渤海海域
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发布时间：2022-04-24 05:31
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时间：2023-11-01 01:55
1.渤海海域油气分布特征
营潍断裂带是一个重要的油气聚集带,目前沿该断裂带及相邻地区已发现大量的油田,储量规模亿吨级以上的油田就已经发现7个(图4-5),其中PL19-3油田地质储量高达6.0×108t(蔡东升等,2001;赖万忠,2001;米立军,2001)。
油气藏在时间和空间上的分布受所处地质构造的油气聚集条件所控制,因此研究油气藏的时空分布规律是寻求油气富集条件的重要途径。根据目前已经发现的油气藏分析,营潍断裂带油气分布规律具有以下特点:
(1)构造迁移控制主要含油层系
营潍断裂带新生代以来构造活动中心具有从断裂带两侧向断裂带中部迁移的特点。断裂构造演化的迁移性,控制了断裂带各沉积盆地油气组合特征。在纵向上,油气多集中于东营组和新近系馆陶组、明化镇组之中,占渤海海域已发现储量的80%左右。从南北两侧至向渤中凹陷,各凹陷发育的烃源岩层位由老到新,南部潍北、莱北凹陷和北部的下辽河断陷的主力烃源岩为孔店组或沙四段,靠近中部的黄河口、辽东湾凹陷主力烃源岩是沙河街组三段,而中部的渤中凹陷、渤东凹陷除沙三段烃源岩外,沙一段和东营组也是其主力烃源岩。烃源岩层位的变化导致油气藏形成时期自南北两侧向中部呈有规律的迁移,表现在油气藏分布层位上依次变新、变浅,即潍北凹陷主要油藏分布层位为始新统孔店组,莱北凹陷主要油藏分布层位为孔店组和沙二、三段,辽东湾凹陷除基底潜山油气藏外,古近系的沙三段、二段、一段和东营组均发现油气藏。中部的黄河口凹陷、渤中凹陷和渤东凹陷则从前古近系潜山,古近系沙河街组三段、二段、一段,东营组以及新近系的馆陶组、明化镇组等层位均有油层分布。
(2)主要油气藏围绕生油凹陷呈环带状分布
油气藏围绕生油凹陷呈环带状分布,断陷盆地的构造低洼部位往往构造沉降幅度较大,水体较深,有利于烃源岩的富集,而盆地周缘地区构造位置较高,水体较浅,常常是各种类型砂体发育部位。当烃源岩成熟进入大量排烃期后,在古流体势作用下,大量油气从生烃中心向外围扩散运移,形成环带状的油气分布特征,渤中凹陷的油气勘探实践已经证实了这样的分规律。
图4-5 渤海新近系断裂系统与油气分布图
(3)油气在平面上的分布受区域构造格架所控制
在平面上,油气的分布明显受区域构造格架的控制,尤其是集中于断裂带附近。以渤海东部地区(辽东湾-渤中-渤南)最为明显,大部分油气藏分布于NNE向的郯庐断裂带中及其周缘(图4-5)。
2.渤海海域主要油藏类型
郯庐断裂带营潍段周缘地区目前已发现的油气藏,可大致分为三种类型,主要有四种表现形式(图4-6),但主要以与走滑、伸展作用相关的构造圈闭为主(图4-7,4-8)。
图4-6 渤海海域主要圈闭类型
(1)背斜油气藏
背斜油气藏是区内已发现的最主要的一种油气藏类型,包括披覆背斜、滚动背斜和挤压背斜三种型式。披覆背斜油藏一般为古近系(E3s1—E3d)或新近系披覆于基底残丘之上,这类油藏的油气分布除与构造要素有关外,还与储层厚度和构造幅度大小有关。明化镇组和东营组砂岩单层厚度一般小于构造幅度而呈层状分布,含油面积较大;滚动背斜油藏以歧口凹陷南坡海4-6井为代表,其揭示的是由明化镇组和馆陶组构成的滚动背斜油藏;挤压背斜油藏是由挤压作用所形成沙二、三段、东营组、馆陶组和明化镇组的背斜油藏,以PL25-6为代表。
(2)断块(鼻)油藏
这类油藏是区内较为重要的一种油藏类型,与郯庐断裂带走滑伸展活动引起的断层活动有关。受郯庐断裂活动的影响,渤海海域在古近系沙二段—东营组及新近系馆陶组、明化镇组中产生了大量断层,有利于油气向浅层运移聚集,从而形成大量的断块(鼻)油气藏(图4-6)。
(3)潜山油气藏
主要由灰岩(Pz1)、火山岩(Mz)和花岗岩(An∈)组成,呈块状、层状和不规则状三种形态(图4-9)。灰岩潜山油藏受古地貌和地层控制,有块状和层状两种;花岗岩潜山油藏受裂缝带的*而以不规则状为主;火山岩潜山油藏则受岩性、裂缝及地貌等因素的控制。因此,古地貌、地层性质与产状及断裂是形成潜山油气藏的重要地质条件,往往油气藏较复杂,含油不均、面积较小,产能差异也较大。
(4)构造-岩性油气藏
岩性油气藏是在一定构造条件和沉积环境中形成的,构造与沉积因素是这类油气藏形成的先决条件。如CFD13-1构造北斜坡的沙二段砂岩往南上超尖灭,形成了油气圈闭。
图4-7 渤海海域新近系大型油气藏模式
图4-8 渤海海域古近系油气成藏模式
图4-9 渤海海域潜山成藏模式
3.郯庐断裂带对渤海海域生油层的控制和影响
营潍断裂带侏罗纪以来构造演化控制发育了一系列新生代拉分断陷盆地或与走滑作用有关的断陷盆地,如潍北、莱州湾、黄河口、渤中、渤东、辽中、辽东凹陷等。总的来看,营潍断裂带两端的新生代凹陷发育相对较早,而中部渤中凹陷、渤东凹陷相对较晚。沿走滑断裂带纵向构造活动的差异性造成了相邻凹陷沉积沉降中心的迁移,孔店组沉积时期沉积沉降中心位于南部的潍北、莱州湾地区和北部的辽河、辽东湾地区,沙河街组至东营组沉积时期迁移至渤中、渤东地区,新近纪则位于渤中地区。
沉积沉降中心的迁移控制了各凹陷烃源岩的层位、成熟度、生排烃期以及含油层位的变化。在潍北、莱州湾凹陷,主要烃源岩层位为孔二段;辽河坳陷主要烃源岩为沙四段;而黄河口、渤中、渤东、辽中、辽西凹陷主要烃源岩为沙三段;同时东营组暗色泥岩也具有较强的生烃潜力,是该区主要烃源岩之一。随着烃源岩层位的变新,生排烃时间逐渐变晚,油气藏分布的层位逐渐变新,如渤海中南部地区新近系馆陶组、明化镇组的探明的石油地质储量占总储量的90%。
沿营潍断裂带分布的各沉积凹陷古近系厚度达到6000m,暗色泥岩厚度一般为300~2200m,有机碳含量为0.55%~5.31%,生烃潜力为3.55~41.18mg/g。根据前人研究成果(李晓清等,2003),沿该断裂带各生油凹陷具有较大的油气资源潜力。对比不同类型的盆地可以看出,由于郯庐断裂走滑拉分作用形成的盆地一般面积较小,资源规模也较小;而受走滑作用影响或改造的裂陷盆地面积大,资源规模也较大。由于大型走滑断裂带及其影响范围内断层密度大,生烃凹陷烃源岩破碎,烃源岩排烃效率高,有利于油气向上运移和富集。
另外,从周边露头区现今的大地热流值资料看,郯庐断裂带是一个地热异常带,断裂带内及其影响范围内的各沉积凹陷烃源岩演化程度较带外高。营潍断裂带构造活动方式的差异控制了该区构造岩浆活动与大地热流。早中侏罗世,郯庐断裂带为相对平静期,没有火山活动,且华北板块岩石圈厚度较大,达到135~148km,因此深部热源不易传导到浅部沉积盖层和地表,此时大地热流值整体偏低(<60mW/m2),平均52mW/m2;中生代晚期,即晚侏罗世-早白垩世,郯庐断裂以左旋运动为主,伴随张扭运动,导致断裂带附近岩浆活动强烈,形成大量的双峰式火山岩,加上整个华北岩石圈减薄至55km,深部热源易传导至浅部沉积盖层和地表,造成地表热流值较高,达80mW/m2,与现代活动裂谷热流值85mW/m2相当。古近纪整个渤海湾盆地表现为裂陷阶段,郯庐断裂带营潍段该时期表现为走滑、伸展活动为主,岩浆活动强烈,主要以碱性玄武岩为主,地温梯度较高,大地热流值也较高,地表大地热流值达到70~90mW/m2。新近纪渤海盆地处于坳陷阶段,以热沉降为主,郯庐断裂带营潍段早期表现为右旋拉张作用,但总体上以压扭作用为主,地温梯度较低,大地热流值较低,地表大地热流值仅为50~75mW/m2,平均背景热流值为63.6mW/m2,这就为渤海湾地区烃源岩的成烃演化提供了大量热源。
4.郯庐断裂带对渤海海域储层的控制和影响
郯庐断裂带控制的拉分断陷盆地具有幕式演化的特点,对储层的发育和分布具有明显的控制作用。孔三段沉积期,潍北凹陷发生走滑裂陷,形成盆地和大量玄武岩喷发,孔二段-沙四段沉积时期为断陷阶段,断陷初期地壳或岩石圈伸展速率较快,构造沉降速度较快,沉积物充填的速度远远小于沉降速度,沉积环境由浅湖向深湖发展,沉积物多为灰-深灰色泥岩、粉砂质泥岩、碳质泥岩夹泥质岩,对烃源岩的形成非常有利。随后,由于裂陷伸展作用的进一步加强,北部潍河口断裂活动性进一步加强,箕状断陷特征更加明显,地形高差进一步加大,物源丰富,形成大量的扇三角洲堆积于湖盆边缘,同时在扇三角洲前缘部位受地形、地震、山洪的影响还可能引发浊积事件。之后,基底进一步下沉,沉积作用日趋平静,当湖平面达到最高位时,形成油页岩沉积。在断陷湖盆的萎缩阶段,地壳和岩石圈伸展速率相对减慢,构造沉降速率也开始减慢,沉积物补偿逐渐过剩,开始形成水退沉积序列,加上气候的因素,形成以紫色、紫红色为背景、水体向上明显变浅的浅湖、滨浅湖和三角洲沉积。这些沉积环境为有利储层的形成提供了有利条件。
平面上,走滑断陷盆地沉积往往具有多物源特点,潍北凹陷发育平行裂陷伸展方向的近南北方向物源和近于垂直走滑断裂带的NWW向和NEE向物源,但是不同方向物源的沉积体系延伸长度往往不同。在裂陷期,南北方向强烈伸展,高差大,坡降陡,多为短轴物源,沉积类型是水下扇砂体,扇体展布呈朵叶状。而垂直走滑断裂带的近东西向物源的沉积类型主要是扇三角洲,辨状河三角洲和曲流河三角洲,它是盆地的主要物源,呈扇形,延伸较南北向物源要长,东西向物源受营潍断裂带右行走滑水平错动的影响,横向迁移特征明显。同时,由于郯庐断裂带的活动,导致断裂带内储层裂隙发育,极大地改善了储层的储集性能。
5.郯庐断裂带对渤海海域圈闭的控制和影响
郯庐断裂带对渤海海域储层的控制和影响主要表现在沿断裂带发育了大量雁列断层和褶皱,从而为油气储集提供了丰富的圈闭类型,并且以构造圈闭为主(图4-6)。
走滑作用可以形成大量的含油气圈闭,雁列褶皱是最富集油气的圈闭类型之一,雁列正断层形成的断块圈闭、花状构造都可以成为有效的圈闭。郯庐断裂带新生代的走滑活动在沉积盆地盖层中形成大量与走滑作用相伴生的构造圈闭,由于断裂带走滑活动源自基底,因此深层断层数目少,构造圈闭简单,比较完整,而浅层则发育大量的雁列式断层,断块破碎。主要走滑构造圈闭类型包括雁列褶皱、张扭、压扭作用形成的断块断鼻(王同和,1988)和反转构造圈闭等。其中雁列褶皱和断块断鼻圈闭是区内主要的构造圈闭类型。
雁列式褶皱主要发育在营潍断裂带中北部的渤中、渤东和辽东湾地区,远离断裂带的外围地区也发育了大量雁列褶皱,但二者产状有较大差异。走滑断裂带内部雁列褶皱轴向与主干断层交角较小,一般5°~20°,而远离走滑断裂带的褶皱轴向与主干走滑断层交角较大,可以达到20°~50°;同时,在构造幅度方面,走滑带内部与外围地区也有显著差异,一般远离走滑断裂带的褶皱幅度较小,走滑带内部的褶皱因挤压作用较强而构造幅度较大。
研究区发育大量中浅层正断层,其主要展布方向有NE—NNE向、近EW向及少量NW向,其中近EW向断层数量最多。断层的密度在营潍断裂带两侧密度最大,说明这些正断层是走滑断裂带派生的次级正断层。
沿走滑断裂带大量发育各种类型的构造圈闭为形成油气藏提供了良好构造圈闭,同时晚期走滑活动过程中形成的大量中浅层断层在烃源岩层和构造圈闭之间起沟通作用,是优势运移通道,如沿郯庐断裂的PL19-3(图4-7)、辽河冷家堡等与走滑相关的构造油气藏就是由于断层将深层油气沟通,向上运移聚集而成的。
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1.渤海海域油气分布特征
营潍断裂带是一个重要的油气聚集带,目前沿该断裂带及相邻地区已发现大量的油田,储量规模亿吨级以上的油田就已经发现7个(图4-5),其中PL19-3油田地质储量高达6.0×108t(蔡东升等,2001;赖万忠,2001;米立军,2001)。
油气藏在时间和空间上的分布受所处地质构造的油气聚集条件所控制,因此研究油气藏的时空分布规律是寻求油气富集条件的重要途径。根据目前已经发现的油气藏分析,营潍断裂带油气分布规律具有以下特点:
(1)构造迁移控制主要含油层系
营潍断裂带新生代以来构造活动中心具有从断裂带两侧向断裂带中部迁移的特点。断裂构造演化的迁移性,控制了断裂带各沉积盆地油气组合特征。在纵向上,油气多集中于东营组和新近系馆陶组、明化镇组之中,占渤海海域已发现储量的80%左右。从南北两侧至向渤中凹陷,各凹陷发育的烃源岩层位由老到新,南部潍北、莱北凹陷和北部的下辽河断陷的主力烃源岩为孔店组或沙四段,靠近中部的黄河口、辽东湾凹陷主力烃源岩是沙河街组三段,而中部的渤中凹陷、渤东凹陷除沙三段烃源岩外,沙一段和东营组也是其主力烃源岩。烃源岩层位的变化导致油气藏形成时期自南北两侧向中部呈有规律的迁移,表现在油气藏分布层位上依次变新、变浅,即潍北凹陷主要油藏分布层位为始新统孔店组,莱北凹陷主要油藏分布层位为孔店组和沙二、三段,辽东湾凹陷除基底潜山油气藏外,古近系的沙三段、二段、一段和东营组均发现油气藏。中部的黄河口凹陷、渤中凹陷和渤东凹陷则从前古近系潜山,古近系沙河街组三段、二段、一段,东营组以及新近系的馆陶组、明化镇组等层位均有油层分布。
(2)主要油气藏围绕生油凹陷呈环带状分布
油气藏围绕生油凹陷呈环带状分布,断陷盆地的构造低洼部位往往构造沉降幅度较大,水体较深,有利于烃源岩的富集,而盆地周缘地区构造位置较高,水体较浅,常常是各种类型砂体发育部位。当烃源岩成熟进入大量排烃期后,在古流体势作用下,大量油气从生烃中心向外围扩散运移,形成环带状的油气分布特征,渤中凹陷的油气勘探实践已经证实了这样的分规律。
图4-5 渤海新近系断裂系统与油气分布图
(3)油气在平面上的分布受区域构造格架所控制
在平面上,油气的分布明显受区域构造格架的控制,尤其是集中于断裂带附近。以渤海东部地区(辽东湾-渤中-渤南)最为明显,大部分油气藏分布于NNE向的郯庐断裂带中及其周缘(图4-5)。
2.渤海海域主要油藏类型
郯庐断裂带营潍段周缘地区目前已发现的油气藏,可大致分为三种类型,主要有四种表现形式(图4-6),但主要以与走滑、伸展作用相关的构造圈闭为主(图4-7,4-8)。
图4-6 渤海海域主要圈闭类型
(1)背斜油气藏
背斜油气藏是区内已发现的最主要的一种油气藏类型,包括披覆背斜、滚动背斜和挤压背斜三种型式。披覆背斜油藏一般为古近系(E3s1—E3d)或新近系披覆于基底残丘之上,这类油藏的油气分布除与构造要素有关外,还与储层厚度和构造幅度大小有关。明化镇组和东营组砂岩单层厚度一般小于构造幅度而呈层状分布,含油面积较大;滚动背斜油藏以歧口凹陷南坡海4-6井为代表,其揭示的是由明化镇组和馆陶组构成的滚动背斜油藏;挤压背斜油藏是由挤压作用所形成沙二、三段、东营组、馆陶组和明化镇组的背斜油藏,以PL25-6为代表。
(2)断块(鼻)油藏
这类油藏是区内较为重要的一种油藏类型,与郯庐断裂带走滑伸展活动引起的断层活动有关。受郯庐断裂活动的影响,渤海海域在古近系沙二段—东营组及新近系馆陶组、明化镇组中产生了大量断层,有利于油气向浅层运移聚集,从而形成大量的断块(鼻)油气藏(图4-6)。
(3)潜山油气藏
主要由灰岩(Pz1)、火山岩(Mz)和花岗岩(An∈)组成,呈块状、层状和不规则状三种形态(图4-9)。灰岩潜山油藏受古地貌和地层控制,有块状和层状两种;花岗岩潜山油藏受裂缝带的*而以不规则状为主;火山岩潜山油藏则受岩性、裂缝及地貌等因素的控制。因此,古地貌、地层性质与产状及断裂是形成潜山油气藏的重要地质条件,往往油气藏较复杂,含油不均、面积较小,产能差异也较大。
(4)构造-岩性油气藏
岩性油气藏是在一定构造条件和沉积环境中形成的,构造与沉积因素是这类油气藏形成的先决条件。如CFD13-1构造北斜坡的沙二段砂岩往南上超尖灭,形成了油气圈闭。
图4-7 渤海海域新近系大型油气藏模式
图4-8 渤海海域古近系油气成藏模式
图4-9 渤海海域潜山成藏模式
3.郯庐断裂带对渤海海域生油层的控制和影响
营潍断裂带侏罗纪以来构造演化控制发育了一系列新生代拉分断陷盆地或与走滑作用有关的断陷盆地,如潍北、莱州湾、黄河口、渤中、渤东、辽中、辽东凹陷等。总的来看,营潍断裂带两端的新生代凹陷发育相对较早,而中部渤中凹陷、渤东凹陷相对较晚。沿走滑断裂带纵向构造活动的差异性造成了相邻凹陷沉积沉降中心的迁移,孔店组沉积时期沉积沉降中心位于南部的潍北、莱州湾地区和北部的辽河、辽东湾地区,沙河街组至东营组沉积时期迁移至渤中、渤东地区,新近纪则位于渤中地区。
沉积沉降中心的迁移控制了各凹陷烃源岩的层位、成熟度、生排烃期以及含油层位的变化。在潍北、莱州湾凹陷,主要烃源岩层位为孔二段;辽河坳陷主要烃源岩为沙四段;而黄河口、渤中、渤东、辽中、辽西凹陷主要烃源岩为沙三段;同时东营组暗色泥岩也具有较强的生烃潜力,是该区主要烃源岩之一。随着烃源岩层位的变新,生排烃时间逐渐变晚,油气藏分布的层位逐渐变新,如渤海中南部地区新近系馆陶组、明化镇组的探明的石油地质储量占总储量的90%。
沿营潍断裂带分布的各沉积凹陷古近系厚度达到6000m,暗色泥岩厚度一般为300~2200m,有机碳含量为0.55%~5.31%,生烃潜力为3.55~41.18mg/g。根据前人研究成果(李晓清等,2003),沿该断裂带各生油凹陷具有较大的油气资源潜力。对比不同类型的盆地可以看出,由于郯庐断裂走滑拉分作用形成的盆地一般面积较小,资源规模也较小;而受走滑作用影响或改造的裂陷盆地面积大,资源规模也较大。由于大型走滑断裂带及其影响范围内断层密度大,生烃凹陷烃源岩破碎,烃源岩排烃效率高,有利于油气向上运移和富集。
另外,从周边露头区现今的大地热流值资料看,郯庐断裂带是一个地热异常带,断裂带内及其影响范围内的各沉积凹陷烃源岩演化程度较带外高。营潍断裂带构造活动方式的差异控制了该区构造岩浆活动与大地热流。早中侏罗世,郯庐断裂带为相对平静期,没有火山活动,且华北板块岩石圈厚度较大,达到135~148km,因此深部热源不易传导到浅部沉积盖层和地表,此时大地热流值整体偏低(<60mW/m2),平均52mW/m2;中生代晚期,即晚侏罗世-早白垩世,郯庐断裂以左旋运动为主,伴随张扭运动,导致断裂带附近岩浆活动强烈,形成大量的双峰式火山岩,加上整个华北岩石圈减薄至55km,深部热源易传导至浅部沉积盖层和地表,造成地表热流值较高,达80mW/m2,与现代活动裂谷热流值85mW/m2相当。古近纪整个渤海湾盆地表现为裂陷阶段,郯庐断裂带营潍段该时期表现为走滑、伸展活动为主,岩浆活动强烈,主要以碱性玄武岩为主,地温梯度较高,大地热流值也较高,地表大地热流值达到70~90mW/m2。新近纪渤海盆地处于坳陷阶段,以热沉降为主,郯庐断裂带营潍段早期表现为右旋拉张作用,但总体上以压扭作用为主,地温梯度较低,大地热流值较低,地表大地热流值仅为50~75mW/m2,平均背景热流值为63.6mW/m2,这就为渤海湾地区烃源岩的成烃演化提供了大量热源。
4.郯庐断裂带对渤海海域储层的控制和影响
郯庐断裂带控制的拉分断陷盆地具有幕式演化的特点,对储层的发育和分布具有明显的控制作用。孔三段沉积期,潍北凹陷发生走滑裂陷,形成盆地和大量玄武岩喷发,孔二段-沙四段沉积时期为断陷阶段,断陷初期地壳或岩石圈伸展速率较快,构造沉降速度较快,沉积物充填的速度远远小于沉降速度,沉积环境由浅湖向深湖发展,沉积物多为灰-深灰色泥岩、粉砂质泥岩、碳质泥岩夹泥质岩,对烃源岩的形成非常有利。随后,由于裂陷伸展作用的进一步加强,北部潍河口断裂活动性进一步加强,箕状断陷特征更加明显,地形高差进一步加大,物源丰富,形成大量的扇三角洲堆积于湖盆边缘,同时在扇三角洲前缘部位受地形、地震、山洪的影响还可能引发浊积事件。之后,基底进一步下沉,沉积作用日趋平静,当湖平面达到最高位时,形成油页岩沉积。在断陷湖盆的萎缩阶段,地壳和岩石圈伸展速率相对减慢,构造沉降速率也开始减慢,沉积物补偿逐渐过剩,开始形成水退沉积序列,加上气候的因素,形成以紫色、紫红色为背景、水体向上明显变浅的浅湖、滨浅湖和三角洲沉积。这些沉积环境为有利储层的形成提供了有利条件。
平面上,走滑断陷盆地沉积往往具有多物源特点,潍北凹陷发育平行裂陷伸展方向的近南北方向物源和近于垂直走滑断裂带的NWW向和NEE向物源,但是不同方向物源的沉积体系延伸长度往往不同。在裂陷期,南北方向强烈伸展,高差大,坡降陡,多为短轴物源,沉积类型是水下扇砂体,扇体展布呈朵叶状。而垂直走滑断裂带的近东西向物源的沉积类型主要是扇三角洲,辨状河三角洲和曲流河三角洲,它是盆地的主要物源,呈扇形,延伸较南北向物源要长,东西向物源受营潍断裂带右行走滑水平错动的影响,横向迁移特征明显。同时,由于郯庐断裂带的活动,导致断裂带内储层裂隙发育,极大地改善了储层的储集性能。
5.郯庐断裂带对渤海海域圈闭的控制和影响
郯庐断裂带对渤海海域储层的控制和影响主要表现在沿断裂带发育了大量雁列断层和褶皱,从而为油气储集提供了丰富的圈闭类型,并且以构造圈闭为主(图4-6)。
走滑作用可以形成大量的含油气圈闭,雁列褶皱是最富集油气的圈闭类型之一,雁列正断层形成的断块圈闭、花状构造都可以成为有效的圈闭。郯庐断裂带新生代的走滑活动在沉积盆地盖层中形成大量与走滑作用相伴生的构造圈闭,由于断裂带走滑活动源自基底,因此深层断层数目少,构造圈闭简单,比较完整,而浅层则发育大量的雁列式断层,断块破碎。主要走滑构造圈闭类型包括雁列褶皱、张扭、压扭作用形成的断块断鼻(王同和,1988)和反转构造圈闭等。其中雁列褶皱和断块断鼻圈闭是区内主要的构造圈闭类型。
雁列式褶皱主要发育在营潍断裂带中北部的渤中、渤东和辽东湾地区,远离断裂带的外围地区也发育了大量雁列褶皱,但二者产状有较大差异。走滑断裂带内部雁列褶皱轴向与主干断层交角较小,一般5°~20°,而远离走滑断裂带的褶皱轴向与主干走滑断层交角较大,可以达到20°~50°;同时,在构造幅度方面,走滑带内部与外围地区也有显著差异,一般远离走滑断裂带的褶皱幅度较小,走滑带内部的褶皱因挤压作用较强而构造幅度较大。
研究区发育大量中浅层正断层,其主要展布方向有NE—NNE向、近EW向及少量NW向,其中近EW向断层数量最多。断层的密度在营潍断裂带两侧密度最大,说明这些正断层是走滑断裂带派生的次级正断层。
沿走滑断裂带大量发育各种类型的构造圈闭为形成油气藏提供了良好构造圈闭,同时晚期走滑活动过程中形成的大量中浅层断层在烃源岩层和构造圈闭之间起沟通作用,是优势运移通道,如沿郯庐断裂的PL19-3(图4-7)、辽河冷家堡等与走滑相关的构造油气藏就是由于断层将深层油气沟通,向上运移聚集而成的。
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时间：2023-11-01 01:55
1.渤海海域油气分布特征
营潍断裂带是一个重要的油气聚集带,目前沿该断裂带及相邻地区已发现大量的油田,储量规模亿吨级以上的油田就已经发现7个(图4-5),其中PL19-3油田地质储量高达6.0×108t(蔡东升等,2001;赖万忠,2001;米立军,2001)。
油气藏在时间和空间上的分布受所处地质构造的油气聚集条件所控制,因此研究油气藏的时空分布规律是寻求油气富集条件的重要途径。根据目前已经发现的油气藏分析,营潍断裂带油气分布规律具有以下特点:
(1)构造迁移控制主要含油层系
营潍断裂带新生代以来构造活动中心具有从断裂带两侧向断裂带中部迁移的特点。断裂构造演化的迁移性,控制了断裂带各沉积盆地油气组合特征。在纵向上,油气多集中于东营组和新近系馆陶组、明化镇组之中,占渤海海域已发现储量的80%左右。从南北两侧至向渤中凹陷,各凹陷发育的烃源岩层位由老到新,南部潍北、莱北凹陷和北部的下辽河断陷的主力烃源岩为孔店组或沙四段,靠近中部的黄河口、辽东湾凹陷主力烃源岩是沙河街组三段,而中部的渤中凹陷、渤东凹陷除沙三段烃源岩外,沙一段和东营组也是其主力烃源岩。烃源岩层位的变化导致油气藏形成时期自南北两侧向中部呈有规律的迁移,表现在油气藏分布层位上依次变新、变浅,即潍北凹陷主要油藏分布层位为始新统孔店组,莱北凹陷主要油藏分布层位为孔店组和沙二、三段,辽东湾凹陷除基底潜山油气藏外,古近系的沙三段、二段、一段和东营组均发现油气藏。中部的黄河口凹陷、渤中凹陷和渤东凹陷则从前古近系潜山,古近系沙河街组三段、二段、一段,东营组以及新近系的馆陶组、明化镇组等层位均有油层分布。
(2)主要油气藏围绕生油凹陷呈环带状分布
油气藏围绕生油凹陷呈环带状分布,断陷盆地的构造低洼部位往往构造沉降幅度较大,水体较深,有利于烃源岩的富集,而盆地周缘地区构造位置较高,水体较浅,常常是各种类型砂体发育部位。当烃源岩成熟进入大量排烃期后,在古流体势作用下,大量油气从生烃中心向外围扩散运移,形成环带状的油气分布特征,渤中凹陷的油气勘探实践已经证实了这样的分规律。
图4-5 渤海新近系断裂系统与油气分布图
(3)油气在平面上的分布受区域构造格架所控制
在平面上,油气的分布明显受区域构造格架的控制,尤其是集中于断裂带附近。以渤海东部地区(辽东湾-渤中-渤南)最为明显,大部分油气藏分布于NNE向的郯庐断裂带中及其周缘(图4-5)。
2.渤海海域主要油藏类型
郯庐断裂带营潍段周缘地区目前已发现的油气藏,可大致分为三种类型,主要有四种表现形式(图4-6),但主要以与走滑、伸展作用相关的构造圈闭为主(图4-7,4-8)。
图4-6 渤海海域主要圈闭类型
(1)背斜油气藏
背斜油气藏是区内已发现的最主要的一种油气藏类型,包括披覆背斜、滚动背斜和挤压背斜三种型式。披覆背斜油藏一般为古近系(E3s1—E3d)或新近系披覆于基底残丘之上,这类油藏的油气分布除与构造要素有关外,还与储层厚度和构造幅度大小有关。明化镇组和东营组砂岩单层厚度一般小于构造幅度而呈层状分布,含油面积较大;滚动背斜油藏以歧口凹陷南坡海4-6井为代表,其揭示的是由明化镇组和馆陶组构成的滚动背斜油藏;挤压背斜油藏是由挤压作用所形成沙二、三段、东营组、馆陶组和明化镇组的背斜油藏,以PL25-6为代表。
(2)断块(鼻)油藏
这类油藏是区内较为重要的一种油藏类型,与郯庐断裂带走滑伸展活动引起的断层活动有关。受郯庐断裂活动的影响,渤海海域在古近系沙二段—东营组及新近系馆陶组、明化镇组中产生了大量断层,有利于油气向浅层运移聚集,从而形成大量的断块(鼻)油气藏(图4-6)。
(3)潜山油气藏
主要由灰岩(Pz1)、火山岩(Mz)和花岗岩(An∈)组成,呈块状、层状和不规则状三种形态(图4-9)。灰岩潜山油藏受古地貌和地层控制,有块状和层状两种;花岗岩潜山油藏受裂缝带的*而以不规则状为主;火山岩潜山油藏则受岩性、裂缝及地貌等因素的控制。因此,古地貌、地层性质与产状及断裂是形成潜山油气藏的重要地质条件,往往油气藏较复杂,含油不均、面积较小,产能差异也较大。
(4)构造-岩性油气藏
岩性油气藏是在一定构造条件和沉积环境中形成的,构造与沉积因素是这类油气藏形成的先决条件。如CFD13-1构造北斜坡的沙二段砂岩往南上超尖灭,形成了油气圈闭。
图4-7 渤海海域新近系大型油气藏模式
图4-8 渤海海域古近系油气成藏模式
图4-9 渤海海域潜山成藏模式
3.郯庐断裂带对渤海海域生油层的控制和影响
营潍断裂带侏罗纪以来构造演化控制发育了一系列新生代拉分断陷盆地或与走滑作用有关的断陷盆地,如潍北、莱州湾、黄河口、渤中、渤东、辽中、辽东凹陷等。总的来看,营潍断裂带两端的新生代凹陷发育相对较早,而中部渤中凹陷、渤东凹陷相对较晚。沿走滑断裂带纵向构造活动的差异性造成了相邻凹陷沉积沉降中心的迁移,孔店组沉积时期沉积沉降中心位于南部的潍北、莱州湾地区和北部的辽河、辽东湾地区,沙河街组至东营组沉积时期迁移至渤中、渤东地区,新近纪则位于渤中地区。
沉积沉降中心的迁移控制了各凹陷烃源岩的层位、成熟度、生排烃期以及含油层位的变化。在潍北、莱州湾凹陷,主要烃源岩层位为孔二段;辽河坳陷主要烃源岩为沙四段;而黄河口、渤中、渤东、辽中、辽西凹陷主要烃源岩为沙三段;同时东营组暗色泥岩也具有较强的生烃潜力,是该区主要烃源岩之一。随着烃源岩层位的变新,生排烃时间逐渐变晚,油气藏分布的层位逐渐变新,如渤海中南部地区新近系馆陶组、明化镇组的探明的石油地质储量占总储量的90%。
沿营潍断裂带分布的各沉积凹陷古近系厚度达到6000m,暗色泥岩厚度一般为300~2200m,有机碳含量为0.55%~5.31%,生烃潜力为3.55~41.18mg/g。根据前人研究成果(李晓清等,2003),沿该断裂带各生油凹陷具有较大的油气资源潜力。对比不同类型的盆地可以看出,由于郯庐断裂走滑拉分作用形成的盆地一般面积较小,资源规模也较小;而受走滑作用影响或改造的裂陷盆地面积大,资源规模也较大。由于大型走滑断裂带及其影响范围内断层密度大,生烃凹陷烃源岩破碎,烃源岩排烃效率高,有利于油气向上运移和富集。
另外,从周边露头区现今的大地热流值资料看,郯庐断裂带是一个地热异常带,断裂带内及其影响范围内的各沉积凹陷烃源岩演化程度较带外高。营潍断裂带构造活动方式的差异控制了该区构造岩浆活动与大地热流。早中侏罗世,郯庐断裂带为相对平静期,没有火山活动,且华北板块岩石圈厚度较大,达到135~148km,因此深部热源不易传导到浅部沉积盖层和地表,此时大地热流值整体偏低(<60mW/m2),平均52mW/m2;中生代晚期,即晚侏罗世-早白垩世,郯庐断裂以左旋运动为主,伴随张扭运动,导致断裂带附近岩浆活动强烈,形成大量的双峰式火山岩,加上整个华北岩石圈减薄至55km,深部热源易传导至浅部沉积盖层和地表,造成地表热流值较高,达80mW/m2,与现代活动裂谷热流值85mW/m2相当。古近纪整个渤海湾盆地表现为裂陷阶段,郯庐断裂带营潍段该时期表现为走滑、伸展活动为主,岩浆活动强烈,主要以碱性玄武岩为主,地温梯度较高,大地热流值也较高,地表大地热流值达到70~90mW/m2。新近纪渤海盆地处于坳陷阶段,以热沉降为主,郯庐断裂带营潍段早期表现为右旋拉张作用,但总体上以压扭作用为主,地温梯度较低,大地热流值较低,地表大地热流值仅为50~75mW/m2,平均背景热流值为63.6mW/m2,这就为渤海湾地区烃源岩的成烃演化提供了大量热源。
4.郯庐断裂带对渤海海域储层的控制和影响
郯庐断裂带控制的拉分断陷盆地具有幕式演化的特点,对储层的发育和分布具有明显的控制作用。孔三段沉积期,潍北凹陷发生走滑裂陷,形成盆地和大量玄武岩喷发,孔二段-沙四段沉积时期为断陷阶段,断陷初期地壳或岩石圈伸展速率较快,构造沉降速度较快,沉积物充填的速度远远小于沉降速度,沉积环境由浅湖向深湖发展,沉积物多为灰-深灰色泥岩、粉砂质泥岩、碳质泥岩夹泥质岩,对烃源岩的形成非常有利。随后,由于裂陷伸展作用的进一步加强,北部潍河口断裂活动性进一步加强,箕状断陷特征更加明显,地形高差进一步加大,物源丰富,形成大量的扇三角洲堆积于湖盆边缘,同时在扇三角洲前缘部位受地形、地震、山洪的影响还可能引发浊积事件。之后,基底进一步下沉,沉积作用日趋平静,当湖平面达到最高位时,形成油页岩沉积。在断陷湖盆的萎缩阶段,地壳和岩石圈伸展速率相对减慢,构造沉降速率也开始减慢,沉积物补偿逐渐过剩,开始形成水退沉积序列,加上气候的因素,形成以紫色、紫红色为背景、水体向上明显变浅的浅湖、滨浅湖和三角洲沉积。这些沉积环境为有利储层的形成提供了有利条件。
平面上,走滑断陷盆地沉积往往具有多物源特点,潍北凹陷发育平行裂陷伸展方向的近南北方向物源和近于垂直走滑断裂带的NWW向和NEE向物源,但是不同方向物源的沉积体系延伸长度往往不同。在裂陷期,南北方向强烈伸展,高差大,坡降陡,多为短轴物源,沉积类型是水下扇砂体,扇体展布呈朵叶状。而垂直走滑断裂带的近东西向物源的沉积类型主要是扇三角洲,辨状河三角洲和曲流河三角洲,它是盆地的主要物源,呈扇形,延伸较南北向物源要长,东西向物源受营潍断裂带右行走滑水平错动的影响,横向迁移特征明显。同时,由于郯庐断裂带的活动,导致断裂带内储层裂隙发育,极大地改善了储层的储集性能。
5.郯庐断裂带对渤海海域圈闭的控制和影响
郯庐断裂带对渤海海域储层的控制和影响主要表现在沿断裂带发育了大量雁列断层和褶皱,从而为油气储集提供了丰富的圈闭类型,并且以构造圈闭为主(图4-6)。
走滑作用可以形成大量的含油气圈闭,雁列褶皱是最富集油气的圈闭类型之一,雁列正断层形成的断块圈闭、花状构造都可以成为有效的圈闭。郯庐断裂带新生代的走滑活动在沉积盆地盖层中形成大量与走滑作用相伴生的构造圈闭,由于断裂带走滑活动源自基底,因此深层断层数目少,构造圈闭简单,比较完整,而浅层则发育大量的雁列式断层,断块破碎。主要走滑构造圈闭类型包括雁列褶皱、张扭、压扭作用形成的断块断鼻(王同和,1988)和反转构造圈闭等。其中雁列褶皱和断块断鼻圈闭是区内主要的构造圈闭类型。
雁列式褶皱主要发育在营潍断裂带中北部的渤中、渤东和辽东湾地区,远离断裂带的外围地区也发育了大量雁列褶皱,但二者产状有较大差异。走滑断裂带内部雁列褶皱轴向与主干断层交角较小,一般5°~20°,而远离走滑断裂带的褶皱轴向与主干走滑断层交角较大,可以达到20°~50°;同时,在构造幅度方面,走滑带内部与外围地区也有显著差异,一般远离走滑断裂带的褶皱幅度较小,走滑带内部的褶皱因挤压作用较强而构造幅度较大。
研究区发育大量中浅层正断层,其主要展布方向有NE—NNE向、近EW向及少量NW向,其中近EW向断层数量最多。断层的密度在营潍断裂带两侧密度最大,说明这些正断层是走滑断裂带派生的次级正断层。
沿走滑断裂带大量发育各种类型的构造圈闭为形成油气藏提供了良好构造圈闭,同时晚期走滑活动过程中形成的大量中浅层断层在烃源岩层和构造圈闭之间起沟通作用,是优势运移通道,如沿郯庐断裂的PL19-3(图4-7)、辽河冷家堡等与走滑相关的构造油气藏就是由于断层将深层油气沟通,向上运移聚集而成的。
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时间：2023-11-01 01:55
1.渤海海域油气分布特征
营潍断裂带是一个重要的油气聚集带,目前沿该断裂带及相邻地区已发现大量的油田,储量规模亿吨级以上的油田就已经发现7个(图4-5),其中PL19-3油田地质储量高达6.0×108t(蔡东升等,2001;赖万忠,2001;米立军,2001)。
油气藏在时间和空间上的分布受所处地质构造的油气聚集条件所控制,因此研究油气藏的时空分布规律是寻求油气富集条件的重要途径。根据目前已经发现的油气藏分析,营潍断裂带油气分布规律具有以下特点:
(1)构造迁移控制主要含油层系
营潍断裂带新生代以来构造活动中心具有从断裂带两侧向断裂带中部迁移的特点。断裂构造演化的迁移性,控制了断裂带各沉积盆地油气组合特征。在纵向上,油气多集中于东营组和新近系馆陶组、明化镇组之中,占渤海海域已发现储量的80%左右。从南北两侧至向渤中凹陷,各凹陷发育的烃源岩层位由老到新,南部潍北、莱北凹陷和北部的下辽河断陷的主力烃源岩为孔店组或沙四段,靠近中部的黄河口、辽东湾凹陷主力烃源岩是沙河街组三段,而中部的渤中凹陷、渤东凹陷除沙三段烃源岩外,沙一段和东营组也是其主力烃源岩。烃源岩层位的变化导致油气藏形成时期自南北两侧向中部呈有规律的迁移,表现在油气藏分布层位上依次变新、变浅,即潍北凹陷主要油藏分布层位为始新统孔店组,莱北凹陷主要油藏分布层位为孔店组和沙二、三段,辽东湾凹陷除基底潜山油气藏外,古近系的沙三段、二段、一段和东营组均发现油气藏。中部的黄河口凹陷、渤中凹陷和渤东凹陷则从前古近系潜山,古近系沙河街组三段、二段、一段,东营组以及新近系的馆陶组、明化镇组等层位均有油层分布。
(2)主要油气藏围绕生油凹陷呈环带状分布
油气藏围绕生油凹陷呈环带状分布,断陷盆地的构造低洼部位往往构造沉降幅度较大,水体较深,有利于烃源岩的富集,而盆地周缘地区构造位置较高,水体较浅,常常是各种类型砂体发育部位。当烃源岩成熟进入大量排烃期后,在古流体势作用下,大量油气从生烃中心向外围扩散运移,形成环带状的油气分布特征,渤中凹陷的油气勘探实践已经证实了这样的分规律。
图4-5 渤海新近系断裂系统与油气分布图
(3)油气在平面上的分布受区域构造格架所控制
在平面上,油气的分布明显受区域构造格架的控制,尤其是集中于断裂带附近。以渤海东部地区(辽东湾-渤中-渤南)最为明显,大部分油气藏分布于NNE向的郯庐断裂带中及其周缘(图4-5)。
2.渤海海域主要油藏类型
郯庐断裂带营潍段周缘地区目前已发现的油气藏,可大致分为三种类型,主要有四种表现形式(图4-6),但主要以与走滑、伸展作用相关的构造圈闭为主(图4-7,4-8)。
图4-6 渤海海域主要圈闭类型
(1)背斜油气藏
背斜油气藏是区内已发现的最主要的一种油气藏类型,包括披覆背斜、滚动背斜和挤压背斜三种型式。披覆背斜油藏一般为古近系(E3s1—E3d)或新近系披覆于基底残丘之上,这类油藏的油气分布除与构造要素有关外,还与储层厚度和构造幅度大小有关。明化镇组和东营组砂岩单层厚度一般小于构造幅度而呈层状分布,含油面积较大;滚动背斜油藏以歧口凹陷南坡海4-6井为代表,其揭示的是由明化镇组和馆陶组构成的滚动背斜油藏;挤压背斜油藏是由挤压作用所形成沙二、三段、东营组、馆陶组和明化镇组的背斜油藏,以PL25-6为代表。
(2)断块(鼻)油藏
这类油藏是区内较为重要的一种油藏类型,与郯庐断裂带走滑伸展活动引起的断层活动有关。受郯庐断裂活动的影响,渤海海域在古近系沙二段—东营组及新近系馆陶组、明化镇组中产生了大量断层,有利于油气向浅层运移聚集,从而形成大量的断块(鼻)油气藏(图4-6)。
(3)潜山油气藏
主要由灰岩(Pz1)、火山岩(Mz)和花岗岩(An∈)组成,呈块状、层状和不规则状三种形态(图4-9)。灰岩潜山油藏受古地貌和地层控制,有块状和层状两种;花岗岩潜山油藏受裂缝带的*而以不规则状为主;火山岩潜山油藏则受岩性、裂缝及地貌等因素的控制。因此,古地貌、地层性质与产状及断裂是形成潜山油气藏的重要地质条件,往往油气藏较复杂,含油不均、面积较小,产能差异也较大。
(4)构造-岩性油气藏
岩性油气藏是在一定构造条件和沉积环境中形成的,构造与沉积因素是这类油气藏形成的先决条件。如CFD13-1构造北斜坡的沙二段砂岩往南上超尖灭,形成了油气圈闭。
图4-7 渤海海域新近系大型油气藏模式
图4-8 渤海海域古近系油气成藏模式
图4-9 渤海海域潜山成藏模式
3.郯庐断裂带对渤海海域生油层的控制和影响
营潍断裂带侏罗纪以来构造演化控制发育了一系列新生代拉分断陷盆地或与走滑作用有关的断陷盆地,如潍北、莱州湾、黄河口、渤中、渤东、辽中、辽东凹陷等。总的来看,营潍断裂带两端的新生代凹陷发育相对较早,而中部渤中凹陷、渤东凹陷相对较晚。沿走滑断裂带纵向构造活动的差异性造成了相邻凹陷沉积沉降中心的迁移,孔店组沉积时期沉积沉降中心位于南部的潍北、莱州湾地区和北部的辽河、辽东湾地区,沙河街组至东营组沉积时期迁移至渤中、渤东地区,新近纪则位于渤中地区。
沉积沉降中心的迁移控制了各凹陷烃源岩的层位、成熟度、生排烃期以及含油层位的变化。在潍北、莱州湾凹陷,主要烃源岩层位为孔二段;辽河坳陷主要烃源岩为沙四段;而黄河口、渤中、渤东、辽中、辽西凹陷主要烃源岩为沙三段;同时东营组暗色泥岩也具有较强的生烃潜力,是该区主要烃源岩之一。随着烃源岩层位的变新,生排烃时间逐渐变晚,油气藏分布的层位逐渐变新,如渤海中南部地区新近系馆陶组、明化镇组的探明的石油地质储量占总储量的90%。
沿营潍断裂带分布的各沉积凹陷古近系厚度达到6000m,暗色泥岩厚度一般为300~2200m,有机碳含量为0.55%~5.31%,生烃潜力为3.55~41.18mg/g。根据前人研究成果(李晓清等,2003),沿该断裂带各生油凹陷具有较大的油气资源潜力。对比不同类型的盆地可以看出,由于郯庐断裂走滑拉分作用形成的盆地一般面积较小,资源规模也较小;而受走滑作用影响或改造的裂陷盆地面积大,资源规模也较大。由于大型走滑断裂带及其影响范围内断层密度大,生烃凹陷烃源岩破碎,烃源岩排烃效率高,有利于油气向上运移和富集。
另外,从周边露头区现今的大地热流值资料看,郯庐断裂带是一个地热异常带,断裂带内及其影响范围内的各沉积凹陷烃源岩演化程度较带外高。营潍断裂带构造活动方式的差异控制了该区构造岩浆活动与大地热流。早中侏罗世,郯庐断裂带为相对平静期,没有火山活动,且华北板块岩石圈厚度较大,达到135~148km,因此深部热源不易传导到浅部沉积盖层和地表,此时大地热流值整体偏低(<60mW/m2),平均52mW/m2;中生代晚期,即晚侏罗世-早白垩世,郯庐断裂以左旋运动为主,伴随张扭运动,导致断裂带附近岩浆活动强烈,形成大量的双峰式火山岩,加上整个华北岩石圈减薄至55km,深部热源易传导至浅部沉积盖层和地表,造成地表热流值较高,达80mW/m2,与现代活动裂谷热流值85mW/m2相当。古近纪整个渤海湾盆地表现为裂陷阶段,郯庐断裂带营潍段该时期表现为走滑、伸展活动为主,岩浆活动强烈,主要以碱性玄武岩为主,地温梯度较高,大地热流值也较高,地表大地热流值达到70~90mW/m2。新近纪渤海盆地处于坳陷阶段,以热沉降为主,郯庐断裂带营潍段早期表现为右旋拉张作用,但总体上以压扭作用为主,地温梯度较低,大地热流值较低,地表大地热流值仅为50~75mW/m2,平均背景热流值为63.6mW/m2,这就为渤海湾地区烃源岩的成烃演化提供了大量热源。
4.郯庐断裂带对渤海海域储层的控制和影响
郯庐断裂带控制的拉分断陷盆地具有幕式演化的特点,对储层的发育和分布具有明显的控制作用。孔三段沉积期,潍北凹陷发生走滑裂陷,形成盆地和大量玄武岩喷发,孔二段-沙四段沉积时期为断陷阶段,断陷初期地壳或岩石圈伸展速率较快,构造沉降速度较快,沉积物充填的速度远远小于沉降速度,沉积环境由浅湖向深湖发展,沉积物多为灰-深灰色泥岩、粉砂质泥岩、碳质泥岩夹泥质岩,对烃源岩的形成非常有利。随后,由于裂陷伸展作用的进一步加强,北部潍河口断裂活动性进一步加强,箕状断陷特征更加明显,地形高差进一步加大,物源丰富,形成大量的扇三角洲堆积于湖盆边缘,同时在扇三角洲前缘部位受地形、地震、山洪的影响还可能引发浊积事件。之后,基底进一步下沉,沉积作用日趋平静,当湖平面达到最高位时,形成油页岩沉积。在断陷湖盆的萎缩阶段,地壳和岩石圈伸展速率相对减慢,构造沉降速率也开始减慢,沉积物补偿逐渐过剩,开始形成水退沉积序列,加上气候的因素,形成以紫色、紫红色为背景、水体向上明显变浅的浅湖、滨浅湖和三角洲沉积。这些沉积环境为有利储层的形成提供了有利条件。
平面上,走滑断陷盆地沉积往往具有多物源特点,潍北凹陷发育平行裂陷伸展方向的近南北方向物源和近于垂直走滑断裂带的NWW向和NEE向物源,但是不同方向物源的沉积体系延伸长度往往不同。在裂陷期,南北方向强烈伸展,高差大,坡降陡,多为短轴物源,沉积类型是水下扇砂体,扇体展布呈朵叶状。而垂直走滑断裂带的近东西向物源的沉积类型主要是扇三角洲,辨状河三角洲和曲流河三角洲,它是盆地的主要物源,呈扇形,延伸较南北向物源要长,东西向物源受营潍断裂带右行走滑水平错动的影响,横向迁移特征明显。同时,由于郯庐断裂带的活动,导致断裂带内储层裂隙发育,极大地改善了储层的储集性能。
5.郯庐断裂带对渤海海域圈闭的控制和影响
郯庐断裂带对渤海海域储层的控制和影响主要表现在沿断裂带发育了大量雁列断层和褶皱,从而为油气储集提供了丰富的圈闭类型,并且以构造圈闭为主(图4-6)。
走滑作用可以形成大量的含油气圈闭,雁列褶皱是最富集油气的圈闭类型之一,雁列正断层形成的断块圈闭、花状构造都可以成为有效的圈闭。郯庐断裂带新生代的走滑活动在沉积盆地盖层中形成大量与走滑作用相伴生的构造圈闭,由于断裂带走滑活动源自基底,因此深层断层数目少,构造圈闭简单,比较完整,而浅层则发育大量的雁列式断层,断块破碎。主要走滑构造圈闭类型包括雁列褶皱、张扭、压扭作用形成的断块断鼻(王同和,1988)和反转构造圈闭等。其中雁列褶皱和断块断鼻圈闭是区内主要的构造圈闭类型。
雁列式褶皱主要发育在营潍断裂带中北部的渤中、渤东和辽东湾地区,远离断裂带的外围地区也发育了大量雁列褶皱,但二者产状有较大差异。走滑断裂带内部雁列褶皱轴向与主干断层交角较小,一般5°~20°,而远离走滑断裂带的褶皱轴向与主干走滑断层交角较大,可以达到20°~50°;同时,在构造幅度方面,走滑带内部与外围地区也有显著差异,一般远离走滑断裂带的褶皱幅度较小,走滑带内部的褶皱因挤压作用较强而构造幅度较大。
研究区发育大量中浅层正断层,其主要展布方向有NE—NNE向、近EW向及少量NW向,其中近EW向断层数量最多。断层的密度在营潍断裂带两侧密度最大,说明这些正断层是走滑断裂带派生的次级正断层。
沿走滑断裂带大量发育各种类型的构造圈闭为形成油气藏提供了良好构造圈闭,同时晚期走滑活动过程中形成的大量中浅层断层在烃源岩层和构造圈闭之间起沟通作用,是优势运移通道,如沿郯庐断裂的PL19-3(图4-7)、辽河冷家堡等与走滑相关的构造油气藏就是由于断层将深层油气沟通,向上运移聚集而成的。
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1.渤海海域油气分布特征
营潍断裂带是一个重要的油气聚集带,目前沿该断裂带及相邻地区已发现大量的油田,储量规模亿吨级以上的油田就已经发现7个(图4-5),其中PL19-3油田地质储量高达6.0×108t(蔡东升等,2001;赖万忠,2001;米立军,2001)。
油气藏在时间和空间上的分布受所处地质构造的油气聚集条件所控制,因此研究油气藏的时空分布规律是寻求油气富集条件的重要途径。根据目前已经发现的油气藏分析,营潍断裂带油气分布规律具有以下特点:
(1)构造迁移控制主要含油层系
营潍断裂带新生代以来构造活动中心具有从断裂带两侧向断裂带中部迁移的特点。断裂构造演化的迁移性,控制了断裂带各沉积盆地油气组合特征。在纵向上,油气多集中于东营组和新近系馆陶组、明化镇组之中,占渤海海域已发现储量的80%左右。从南北两侧至向渤中凹陷,各凹陷发育的烃源岩层位由老到新,南部潍北、莱北凹陷和北部的下辽河断陷的主力烃源岩为孔店组或沙四段,靠近中部的黄河口、辽东湾凹陷主力烃源岩是沙河街组三段,而中部的渤中凹陷、渤东凹陷除沙三段烃源岩外,沙一段和东营组也是其主力烃源岩。烃源岩层位的变化导致油气藏形成时期自南北两侧向中部呈有规律的迁移,表现在油气藏分布层位上依次变新、变浅,即潍北凹陷主要油藏分布层位为始新统孔店组,莱北凹陷主要油藏分布层位为孔店组和沙二、三段,辽东湾凹陷除基底潜山油气藏外,古近系的沙三段、二段、一段和东营组均发现油气藏。中部的黄河口凹陷、渤中凹陷和渤东凹陷则从前古近系潜山,古近系沙河街组三段、二段、一段,东营组以及新近系的馆陶组、明化镇组等层位均有油层分布。
(2)主要油气藏围绕生油凹陷呈环带状分布
油气藏围绕生油凹陷呈环带状分布,断陷盆地的构造低洼部位往往构造沉降幅度较大,水体较深,有利于烃源岩的富集,而盆地周缘地区构造位置较高,水体较浅,常常是各种类型砂体发育部位。当烃源岩成熟进入大量排烃期后,在古流体势作用下,大量油气从生烃中心向外围扩散运移,形成环带状的油气分布特征,渤中凹陷的油气勘探实践已经证实了这样的分规律。
图4-5 渤海新近系断裂系统与油气分布图
(3)油气在平面上的分布受区域构造格架所控制
在平面上,油气的分布明显受区域构造格架的控制,尤其是集中于断裂带附近。以渤海东部地区(辽东湾-渤中-渤南)最为明显,大部分油气藏分布于NNE向的郯庐断裂带中及其周缘(图4-5)。
2.渤海海域主要油藏类型
郯庐断裂带营潍段周缘地区目前已发现的油气藏,可大致分为三种类型,主要有四种表现形式(图4-6),但主要以与走滑、伸展作用相关的构造圈闭为主(图4-7,4-8)。
图4-6 渤海海域主要圈闭类型
(1)背斜油气藏
背斜油气藏是区内已发现的最主要的一种油气藏类型,包括披覆背斜、滚动背斜和挤压背斜三种型式。披覆背斜油藏一般为古近系(E3s1—E3d)或新近系披覆于基底残丘之上,这类油藏的油气分布除与构造要素有关外,还与储层厚度和构造幅度大小有关。明化镇组和东营组砂岩单层厚度一般小于构造幅度而呈层状分布,含油面积较大;滚动背斜油藏以歧口凹陷南坡海4-6井为代表,其揭示的是由明化镇组和馆陶组构成的滚动背斜油藏;挤压背斜油藏是由挤压作用所形成沙二、三段、东营组、馆陶组和明化镇组的背斜油藏,以PL25-6为代表。
(2)断块(鼻)油藏
这类油藏是区内较为重要的一种油藏类型,与郯庐断裂带走滑伸展活动引起的断层活动有关。受郯庐断裂活动的影响,渤海海域在古近系沙二段—东营组及新近系馆陶组、明化镇组中产生了大量断层,有利于油气向浅层运移聚集,从而形成大量的断块(鼻)油气藏(图4-6)。
(3)潜山油气藏
主要由灰岩(Pz1)、火山岩(Mz)和花岗岩(An∈)组成,呈块状、层状和不规则状三种形态(图4-9)。灰岩潜山油藏受古地貌和地层控制,有块状和层状两种;花岗岩潜山油藏受裂缝带的*而以不规则状为主;火山岩潜山油藏则受岩性、裂缝及地貌等因素的控制。因此,古地貌、地层性质与产状及断裂是形成潜山油气藏的重要地质条件,往往油气藏较复杂,含油不均、面积较小,产能差异也较大。
(4)构造-岩性油气藏
岩性油气藏是在一定构造条件和沉积环境中形成的,构造与沉积因素是这类油气藏形成的先决条件。如CFD13-1构造北斜坡的沙二段砂岩往南上超尖灭,形成了油气圈闭。
图4-7 渤海海域新近系大型油气藏模式
图4-8 渤海海域古近系油气成藏模式
图4-9 渤海海域潜山成藏模式
3.郯庐断裂带对渤海海域生油层的控制和影响
营潍断裂带侏罗纪以来构造演化控制发育了一系列新生代拉分断陷盆地或与走滑作用有关的断陷盆地,如潍北、莱州湾、黄河口、渤中、渤东、辽中、辽东凹陷等。总的来看,营潍断裂带两端的新生代凹陷发育相对较早,而中部渤中凹陷、渤东凹陷相对较晚。沿走滑断裂带纵向构造活动的差异性造成了相邻凹陷沉积沉降中心的迁移,孔店组沉积时期沉积沉降中心位于南部的潍北、莱州湾地区和北部的辽河、辽东湾地区,沙河街组至东营组沉积时期迁移至渤中、渤东地区,新近纪则位于渤中地区。
沉积沉降中心的迁移控制了各凹陷烃源岩的层位、成熟度、生排烃期以及含油层位的变化。在潍北、莱州湾凹陷,主要烃源岩层位为孔二段;辽河坳陷主要烃源岩为沙四段;而黄河口、渤中、渤东、辽中、辽西凹陷主要烃源岩为沙三段;同时东营组暗色泥岩也具有较强的生烃潜力,是该区主要烃源岩之一。随着烃源岩层位的变新,生排烃时间逐渐变晚,油气藏分布的层位逐渐变新,如渤海中南部地区新近系馆陶组、明化镇组的探明的石油地质储量占总储量的90%。
沿营潍断裂带分布的各沉积凹陷古近系厚度达到6000m,暗色泥岩厚度一般为300~2200m,有机碳含量为0.55%~5.31%,生烃潜力为3.55~41.18mg/g。根据前人研究成果(李晓清等,2003),沿该断裂带各生油凹陷具有较大的油气资源潜力。对比不同类型的盆地可以看出,由于郯庐断裂走滑拉分作用形成的盆地一般面积较小,资源规模也较小;而受走滑作用影响或改造的裂陷盆地面积大,资源规模也较大。由于大型走滑断裂带及其影响范围内断层密度大,生烃凹陷烃源岩破碎,烃源岩排烃效率高,有利于油气向上运移和富集。
另外,从周边露头区现今的大地热流值资料看,郯庐断裂带是一个地热异常带,断裂带内及其影响范围内的各沉积凹陷烃源岩演化程度较带外高。营潍断裂带构造活动方式的差异控制了该区构造岩浆活动与大地热流。早中侏罗世,郯庐断裂带为相对平静期,没有火山活动,且华北板块岩石圈厚度较大,达到135~148km,因此深部热源不易传导到浅部沉积盖层和地表,此时大地热流值整体偏低(<60mW/m2),平均52mW/m2;中生代晚期,即晚侏罗世-早白垩世,郯庐断裂以左旋运动为主,伴随张扭运动,导致断裂带附近岩浆活动强烈,形成大量的双峰式火山岩,加上整个华北岩石圈减薄至55km,深部热源易传导至浅部沉积盖层和地表,造成地表热流值较高,达80mW/m2,与现代活动裂谷热流值85mW/m2相当。古近纪整个渤海湾盆地表现为裂陷阶段,郯庐断裂带营潍段该时期表现为走滑、伸展活动为主,岩浆活动强烈,主要以碱性玄武岩为主,地温梯度较高,大地热流值也较高,地表大地热流值达到70~90mW/m2。新近纪渤海盆地处于坳陷阶段,以热沉降为主,郯庐断裂带营潍段早期表现为右旋拉张作用,但总体上以压扭作用为主,地温梯度较低,大地热流值较低,地表大地热流值仅为50~75mW/m2,平均背景热流值为63.6mW/m2,这就为渤海湾地区烃源岩的成烃演化提供了大量热源。
4.郯庐断裂带对渤海海域储层的控制和影响
郯庐断裂带控制的拉分断陷盆地具有幕式演化的特点,对储层的发育和分布具有明显的控制作用。孔三段沉积期,潍北凹陷发生走滑裂陷,形成盆地和大量玄武岩喷发,孔二段-沙四段沉积时期为断陷阶段,断陷初期地壳或岩石圈伸展速率较快,构造沉降速度较快,沉积物充填的速度远远小于沉降速度,沉积环境由浅湖向深湖发展,沉积物多为灰-深灰色泥岩、粉砂质泥岩、碳质泥岩夹泥质岩,对烃源岩的形成非常有利。随后,由于裂陷伸展作用的进一步加强,北部潍河口断裂活动性进一步加强,箕状断陷特征更加明显,地形高差进一步加大,物源丰富,形成大量的扇三角洲堆积于湖盆边缘,同时在扇三角洲前缘部位受地形、地震、山洪的影响还可能引发浊积事件。之后,基底进一步下沉,沉积作用日趋平静,当湖平面达到最高位时,形成油页岩沉积。在断陷湖盆的萎缩阶段,地壳和岩石圈伸展速率相对减慢,构造沉降速率也开始减慢,沉积物补偿逐渐过剩,开始形成水退沉积序列,加上气候的因素,形成以紫色、紫红色为背景、水体向上明显变浅的浅湖、滨浅湖和三角洲沉积。这些沉积环境为有利储层的形成提供了有利条件。
平面上,走滑断陷盆地沉积往往具有多物源特点,潍北凹陷发育平行裂陷伸展方向的近南北方向物源和近于垂直走滑断裂带的NWW向和NEE向物源,但是不同方向物源的沉积体系延伸长度往往不同。在裂陷期,南北方向强烈伸展,高差大,坡降陡,多为短轴物源,沉积类型是水下扇砂体,扇体展布呈朵叶状。而垂直走滑断裂带的近东西向物源的沉积类型主要是扇三角洲,辨状河三角洲和曲流河三角洲,它是盆地的主要物源,呈扇形,延伸较南北向物源要长,东西向物源受营潍断裂带右行走滑水平错动的影响,横向迁移特征明显。同时,由于郯庐断裂带的活动,导致断裂带内储层裂隙发育,极大地改善了储层的储集性能。
5.郯庐断裂带对渤海海域圈闭的控制和影响
郯庐断裂带对渤海海域储层的控制和影响主要表现在沿断裂带发育了大量雁列断层和褶皱,从而为油气储集提供了丰富的圈闭类型,并且以构造圈闭为主(图4-6)。
走滑作用可以形成大量的含油气圈闭,雁列褶皱是最富集油气的圈闭类型之一,雁列正断层形成的断块圈闭、花状构造都可以成为有效的圈闭。郯庐断裂带新生代的走滑活动在沉积盆地盖层中形成大量与走滑作用相伴生的构造圈闭,由于断裂带走滑活动源自基底,因此深层断层数目少,构造圈闭简单,比较完整,而浅层则发育大量的雁列式断层,断块破碎。主要走滑构造圈闭类型包括雁列褶皱、张扭、压扭作用形成的断块断鼻(王同和,1988)和反转构造圈闭等。其中雁列褶皱和断块断鼻圈闭是区内主要的构造圈闭类型。
雁列式褶皱主要发育在营潍断裂带中北部的渤中、渤东和辽东湾地区,远离断裂带的外围地区也发育了大量雁列褶皱,但二者产状有较大差异。走滑断裂带内部雁列褶皱轴向与主干断层交角较小,一般5°~20°,而远离走滑断裂带的褶皱轴向与主干走滑断层交角较大,可以达到20°~50°;同时,在构造幅度方面,走滑带内部与外围地区也有显著差异,一般远离走滑断裂带的褶皱幅度较小,走滑带内部的褶皱因挤压作用较强而构造幅度较大。
研究区发育大量中浅层正断层,其主要展布方向有NE—NNE向、近EW向及少量NW向,其中近EW向断层数量最多。断层的密度在营潍断裂带两侧密度最大,说明这些正断层是走滑断裂带派生的次级正断层。
沿走滑断裂带大量发育各种类型的构造圈闭为形成油气藏提供了良好构造圈闭,同时晚期走滑活动过程中形成的大量中浅层断层在烃源岩层和构造圈闭之间起沟通作用,是优势运移通道,如沿郯庐断裂的PL19-3(图4-7)、辽河冷家堡等与走滑相关的构造油气藏就是由于断层将深层油气沟通,向上运移聚集而成的。
