東濮凹陷復(fù)雜斷塊群油氣藏成因機(jī)制研究

復(fù)雜塊組油氣藏是指在一定結(jié)構(gòu)背景下，一系列具有類似隱藏條件的油氣藏的集合。東濮凹陷構(gòu)造破碎、油氣水關(guān)系復(fù)雜,油氣藏類型主要是復(fù)雜斷塊油氣藏。關(guān)于東濮凹陷斷塊群的研究前人已做過一些工作,但對(duì)其成因機(jī)制及成藏規(guī)律研究較少。在這次研究中,通過對(duì)東濮凹陷斷塊群的成因機(jī)制做了深入細(xì)致的分析,將東濮凹陷斷塊群劃分成8種類型,并建立了其成藏模式。隨著油氣探明率的提高,勘探難度越來越大,研究并建立復(fù)雜斷塊群勘探理論體系,對(duì)復(fù)雜斷塊群油氣藏的進(jìn)一步挖潛具有指導(dǎo)作用,對(duì)東濮凹陷的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)有積極意義。1復(fù)雜塊組的起源和類型1.1斷裂發(fā)育特點(diǎn)東濮凹陷構(gòu)造復(fù)雜,其形成原因主要有多變的動(dòng)力環(huán)境,頻繁的構(gòu)造轉(zhuǎn)換,多方向、多期次斷裂間的相互交切,以及多種變形介質(zhì)等。東濮凹陷新生代盆地發(fā)育經(jīng)歷了地幔上隆引起的NWW—SEE向引張應(yīng)力場(chǎng)(始新世)、地幔上隆與深斷裂右旋走滑作用引起的NW—SE向或NNW—SEE向引張應(yīng)力場(chǎng)(漸新世)及NE—SW向弱擠壓應(yīng)力場(chǎng)(新近紀(jì)—第四紀(jì))的演化過程。地殼厚度的差異性及基底的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換構(gòu)造發(fā)育。東濮凹陷在拉張裂陷與右旋走滑應(yīng)力作用下,斷層具有多期次發(fā)育特點(diǎn),多期次斷裂疊合發(fā)育使剖面結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多種形態(tài)。東濮凹陷斷層走向主要有北北東向、北東向、近東西向和北西向,其中北北東向斷層延伸對(duì)盆地發(fā)育起主要控制作用,其他方向斷層延伸較短。平面上多方向斷層相互切割,剖面上多傾向多傾角斷層相互切割使斷塊更加復(fù)雜破碎。東濮凹陷發(fā)育鹽巖、煤層、深層塑性泥巖等多種特殊巖性的地層,這些特殊的變形介質(zhì)對(duì)斷裂演化的復(fù)雜性起到了加劇作用,許多地區(qū)發(fā)育沿特殊介質(zhì)滑動(dòng)的滑脫斷層,斷層面上下出現(xiàn)不同的斷裂結(jié)構(gòu)。多因素共同作用導(dǎo)致了東濮凹陷不同構(gòu)造部位形成樣式多變的復(fù)雜的斷塊群。1.2東信群斷塊群的結(jié)構(gòu)在對(duì)東濮凹陷復(fù)雜斷塊群進(jìn)行分類時(shí),主要采取成因分類,即從幾何學(xué)-運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系和斷塊群發(fā)育的構(gòu)造位置出發(fā),同時(shí)考慮具體的構(gòu)造背景、油氣成藏特點(diǎn)等進(jìn)行綜合劃分。結(jié)合斷層的組合關(guān)系,將東濮凹陷復(fù)雜斷塊群劃分為8種類型:褶皺相關(guān)型、復(fù)式地壘型、復(fù)式地塹型、壘塹疊置型、斷階型、疊合斷階型、遷移斷階型、轉(zhuǎn)換交切型。東濮凹陷中央以隆起為主要特征,中央隆起帶主要受2組走向均為NNE,傾向相背的斷層控制。由于斷層活動(dòng)強(qiáng)度的不同,形成了中央隆起帶的褶皺相關(guān)型斷塊群、復(fù)式地壘、復(fù)式地塹及壘塹疊置型斷塊群;而在凹陷兩側(cè)則以單向傾斜為主要形式,東、西兩斜坡帶斷階型斷塊群發(fā)育;隆起向洼陷過渡帶由于構(gòu)造轉(zhuǎn)換較為頻繁,因此遷移型、轉(zhuǎn)換交切型斷塊群發(fā)育。2復(fù)雜斷塊組的油氣藏要素2.1層封閉性是油氣富集程度的影響因素在復(fù)雜斷塊油氣區(qū),斷層是斷塊油氣藏至關(guān)重要的組成部分。斷層封閉性是控制斷塊油氣聚集成藏、含油范圍和油藏高度的重要因素,也是控制油氣富集程度的主因。通過對(duì)主要斷層的統(tǒng)計(jì)分析及解剖,認(rèn)為影響東濮凹陷斷層封閉性的主要因素有以下4個(gè)方面。2.1.1儲(chǔ)層封閉性好東濮凹陷各復(fù)雜斷塊區(qū),斷層兩側(cè)巖性在以下3種配置關(guān)系時(shí)封閉性好:1)砂巖儲(chǔ)層與對(duì)盤泥巖或鹽巖接觸;2)在厚層泥巖之下,由于泥巖涂抹,砂巖即使與對(duì)盤砂巖接觸,依然具有好的封堵性;3)儲(chǔ)層與斷層巖接觸,斷層具有好的封堵性。2.1.2斷層的封閉能力斷層與巖層產(chǎn)狀配置主要有2種組合形式:其一是順向斷階式配置,這種斷層面自身具有一定的開啟性,故斷層的封閉能力一般都較差;其二是反向屋脊式配置,這種斷層的封閉性通常都較好。東濮凹陷各油氣區(qū)主要圈閉類型都是反向屋脊式斷塊圈閉,是油氣富集程度相對(duì)高的一種斷塊類型。2.1.3先有斷裂斷在油氣聚集期已停止活動(dòng)的斷層,特別是停止活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的斷層,在多數(shù)情況下,對(duì)油氣都有較強(qiáng)的封閉性;相反,在油氣大規(guī)模運(yùn)移期仍繼續(xù)強(qiáng)烈活動(dòng)的斷層,一般來說,在縱向上常常具開啟性,這類斷層對(duì)油氣藏,特別是早期形成的油氣藏,往往起破壞作用,使油氣沿?cái)嗔炎陨顚酉驕\層運(yùn)移,在淺層適當(dāng)?shù)娜﹂]中聚集起來形成次生油氣藏。如濮城油田,濮城斷層主要活動(dòng)期為沙三下—沙二上沉積的初期,在東營(yíng)組沉積時(shí)期的油氣大規(guī)模運(yùn)聚和成藏期,斷層封閉性良好,在斷層兩側(cè)沙二上—沙四段油氣層連續(xù)分布,油氣十分富集(見圖1)。2.1.4油氣藏宏觀封閉性好東濮凹陷近南北方向(NNE、NNW、NS)斷層數(shù)量多,不同規(guī)模都有發(fā)育,而近東西方向(NEE、NWW、EW)斷層數(shù)量相對(duì)比較少。根據(jù)各油氣區(qū)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看,油層上傾方向的控油邊界斷層以近南北方向居多,約占80%以上,而近東西方向斷層所控制的油藏規(guī)模很小。近南北方向斷層的封閉性明顯優(yōu)于近東西方向斷層。東濮凹陷北北東向斷層封堵性較好,大部分同生正斷層呈鏟狀,上陡下緩,緩斷面封堵,陡斷面開啟。斷層活動(dòng)期開啟,活動(dòng)結(jié)束后封堵,油氣藏在垂向上受區(qū)域性厚蓋層控制,多富集于蓋層之間或之下,油氣在厚蓋層之下的分布受斷層側(cè)向封堵性控制。砂地比低、砂巖泥巖對(duì)接程度高、斷層傾角小,則斷層封堵性好。反之,砂地比高、砂巖砂巖對(duì)接程度高、斷層傾角大,則斷層封堵性差。2.2東推凹陷輸導(dǎo)體系輸導(dǎo)系統(tǒng)中最重要的3個(gè)要素是斷層、儲(chǔ)層和不整合面。對(duì)于沙三段油氣主要分布層位來說,由于東濮凹陷不整合不發(fā)育,因此主要是斷層和砂體2個(gè)要素在起作用?？紤]油氣運(yùn)移的路徑,可以將東濮凹陷輸導(dǎo)體系分成4種:1)從烴源巖直接運(yùn)移到儲(chǔ)集體中,這種輸導(dǎo)系統(tǒng)主要在靠近生油凹陷側(cè);2)“T”型輸導(dǎo)系統(tǒng),即烴源巖中的油氣通過斷層運(yùn)移到斷塊型儲(chǔ)集體內(nèi),這種輸導(dǎo)系統(tǒng)主要在中央構(gòu)造帶內(nèi)部;3)“Z”型輸導(dǎo)系統(tǒng),即烴源巖中的油氣首先通過儲(chǔ)層運(yùn)移,然后再通過斷層進(jìn)行垂向運(yùn)移,最后通過儲(chǔ)層運(yùn)移到相鄰的斷塊體中;4)網(wǎng)狀輸導(dǎo)系統(tǒng),這種輸導(dǎo)系統(tǒng)主要存在于斷層特別發(fā)育的地區(qū),往往這些地區(qū)生油氣層本身即是儲(chǔ)集層,同時(shí)構(gòu)造又接受洼陷或其他地區(qū)運(yùn)移過來的油氣,是上述3種輸導(dǎo)系統(tǒng)的綜合,東濮凹陷文北、衛(wèi)城等地區(qū)均存在這種輸導(dǎo)系統(tǒng)。2.3沙二—成藏期次研究東濮凹陷存在多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng),因此復(fù)雜斷塊群的成藏期次較為復(fù)雜。大量的流體包裹體分析及伊利石測(cè)年結(jié)果顯示,東濮凹陷主要有3個(gè)成藏時(shí)期:一是沙二段—沙一段沉積末期,深層石炭—二疊系煤系源巖進(jìn)入二次生氣時(shí)期,伴隨著沙二—沙一段基底回返構(gòu)造運(yùn)動(dòng),煤成氣向中央隆起帶高部位聚集成藏,成藏時(shí)間約為35~27Ma,如文23氣田;二是東營(yíng)運(yùn)動(dòng)時(shí)期,下第三系烴源巖大部分處于成熟—過成熟階段,東營(yíng)運(yùn)動(dòng)使大部分?jǐn)鄬犹幱陂_啟狀態(tài),油氣通過各種輸導(dǎo)體系向高部位運(yùn)移,并在蓋層下聚集成藏,一些規(guī)模較大、圈閉條件好的背斜、滾動(dòng)背斜、斷鼻等都是該期成藏,成藏時(shí)間為30~17Ma,如濮城構(gòu)造、文東構(gòu)造等;三是館陶組—明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期,凹陷進(jìn)入穩(wěn)定下沉階段,下第三系烴源巖進(jìn)入二次生烴階段,該期斷裂活動(dòng)減弱,許多斷層逐漸由開啟狀態(tài)向封閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換,油氣主要聚集在低部位圈閉中,使低部位斷塊群成藏范圍擴(kuò)大,成藏時(shí)間為10~0Ma,復(fù)雜斷塊群成藏主要在后2期。3復(fù)雜斷塊組的油氣藏狀結(jié)構(gòu)通過對(duì)典型油氣藏進(jìn)行解剖,總結(jié)了東濮凹陷不同類型復(fù)雜斷塊群油氣成藏模式。3.1隨斷層控制斷層—褶皺相關(guān)型與復(fù)式地塹型斷塊群成藏模式這2類斷塊群成因上具有相似性,發(fā)育部位均為中央隆起帶東翼。褶皺相關(guān)型斷塊群位于構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶上傾方向,主要受一條(組)NNE向二級(jí)斷層控制,構(gòu)造為背斜或滾動(dòng)背斜。復(fù)式地塹型斷塊群與褶皺相關(guān)型斷塊群相鄰,它們往往受同一條(組)NNE向二級(jí)斷層控制,但由于斷層斷距大,在下降盤產(chǎn)生較大規(guī)模的反向同生斷層,從而形成復(fù)式地塹,如文南地塹帶。斷塊群主控?cái)鄬油瑫r(shí)也是控油斷層,東營(yíng)組沉積期,下第三系烴源巖大規(guī)模成熟,這些斷層已基本停止活動(dòng),在斷層兩側(cè)可形成早期油藏。東營(yíng)運(yùn)動(dòng)使得斷層處于開啟狀態(tài),砂巖回彈,油層壓力得到釋放,早期油藏及生油層中的油氣通過儲(chǔ)層直接輸導(dǎo)或復(fù)合“Z”型體系向構(gòu)造高部位大規(guī)模運(yùn)移,并在優(yōu)質(zhì)蓋層之下富集成藏。褶皺相關(guān)型斷塊群從背斜頂部至翼部,油氣富集程度由高到低(見圖2a);復(fù)式地塹型斷塊群,由于次級(jí)伴生斷層數(shù)量多,使油氣分布更為復(fù)雜,油氣主要聚集在不同斷塊的高點(diǎn)。成藏規(guī)模大,油氣富集程度高(見圖2b)。3.2聯(lián)方面空氣層序在中央隆起帶西翼,發(fā)育系列復(fù)式地壘型和塹壘疊置型斷塊群。它們受2組傾向相背的斷層控制。相背傾斜的斷層向淺層擴(kuò)展時(shí),可相互交叉疊合。在頂部交叉形成復(fù)式地壘,在中部交叉則形成塹壘疊置。2組相背傾斜的斷層組發(fā)育時(shí)間可以有先有后,也可以具有同時(shí)性,2條控邊斷層均為控油斷層。復(fù)式地壘構(gòu)造形態(tài)好,兩側(cè)供烴,地壘頂部油氣最富集(見圖2c)。壘塹疊置型斷塊群,地壘上油氣富集程度一般高于地塹,地塹、地壘平面相互交切,油氣主要富集在交切部位,常呈上、下疊合含油連片。輸導(dǎo)體系主要是網(wǎng)狀和“T”型輸導(dǎo)體系,成藏期以東營(yíng)運(yùn)動(dòng)期為主(見圖2d)。3.3斷層-斷階型斷塊群斷階型和斷階疊合型斷塊群常發(fā)育于凹陷邊緣和斜坡帶。斷階型斷塊群是由斜坡上若干產(chǎn)狀基本一致并依次向同一方向斷落的正斷層切割組成,在剖面上形成階梯狀的斷層組合形態(tài);疊合斷階由2期斷階疊加形成,2期斷層的傾向不同,在平面上,2期斷層可以平行,也可以相交。向凹陷傾斜的斷層是這2類斷塊群的控油斷層。斷層在活動(dòng)期是油氣運(yùn)移的通道,封閉期有良好的遮擋作用,在下降盤形成構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏。石家集斷層主要活動(dòng)期是沙四段沉積時(shí)期,后期不再活動(dòng),因此石家集斷層在東營(yíng)運(yùn)動(dòng)期對(duì)區(qū)內(nèi)的油氣聚集起封堵作用。長(zhǎng)垣斷層主要活動(dòng)期是沙三段—東營(yíng)運(yùn)動(dòng)期,成為海通集洼陷油源向石家集下降盤運(yùn)移的通道。由石家集斷層和長(zhǎng)垣斷層所夾持的斷階型斷塊群是油氣聚集的重要場(chǎng)所。館陶—明化鎮(zhèn)沉積期,東濮凹陷絕大多數(shù)斷層停止活動(dòng),同時(shí)由于右旋走滑應(yīng)力場(chǎng)的作用,NNE向斷層具有良好的封堵性,二次生烴形成的凝析氣,通過儲(chǔ)層直接輸導(dǎo)在斷層下降盤富集,形成環(huán)洼帶凝析氣藏(見圖2e)。馬廠構(gòu)造是典型的斷階疊合型斷塊群,西傾反向斷層主要對(duì)油氣起封閉作用,東傾斷層持續(xù)活動(dòng)與深層油源溝通,起輸導(dǎo)作用。構(gòu)造主體主要是“Z”型輸導(dǎo),近洼邊緣主要是儲(chǔ)層直接輸導(dǎo)。構(gòu)造高部位為東營(yíng)運(yùn)動(dòng)期成藏,低部位為館陶—明化鎮(zhèn)期成藏(見圖2f)。3.4移型斷階的發(fā)育這2類斷塊群多位于構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶或其附近。轉(zhuǎn)換交切型斷塊群指的是變換構(gòu)造區(qū)(帶)發(fā)育的斷塊群。遷移型斷階的形成與扭動(dòng)作用有關(guān),斷階的位置在走向上發(fā)生遷移,呈雁行式排列,如文南—?jiǎng)⑶f地區(qū)。由于其構(gòu)造位置特殊,控制油氣成藏的因素更為復(fù)雜,油氣主要富集在各斷塊的高部位。圈閉高點(diǎn)順隆起方向延伸,是油氣運(yùn)聚主要方向,輸導(dǎo)體系是復(fù)合體系。