老堡凹陷老姆廟油田構(gòu)造活動(dòng)特征

老堡凹陷老姆廟油田構(gòu)造活動(dòng)特征

0南堡凹陷地質(zhì)背景渤海盆地是中國(guó)重要的石油生產(chǎn)基地，發(fā)育于華北板塊內(nèi)部，靠近太平洋板塊周?chē)臉?gòu)造帶。這是中國(guó)多因素體形成機(jī)制的典型代表，如中國(guó)陸地上裂谷盆地、弧后擴(kuò)張盆地和滑動(dòng)拉分盆地。概括起來(lái),渤海灣盆地沙一段以來(lái)經(jīng)歷了裂后熱沉降(沙河街組一段時(shí)期)—裂陷(東營(yíng)組時(shí)期)—裂后熱沉降(館陶組、明化鎮(zhèn)組下段時(shí)期)—構(gòu)造再活動(dòng)(明化鎮(zhèn)組上段時(shí)期、第四紀(jì))的構(gòu)造演化過(guò)程,并在漸新世東營(yíng)組沉積時(shí)期和新第三紀(jì)具有明顯的右旋走滑特征。南堡凹陷屬中—新生代渤海灣斷陷盆地群黃驊坳陷帶的組成部分,老爺廟油田位于南堡凹陷的北部,是一個(gè)受凹陷北部邊界西南莊斷裂控制的二級(jí)構(gòu)造單元(圖1),面積約150km2,主要地層包括下第三系沙河街組一段(Es1)、東營(yíng)組(東三下亞段Ed下33下、東三上亞段Ed上33上、東二段Ed2和東一段Ed1)和上第三系館陶組(Ng)、明化鎮(zhèn)組(Nm)以及第四系。1996年以來(lái),經(jīng)三維地震的精細(xì)解釋,發(fā)現(xiàn)了本區(qū)多層系、多圈閉類(lèi)型的高產(chǎn)油氣田。本文結(jié)合渤海灣盆地的構(gòu)造演化背景,對(duì)老爺廟油田進(jìn)行了構(gòu)造活動(dòng)分析,旨在探討研究區(qū)構(gòu)造活動(dòng)與油氣聚集的關(guān)系。1顯地構(gòu)造單元老爺廟油田的斷裂構(gòu)造十分發(fā)育,活動(dòng)較明顯的斷層多達(dá)53條,根據(jù)斷裂發(fā)育程度和組合特征,可明顯地劃分為上、下第三系兩套斷裂系統(tǒng)(圖2)。下第三系斷裂系統(tǒng)由北北東—北東、北東東、北西—北西西向3組斷層組成;上第三系斷裂系統(tǒng)由東西、北北東—北東、北東東向3組斷裂組成?？傮w上該斷裂表現(xiàn)為一系列同沉積正斷構(gòu)造,形成了廟北背斜和廟南斜坡兩個(gè)構(gòu)造單元。其斷裂活動(dòng)特征分述如下。1.1西南莊斷層活動(dòng)廟北背斜屬滾動(dòng)背斜,它與“犁”式斷裂活動(dòng)密切相關(guān)。廟北滾動(dòng)背斜在沙一段時(shí)期初具雛形,東營(yíng)組時(shí)期滾動(dòng)背斜全盛發(fā)育,于早第三紀(jì)末期定型,其發(fā)育受控于北北東向斷層(Fx、F1-F5)的活動(dòng),尤其是受控制性盆緣斷裂——西南莊斷層(Fx)的影響。西南莊斷層在研究區(qū)呈東西走向,上部?jī)A角近60°,下部?jī)A角近30°,從東三上亞段至東一段斷距大于3800m。自下而上,滾動(dòng)背斜的圈閉幅度/斷距的比值迅速增加(Ed下33下段:200m/1800m;Ed2段:270m/1200m;Ed1段:260m/800m),反映了西南莊斷層為主的盆緣斷裂傾角由陡趨緩的遞進(jìn)變化過(guò)程。1.2走滑斷裂帶配置在渤海灣盆地內(nèi),除了營(yíng)口—濰坊走滑帶(郯廬斷裂帶的一部分)之外,黃驊—德州—東明斷裂帶是另一條作用明顯的走滑帶,南堡凹陷位于此斷裂帶上,其南部的沙壘田凸起內(nèi)發(fā)育有典型的花狀構(gòu)造。南堡凹陷以及老爺廟油田的走滑特征主要表現(xiàn)在:(1)從整個(gè)南堡凹陷來(lái)看,東營(yíng)組沉積時(shí)期,產(chǎn)生北西西向高柳斷裂(圖1),導(dǎo)致沙河街組沉積時(shí)期的沉降中心——高柳地區(qū)被廢棄,盆地沉降中心向南西方向迅速遷移,這種沉降中心的遷移以及南堡凹陷的菱形幾何形態(tài)、以北東向占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的斷裂構(gòu)造都是走滑作用的重要標(biāo)志。(2)老爺廟油田內(nèi),剖面上,傾向相對(duì)的晚期斷層被早期斷層所限制,形成多級(jí)斷層向下收斂且向上撒開(kāi)的似花狀組合特征(圖2),這種無(wú)根的似花狀組合在以郯廬斷裂為邊界的渤中凹陷特別發(fā)育,在其他具走滑特征的盆地內(nèi)也較常見(jiàn)。平面上,主要的南傾斷層F1-F6、北傾斷層N3-N5的走向與盆緣斷裂Fx的走向并不一致,而與區(qū)域上走滑斷裂帶的北東向相同,單組斷層呈雁行排列,與北西、北北東向的小斷層構(gòu)成較多的菱形塊體(圖3)。以雁行排列和似花狀斷裂組合為判斷依據(jù),研究區(qū)的走滑作用主要作用于東一段和明化鎮(zhèn)組時(shí)期,與渤海灣盆地的走滑作用期一致。特別是明化鎮(zhèn)組時(shí)期,整個(gè)渤海灣盆地處于坳陷演化階段,以整體沉降為特征,但沉降幅度遠(yuǎn)不及東營(yíng)組時(shí)期,而研究區(qū)明化鎮(zhèn)組斷層發(fā)育程度超出了東營(yíng)組時(shí)期(圖2)。因此,走滑作用使該區(qū)原本斷裂構(gòu)造就異常發(fā)育的斷層更加發(fā)育,使廟北背斜發(fā)生破裂并斷塊化,其原因不單純與斷陷活動(dòng)有關(guān)。1.3構(gòu)造意義對(duì)圈閉的控制渤海灣盆地內(nèi)的反轉(zhuǎn)構(gòu)造主要形成于漸新世以后,尤其在新第三紀(jì)后期和第四紀(jì)更明顯加劇。老爺廟油田明化鎮(zhèn)組內(nèi)存在眾多低幅度的小背斜構(gòu)造(圖4)。該時(shí)期渤海灣盆地的坳陷性質(zhì)決定了研究區(qū)的斷層傾角大、活動(dòng)強(qiáng)度低,可以排除正斷層逆牽引的作用。經(jīng)過(guò)在地震反射層的追蹤對(duì)比,低幅小背斜明顯受斷層的夾持,斷層表現(xiàn)為下正上逆的特征,是構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用引起的逆向滑動(dòng)及擠壓作用所致。綜上所述,老爺廟油田的圈閉與主要斷裂活動(dòng)有關(guān),圈閉類(lèi)型與不同構(gòu)造部位和不同時(shí)代的構(gòu)造活動(dòng)特征有關(guān)。廟北背斜帶主要發(fā)育滾動(dòng)背斜、斷背斜和斷塊圈閉;廟南斜坡帶發(fā)育由北傾斷層(N1-N6)形成的斷鼻圈閉;上第三系發(fā)育斷塊圈閉和低幅度擠壓背斜圈閉。另外,廟南斜坡帶東營(yíng)組前緣砂壩和深水濁積砂體特別發(fā)育,濁積扇體較穩(wěn)定分布于F5、F6斷層形成的斷坡帶,形成了砂巖上傾尖滅圈閉和透鏡體圈閉?？傮w上,老爺廟油田的圈閉構(gòu)造豐富多樣,下第三系的圈閉幅度大,上第三系的圈閉數(shù)量多,為油氣聚集提供了有利的場(chǎng)所。由于研究區(qū)以斷層作用為主,背斜構(gòu)造被分割得支離破碎、各類(lèi)圈閉在平面上和垂向上錯(cuò)綜疊置、含油層系多、油水界面不一,這些是油田開(kāi)發(fā)中的不利因素。2老爺廟油田油氣資源約束形成原因老爺廟油田區(qū)域性蓋層發(fā)育,分別為東營(yíng)組深湖泥巖(50~100m)、館陶組底部玄武巖(50~110m)以及明化鎮(zhèn)組底部泥巖(50~80m)。斷層是油氣穿越多套蓋層最直接的通道。但是,斷層是否有利于油氣運(yùn)移和聚集,它與深部油源區(qū)的溝通程度,斷層活動(dòng)期與排烴期及圈閉形成時(shí)間的配置關(guān)系,都是必不可少的條件。東三段及沙河街組一段是研究區(qū)的主力生油層,烴源巖平均厚度達(dá)669m。生油門(mén)限在3000m左右,沙一段烴源巖在東一段初進(jìn)入生油門(mén)限,明化鎮(zhèn)組是其主要排烴期;東三段烴源巖在明化鎮(zhèn)組晚期進(jìn)入生油門(mén)限,到明化鎮(zhèn)組上段的沉積時(shí)期和第四紀(jì)進(jìn)入大量排烴階段。老爺廟油田主要斷層在東營(yíng)組時(shí)期較活動(dòng)的基礎(chǔ)上,在上第三系地層內(nèi)繼承性發(fā)展,溝通了深部油源區(qū)(圖3)。另外,結(jié)合區(qū)域上右旋走滑作用與研究區(qū)斷裂組合特征的分析,走滑作用在老爺廟油田中央產(chǎn)生的大片張剪性區(qū)域有利于斷層的開(kāi)啟(圖2);同時(shí),走滑作用也使下部斷層向上擴(kuò)展并增強(qiáng)了上下兩套斷裂系統(tǒng)的貫通性。對(duì)斷層活動(dòng)強(qiáng)度的研究表明,老爺廟油田斷層活動(dòng)明顯表現(xiàn)為3幕,呈減弱(Ed2、Ed1)—增強(qiáng)(Ng)—減弱(Nm下)—增強(qiáng)(Nm上)的變化特征(圖4),導(dǎo)致了斷裂開(kāi)啟和封閉的交替,特別是明化鎮(zhèn)時(shí)期斷層的強(qiáng)烈活動(dòng)期與主要排烴期一致,是導(dǎo)致油氣大量運(yùn)移和淺層油藏形成的直接原因。明化鎮(zhèn)晚期的構(gòu)造反轉(zhuǎn)使斷層閉合,阻止了油氣的散失;另一方面,反轉(zhuǎn)背斜的上隆起到“真空泵”的作用,促使油氣進(jìn)一步向上運(yùn)移。油田開(kāi)發(fā)結(jié)果證實(shí),老爺廟油田東三段—明化鎮(zhèn)組含有多套含油層系,各層位原油均來(lái)自同一油源——東三段和沙一段。館陶組、明化鎮(zhèn)組油氣藏主要分布于溝通深部油源斷層兩側(cè)的局部構(gòu)造高點(diǎn)。3盆地構(gòu)造分析本次研究充分利用前人對(duì)區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)的研究成果,并具體應(yīng)用在內(nèi)部凹陷的細(xì)微區(qū)塊上。由于斷陷盆地內(nèi)正斷活動(dòng)強(qiáng)烈,并派生各種調(diào)節(jié)斷層,斷層的走滑特征容易被掩蓋。作者還參考了走滑作用明顯的盆地內(nèi)斷裂的組合特點(diǎn),提出了平面上雁列式分布、剖面上似花狀組合的判斷依據(jù),對(duì)盆地的構(gòu)造分析具有一