深层油气成藏要素与富集规律——以济阳坳陷古近系为例(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-11-06 09:02:34

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作者:李文涛

出版社:石油工业出版社

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深层油气成藏要素与富集规律——以济阳坳陷古近系为例

深层油气成藏要素与富集规律——以济阳坳陷古近系为例试读:

内容提要

本书主要以构造演化、温压场变化、储层演化、烃类相态演化为主线,系统研究了济阳坳陷古近系深层油气成藏要素与富集的主控因素,总结了油气富集规律,建立了油气成藏模式,明确了油气藏高产因素,优选了有利油气聚集区带。基础资料翔实,运用技术方法先进,取得的成果对我国类似济阳坳陷的断陷盆地油气勘探具有较高的参考价值。

本书适合石油地质勘探、开发地质科技人员及大专院校相关专业师生参考使用。

图书在版编目(CIP)数据

深层油气成藏要素与富集规律——以济阳坳陷古近系为例/李文涛著.北京:石油工业出版社,2012.3

ISBN 978-7-5021-9015-6

Ⅰ.深…

Ⅱ.李…

Ⅲ.油气藏形成-研究

Ⅳ.P618.130.2

中国版本图书馆CIP数据核字(2012)第067213号

出版发行:石油工业出版社

     (北京安定门外安华里2区1号 100011)

     网 址:www.petropub.com.cn

     编辑部:(010)64523736 发行部:(010)64523620

经  销:全国新华书店

印  刷:保定彩虹印刷有限公司

2012年3月第1版 2012年3月第1次印刷

787×1092毫米 开本:1/16 印张:11.75

字数:291千字

定价:60.00元

(如出现印装质量问题,我社发行部负责调换)

版权所有,翻印必究前  言

济阳坳陷作为位于中国东部典型的断陷盆地,历经50多年的勘探,探明石油地质储量50多亿吨。目前已进入中高勘探程度阶段,不仅油气勘探的主要对象由构造油气藏转向隐蔽油气藏,勘探的主要目的层也在逐渐由沙三段以上的浅部地层向沙四段、孔店组等古近系深部层系转移。近几年的油气勘探实践和地质综合研究表明,济阳坳陷古近系深层(通常指大于3500m的沙四段—孔店组)资源潜力较大,具有形成高产油气流的地质条件。但由于油气藏类型多样,储层演化控制因素复杂,成藏环境温度和压力较高,油气运聚和成藏条件与中浅层差别很大,仅仅依靠中浅层油气藏勘探和地质研究建立的油气运聚成藏理论,无法有效地指导深层油气勘探。因此,本书在充分参考前人研究的基础上,结合近几年济阳坳陷深层油气藏勘探的成果,由油气成藏主控因素入手,从成藏要素的角度主要探讨了济阳坳陷古近系深层盐湖相沉积的沙四段下亚段的油气富集影响因素与规律。

本书共分五章。第一章重点介绍了济阳坳陷构造演化以及宏观上对油气成烃成藏的控制作用;第二章介绍了盐下深部储层特征、主控因素,构建了储层静态模型,建立了有效储层的预测评价方法;第三章通过现今温压地质模型的建立,恢复了济阳坳陷主要凹(洼)陷的温度、压力变化史,明确了关键地质历史时期温度、压力对烃源岩成烃、成藏的影响;第四章重点对盐湖相烃源岩的生烃演化、相态和资源潜力进行了计算、评价;第五章介绍了油气成藏过程,建立了成藏模式,总结了油气富集高产主控因素。全书以构造演化、储层演化、温压场变化、烃类相态演化为主线,在盐湖沉积储层地质模型的基础上,建立了济阳坳陷古近系深层各相带沉积模型与成岩作用模型,对成岩序列约束下的储层物性演化分析及恢复进行了系统的研究,初步形成了有效储层综合评价技术;建立了现今超压多箱叠合的压力模型并进行了过程约束下的古压力恢复,深入剖析了断陷盆地异常超压形成机制,提出欠压实作用能有效抑制压实和保护储层原生孔隙,生烃超压有利于油气排出和聚集成藏的观点,明确了超压的石油地质意义;解剖了深层原油裂解气与干酪根裂解气成因,以生烃动力学、生烃模拟实验和流体包裹体实验为基础,形成了烃类相态及成因的有效判识方法,建立了“温—相—势”三元控藏模式,结合古地温、古压力和储层物性恢复的研究成果,总结了油气富集高产的“高温高孔高势型”、“高温低孔高势型”、“中温高孔低势型”三种成藏模式,建立了一套针对济阳坳陷深层油气藏勘探的系统且行之有效的研究和预测方法。

本书紧密联系油田生产实际,在各章节均有实例分析,具有较强的实用性和可操作性,希望对广大读者具有参考和借鉴意义。

在本书的编写过程中,得到中国石化胜利油田分公司勘探首席高级专家宋国奇,胜利油田分公司勘探高级专家隋风贵、王永诗等领导、专家和同事们的关心和支持,在此深表感谢。

限于作者水平,书中难免存在缺点和不足,恳请读者批评指正。第一章 盆地构造演化及其对成烃成藏的控制作用第一节 盆地结构静态模型一、区域地质背景

济阳坳陷位于渤海湾西南部,属渤海湾复式断陷盆地的一部分,为埕宁隆起和鲁西隆起所挟持的一个向NE敞开、SW收敛、近EW走向的一级负向构造单元,为一典型的“北断南超”箕状断陷盆地(图1-1-1)。其北部以埕宁隆起为界,与黄骅坳陷相邻;南部是鲁西隆起区;东临渤海,西与临清块断盆地相连。济阳坳陷东西长约240km,2东部最宽处约130km,分布面积约26500km。坳陷内部的义和庄凸起、陈家庄凸起、无棣凸起、滨县凸起、青陀子凸起、广饶凸起又将其分为车镇凹陷、惠民凹陷、沾化凹陷和东营凹陷等四个凹陷带。图1-1-1 渤海湾盆地构造单元划分图1—隆起区;2—凸起构造带;3—正断层;4—走滑断层;5—海岸线;6—构造分区线①冀中坳陷;②黄骅坳陷;③临清—东濮坳陷;④济阳坳陷;⑤渤中坳陷;⑥下辽河—辽东湾坳陷;a—沧县隆起;b—邢衡隆起;c—内黄隆起;d—埕宁隆起;e—沙垒田隆起Ⅰ—北北东向走滑构造区;Ⅱ—近南北向伸展构造区;Ⅲ—北西向伸展构造区(一) 地层特征

济阳坳陷是叠置在华北克拉通古生界盖层之上的中、新生代陆相断陷沉积区。作为华北地台的一部分,济阳坳陷早古生代为海相沉积,晚古生代为海陆交互相沉积,古生代、中生代陆相地层发育,分布广泛。古生界岩性比较稳定,整个济阳坳陷内可以对比,与鲁西南地区接近。中生界缺失三叠系,但侏罗系、白垩系发育,岩性变化也较大,因受印支运动后期挤压隆升作用的影响,凸起部位主要遭受剥蚀,中生界主要分布于各凹陷及凸起斜坡带。晚白垩世之后的长期隆升剥蚀作用使本区缺失晚白垩系。济阳坳陷新生代古近纪发育了一套生油岩和区域性盖层的沉积组合,受构造运动的影响,形成了多种类型的圈闭和复杂的油气藏,在空间上交互叠置形成了各种复式油气聚集带。

根据物探、钻井、测井和生物地层等多项研究资料的揭示和证实,结合野外地质调查,济阳坳陷从老到新的地层有太古宇泰山群,下古生界寒武系和奥陶系,上古生界石炭系和二叠系,中生界侏罗系和白垩系以及新生界古近系、新近系和第四系(表1-1-1)。前古近系,特别是古生界与华北邻区基本一致。太古宇为底界,缺失元古宇、古生界上奥陶统、志留系、泥盆系和下石炭统及中生界三叠系。下古生界以浅海相碳酸盐岩地层为主,上古生界以海陆交互相和陆棚相、河流碎屑岩相为特征;中生界由陆上湖沼含煤碎屑岩及河流相红色碎屑岩组成;新生界古近系古新统零星出现,始新统和渐新统十分发育,以湖相碎屑岩为主,夹碳酸盐岩、盐岩、石膏和基性火山岩;新近系和第四系则以河流相碎屑岩为主。表1-1-1 济阳坳陷地层发育简表续表(二) 区域大地构造背景

渤海湾盆地是在华北地台基础上发育起来的张性块断盆地,是经历了古生代、中生代和新生代等多旋回演化的一个多期叠合盆地。在大地构造演化史方面,寒武纪前,渤海湾地区经历了泰山运动、五台运动及吕梁运动三次大的褶皱运动,下伏太古宇泰山群地层普遍遭受了中高级变质程度的混合岩化和花岗岩化,形成了华北地台的基底,并造成太古宇与寒武系之间的不整合面。华北地台古生代构造运动较为平稳,期间规模较小的构造运动振荡频繁,地壳稳定升降,海侵与海退交替,渤海湾地区接受了滨浅海—海陆交替—陆地的古生界沉积组合,形成了华北地台盖层。中—新生代,渤海湾盆地经历了断陷、断坳、坳陷三个发展阶段而形成,沉积了巨厚的陆相地层。三叠纪晚期—侏罗纪早期,印支运动的发生使渤海湾地区地壳褶皱抬升,地台活化,形成了一系列断陷和断块隆起,受此影响,地台盖层NE向的宽缓同心褶皱和逆冲断层十分发育。晚侏罗世—早白垩世的燕山运动使盆地进入了第一期断陷时期,强烈的岩浆侵入和火山喷发使渤海湾盆地晚白垩世—古新世早期经历了区域隆升剥蚀均夷过程。在此基础上,新生代古近纪,渤海湾地区在裂陷作用下,进入了箕状断坳盆地阶段和新近纪—第四纪的区域性坳陷阶段。新生代块断活动有较强的继承性,对早新生代地质结构及中新生界断陷进行了强烈的改造,形成了古潜山—凹陷相间的分布格局。

渤海湾盆地构造格架可分为三部分:其东带及西带均为受控于以郯庐断裂为代表的巨形断裂系,呈NNE向展布。东带自辽河南延至渤海湾海域进入山东,其隆起与坳陷均呈NNE向间列,属于右旋走滑伸展性质。西带以太行山山前断裂构成盆地边界,盆地内部冀东坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷等均呈NNE向,也属于走滑伸展性质。东带和西带均在NNW—SEE方向伸展,坳陷均呈半地堑、地堑样式。盆地中带从济阳坳陷向北到渤海湾海域中部和西部,构造方向明显与两侧东带、西带古走滑带控制的隆起与坳陷不一致,EW向、NWW向构造十分发育,显示出南北向拉伸特征。(三) 区域构造演化的地球动力学背景1.中生代区域构造演化的地球动力学背景

中生代是中国东部重要的构造变革时期,发生了多次构造变革运动。构造变革起因于板块相互作用的重大事件。基于最新的古地磁资料而建立的华南与华北地块中生代构造动力学模式(Glder, 1998),早中三叠世时期,华南板块顺时针转向华北地块,二者之间的古秦岭洋闭合,这个时期的郯庐断裂为转换断层。晚三叠世到早侏罗世期间,华北和华南地块开始在大别山地区碰撞,大别山开始楔入到华南地块,导致华南盖层中褶皱和断裂作用产生,郯庐断层成为陆内剪切带。中侏罗世时期,陆—陆碰撞继续使华南地块变形,由于大别山的碰撞楔入作用,郯庐断裂继续加长。晚侏罗世时期,华北和华南地块的碰撞结束,古太平洋板块的俯冲作用开始,大规模的岩浆侵入作用和火山作用发生。早白垩世时期,与俯冲作用有关的火山作用继续在海岸地区发生,郯庐断裂继续左旋位移。

在上述动力学背景之下,华北地块内部盆地的分布和类型发生明显规律性的变化。三叠纪时期的大鄂尔多斯盆地的原形为近东西向展布的大型陆内坳陷型盆地,沉积相展布特征也显示了类似的特征。早中侏罗世期间,鄂尔多斯盆地的东界西移,华北地块的东部出现一系列小型的坳陷型盆地,显示出原始太平洋板块开始对盆地发育产生影响。到晚侏罗世—早白垩世期间,鄂尔多斯盆地继续大规模向西退缩,华北地块东部发育NE或NNE向展布的断陷盆地。古近纪,盆地处于裂陷期,盆地的范围有所减小。到新近纪之后,盆地整体处于坳陷期,沉积范围增大,是油气藏形成的最佳时期。2.新生代区域构造演化的地球动力学背景

新生代,中国大陆地处印度板块、欧亚板块和太平洋板块的交汇部位。在中国大陆西南侧,印度板块以50mm/a的速度向欧亚板块推进,在中国西部产生向北的强烈推挤力。在中国东部,太平洋板块向欧亚板块的俯冲和日本海的弧后扩张,相当于施加了一个北西西向的推挤力。因此,印度板块和太平洋板块作用的综合效应是在中国大陆区形成了主压应力轴由西部的近NS向有规律地向东部偏转成NEE向的总体应力场格局。在这样的区域应力场作用下,中国西部地壳除在逆冲断裂带附近缩短外,其间的塔里木和甘青块体等以14~15mm/a的速度向北运动。向东由于主压应力轴逐渐向东偏转,其向北的作用力分量将会有规律地依次递减,包括青藏高原东缘的川滇菱形块体、甘青块体东部和华北亚板块西部等在内的地区随印度板块的大规模向北推进而被动地向北运动,运动幅度和速度向东逐渐减小,使华北及其邻区在内的中国东部广大地区自古近纪以来普遍被动地发生了大规模的顺时针转动。据古近纪玄武岩和砂岩的古地磁磁偏角计算,华北及其邻区顺时针转动大约为10.6°,其中,华北亚板块的顺时针转动量较西部新疆和田地区要大1.6°~3.5°。

渤海湾盆地新生代的裂陷作用就是在上述区域应力和块体运动背景下发生的,在块体间不均衡向北推移引起向北伸展的同时,由于华北亚板块东西两端向北运动的速率和距离的差异,引起板内的NW向拉张。具体表现为燕山褶皱带和太行山隆起向北和北西运动,昌黎和太行山山前断裂发生正断作用,在这两条边界断层正断作用的控制下,其南和南东的断块发生翘倾伸展,形成渤海湾盆地古近纪NE至近EW走向多凸多凹的构造格局。在块体差异运动和上述翘倾伸展运动过程中,郯庐断裂起了走滑调节作用,使剪切应力得到有效释放。同时,在郯庐断裂带形成一系列走滑型坳(凹)陷。

济阳断陷盆地的形成和演化经历了前震旦纪运动期、加里东—海西运动期、印支—燕山运动期和喜马拉雅运动期等多期构造运动,构成了中生代和新生代不同类型盆地的叠合盆地。燕山运动期的北西向断层不仅控制了中生代盆地的形成,还影响了新生代盆地的发育和展布。喜马拉雅运动期主要表现为古近纪的断陷作用和新近纪的坳陷作用,断陷早期是断陷盆地发育演化的中间阶段,拉张断陷作用是该时期的主要特征,期间充填了巨厚的孔店组、沙河街组沙四段和沙三段河流相、湖泊相的砂岩、泥岩等陆相碎屑岩沉积,该套地层的岩性组合、分布特征等受盆地构造演化控制。因此,在断陷盆地的形成和演化过程中,同沉积大断层起着决定性的控制作用,并构成了盆地的边界,也组成了断陷盆地不同结构特征。二、 断陷盆地的断裂样式与结构类型(一) 断陷盆地的断裂样式

断陷盆地由多个正断层控制的断陷组成,控制各个断陷的主干断层在平面上展布有多种形式,致使伸展断陷构造也呈现不同的平面形态,比较典型的有锯齿状、侧列式、斜列式、枝杈状和羽状等(图1-1-2)。图1-1-2 济阳坳陷Ek—Es构造纲要平面分布图41.锯齿状

济阳坳陷各凹陷北部边界的NE向控凹断层,由多段不同的断层组成。在平面上相互连接构成锯齿状,有惠民凹陷无南断层和宁南断层,车镇凹陷埕南断层,东营凹陷陈南断层和高青—平南断层等。2.侧列式

惠民凹陷临商断层和夏口断层,林南断层和林北断层,东营凹陷中央断层、八面河断层平面上平行排列,侧列分布。3.斜列式

沾化凹陷义南断层和义东断层,东营凹陷胜永断层和滨南断层,它们走向上大体平行,斜列分布;车镇凹陷曹家庄断裂带各断层也呈斜列状分布。4.枝杈状

沾化凹陷垦东断层和垦利断层,惠民凹陷曲堤断层与白桥断层,在平面上呈“人”字形分布。5.羽状

这种组合类型发育于大的断层与其派生小断层之间。(二) 断陷盆地的结构类型

根据断陷盆地的结构特点及其对石油勘探的意义,依据盆地的构造形态特征,将断陷盆地结构细分为单断型、双断型和复合型。1.单断型

单断型凹陷的主干断层可以由一条或多条倾向相同的、走向近于平行的正断层组成,相邻断陷的产状近于一致,单个断陷呈不对称的箕状。单个断陷中的沉积盖层呈楔状沉积体,盖层产状自下而上由陡倾渐变为平缓。单断型盆地中常见的犁式断裂构造带多为阶梯型及复合型组合样式,犁式断裂带中的断层都具有断层向断陷中心变新和变陡的趋势。这种类型主要分布于东营凹陷、沾化凹陷的孤北洼陷、车镇凹陷。

东营凹陷为一个典型的单断型盆地(图1-1-3),其发育和形成主要受陈南断层控制,由于断层活动速率的不同,陈南断层东西两段在剖面上也表现出不同的形态。陈南断层东段表现为上陡下缓的铲状断层,陈南断层中段表现为阶梯式断层,陈南断层西段大部分在纵向上表现为座椅状,局部为铲状。东营凹陷整体上呈北断南超的构造格局,北部为东营凹陷北部陡坡构造带,南部为东营凹陷南部缓坡构造带,中部为东营凹陷中央隆起带,同时在这些构造带之间由利津洼陷、民丰洼陷、牛庄洼陷、博兴洼陷等组成。图1-1-3 东营凹陷单断型地质结构剖面图2.双断型

双断型凹陷两侧发育主干边界断层,盆地形态呈近对称的“凹”形或“凹—凸”相间形。济阳坳陷比较典型的双断型主要分布于惠民凹陷临南洼陷和沾化凹陷渤南洼陷(图1-1-4)。对于断陷早期充填层系地层而言,由阳信大断层与夏口断层构成的双断型,北部边界阳信大断层发育于印支—燕山期,主要活动时期为喜马拉雅早期(Ek沉积期),在Es—Ed沉积期明显减弱,甚至出现“且断且超”的情形;南部的2夏口断层强烈活动于Ek沉积期,在夏口断层与阳信断层构成的地堑带成为孔店组的沉积中心,沉积了较厚的孔店组。同时临商断层、林北断层、林南断层的活动使该盆地双断型呈现出复杂化,在不同的地震剖面上可见到断层剖面 “入”字形组合、“Y”字形组合及“入”字形组合等。图1-1-4 惠民凹陷双断型地质结构剖面图3.复合型

复合型凹陷发育多条主干边界断层,可分为断面倾向相反的两组,盆地基底变化较大,断陷平行排列,盆地呈非对称性或近对称性结构,是单断型和双断型盆地复杂化的结果。复合型盆地盖层产状变化大,断陷中的盖层结构有断翘型和超翘型。济阳坳陷各凹陷均发育此种类型,从坳陷或凹陷作为一个单元来划分,复合型分布最广,也决定了复式油气聚集带油气藏类型的多样性。

复合型凹陷的多期构造运动和断裂活动使原来简单化的构造带变得复杂化,也表明了不同的成因机制。沾化凹陷由五号桩洼陷、孤北洼陷、渤南—四扣洼陷等多个构造区带组成,五号桩断层、孤北断层、孤西断层、义东断层在中生代经历逆冲挤压、构造反转和拉张断陷等作用,并且断层活动时间和活动强度又存在差异,比如孤西断层在沙四段沉积期属于强烈活动时期,而五号桩断层和孤北断层在此时期活动减弱,五号桩洼陷和孤北洼陷沉积的沙四段较薄(图1-1-5)。图1-1-5 沾化凹陷复合型地质结构剖面图

结合济阳坳陷的构造演化史,则可发现断层在剖面上具有如下组合特征:

(1)NW向的罗西断层控制了Es下亚段的沉积,以后停止活动;4孤西断层、五号桩断层则控制了整个Es沉积期的沉积。4

(2)断面形态可见平面式、铲式和座椅式。平面式如罗西断层,铲式如埕东断层、义东断层、五号桩断层,座椅式如孤西断层。

(3)断层剖面组合可见“入”字形组合、“Y”字形组合。“入”字形组合如罗西断层及其东侧小断层,“Y”字形组合如孤西断层及其西侧小断层。

(4)地堑及半地堑。地堑如义东AA′段的义东断层及其南侧小断层之间。半地堑主要以滚动式半地堑为主,如各条铲式伸展断层控制的剖面组合形式。第二节 盆地构造演化研究一、 主要断层活动时期分析

地震剖面、三维地震水平切片、钻井资料、重力资料、火山岩分布等资料揭示,济阳坳陷新生代各凹陷的边界断层大都表现为北东(东)向,主要有惠民凹陷宁南断层、无南断层、齐广断层,车镇凹陷埕南断层,沾化凹陷义南断层、义东断层、埕东断层,东营凹陷高青断层、滨南断层、陈南断层。而济阳坳陷中、新生代北西向断层主要有以下几条:惠民凹陷滋镇断层、阳信断层,沾化凹陷罗西断层、孤西断层、五号桩断层,东营凹陷石村断层、牛庄断层、陈南断层等。(一)北东(东)向断层活动性定量分析1.惠民凹陷

1)宁南断层

宁南断层西段走向呈NE25°~30°,东段走向呈NEE75°~80°,长度约为60km,断层倾角为40°~60°。断层Ek沉积时期开始活动,Es4沉积时期—Es沉积时期断层活动强度较大,Ed沉积时期—Ng沉积时1期断层活动逐渐减弱,至Ng沉积末期断层停止活动(图1-2-1)。就整条断层来看,活动强度自西向东逐渐减弱。

2)无南断层

无南断层西段走向为NE70°~75°,东段走向为NW115°~120°,长度约为75km,断层倾角为40°~50°。断层Ek沉积时期开始活动,断层活动呈现单峰的特征,Es沉积时期断层活动强度最为强烈,之3后逐渐减弱,Ng沉积时期断层停止活动(图1-2-1)。总体上,西段断层活动较东段断层活动强烈。图1-2-1 惠民凹陷北部控凹断层活动速率随时间变化对比图

3)齐广断层

齐广断层西段走向为NE45°~50°,东段走向为NE80°~85°,长度约为50km,断层倾角为60°。断层在Ek沉积时期开始活动,断层活动呈现双峰的特征,Es沉积时期和Es沉积时期断层活动较强烈,断41层在第四纪仍在活动。2.车镇凹陷

埕南断层为车镇凹陷的北部边界断层,整体走向为NE向,但可细分为三段,西段走向呈NWW15°,中段走向呈NE40°,东段走向呈NW25°,长度约为150km,断层倾角为30°~45°。断层活动速率曲线呈现双峰的特征(图1-2-2),断层Ek沉积时期开始活动,活动强度迅速增大,Es沉积时期断层活动达到高峰,Es沉积时期和Es沉积时期432断层活动相对较弱,Es沉积时期断层活动又达到活动高峰,之后断1层活动性迅速减弱,至Ng沉积初期,断层停止活动。就整条断层活动来看,断层中段的活动性较断层两端活动强度要大。图1-2-2 埕南断层活动速率随时间变化直方图3.沾化凹陷

1)义南断层

义南断层位于义和庄凸起的南缘,走向65°,长度约为50km,倾角约为55°。断层活动速率曲线表现为双峰型,高峰期分别出现在Es4沉积时期和Es沉积期,其中Es沉积时期最大,活动速率可达22m/14Ma;Ed沉积时期断层活动性开始减弱,Ng沉积时期趋于停滞。整体而言,西段的活动强度大于东段,但断层活动结束的时间早于东段。

2)义东断层

义东断层走向30°,长度约为20km,倾角65°~70°。断层于Es沉4积时期开始活动,Es沉积时期—Es沉积时期活动强烈。断层不同位31置上活动规律不尽相同,如图1-2-3所示,在YD1点处,断层活动明显呈现双峰的特征,Es沉积时期和Es沉积时期断层活动性较强;但31是在YD2点和YD3点处,断层为单峰的特征,在Es沉积时期—Es沉21积时期断层活动性最强;YD3点处断层停止活动的时间较西侧的YD1点、YD2点处要早。图1-2-3 义东断层活动速率随时间变化直方图

3)埕东断层

埕东断层走向25°~30°,长度约为20km,倾角55°~60°。断层于Es沉积时期开始活动,如图1-2-4所示,CD1、CD2点断层活动强度4出现两个峰值,CD1在Ed沉积时期、Es沉积时期活动性较强,CD22峰值出现在Es沉积时期和Es沉积时期,CD3、CD4点处的最大活动13时期出现在Es沉积时期。1图1-2-4 埕东断层活动速率随时间变化直方图4.东营凹陷

1)高青断层

高青断层西段走向呈EW向,东段呈NE30°~35°,断层长度约为70km,断层倾角为45°~55°。断层Ek沉积时期开始活动,西段断层活动呈现双峰的特征,Es沉积时期和Es沉积时期断层活动相对较强,31Es沉积时期后,断层活动性迅速降低,Ed沉积时期和Ng沉积时期活1动微弱;东段断层活动呈现单峰的特征,Es沉积时期断层活动最为3强烈,之后活动逐渐减弱,整条断层Ng沉积时期断层停止活动(图1-2-5)。

2)滨南断层

滨南断层走向为60°~70°,长度约为35km,倾角为55°~60°。断层活动速率曲线表现为双峰的特征,断层自Ek沉积时期开始活动,Es沉积时期和Es沉积时期断层活动分别达到高峰,Es沉积时期411后,断层活动逐渐减弱,至Ng沉积时期断层停止活动(图1-2-5)。

3)陈南断层(西段)

陈南断层(西段)走向为NEE75°~85°,长度约为80km,倾角为10°~30°。断层活动具有单峰的特征。断层自J+K沉积时期开始活动,3至Es沉积时期—Es沉积时期断层活动达到最大值,之后断层活动强43度逐渐减弱,至Ed沉积末期,断层停止活动(图1-2-5)。图1-2-5 东营凹陷北东(东)向边界断层活动速率随时间变化对比图5.北东(东)向控凹断层活动规律

综合上述各凹陷边界断层的活动特点,除了东营凹陷的陈南断层(西段)外,大多数控凹边界断层开始活动的时期为Ek沉积初期。

从断层活动形式来看,惠民凹陷宁南断层,车镇凹陷埕南断层,沾化凹陷义南断层、义东断层和埕东断层的双峰现象明显,峰值出现于Es(或Es)沉积时期、Es沉积时期。惠民凹陷无南断层以及东营凹341陷高青断层、滨南断层、陈南断层(西段)则表现为单峰型,活动高峰出现于Es沉积时期。Es沉积时期—Es沉积时期、Es沉积时期是济3431阳坳陷各凹陷的主要发育期。

从断层的活动强度来看,济阳坳陷整体表现出东南部活动性强的特点,东营凹陷、沾化凹陷“西弱东强”的特征尤为突出,车镇凹陷的北部边界断层活动强度变化表现为“中段强,两端弱”的特点,而惠民凹陷则为“北强南弱”。

从断层活动结束的时期来看,绝大多数的NE(或NEE)向控凹断层均于Ng沉积时期衰弱、消亡,只有沾化凹陷义东断层、埕东断层等少数几条断层活动延续到Nm沉积时期。(二) 北西向断层活动性定量分析

结合济阳坳陷中生代各时期原始地层厚度和剥蚀厚度研究成果,对地震剖面所能揭示北西向断层活动速率进行了计算,包括沾化凹陷孤西断层、罗西断层、五号桩断层,东营凹陷石村断层和陈南(东段)断层。1.孤西断层

孤西断层被孤北断层截为南、北两段。南段走向为310°,长度约28km,倾角为45°~50°;北段走向为335°~340°,长度约25km,倾角为50°~55°。就整条断层的发育情况而言,经历了由T沉积时期的3逆断层到J+K—Es沉积时期的正断层的构造反转过程,逆断层发育33阶段,T沉积时期为高峰期,正断层发育阶段,J—Ek沉积时期为高33峰期,Es沉积时期开始减弱,直至Es沉积时期停滞(图1-2-6)。43图1-2-6 沾化凹陷主要北西向断层活动速率随时间变化对比图2.罗西断层

断层走向为320°~330°,倾角约40°。断层在T时期为逆断层,3且活动强烈,J时期后开始发生构造反转,由逆断层转换为正断层,2J+K沉积时期为活动高峰期,Ek沉积时期断层活动性开始减弱,至3Es沉积初期基本停止活动(图1-2-6)。4图2-1-1 东营凹陷丰深1井单井相分析图3.五号桩断层

五号桩断层走向为330°~340°,长度约为40km,倾角为45°~55°。该断层与罗西断层、孤西断层相似,其发育和形成也经历了反转过程,在J沉积时期由逆断层转化为正断层。T沉积时期为逆断1+23层发育高峰期,J+K—Es沉积时期为正断层发育阶段,Es沉积时期324达到高峰期,Es沉积时期开始减弱,直至Es沉积时期停滞(图1-2-6)。324.石村断层

石村断层走向为NW290°~300°,长度约90km,倾角为45°~50°。断层自T沉积时期开始活动,断层性质为逆断层,J沉积时期后开始32发生构造反转,由逆断层转换为正断层,Es沉积时期断层活动达到3高峰,至Ed沉积时期断层逐渐停止活动(图1-2-7)。5.陈南断层(东段)

陈南断层(东段)走向为NW340°~350°,长度约为50km,倾角为35°~40°。断层自T沉积时期开始活动,J沉积时期后断层活动发生32反转,由逆断层转变为正断层,Es沉积时期断层活动达到高峰,自3Ng沉积时期断层逐渐停止活动(图1-2-7)。图1-2-7 东营凹陷北西向断层活动速率随时间变化对比图

综合北西向断层的活动特征,各北西向断层都经历了一次由逆断到正断的构造反转过程,于T沉积末期或T沉积初期开始活动,T沉233积末期为逆断层发育阶段,且各断层的活动强度相似(活动速率为-40~-60m/Ma),经过J沉积时期的过渡阶段,J沉积时期开始进入正1+23断层发育阶段。

从正断层发育的高峰期来看,沾化凹陷罗西断层、孤西断层、五号桩断层高峰期依次出现在J+K沉积时期、Ek沉积时期、Es沉积时34期,表现出由西向东,由早到晚的规律;而东营凹陷北西向断层正断层发育阶段的高峰期出现于Es沉积时期,且强度大,可达80m/Ma以3上。

从正断层发育高峰期的活动强度来看,沾化凹陷罗西断层、孤西断层、五号桩断层分别为40.4m/Ma、40.7m/Ma和70m/Ma,东营凹陷石村断层和陈南断层(东段)分别为81.4m/Ma、146m/Ma,因此各凹陷均表现为自西向东由弱到强的规律。从断层的消亡时期来看,罗西断层、孤西断层、五号桩断层依次为Es沉积时期、Es沉积时期和Es432沉积时期,石村断层和陈南断层(东段)停止活动时间分别为Ng沉积时期和Nm沉积时期。因此自西向东、自北向南,断层消亡的时期整体表现出由早到晚的规律。

依据上述规律推测,济阳坳陷西部的阳信、滋镇等北西向断层的活动强度可能较东部的弱,且消亡早,因此在地震剖面上反映不明显。二、构造发育史分析

济阳坳陷深层的构造演化与渤海湾盆地的构造演化是基本一致的,经历古生代地台演化、印支期南北向挤压、燕山期太平洋板块强烈影响导致的陆缘造山及古近纪复杂裂陷等演化阶段,每期断裂活动具有不同的构造样式和动力学背景(表1-2-1),对盆地的形成和演化起到了重要的控制作用。值得重视的是,这些活动期中还可能发生过二次或二次以上的次级转型,有些次级转型也会影响某些区带的形成。表1-2-1 济阳坳陷深层构造样式与动力背景(一)印支运动期

印支运动是中国地壳运动史上的一个重大转折点,起到了承上启下的独特作用(吴奇之等,1997)。印支运动主要发生于中、晚三叠世,它对济阳坳陷中生界、古生界的演化也起到了举足轻重的作用。不少资料表明,早、中三叠世华北地区仍存在大型统一的坳陷盆地。济阳地区作为华北古生界统一地台的一部分,三叠系的原始沉积厚度大约在1000~2500m之间。晚三叠世印支期,华北板块分别于西伯利亚板块和扬子板块碰撞对接形成南北向挤压应力,致使板块内部整体抬升遭受剥蚀(在济阳地区三叠系剥蚀殆尽)。由于受郯庐断裂印支期左旋挤压的影响,济阳坳陷,尤其是坳陷东部的滨海地区,受到北东方向的水平挤压,古生界褶皱变形,形成两隆三凹的北西走向压性构造带,古生界地层在构造高部位遭受过不同程度的剥蚀,使中生界中下侏罗统煤系地层直接上超于下古生界寒武系和奥陶系之上。谯汉生等认为,印支运动是桩西(等地区)构造演化过程中的首次正反转构造活动。后来又在埕东背斜、义古47、义古14等地区及东北部的渤中坳陷埕北地区等处发现印支期的逆冲断层。这种构造带上发育的褶皱圈闭,通常发育时间早,埋深较大,且顶部为中下侏罗统煤系地层所覆盖,侧向通常还有古近系烃源岩与其接触,有较好的油气成藏条件,应是深层勘探的重要方向。(二) 燕山运动期1.燕山运动早期

燕山运动早期是印支运动到燕山运动的过渡时期,济阳地区在经过印支末期的构造正反转后,在前三叠系剥蚀面的基础上,在向斜区沉积了中下侏罗统,即中下侏罗统沉积是“填平补齐”的结果。济阳坳陷J坊子组和三台组构成了中生界的下部构造层,其盆地原型为1—2大型地台基础上的中小型坳陷盆地,主要接受了坊子组时期的一套含煤碎屑岩组合和三台组时期的河湖相碎屑岩组合。纵向上是一完整的沉积正旋回,下部为河流相的中厚层灰色、灰白色砂岩、砾状砂岩夹灰色粉砂岩、粉砂质泥岩及灰黑色炭质泥岩和数层煤;上部则是以湖相为主的灰色泥岩、粉砂质泥岩及粉砂岩。除在凸起顶部被后期构造抬升作用剥蚀外,本构造层在沾化凹陷东部、车镇凹陷东部和义和庄凸起东部分布较普遍。在东营凹陷钻井揭示为零星分布,惠民凹陷钻井揭示少,分布情况不清。地层对比表明含煤地层虽有一定的稳定性,但常含有砂砾岩、含砾砂岩、紫色泥岩,与上古生界煤系地层相比,其厚度、岩性变化要快得多。厚度上表现为东厚西薄,物源主要来自东部。2.燕山运动晚期

由于西太平洋板块俯冲带进一步加强并向欧亚大陆板块俯冲,导致郯庐断裂带发生大规模的左行走滑拉张作用,济阳坳陷发生了大规模火山喷发,形成了一系列北西向负反转断层和负反转褶皱,断陷盆地初具规模。下部地层由上侏罗统分水岭组组成,为一套紫色和灰色陆屑沉积,局部夹少量凝灰岩。沉积层序为一正旋回,下部为一套冲积扇及辫状河流相的杂色、紫红色复杂成分砾岩,砾状砂岩夹紫色粉砂质泥岩,其分选和磨圆差,砂岩亦多为杂砂岩、长石砂岩和凝灰质砂岩,中部为辫状河流相的砾状砂岩和杂色砂岩夹灰绿色泥岩和泥质粉砂岩,上部则主要为一套灰色砂泥岩,砂岩多为长石砂岩和石英质长石砂岩,石英含量较高,分选磨圆较好,向上以泥岩、粉砂岩为主。沉积环境由早期河流相过渡为湖相,反映出从早期至晚期地形高差由大变小的过程,属于断陷初期产物。上部地层为上白垩统西洼组组成,以假整合覆于下伏分水岭组之上,为一套中基性火山岩、火山碎屑岩夹沉积岩的火山—沉积岩系,属强烈断陷产物。3.燕山运动末期

K王氏组构成了中生界的上部构造层,研究区局部残存。区域上2为覆于K西洼组之上的一套湖相紫红色泥岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂1岩及含膏泥岩,属断陷晚期的盆地收缩期产物。

K时期济阳坳陷进入了构造挤压和收缩变形阶段,在NW—SE向2区域挤压应力作用下,J—K走滑断陷期结束了沉积,并发生构造反31转,形成一系列NE至NNE走向的褶皱构造和逆冲断层,在滨海地区表现尤为明显。同时,它所表现出的抬升剥蚀特征几乎在全区的T地R震反射上都可以明显看出来,且区域上剥蚀程度差别较大。从构造意义上来说,燕山运动末期的正反转使得区域中、古生界遭受剥蚀,产生区域不整合,因此逆断层上升盘通常只能保留一些中生界及前中生界残丘山,而很少保留完整的正向背斜构造。(三) 喜马拉雅运动期1. 喜马拉雅运动早期

喜马拉雅运动早期是断陷和断坳的主要形成期,从燕山运动末期的正反转特征又转入一个重要的负反转阶段(期间还局部夹有小规模的正反转阶段)。坳陷整体呈现拉张的性质,并沉积了古近系孔店组、沙河街到东营组所有地层,为济阳坳陷古近系成盆、成烃和成藏都创造了良好的条件。

济阳坳陷大部分的负反转构造形成于燕山运动Ⅱ幕,喜马拉雅运动早期北西向和近南北向的负反转构造主要是继承了燕山运动Ⅱ幕的特点,如在平南地区的研究中发现,平南潜山的形成实际上是喜马拉雅运动早期(或孔店组沉积期)高青—平南断层负反转作用的结果,但之前先后经历过印支运动时期正反转、燕山运动Ⅱ幕的负反转和晚白垩世的正反转等过程。

济阳坳陷喜马拉雅运动早期整体呈现出负反转构造,并在区域扭张应力的作用下,对燕山末期的正反转构造进行了改造,尤其是以产生大量的近北东向断层为主要特征,并在此特征的基础上逐渐形成现今的主要构造形态。孔店期是前古近纪构造特征向古近纪构造特征转换的主要转型期。主要表现在:(1)济阳坳陷的断裂系统展布由孔店组沉积时期前的北西向为主变为孔店组沉积时期以后的北东向为主;(2)孔店组沉积时期前后各层系地层展布发生了明显的变化,反映了断裂系统的转型特征及其对地层沉积的控制作用;(3)由中生代的钙碱性为主的火成岩变为沙河街组时期的碱性系列玄武岩和新近纪强碱性玄武岩,且火成岩的分布也明显地变为受北东向断裂系统所控制。孔店组内发现火成岩很少,从莱深1井孔店组钻遇的火成岩来看,主要为玄武质凝灰岩和安山岩。可以说,喜马拉雅运动早期(孔店组沉积时期)奠定了济阳坳陷古近系断陷盆地的发育格局,其后各期构造运动是对孔店组沉积时期原型凹陷的改造。

东部大陆裂谷盆地中,目前所见的正反转构造,主要为逆冲断裂构造与挤压背斜构造;其形成特点大多属于裂谷伸展的断陷间歇期,受挤压形成的局部正反转或整体正反转构造(谯汉生等,1999)。在喜马拉雅运动早期整体呈现负反转背景下,济阳坳陷在沙四段沉积时期、沙一段沉积时期等也发生过多期构造抬升正反转运动,这些运动可能对局部构造带的形成起到极大作用。如车3潜山东南部发现的逆冲断层,可能形成于燕山运动末期,但在沙四段沉积时期得到了加剧;有如东营中央隆起带的形成就可能与沙四段沉积时期的正反转有密切关系,挤压力(正反转)是东营中央隆起带形成的主要原因,其次才是重力作用和塑性拱张。2. 喜马拉雅运动晚期

喜马拉雅运动晚期东营运动是一个明显的构造转型期,即从古近系末期的负反转期又进入一个整体抬升和剥蚀的正反转期。东营运动的痕迹在济阳乃至整个华北地区都十分明显,呈现出明显的古近—新近纪之间的不整合面,地震上全区可连续追踪,但在济阳地区由于其以整体的抬升和剥蚀为主要表现特征,其典型的正反转逆推构造目前发现的还不多,仅在东营凹陷民丰断裂带等少数地区有所发现。

济阳坳陷东营运动期间形成了众多次级断层,但由于大多数断层规模都比较小,因此对深部构造和油气藏的影响不大。但东营运动在济阳坳陷古近系油气运移、聚集和成藏中的作用是很大的。第三节 构造与油气成藏

济阳坳陷作为一个中、新生代叠合盆地,多期的构造旋回控制了盆地的构造格局,单断型构造样式是断陷盆地结构分布广泛的一种类型,双断型构造样式相对较少,对于以坳陷或凹陷的构造单元而言,均是由多个单断型或双断型构造样式组成的复合型。下面以单断型构造样式为例,研究构造烃源岩分布、储层类型与储盖层配置等成藏要素的控制作用。一、构造对烃源岩的控制作用

断陷盆地早期充填层系中,构造对烃源岩的控制作用主要体现在控制烃源岩的分布上。在不同的构造背景下,烃源岩的分布体现出不同的特点,下面就以孔店组和沙河街组烃源岩为例进行具体的分析。(一) 对孔店组烃源岩分布的控制作用

孔店组沉积时期,济阳坳陷沉积充填为早期的NW向断层控制和后期的NE、NEE和EW向断层控制的叠加结果,表现为在纵向上地层厚度的差异和平面上分布的不均衡,整体上济阳坳陷孔店组沉降中心主要分布于惠民凹陷和东营凹陷,在沾化凹陷分布极为有限。济阳坳陷孔店组等厚图表明,惠民凹陷北部地层沉积厚度受到印支—燕山运动期NW向断层的控制,形成了阳信洼陷和滋镇洼陷的沉降中心,地层厚度达5000m;惠民凹陷南部地层沉积厚度受到新产生的NE和NEE向断层的控制,在临南区块地层有较厚的沉积。东营凹陷的沉积特征为NW向断层控制和新产生NE、NEE向断层控制的叠加,东营凹陷南部的EW向石村断层、NE向高青断层和NEE向博兴断层控制了博兴洼陷的形成;东营凹陷北部沉降中心仍受陈南断层的控制,地层厚度3000m左右(图1-3-1)。图1-3-1 济阳-昌潍孔店等厚图

沾化凹陷在水平拉张沉降的大的区域背景下,主要受三条NW向断层的控制,NE向义南断层、义东断层开始活动,盆地的格局基本继承了J—K沉积时期的特点,沉积中心位于各NW向断层的西侧,研3究区当时的原型盆地由SW到NE可以分为3个相间排列的次级凹陷,各凹陷的长轴方向为NW—SE,现今孔店组的分布格局是当时的沉积作用与后期剥蚀作用叠加的结果;沉降中心位于五号桩洼陷,地层厚度达1000m。车镇凹陷断层发育较少,埕南断层虽然已经活动,但当时车镇凹陷所处位置地势相对较高,车镇凹陷主要处于剥蚀状态,基本上没有孔店组沉积。1.孔二段烃源岩

断陷盆地早期充填的孔店组主要分布于东营凹陷和惠民凹陷,沉积厚度较大,该套地层由孔二段和孔一段组成。除了构造作用对烃源岩分布起到重要的控制作用之外,沉积环境和古气候对烃源岩的分布也起到了很大的影响。通过单井相的岩性、电性、生物组合等分析,孔二段沉积相为古气候较热湿的还原浅湖相—半深湖相。孔二段湖盆发育受各凹陷的大断层以及主干的二级断层控制,比如控制东营凹陷陈南断层与控制博兴洼陷石村断层和高青—平南断层;整体上孔二段湖盆呈分割状分布。2.孔一段烃源岩

孔一段沉积时期断陷作用相对较弱,湖盆水体较浅,古气候为干旱—半干旱,主要发育干盐湖、洪相扇和冲积扇等沉积相,形成了棕色、紫色、浅灰色的泥岩与棕色、紫色的砂岩以及泥质膏岩、膏岩的岩性组合,砂岩比较发育,暗色泥岩累计厚度较小,烃源岩的丰度和生烃潜力相对较差。(二) 对沙四段烃源岩分布控制的作用

沙四段沉积时期,济阳坳陷北西向断层活动大大减弱,以北东向断层发育为主;拉张断裂是该时期的主要活动特点,湖相的暗色泥岩和多种扇体的砂岩沉积是该时期的主要充填特征(图1-3-2)。在断层的下降盘沉降中心发育了半深湖—深湖相的灰色、深灰色的泥岩、油页岩等烃源岩,在盆地边部发育了近岸水下扇、扇三角洲、三角洲、冲积扇等沉积体系,沉积充填了砾岩、砂岩和泥岩的岩性组合。但是沙四下亚段和沙四上亚段烃源岩的沉积相和烃源岩分布还存在较大的差别,这主要取决于控盆断裂活动的强弱程度。图1-3-2 济阳坳陷沙四段等厚图1.沙四下亚段烃源岩分布

东营凹陷陈南断层的强烈活动控制了凹陷的构造格局,中央断裂带将东营凹陷分为南、北两部分,南部的牛庄洼陷成为沉降中心,北部由于陈南断层、胜永断层和滨南断层的活动形成了以利津洼陷、民丰洼陷为主的沉降中心。因此,利津洼陷、民丰洼陷、牛庄洼陷和博兴洼陷是沙四段烃源岩主要发育区。通过东营凹陷等沙四下亚段的综合录井和电性分析,东营凹陷沙四下亚段的沉积环境为间歇性盐湖或常年性盐湖沉积,发育了盐岩、膏岩、泥岩和膏质泥岩的岩性组合。

东营凹陷沙四下亚段可划分下、中、上三部分烃源岩集中段,这三个泥岩集中段代表由沙四下亚段沉积早期的断陷作用弱到沙四下亚段晚期的断陷作用强的演化过程,烃源岩分布相应地对应为局限性、中等规模和较大规模,因此沙四下亚段上部的烃源岩是主要生烃层系,目前已发现的丰深1、新利深1油气藏都是来自源于该套烃源岩。地化分析表明,该套烃源岩有机碳含量和热演化程度较高,具有形成深层天然气的物质基础条件;沙四下亚段中下部的烃源岩分布面积相对较局限,有机碳含量相对较低,但热演化程度较高,也具有一定的资源潜力。

惠民凹陷沙四下亚段沉积是在继承孔店组沉积时期的沉积基础上,沉降中心向凹陷两侧偏移,这是对NW向正断层发育阶段造成的地势高差的一个填平补齐作用,并在宁南断层和无南断层交汇,形成沙河街构造调节带。沙四下亚段沉降中心分布于阳信洼陷、滋镇洼陷和临南洼陷,但半深湖—深湖相发育烃源岩的分布面积相对较小。

沾化凹陷基本完成了控盆断层由NW向到NE向的转变,北西向断裂只有五号桩断裂活动强度相对较大,罗西断层、孤西断层已趋于减弱,而邵家断层、孤南断层、垦利断层、垦东断层等一系列NE、NEE向的扭张断层则开始出现。因此,该时期盆地沉积表现出两大趋势:一是对北西向正断层发育阶段造成的地势高差的一个填平补齐,沙四下亚段沉积披覆在前期的凸起和凹陷之上;二是义南断层、义东断层、埕东断层等NE向断层对盆地的沉积产生控制作用,盆地长轴方向表现出NE向的趋势。在沙四下亚段形成了渤南—四扣洼陷、孤北洼陷和五号桩洼陷的主体部位发育了较局限的烃源岩,在洼陷的边部发育了冲积扇、近岸水下扇的砂砾岩。2.沙四上亚段烃源岩

随着沙四下亚段、沙四上亚段断陷作用的逐步增强,湖盆水体不断上升,湖盆面积不断扩大,在东营凹陷、沾化凹陷、惠民凹陷和车镇凹陷均有沙四上亚段烃源岩发育,烃源岩发育的主体部位是位于大断层下降盘的断陷区,在盆地边部发育了近岸水下扇、扇三角洲、三角洲等多种沉积体系,东营凹陷利津洼陷、民丰洼陷、牛庄洼陷和博兴洼陷是烃源岩主要发育区。沾化凹陷渤南—四扣洼陷发育了大套的深灰泥岩和膏岩的组合,在洼陷的北部陡坡带发育了近岸水下扇,在洼陷的南部斜坡发育了扇三角洲,烃源岩主要分布于渤南洼陷的深洼区。惠民凹陷阳信洼陷和临南洼陷均有烃源岩分布,阳信油田的沙四上亚段的油藏就是来自于沙四上亚段烃源岩,在阳信大断裂下降盘烃源岩分布厚度较大,在斜坡部位烃源岩分布相对较少。3.沙三段烃源岩

由沙四下亚段沉积期至沙三下亚段沉积期断层活动强度逐步增大,断陷作用也逐步增强,由沙四下亚段的浅灰色、深灰色泥岩和少量的油页岩到沙四上亚段深灰色泥岩、油页岩再到沙三下亚段的深灰色油页岩和泥岩的岩性变化,说明断陷盆地湖泊由早期到晚期的湖面不断扩大、水体逐渐变深的演变过程。

沙三中下亚段沉积时期为断陷作用的鼎盛时期,强烈的拉张断陷作用和块断差异为其主要特征,沉降沉积速率大且分布广,沉降中心主要位于控坳(凹)大断层的洼陷带,沉积了较厚的地层沉积。东营凹陷陈南断层下降盘的利津洼陷和民丰洼陷、高青—平南断层下降盘的博兴洼陷以及东营凹陷东南部的牛庄洼陷均成为沉降中心,发育了深湖相的深灰色的泥岩、油页岩为主夹少量砂岩的岩性组合。

惠民凹陷北部沙三中下沉积时期的构造沉积特征表现为断陷较强,物源推进规模较沙四段大大减小,湖盆水体较深、半深湖相面积大,以临南洼陷、阳信洼陷等沉降中心沉积较厚的暗色泥岩,地层厚度一般为600~1000m。

沾化凹陷和车镇凹陷分别在孤西断层、义东断层、埕东断层以及埕南断层的断裂作用下,渤南—四扣洼陷、孤北、五号桩洼陷与车西洼陷、大王北洼陷、郭局子洼陷等沉降中心广泛发育了一套以灰质泥岩、油页岩、深灰色泥岩为主的深湖相细粒沉积物,在凹陷陡坡带发育了近岸水下扇、扇三角洲等沉积体系。

沙三段沉积时期,不仅表现在控坳(凹)大断裂的强烈活动,还表现在控构造带的二级断层以及控区块的三、四级断层在构造应力和重力差异压实作用下的进一步发育,产生类型多样的构造带或构造区块。控凹、控带等断层的活动控制了沉积体系与生储盖的发育。二、 构造对储层的控制作用

东营凹陷的单断型地质结构决定了北部陡坡带的扇三角洲和近岸水下扇,南部斜坡带的三角洲、冲积扇和扇三角洲,中部洼陷带湖底浊积扇的发育,不同区带的储层类型、发育规模和储集性能都与构造背景、断裂作用有着密切的关系。(一) 陡坡带储层1.古构造背景控制储层发育

东营凹陷北部陡坡带由陈南断层和胜北断层及其控制的一系列构造组成。主控断裂是沿陈家庄凸起南侧古剥蚀面发育的陈南断裂,主要活动期为孔店组—沙四段沉积期。其东段较陡(倾角20°~30°),接受由单条陡倾断层控制的楔状沉积;西段较缓(倾角10°~20°),呈台阶式结构。陈南断层古断剥面,具有坡陡(15°~30°)、沟梁相间的古地貌特征。由于陈南断层的持续活动,斜坡上形成了高低不平、宽窄不一的断阶。在这种构造背景下,新近纪发育了各种成因的砂砾岩扇体,自西向东构成了“十沟十一梁”的古地形。

通过东营凹陷民丰陡坡带基岩断剥面的观察可以发现,民丰地区的基岩并不平整,为一起伏不平的山谷形态,在大的山谷中存在着次级的沟道。在这些沟梁中分布着众多的砂砾岩体,这些砂砾岩体成片分布。但是大的山谷中存在着次级的沟道,在这些次级沟道中往往发育着形态完整的扇体,这些扇体是油气储层的有利发育区。2.构造坡度影响储层发育

构造坡度影响到扇体的沉积状况,以过丰深1井和丰深2井的剖面为例,通过时深转换进行斜坡的坡度计算,斜坡坡度为29°。相对较缓的凹陷西部斜坡而言,民丰地区的斜坡具有更强的滑塌能力。

应用水槽实验公式来计算不同角度的斜坡所产生的扇体中内扇与中扇的比例(图1-3-3)。通过假设的数据计算可以发现:坡度越大,内扇所占扇体比例越小,有利于储层发育的中扇部分越发育(表1-3-1)。图1-3-3 扇体扇根比例计算图式中 λ——内扇所占扇体比例;

α——原始地层坡度;

h——扇体根部厚度;

L——扇体长度。表1-3-1 民丰陡坡带扇体扇根比例计算表3.构造样式控制储层发育

对于受同一断裂控制的区带而言,不同的断裂样式也决定了沉积体系类型、砂砾岩体分布范围和储集体的规模。东营凹陷北部的陈南断层东段则表现为上陡下缓的铲状断层,沉积巨厚的近岸水下扇砂砾岩体,纵向上厚度大,平面上分布的相带较窄,由盆缘向盆内扇体推进的距离较短,目前民丰断裂带完钻的丰深1井、丰8井、丰深3井等均是钻遇该类型的砂砾岩体。陈南断层中段表现为阶梯式断层,陈南断层下降盘发育的近岸水下扇体,在胜北二级断层的断裂作用和重力作用下,砂体滑塌至湖盆深洼区形成滑塌浊积扇。该浊积扇体与民丰近岸水下扇体的规模存在较大的差别,但储层在欠压实作用下,保留了部分原生孔隙,储层物性较好,如坨764井、坨765井沙四下亚段储层物性最大可达18%,两口井都获得了工业油气流。陈南断层西段大部分表现为座椅状,局部为铲状,发育扇三角洲沉积体系,主要倾角相对较缓,扇体发育早期以充填断坪低洼,后期沿着前期充填地层向深洼区逐步推进,延伸距离相对较远。东营凹陷整体上呈北断南超的构造格局,北部为东营凹陷北部陡坡构造带,南部为东营凹陷南部缓坡构造带,中部为东营中央隆起带,同时在这些构造带之间由利津洼陷、民丰洼陷、牛庄洼陷、博兴洼陷等组成,形成了一个比较完整的生烃区、油气富集区的组合。(二) 洼陷带储层

洼陷带是烃源岩发育区,为油气成藏提供了资源基础,还发育了深湖相浊积扇、滨浅湖滩坝和扇三角洲等沉积体系,为油气成藏提供了储集条件。深湖相浊积扇主要有滑塌浊积扇和湖底扇,这种类型分布于各凹陷洼陷带深洼处;滨浅湖的滩坝主要分布于东营南部的沙四上亚段;扇三角洲主要分布于渤南洼陷带。

渤南洼陷东靠孤岛凸起,北接埕东凸起,该洼陷的形成受控孤西断裂和埕东断裂,在断裂的下降盘为洼陷带的深洼区,东部的孤岛凸起提供的物源自东向西不断推进入湖,形成了规模较大的扇三洲沉积体系,目前已有渤深4、渤深8、义115等多口井揭示该套储层。储层具有单层厚度薄、埋藏深、储层物性低孔低渗的特点,但是储层与烃源岩具有良好的接触关系,因此该套储层为多储层含气,平面上含气层叠合连片。(三) 斜坡带储层

凹陷斜坡带具有倾角小、地层平缓,隆起带或凸起带提供的物源由南向北入湖,形成了冲积扇和扇三角洲等沉积体系,具有延伸距离远,沉积体系规模大的特点,比如东营南部斜坡带、渤南洼陷南坡和车镇凹陷南坡等,储层埋藏相对较浅,储层物性相对较好。目前在这些区带已发现了多个油田。三、 构造对生储盖组合的控制作用

断陷盆地北断南超的构造特点决定了平面上断陷半深—深湖相烃源岩发育带为供油气区,陡坡带和斜坡带砂岩或砂砾岩发育带为油气聚集区。在纵向上,烃源岩主要有孔二段、沙四下亚段、沙四上亚段和沙三下亚段的暗色泥岩,储层主要有孔一段的河流相砂岩,沙四下亚段,沙四上亚段及沙三下亚段的近岸水下扇、扇三角洲等扇体的砂砾岩,盖层主要为深湖相—半深湖相的泥岩或盐湖环境下的盐岩、膏岩类。生储层组合类型主要有孔二段生、孔一段储、沙四下亚段盖的组合类型,沙四下亚段、沙四上亚段自生自储自盖的组合类型等。(一) 孔二段、孔一段与沙四下亚段的组合类型

孔二段半深湖相的烃源岩埋藏深,热演化程度高,大部分烃源岩处于高成熟的热演化阶段,以生成干气为主,为深层天然气成藏提供了气源条件。孔一段河流相或滨浅湖冲积平原相砂岩、粉砂岩比较发育,具有单层厚度大、储层物性较好的特点,如新东风10井孔一段储层孔隙度最高可达12%(表1-3-2),解释了多套可疑气层。盖层为沙四下亚段的盐膏层,盐膏层在平面上分布较广,东营凹陷膏盐层段厚度呈北厚南薄的特点,在郝科1-东风1井区、东风5-东风8井区、新东风10井区一线厚度最大,均在800m以上,最大厚度的东风5井为995m,形成了深层一套重要的区域性盖层。表1-3-2 东营凹陷新东风10井孔一段储层物性统计表

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