陈国童 王 亮 牛成民 陈 磊

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

青东凹陷凹中隆控藏作用分析

陈国童 王 亮 牛成民 陈 磊

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

青东凹陷位于渤海南部海域,是在中生代以来郯庐断裂活动中形成的箕状凹陷,经历了断陷、断拗和拗陷等3个构造演化阶段。青东凹陷凹中隆构造在演化过程中形成了多种类型圈闭,其发育演化不仅改善了自身的储层条件,而且在构造活动中产生的断裂使其成为油气运聚的有利指向区,并且两侧洼陷中形成的厚层烃源岩为油气成藏提供了重要的物质基础,因此具有较大的勘探潜力。

青东凹陷 凹中隆 控藏作用

青东凹陷位于渤海南部海域,东临潍北凸起,西北以青坨子—垦东凸起与沾化凹陷相隔,西南与东营凹陷相邻,面积约1 100 km2。该凹陷为郯庐断裂分支所夹持[1],内部分布有多条近东西向走滑派生断裂,属于中新生代拉分伸展箕状凹陷[2],在平面上为“三洼两隆两斜坡”的构造格局,内部发育A、B两个凹中隆构造(图1)。

图1 青东凹陷区域位置图

为揭示青东凹陷内部含油气情况,2003—2007年间先后在A、B构造钻探了4口探井,钻井揭示该区第三系发育齐全,其中在A构造发现了沙三、沙四段油气藏,经测试在沙三下亚段获189 m3/d的高产油气流,勘探前景广阔。

渤海海域有很多大油田均分布在凹中隆构造上,如沙垒田凸起上以新近系为储层的曹妃甸11-6/12-1油田,辽西低凸起上主要以沙河街组和太古界花岗岩为储层的锦州20-2/25-1S油气田等。前人在凹中隆构造油气藏特征、分布特点等方面做过较详细的研究[3],但在其控藏规律方面论述较少。作为主力勘探目的层系,青东凹陷古近系沙三、沙四段埋深变化大,地质情况复杂,加之凹中隆构造带断裂发育、钻井数量少,成藏规律研究尚不够深入。笔者从构造演化特征分析入手,研究青东凹陷凹中隆构造对油气成藏的控制作用,对于指导该区下一步勘探活动以及在其他地区开展同类型构造研究具有重要意义。

1 构造演化特征

从凹陷结构来看,青东凹陷为一北断南超的箕状凹陷,由北向南依次形成北部陡坡带、北洼、A凹中隆、中洼、B凹中隆、南洼、南部缓坡带等构造带(图1),T2界面(东营组顶面)为区域性不整合面(图2)。凹陷内断裂发育,根据活动性质及控制沉积作用可将这些断裂分为3类:第一类为边界断层,为一级断层,位于青东凹陷东侧,为郯庐断裂分支,控制了新生界的发育和形成;第二类为控圈断层,发育在古突起和凹陷边界,为郯庐断裂活动所派生的二级断层,断层走向为近东西向,且多与边界大断层相连接,活动期为新生代,它们在古近纪的持续活动使圈闭继承性发育,具有一定的控制沉积作用;第三类为调节断层,多为二级断层应力释放所产生的次级断层,它们在某一时期的活动使形成的构造圈闭复杂化,并起到油气再分配的作用。

图2 青东凹陷南北向凹陷结构图

研究表明,青东凹陷在郯庐断裂中生代断块运动的大构造背景下初具雏形,新生代以来又经历了断陷期、断拗过渡期、拗陷期等3个发育阶段[4]。其中,A凹中隆构造在地质历史时期由于受早期构造活动影响产生了差异升降运动,并经历了发展演化的过程(图3),从而控制了该地区的构造格局、地层沉积以及输导体系的形成,进而控制了油气藏的形成和分布。

(1)断陷期

孔店期—沙三段沉积期(大约55～38M a)为盆地强烈断陷期,青东凹陷沉降速度约0.116 mm/a (图4),该时期营-潍断裂带发生大规模的伸展运动,表现为右行走滑与伸展[3]。在此双重作用下,青东凹陷两侧断裂由原来的左行压扭转换为右行张扭,使断面拉张开启,同时由于应力释放而在凹陷北坡及内部形成了一系列北西西向、近东西向的派生断裂,其中在A、B构造派生了2条同沉积断层(作为突起与洼陷的分界),其倾向指向洼陷方向,剖面上表现为单一的铲式,A、B构造以形成披覆背斜构造为主。随着断陷作用进一步加强,凹中隆不断差异抬升,湖盆由东向西不断扩大,相应地A、B构造凸起范围变小,至沙三段沉积末期湖盆范围达到最大。

(2)断拗过渡期

沙二段—东营组沉积期(大约38.0～24.6M a),青东凹陷沉降速度变小,大约0.025 mm/a,为缓慢热沉降作用下的断拗过渡阶段。古近纪末期,太平断裂复杂化而转变为断块、断背斜构造。

图3 青东凹陷A构造发育史剖面图

图4 青东凹陷北洼埋藏史图

(3)拗陷期

新近纪,由于岩石圈的均衡作用及地壳冷却收缩,使得青东凹陷构造运动减弱,断裂活动对沉积不起控制作用,盆地由断陷发育阶段转化为拗陷发育阶段,沉积了大面积的新近系,形成了一套区域性盖层,此时凹中隆构造基本稳定成型。

2 凹中隆控藏作用分析

洋板块转为北西西方向运动,地下岩石圈快速拉伸,上地幔上涌及壳下岩石圈的弹性回返等作用,造成了青东凹陷凹中隆构造进一步隆起[5]。东营组沉积末期,青东凹陷全区发生抬升遭受剥蚀,其中以凹中隆构造顶部东营组削蚀最为严重;区内二级断层持续活动,周围形成的一系列次级断层与二级断层一起构成“Y形组合”,A、B两个披覆背斜构造被

青东凹陷凹中隆构造对油气成藏具有重要的控制作用,主要表现在以下几个方面。

(1)形成了多种类型圈闭

在凹中隆构造演化过程中形成了多种类型圈闭。如在断陷初期,由于古突起的抬升作用,其本身形成了潜山块状圈闭,后期沉积的沙河街组在古突起上形成了地层超覆、披覆背斜圈闭;之后在东营组沉积期,由于郯庐断裂右旋走滑活动的影响,使得凹陷内派生断层活跃,披覆背斜转变为断块、断背斜,而在凹中隆构造斜坡部位形成了岩性圈闭等(图5)。

图5 青东凹陷凹中隆构造不同圈闭类型模式图

(2)有利于优质储层的发育

储层发育程度及展布决定了油气藏的分布及储量丰度。青东凹陷在沙三、沙四段沉积期为汇水中心,凹陷内发育了辫状河三角洲、扇三角洲、滩坝等沉积体,而在凹中隆构造之上的地层埋藏较浅,压实成岩作用较弱,储层孔隙保存较好。例如,A构造范围内主要发育扇三角洲前缘近端坝、远端坝及河口坝沉积,岩性为细砂岩、粉砂岩,储层物性好,孔隙度为10.1%～36.2%,平均为22.6%(表1),现今处于中成岩作用阶段,孔隙类型以原生孔隙为主;储盖组合方式主要为三角洲前缘砂体、河口坝与湖相泥岩相互叠置沉积,砂岩百分比为15.1%～27.9%,泥岩既是烃源岩又作为盖层,形成了良好的生储盖组合。

(3)凹中隆是油气运聚的有利指向区

在A构造基底抬升过程中,上覆第三系地层被断层分割,形成了继承性披覆断背斜构造;同时,由于构造两侧可容纳空间不断增大,形成了深洼区,从而沉积了厚层沙河街组烃源岩(北洼沙河街组埋深最大可达5 700 m),其与相邻的古突起(为低势区)自然成为油气运聚的主要目标。另一方面,凹中隆构造上发育沟通油源和圈闭的继承性活动断层,它们是油气向附近砂体运移的优势通道[6](图2)。

表1 青东凹陷A构造储层综合评价表

(4)两面环洼,具备双源供烃的优势

根据前人的认识,古近纪早期断陷阶段渤海湾盆地持续扩张,有利于形成较深的湖泊,为烃源岩的形成提供了良好条件[7]。通过对青东凹陷4口探井岩心、岩屑及原油样品的地化分析,结合前人对本地区的研究成果[8],认为青东凹陷沙三、沙四段湖相暗色泥岩为该区主力烃源岩(沙三下亚段泥岩最大单层厚度110 m,沙四上亚段泥岩最大单层厚度100m),有机质类型以Ⅱ2—Ⅱ1型为主,有机质丰度为中等—很好(图6);A构造两侧的青东凹陷中洼和北洼,其主力烃源岩均在馆陶组沉积期进入排烃高峰。

另外,从图2所示的地震剖面看,A构造位于北洼和中洼的结合部位,两洼陷生成的油气均有机会向构造高部位运移成藏。从钻探情况看,钻于A构造的3口探井均获得成功,油源对比分析表明,A构造中的原油主要来自北部深洼沙三、沙四段高成熟烃源岩(图7),因此,环北洼构造带为该区最有利的成藏区带。

图6 青东凹陷A-3井地球化学剖面图

图7 青东凹陷A-1井油源对比分析图

3 凹中隆构造油气成藏模式及勘探潜力分析

青东凹陷北洼烃源岩在馆陶组沉积期大量成熟排烃,在排烃压力、浮力等作用下经短距离运移进入凹中隆构造沙三、沙四段砂体富集圈闭中成藏。经油源对比分析,青东凹陷A凹中隆构造沙三段油藏为混源,原油主要来自沙三段烃源岩,部分来自沙四段烃源岩,而沙四段油藏为自源,表明持续活动的断层在油气运移过程中对沙三段成藏起到了良好的沟通源岩和圈闭的作用(图8)。

青东凹陷作为古近纪早期断陷盆地,其成藏条件十分优越,凹中隆构造具有较大的勘探潜力。根据青东凹陷周缘基岩潜山性质[9]及过A构造地震剖面特征分析,认为A构造潜山主体岩性为元古界花岗岩,潜山内部断裂发育,且与两侧洼陷沙河街组烃源岩相接,上覆沙河街组泥岩可形成良好盖层;同时,潜山顶部沙河街组亦发育有利圈闭,成藏条件好,因此,在钻探浅层圈闭目标的同时可兼探潜山。另外,目前B构造仅钻一口探井,在主要目的层沙三、沙四段油气显示活跃,但测井解释仅在沙四上亚段发现油层1.8 m,研究认为该井未获得较好油气发现的主要原因是断层侧封不理想。因此,在强化断层封堵分析的基础上,通过对B构造其它断块的深入研究,仍然有可能在该构造上获得较大发现。

图8 青东凹陷A构造油气成藏模式图

[1] 朱伟林,米立军,龚再升.渤海海域油气成藏与勘探[M].北京:科学出版社,2009:309-312.

[2] 张功成,朱伟林,邵磊.渤海海域及邻区拉分构造与油气勘探领域[J].石油学报,2001,22(2):14-18.

[3] 刘廷海,王应斌,陈国童,等.辽东湾北区油气藏特征、主控因素与成藏模式[J].中国海上油气,2007,19(6):372-376.

[4] 蔡东升,罗毓晖,姚长华.渤海莱州湾走滑拉分凹陷的构造研究及其石油勘探意义[J].石油学报,2001,22(2):19-24.

[5] 付兆辉,李敏.郯庐断裂对垦东地区构造和成藏的影响[J].海洋石油,2005,25(2):15-19.

[6] 汤良杰,余一欣,杨文静,等.库车坳陷古隆起与盐构造特征及控油气作用[J].地质学报,2007,81(2):145-149.

[7] 朱伟林,中国近海新生代含油气盆地古湖泊学与烃源条件[M].北京:地质出版社,2009:40-42.

[8] 俞家声,王普林,林玉祥.青东凹陷油气资源潜力[J].油气地质与采收率,2001,8(1):5-8.

[9] 赵澄林,陈纯芳,季汉成,等.渤海湾早第三纪油区岩相古地理及储层[M].北京:石油工业出版社,2003:50-52.

(编辑:崔护社)

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

陈国童,男,高级工程师,毕业于中国地质大学并获硕士学位,现主要从事勘探综合研究工作。地址:天津市塘沽区609信箱渤海油田勘探开发研究院(邮编:300452)。电话:022-25803845。

2009-09-25 改回日期:2009-12-10