營城組時期可劃分為陡坡-沖積-近岸水下扇、東南斜坡-辮狀河三角洲、北部斜坡辮狀河三角洲、中央構(gòu)造-辮狀河三角洲前緣和洼陷-濁積巖等5類12種構(gòu)造巖相帶。不同構(gòu)造巖相帶內(nèi)部構(gòu)造與巖相有不同的時空匹配特點,進而控制了各層系有利儲層分布、圈閉發(fā)育、輸導(dǎo)條件和油氣聚集成藏特征,形成了營城組油氣近源成藏、有序性分布、層狀疊合的聚集模式。

斷陷層;營城組;構(gòu)造巖相帶;控藏作用;油氣分布聚集

構(gòu)造巖相帶是指在層序格架內(nèi),構(gòu)造區(qū)帶、內(nèi)部樣式與受構(gòu)造背景控制的沉積體系的統(tǒng)一體。它能夠較好地反映構(gòu)造與沉積之間的成因聯(lián)系,指導(dǎo)對油氣成藏過程各要素匹配關(guān)系的分析及有利區(qū)的預(yù)測[1-3]。多位學(xué)者在準噶爾盆地、二連盆地、遼東灣盆地、烏爾遜凹陷、冀中坳陷和東營凹陷等地區(qū)開展過構(gòu)造巖相帶方面的研究,并分析了對油氣成藏方面的控制作用,取得了較好的效果[4-10]。目前,在梨樹斷陷的斷陷層和坳陷層均取得了一定勘探成果,但多集中于中央構(gòu)造帶及斜坡邊部的構(gòu)造及構(gòu)造-巖性類油藏[11-12],勘探區(qū)域和油氣藏類型較局限。因此,本文擬以構(gòu)造巖相帶研究為主線,利用“構(gòu)造區(qū)帶劃分與沉積體系剖析相匹配”的研究思路,對梨樹斷陷構(gòu)造巖相帶進行細分研究,總結(jié)構(gòu)造巖相帶對油氣成藏的控制作用,對梨樹斷陷油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

梨樹斷陷位于松遼盆地東南隆起區(qū)東南端,北臨楊大城子凸起,西接沈陽凸起,東南部為公主嶺凸起,為斷拗疊置的復(fù)合型含油氣盆地。斷陷構(gòu)造層自下而上劃分為火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組[13]。沙河子組、營城組為斷陷層一個主要的二級層序,沙河子組分為SQ1、SQ2和SQ3 3個三級層序,營城組分為SQ4和SQ5 2個三級層序。梨樹斷陷的演化經(jīng)歷了初始裂陷、斷陷、斷拗轉(zhuǎn)換、坳陷和后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)等階段。各演化階段應(yīng)力場方向不同,裂陷期為EW向拉張,斷陷期為EW向拉張,斷拗轉(zhuǎn)換期為NW拉張與左旋走滑復(fù)合作用,坳陷期為整體沉降,反轉(zhuǎn)期為NW向擠壓。

2 構(gòu)造特征

2.1 斷裂特征

斷裂是研究區(qū)主要的控盆構(gòu)造變形方式。在多期構(gòu)造運動作用下,營城組地層中發(fā)育了NS、NE和NW 3個優(yōu)勢方向的數(shù)百條斷層。根據(jù)斷層性質(zhì)、幾何要素和對盆地發(fā)育的控制作用,可分為四級(圖1),不同級別的斷層具有不同的控制作用。NS向的桑樹臺控盆斷裂為一級斷裂,控制了梨樹斷陷斷陷期整體的沉降中心。NE走向的4條走滑斷裂為二級斷層,包括盆地中部的小寬斷裂,西北部的皮家斷裂,小寬斷裂東南側(cè)的秦家屯斷裂和秦東斷裂[13-14]。三級斷層主要指盆地中各期構(gòu)造運動產(chǎn)生的次級斷層,走向以SN向為主、少量NE向;平面上呈平行式排列,多為一、二級斷層伴生,底部多終止于一、二級斷層界面。四級斷層主要指盆地中除一、二、三級斷層以外的斷層,平面上以南北向為主,多平行式排列;剖面上多與高級別斷層相交形成“Y”字或反“Y”字形態(tài)組合。

圖1 梨樹斷陷斷裂分布

2.2 構(gòu)造帶劃分

在盆地內(nèi)一、二級斷層的控制作用下,形成了西部陡坡帶、東南和北部2個斜坡帶、中央構(gòu)造帶和桑樹臺、蘇家屯和雙龍3個洼陷帶的構(gòu)造區(qū)帶的分布特征(圖2)。

圖2 梨樹斷陷構(gòu)造帶劃分

在各二級構(gòu)造帶內(nèi)部,受各級斷層的活動性、分布、排列及之間的組合特征,可進一步細分。陡坡帶發(fā)育受桑樹臺斷裂持續(xù)活動控制,活動速率計算顯示,該斷裂在縱向上具分期性:營城組時期活動性最強,沙河子組次之,登婁庫組時期最弱;平面上具分段性:由南向北可分為北段、中段和南段,至營城組末期,桑樹臺斷裂發(fā)育二臺階構(gòu)造。陡坡帶根據(jù)一級斷層的形態(tài)特征,可細分為板式陡坡區(qū)、鏟式陡坡區(qū)和二臺階區(qū)。東南斜坡帶內(nèi)發(fā)育秦家屯、秦東走滑斷層,以及多條南北向和北西向三、四級斷層。營城時期,受小寬和秦東斷裂的挾持發(fā)育七棵樹向斜;在秦家屯和秦東斷裂之間發(fā)育秦家屯-小城子鼻狀構(gòu)造區(qū);向東向南為秦家屯-金山斜坡區(qū)。根據(jù)東南斜坡帶內(nèi)部斷裂和構(gòu)造樣式特征,細分為七棵樹向斜區(qū)、秦集屯-小城子鼻狀構(gòu)造區(qū)和秦集屯東-金山斜坡區(qū)。北部斜坡帶內(nèi)部發(fā)育皮家走滑斷裂和多條SN向三、四級斷裂。蘇家屯地區(qū)發(fā)育曲家屯斷層和一系列南北向西傾斷層;皮家斷裂-十屋3井區(qū)主要發(fā)育平行展布的近南北向斷層,東傾多于西傾,剖面主要呈反“Y”塹壘式構(gòu)造樣式;十屋北區(qū)域為多條西傾正斷層;雙龍地區(qū)斷層發(fā)育減少。根據(jù)北部斜坡帶內(nèi)部斷裂及構(gòu)造樣式特征,可細分為蘇家屯順向斷階區(qū)、皮家反“Y”式塹壘區(qū)和十屋北順向斷階區(qū)。中央構(gòu)造帶在小寬斷層的西北部發(fā)育一系列南北走向的雁列式排列與之斜交的正斷層;洼陷帶受構(gòu)造運動影響較少,整體構(gòu)造特征差別較小。

3 構(gòu)造帶沉積體系特征

在構(gòu)造活動和三大凸起物源供給等多因素控制下,研究區(qū)營城組主要發(fā)育了辮狀河三角洲、近岸水下扇、沖積扇和濁積巖4類沉積相(圖3)。

3.1 辮狀河三角洲

營城組時期斜坡帶發(fā)育的主要沉積體系。研究區(qū)北部和東南2個斜坡帶在營城組時期為寬緩斜坡地形,接受來自楊大城子和公主嶺凸起的物源供給,扇體進積,前緣亞相發(fā)育規(guī)模較大,橫向連片分布。

3.2 近岸水下扇

主要發(fā)育于陡坡帶邊界斷裂下降盤。近岸水下扇發(fā)育和分布特征受邊界斷層活動和斷裂產(chǎn)狀的控制,平面上呈現(xiàn)條帶分布特征,為來自沈陽凸起的近源快速堆積,向深洼帶沉積范圍相對較窄,側(cè)向與深湖相泥巖對接。

圖3梨樹斷陷營城組沉積相類型及特征

3.3 沖積扇

營城組時期,在桑樹臺斷層南段二臺階構(gòu)造區(qū)域,接受來自沈陽凸起物源,發(fā)育沖積扇沉積。受地形控制,其發(fā)育的厚度和范圍較小,巖性顏色多為雜色或者紅褐色特征。

3.4 濁積巖

主要分布于半深湖-深湖環(huán)境過渡的地區(qū),多為西部陡坡帶、北部和東南斜坡帶扇體前緣砂體滑塌成因,單層厚度較薄,與湖相泥巖互層沉積。

4 構(gòu)造巖相帶劃分及控藏作用

4.1 構(gòu)造巖相帶劃分

綜合考慮梨樹斷陷構(gòu)造帶類型及特征、各營城組三級層序內(nèi)部三級斷裂發(fā)育及組合特征、各構(gòu)造帶發(fā)育的主要沉積體系,將營城組層序SQ5劃分為5類12種構(gòu)造巖相帶:陡坡-沖積-近岸水下扇構(gòu)造巖相帶,劃分為板式陡坡區(qū)、鏟式陡坡區(qū)和二臺階區(qū);東南斜坡-辮狀河三角洲構(gòu)造巖相帶,分為七棵樹向斜區(qū)、秦家屯順向斷階區(qū)、小城子反向斷階區(qū)和金山順向斷階區(qū);北部斜坡辮狀河三角洲構(gòu)造巖相帶,劃分為蘇家屯順向斷階區(qū)、皮家反“Y”式塹壘區(qū)和十屋北順向斷階區(qū);中央構(gòu)造-辮狀河三角洲前緣構(gòu)造巖相帶;洼陷-濁積巖構(gòu)造巖相帶(圖4)。

圖4 梨樹斷陷構(gòu)造巖相帶劃分

4.2 構(gòu)造巖相帶的控藏作用

4.2.1 不同構(gòu)造巖相帶有利儲層分布的差異性

營城組各構(gòu)造巖相帶有利儲層發(fā)育及分布特征存在差異,受埋藏深度、構(gòu)造作用、沉積類型及成巖演化等因素控制。中央構(gòu)造巖相帶內(nèi)儲層主要為來自東南和北部辮狀河扇體前緣交匯沉積,埋藏相對淺,同時受小寬走滑構(gòu)造影響,內(nèi)部斷裂發(fā)育,后期改造作用強,儲集條件最好;東南、北部斜坡構(gòu)造巖相帶內(nèi)辮狀河三角洲沉積搬運距離相對較遠,分選磨圓好,儲集條件次之;陡坡構(gòu)造巖相帶沖積扇-近岸水下扇多為近源快速堆積,儲集條件相對差;洼陷構(gòu)造巖相帶濁積巖由于埋藏較深,成巖作用強,儲集條件較差。同時,在各構(gòu)造巖相帶內(nèi)部不同區(qū)域儲集條件也不同。以東南斜坡構(gòu)造巖相帶為例,其內(nèi)部3個區(qū)物性參數(shù)統(tǒng)計表明,由金山、秦家屯至七棵樹呈變好趨勢。沉積組構(gòu)分析來看,在金山地區(qū)含礫砂巖、砂礫巖為主,大小混雜、分選、磨圓差,主要含油氣儲層儲集空間為原生粒間孔隙、礫內(nèi)孔隙和裂縫組合,平均孔隙度為4.7%,滲透率0.81×10-3μm2;秦家屯地區(qū)儲層巖性以含礫砂巖、細—粗砂巖為主,成分、結(jié)構(gòu)成熟度中等,儲集空間為原生孔隙、溶蝕孔隙和裂隙,平均孔隙度為6.9%,滲透率4.9×10-3μm2;七棵樹過渡為中—細砂巖為主,大小均勻,分選、磨圓較好,油氣儲層儲集空間主要為粒間孔隙、溶蝕孔隙和裂隙,平均孔隙度為7.3%,滲透率6.9×10-3μm2(表1)。因此,在不同構(gòu)造巖相帶內(nèi)部,有利儲層的發(fā)育及分布受控于不同因素,進一步控制了油氣平面及縱向上的富集。

表1 東南斜坡-辮狀河三角洲構(gòu)造巖相帶不同地區(qū)儲層特征表

4.2.2 不同構(gòu)造巖相帶圈閉類型的差異性

構(gòu)造巖相帶決定了構(gòu)造巖性為主、多類型并存的圈閉發(fā)育特征。盆地構(gòu)造演化運動形成了T3、T4、T41、T42和T5等5個不整合面。多級別、多走向、多性質(zhì)、多組合方式斷層疊加,營城組形成了多種構(gòu)造樣式,進一步與各類儲集砂體匹配形成了多種圈閉類型。北部斜坡構(gòu)造巖相帶發(fā)育由順向、反向斷階為主的伸展構(gòu)造樣式,與分流水道、席狀砂體匹配形成的構(gòu)造巖性、構(gòu)造、不整合遮擋類圈閉;東南斜坡構(gòu)造巖相帶發(fā)育由正、反“Y”字形塹壘式等伸展構(gòu)造樣式,與扇體前緣砂體匹配,并受后期抬升影響,主要發(fā)育構(gòu)造巖性、巖性、地層超覆類圈閉;陡坡構(gòu)造巖相帶主要發(fā)育巖性類圈閉;中央構(gòu)造巖相帶以“Y”字形、反“Y”字形、順向斷階、反向斷階、花狀構(gòu)造等走滑構(gòu)造樣式與扇、辮狀河三角洲前緣砂體匹配形成的構(gòu)造-巖性、構(gòu)造類圈閉;洼陷構(gòu)造巖相帶發(fā)育的斷裂相對較少,主要發(fā)育濁積巖包裹于深湖相泥巖中形成的巖性類圈閉。圈閉由陡坡帶、洼陷帶、中央構(gòu)造帶至斜坡帶呈有序性分布特征。

4.2.3 不同構(gòu)造巖相帶油氣運移方式的差異性

梨樹斷陷構(gòu)造演化過程控制了斷陷湖盆由局限到廣盆、沉積中心北移的變遷的演化過程,以及火石嶺組、SQ2、SQ3和SQ4四套優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育[14]。盆地內(nèi)發(fā)育的不同級別、不同性質(zhì)的斷層及其與砂體相匹配形成的輸導(dǎo)體系是研究區(qū)油氣輸導(dǎo)的主要路徑。其中,一級、二級和三級斷層為盆地內(nèi)主要的油源斷層,控制了油氣垂向輸導(dǎo)。陡坡構(gòu)造巖相帶控盆一級斷層,中央構(gòu)造巖相帶二級小寬走滑斷裂,東南和北部構(gòu)造巖相帶內(nèi)的皮家、秦家屯和秦東走滑斷裂均為控制油氣垂向運移的優(yōu)勢路徑,在該類斷層附近區(qū)域目前已發(fā)現(xiàn)的多個油氣田,如皮家氣田、十屋油田、七棵樹油田和秦家屯油田等。而骨架砂體與斷層匹配形成的“階梯式”和“T型”輸導(dǎo)體系控制了油氣的橫向輸導(dǎo),油氣沿垂向油源斷層向上運移后,繼續(xù)沿該類輸導(dǎo)格架向各構(gòu)造巖相帶內(nèi)構(gòu)造高部位運移。

4.2.4 不同構(gòu)造巖相帶油氣富集程度的差異性

梨樹斷陷烴源巖分布演化特征、成藏期的構(gòu)造背景和坳陷期改造、沉積相帶(儲層物性)及輸導(dǎo)條件共同控制了營城組油氣近源、有序性分布、層狀疊合聚集模式(圖5)。

圖5 梨樹斷陷近南北向不同構(gòu)造巖相帶油氣藏分布模式

構(gòu)造活動決定了盆地升降,進而控制了烴源巖演化過程,在梨樹斷陷內(nèi)形成了蘇家屯影城組、雙龍沙河子組、中部沙河子、營城組和南部火石嶺組4套含油氣系統(tǒng)。油氣源對比顯示,成藏期油氣聚集多呈近源分布的特點,且烴源巖類型控制了油氣藏地化特征。如金山氣田發(fā)現(xiàn)的煤型氣主要來自僅分布于金山地區(qū)的火石嶺組Ⅲ型干酪根供烴;中央構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)的油型氣主要為桑樹臺洼陷帶SQ3Ⅱ1型干酪根供烴;蘇家屯、雙龍油田的油氣主要來自SQ4Ⅱ1型干酪根供烴。受不同構(gòu)造巖相帶圈閉類型分布特點的控制,油氣藏呈有序性分布:在陡坡帶和洼陷帶主要發(fā)育巖性氣藏;中央構(gòu)造帶以構(gòu)造巖性、構(gòu)造油氣藏為主;斜坡帶以構(gòu)造巖性、地層油藏為主。如雙龍油田發(fā)育側(cè)向封堵巖性油藏,八屋氣田發(fā)育構(gòu)造巖性油氣藏,金山氣田發(fā)育不整合遮擋油氣藏,七棵樹油田發(fā)育上傾尖滅油氣藏。儲層發(fā)育程度、物性條件控制了油氣富集程度及流體性質(zhì)縱向差異分布。層序SQ4、SQ5下降半旋回發(fā)育大型進積扇體,目前營城組已發(fā)現(xiàn)油氣藏主要分布于這兩個層位的有利儲集砂體中,呈現(xiàn)上油下氣的層狀疊合分布特征。

5 結(jié) 論

(1)在構(gòu)造運動的控制下,梨樹斷陷內(nèi)形成了陡坡帶、東南斜坡帶、北部斜坡帶、洼陷帶和中央構(gòu)造帶等5個構(gòu)造區(qū)帶;同時形成了數(shù)百條不同級別、不同控制作用和不同組合分布特征的斷裂;發(fā)育了近岸水下扇、辮狀河三角洲、沖積扇和濁積巖等沉積體系類型。

(2)根據(jù)構(gòu)造區(qū)帶分布、構(gòu)造樣式和沉積體系,營城組可劃分為5類12種構(gòu)造巖相帶。不同構(gòu)造巖相帶內(nèi)發(fā)育不同類型的圈閉,同一種構(gòu)造巖相帶具有相同或相似的油氣成藏條件。

(3)構(gòu)造巖相帶控制了各區(qū)帶儲層物性特征,以構(gòu)造-巖性圈閉為主、多類型圈閉并存的發(fā)育及有序分布特征,形成了多種構(gòu)造樣式與砂體匹配形成的“T型、階梯型”的縱橫向輸導(dǎo)體系類型及輸導(dǎo)方式,控制了4套主力優(yōu)質(zhì)烴源巖及由下向上、由南向北的發(fā)育分布,形成了4個含油氣系統(tǒng)。結(jié)合成藏期的構(gòu)造背景和坳陷期改造、沉積相帶、有利儲層分布及輸導(dǎo)條件共同控制了營城組油氣近源、有序性分布、層狀疊合聚集模式。

[1] 劉澤榮,信荃麟.斷陷盆地構(gòu)造巖相帶與油氣評價[M].北京:科學(xué)出版社,1992.

[2] 信荃麟,劉澤榮.含油氣盆地構(gòu)造巖相分析[M].北京:地質(zhì)出版社,1993.

[3] 王永詩,趙樂強.隱蔽油氣藏勘探階段區(qū)帶評價方法及實踐:以濟陽坳陷為例[J].油氣地質(zhì)與采收率,2010,17(3):1-5.

[4] 蔣春玲,許多年,王偉鋒,等.準噶爾盆地烏夏地區(qū)構(gòu)造巖相帶與油氣聚集[J].新疆石油地質(zhì),2008,26(6):722-724.

[5] 崔周旗,吳健平,李莉,等.二連盆地巴音都蘭凹陷早白堊世構(gòu)造巖相帶特征及含油性[J].古地理學(xué)報,2001,3(1):25-34.

[6] 楊桂茹,崔俊峰,張文朝,等.冀中拗陷斷陷盆地構(gòu)造巖相帶控制油氣藏和油氣聚集帶的形成[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報,2009,33(2):10-15.

[7] 張吉光,彭蘇萍,林景曄.烏爾遜凹陷沉積成巖體系與油氣分布[J].古地理學(xué)報,2002,4(3):74-82.

[8] 陳清華,劉澤榮.遼東灣盆地南部下第三系構(gòu)造巖相分析[J].石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1994,18(2):9-13.

[9] 王志剛.東營凹陷北部陡坡構(gòu)造巖相帶油氣成藏模式[J].石油勘探與開發(fā),2003,30(4):10-12.

[10] 袁靜,姜在興.東營凹陷下第三系沙三下亞段孔店租沉積、成巖和油氣成藏綜合模式[J].礦物巖石,2000,20(1):57-60.

[11] 單敬福,葛黛薇,樂江華,等.松遼盆地東南緣層序地層與沉積體系配置及演化:以梨樹斷陷西北部營城組地層為例[J].沉積學(xué)報,2013,31(1):67-76.

[12] 宋振響,郜建軍,周卓明.十屋斷陷天然氣成因類型初探[J].天然氣地球科學(xué),2012,23(1):167-174.

[13] 胡玉雙,張明學(xué).松遼盆地梨樹斷陷沉積演化規(guī)律及層序地層學(xué)模式[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報,1999,23(1):5-7.

[14] 宋振響,周卓明.梨樹斷陷主力烴源巖判定及其地球化學(xué)特征[J].石油實驗地質(zhì),2013,35(4):438- 444.

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[責任編輯]董大偉