王 勇 钟建华 陈 昊 黄新文

摘要:白庙气田位于东濮凹陷东部兰聊断裂带下降盘中段,为兰聊断裂和杜寨断层共同控制的一个继承性半背斜。应用变换构造理论,识别出白庙气田发育有3种类型变换构造,变换构造类型以调节构造为主,传递构造少见且规模较小。受变换构造控制,该地区主要发育粗粒的冲积扇、扇三角洲和浊积扇沉积。变换构造产生地层、构造及岩性圈闭,为油气的聚集提供了场所,影响着该区油气的分布。

关键词:背斜;变换构造;调节构造;传递构造;冲积扇;扇三角洲;白庙气田

中图分类号:TE121.2文献标识码:A

引 言

变换构造(Tectionic transfer)是指裂谷盆地中为保持区域伸展应变守恒而产生的伸展变形构造的调节体系,其在裂谷发展过程中对裂谷的分段具有重要作用,有效地连接各相对独立的伸展体系域,传递伸展域间的不同应变,使伸展盆地应变达到区域守恒。变换构造可以分为传递带和调节带2种类型,传递带通常指走滑断层或传递断层,调节带为调节侧列正断层之间应变、位移的一类构造[1]。变换构造在油气勘探中具有重要意义,不仅控制了沉积体系的分布,还可以控制圈闭的形成、类型及分布。近年中国部分盆地开展变换构造研究,在认识盆地构造演化和指导油气勘探中发挥了重要的作用[2-9]。白庙变换构造类型以调节构造为主,传递构造少见且规模较小。

1 油气田概况

白庙气田位于东濮凹陷东部兰聊断裂带下降盘中段,东靠兰聊断裂与鲁西隆起相邻,西与桥口构造相望,南接葛岗集北洼,北连前梨园洼陷,为兰聊断裂和杜寨断层共同控制的一个继承性半背斜,轴向与兰聊断裂近垂直,地层向南、西、北3个方向倾伏。白庙构造首先被杜寨断层分割为杜寨断层下降盘断鼻和上升盘,又被近东西向的白12、白10断裂切割复杂化,形成白庙北翼、白庙南翼、白庙二台阶主体、杜寨断层下降盘等4个区块(图1)。白庙气田已经历了20余年的勘探开发,共完钻各类井67口,投产井49口,已发现Es₂下、Es₃上、Es₃中和Es₃下4套含气层系,探明天然气地质储量153.19×10⁸m³,凝析油地质储量408.41×10⁴t,目前日产气29×10⁴m³/d,累计产气4.593×10⁸m³[10]。

2 白庙变换构造

2.1 同向变换斜坡调节构造

同向变换斜坡调节构造通常简称为变换斜坡,是连接1条断层上盘和另1条断层下盘的重叠带。在2条断层的重叠带上,1条断层断距逐渐减小消失,而另1条断层逐渐产生或断距逐渐增大,通过重叠段地层变形在2雁列断层间传递应变[11]。白庙构造向北侧呈斜坡状伸入前梨园洼陷,由于兰聊断层活动具有分段性,白庙构造处断距较小,而向南北方向兰聊断层断距逐渐增大形成洼陷。杜寨断层与兰聊断层斜交,其断距北小南大,向北逐渐消失,杜寨断层和兰聊断层间形成北倾白庙转斜坡(图2)。受兰聊断层和杜寨断层控制,白庙变换斜坡主要形成于下第三纪沙四段—沙三段沉积期。沙二段沉积期杜寨断层基本停止活动,白庙构造定型,沙二段沉积后,受兰聊断层小幅度活动影响,白庙构造整体发生沉降,埋藏深度增加。

2.2 同向横向半背斜调节构造

同向横向半背斜调节构造通常有2种表现形式:一种表现形式为发育于同向延伸正断层较小叠覆处,构造走向垂直于断层走向;另一种表现形式为发育于分段活动断层系断距极小处,具有分隔分段活动断层和半地堑的作用。本质上,2种表现形式的同向横向半背斜调节构造形成机制相同,均是断层位移量沿走向变化形成的,但发育阶段和规模不同;后者可以认为是前者继续发育、相互连接贯通后再次沉降的结果[12],研究区内分布广泛而典型,主要分布于兰聊断层下降盘(图3)。白庙构造主体为横向调节构造,南北两侧分别为前梨园和葛岗集半地堑,两侧半地堑处兰聊断层断距很大,而横向调节构造处兰聊断层断

距明显缩小。与南北两侧洼陷比较,白庙构造基底沉降量小2 000～4 000 m,反映明显的主断层活动强度低,断距小,断层活动速率也明显低于2洼陷区(图4)。在横向调节构造内,兰聊断层不仅断距急剧减小,断层产状也明显变缓,剖面上由陡倾单条主断面演变为缓倾的向上发散、向下收敛的多断面形式。同样,受兰聊断层及杜寨断层控制,白庙同向横向半背斜调节构造的形成时间主要在下第三纪沙四—沙三段沉积期。从沙二期开始,兰聊断层的分段活动很弱。沙二与沙一期断距沿走向的分布图显示出了兰聊断层开始形成了统一的沉降活动中心。白庙横向调节带开始整体沉降,沉降幅度同前梨园半地堑相比差别不大。

2.3 同向横向传递构造

同向横向传递构造主要是发育于2条倾向相同的正断层间的具有传递应变作用的走滑断层,一般发育规模较小,常与其他横向变换构造伴随发育。白庙横向调节构造上发育2组近EW向横向断层,具有左行斜滑性质,切割基底并控制沉积作用,使沿横向褶皱倾伏方向地层厚度增加,而褶皱顶部地层变薄,同时具有传递物源的作用,使杜寨断层下降盘发育浊流沉积,并将横向半背斜调节带切割成大小不等的断块(图5)。

3 变换构造与油气关系

3.1 变换构造控制沉积

下第三纪白庙调节构造形成发育过程中,沿兰聊断层发育了一系列山谷和河口,为白庙构造提供了大量碎屑物质,沿变换斜坡发育一系列冲积扇和扇三角洲沉积。扇体规模和形态受兰聊断层物源方向及斜坡南高北低的构造形态控制,扇体向斜坡偏转,南北向扇体交错,沉积岩性主要为砾岩、含砾砂岩、砂岩及泥岩,其中以砂岩最为发育,平面上东粗西细;这些碎屑物质一部分沿横向传递断层推移到杜寨断层下降盘形成一系列深水浊积扇(图6)。

钻探证实,靠近兰聊断层根部1～3 000 m范围内沉积砾岩、含砾砂岩等粗碎屑,渗透能力差,形成横向封堵;南北方向上,单砂层连续性差,常见岩性尖灭。因此,白庙油气藏纵向上多层含油气,横向上叠加连片,连通性较差,非均质性强。开发实践表明,天然气分布主要受沉积相控制,已探明天然气储量主要分布于扇三角洲前缘水下分流河道和前缘席状砂,主要开发层段Es₃上天然气储量占总储量的43%,其中,65%的天然气储量分布于扇三角洲前缘水下分流河道砂体中,32%的天然气储量分布于前缘席状砂中,其他微相沉积砂体天然气储量仅占总储量3%[12]。

白庙气田构造主体为横向调节带,横向调节带发育期的兰聊断层下降盘为相对的低势区,是东部物源通道,也是富砂质冲积扇和扇三角洲的发育场所。沙三段沉积期是兰聊断层活动最强烈的时期,也是其上盘横向调节带形成期。因此,沙三段沉积期白庙横向调节构造成为该时期东部物源进入前梨园和葛岗集凹陷的通道,该时期也是碎屑沉积物汇集的主要时期。沙二段沉积期,兰聊断层分段活动减弱,最大位移开始遵守长度—位移比例关系,横向调节带附近断层下盘低地形逐渐消失,通道作用随之逐渐减弱。而白庙地区兰聊断层低地形未能迅速改变,因此,沙二段沉积早期白庙地区仍可作为东部物源通道,但输送能力逐渐减小直到下盘成为隆起。

3.2 变换构造产生圈闭

白庙调节构造顶部为横向低凸起调节构造,调节带内断裂系间应变不均,不仅次级断层非常发育,断层走向也较复杂,形成与走向平行和垂直的2组断层,将调节带切割成大量断块,形成大量构造圈闭或构造-岩性圈闭(图7)。横向调节带作为断层下盘物源进入盆地的通道,其地势相对较高,常常发育很深的冲沟,冲沟中往往充填颗粒较粗的碎屑沉积,水流也可以沿冲沟将粗碎屑物质直接搬运至半地堑较深处。因此,横向调节带不仅顶部可发育地层圈闭,翼部也很可能发育有利的地层圈闭。另外,二台阶基底地层遭受剥蚀,地层存在不整合接触,风化剥蚀作用使不正面以下形成风化淋滤带,可以成为良好的储集空间[13]。根据自生矿物伊利石同位素测年,白庙地区油气主要可以分为3期:第1期发生在距今38.0 Ma,为沙河街组沙三段沉积期;第2期发生于距今28.0～31.4 Ma,为东营组沉积期;第3发生于距今25.4～20.4 Ma,相当于东营组沉积后的抬升剥蚀时期,由于东营组沉积后的抬升剥蚀期压力下降,断裂活动强度变小,有利于油气成藏,是天然气藏的主要形成时期[14],晚于区内变换构造圈闭形成期(沙一段沉积期),有利于先期形成圈闭聚集油气成藏。

3.3 变换构造影响油气藏形成与分布

横向调节带和变换斜坡为油气的运移和聚集提供了优越的条件。横向调节带纵向连接着前梨园和葛岗集2个生油洼陷,而变换斜坡一端直接与生油洼陷相连接,生油洼陷内生成的油气能够顺输导层运移至高部位,并在局部圈闭中聚集。相对于经断层运移,油气沿储层运移不受断层开闭影响,同时避免了断层“通天”造成油气散失的风险,因此,储层的发育既有利于油气长期、长距离运移,又有利于油气的局部聚集,同时为油气提供了有利的运移和聚集条件。白庙沙三段大型油气藏是一个受构造、岩性双重作用控制的隐蔽油气藏[13],顶部主要为气,翼部主要为油,根据原油密度由北部前梨园凹陷向白庙二台阶逐渐变小推断[15],该油气藏为沙三—沙四段生成油气顺储层沿斜坡由北向南运移、聚集的结果(图5)。另外,兰聊断裂和杜寨断层沙四—沙三段沉积期强烈断陷导致沉降速率很高,南北2个生油洼陷内古近系沉积速率超过0.26 mm/a,导致主要生油岩区Es₃、Es₄顶面埋深达4 000～5 000 m,巨大的上覆地层压力为油气初次运移提供了强大动力[15]。

4 结 论

(1) 白庙变换构造类型以调节构造为主,传递构造少见且规模较小,主要发育同向叠覆型变换斜坡调节构造、同向横向半背斜调节构造和同向横向传递构造3种变换构造类型。

(2) 白庙变换斜坡发育的一系列冲积扇、扇三角洲及顺横向传递断层推移到杜寨断层下降盘的一系列深水浊积扇,为白庙气藏成藏提供了储集条件;调节带内发育的断裂将该带切割成大量构造或构造-岩性圈闭,为白庙气藏成藏提供了圈闭条件;变换斜坡发育的砂体为前梨园和葛岗集2生油洼陷油气的运移提供了通道。

致谢:中原油田勘探开发研究院为本次工作提供了大量基础资料,在此表示衷心感谢!

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编辑 董志刚