渤海海域埕北低凸起及周圍地區(qū)構(gòu)造沉積特征與有利勘探目標(biāo)

郭　濤，李慧勇，石文龍，王思權(quán)，涂　翔

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津300452）

渤海海域埕北低凸起及周圍地區(qū)構(gòu)造沉積特征與有利勘探目標(biāo)

郭濤，李慧勇，石文龍，王思權(quán)，涂翔

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津300452）

埕北油田發(fā)現(xiàn)至今已30多年，但其滾動(dòng)勘探成效微弱。為緩解埕北油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的壓力，對渤海海域埕北低凸起及周圍地區(qū)進(jìn)行精細(xì)解剖及勘探潛力分析勢在必行。為此，利用層序地層分析、古地貌恢復(fù)以及儲(chǔ)層綜合預(yù)測技術(shù)，重新厘定研究區(qū)的構(gòu)造特征、地層發(fā)育、地層接觸關(guān)系以及沉積控制因素等。研究結(jié)果表明，埕北低凸起及周圍地區(qū)可分為凸起區(qū)披覆構(gòu)造帶、南側(cè)陡坡帶、北側(cè)緩坡帶和西側(cè)傾末超覆帶4個(gè)構(gòu)造帶。古近紀(jì)，研究區(qū)南側(cè)陡坡帶發(fā)育溝谷—斷層控制的扇三角洲沉積，北側(cè)緩坡帶發(fā)育溝谷—坡折控制的辮狀河三角洲沉積，西側(cè)傾末超覆帶發(fā)育走向轉(zhuǎn)換斜坡帶控制的辮狀河三角洲沉積。以埕北低凸起作為物源區(qū)形成的各方向的古近系扇三角洲及辮狀河三角洲砂體具有較好的儲(chǔ)集條件，與南、北邊界斷層及地層超覆帶相匹配，可形成構(gòu)造圈閉和地層超覆圈閉，具有較大的勘探潛力。

古近系構(gòu)造帶儲(chǔ)層預(yù)測沉積控制因素坡折帶埕北低凸起

埕北低凸起位于渤海西部海域，緊鄰沙南、渤中和埕北3大凹陷［1-3］，勘探面積約為490 km2。埕北油田位于埕北低凸起西段中海油礦區(qū)內(nèi)，已持續(xù)、高效開發(fā)近30年；但受可動(dòng)用儲(chǔ)量的限制，其穩(wěn)產(chǎn)、上產(chǎn)壓力越來越大，急需尋找新的替代儲(chǔ)量陣地。為此，筆者對埕北低凸起及周圍地區(qū)進(jìn)行全面解剖，厘清其構(gòu)造和地層發(fā)育特征、沉積控制因素和演化以及油氣富集規(guī)律，明確研究區(qū)下步的油氣勘探潛力，以期為埕北油田今后的油氣勘探及增儲(chǔ)上產(chǎn)提供依據(jù)。

1　構(gòu)造及地層發(fā)育特征

埕北低凸起西段具有南北雙斷、西部超覆的構(gòu)造特征，其邊界同沉積斷層活動(dòng)的差異性對地層發(fā)育、沉積相類型以及圈閉的形成均具有一定的控制作用。根據(jù)不同的構(gòu)造特征，可將埕北低凸起及周圍地區(qū)劃分為4個(gè)構(gòu)造帶，分別為凸起區(qū)披覆構(gòu)造帶、南側(cè)陡坡帶、北側(cè)緩坡帶和西側(cè)傾末超覆帶（圖1）。其中，凸起區(qū)披覆構(gòu)造帶主要指北西—南東向展布的狹長形埕北低凸起，其南、北兩側(cè)主要受邊界斷層控制，西側(cè)向凹陷區(qū)自然傾伏，主要為東營組上段—明化鎮(zhèn)組覆蓋的潛山構(gòu)造帶。南側(cè)陡坡帶的地層發(fā)育主要受控于高陡型的埕北1號(hào)邊界斷層，由于其劇烈活動(dòng)，導(dǎo)致凹陷區(qū)和凸起區(qū)具有相對較大的落差；且地層厚度變化明顯，靠近斷層部位的地層厚度較大，整體呈楔形延伸。北側(cè)緩坡帶受控于低緩型的沙南2號(hào)斷層，由于其活動(dòng)較弱，導(dǎo)致凹陷區(qū)和凸起區(qū)的相對落差較小，但仍控制著地層的發(fā)育。西側(cè)傾末超覆帶受斷層控制作用較小，埕北低凸起西側(cè)向凹陷區(qū)下傾并自然傾伏消失；而古近紀(jì)沙南凹陷的湖平面開始逐漸上升，地層逐層向凸起方向超覆沉積，在埕北低凸起的西側(cè)傾末端形成超覆尖滅帶。根據(jù)已鉆井的合成地震記錄標(biāo)定和地震反射特征，厘清了研究區(qū)的地層發(fā)育特征。其中，凸起區(qū)的潛山發(fā)育古近系東營組上段以及新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組，缺失孔店組、沙河街組和東營組下段等；而低凸起邊界斷層下降盤古近系發(fā)育較全，沙河街組和東營組較厚，且南側(cè)陡坡帶可能發(fā)育孔店組。

圖1　埕北低凸起西段構(gòu)造劃分Fig.1　Structuraldivision in thewestern section of the Chengbei low uplift

研究區(qū)的凸起區(qū)披覆構(gòu)造帶以埕北油田為代表，為披覆在埕北低凸起之上的半背斜構(gòu)造；其圈閉的繼承性良好，以發(fā)育淺層和潛山圈閉為主，但勘探程度較高，各類圈閉均已鉆探，目前的勘探潛力有限。埕北低凸起周圍地區(qū)古近系深層圈閉具有良好的勘探潛力，但近年來的研究相對較少；通過系統(tǒng)的構(gòu)造解釋，發(fā)現(xiàn)低凸起南、北側(cè)以邊界斷層作為遮擋，可形成一系列的斷塊和斷鼻圈閉；其中沙河街組頂部和東營組下段的圈閉面積均超過10 km2，圈閉幅度為60～300m。由于古近系逐層超覆于埕北低凸起西側(cè)斜坡，可形成一系列地層超覆圈閉，且圈閉面積較大、幅度適中；根據(jù)新處理的三維地震資料，可以刻畫出西側(cè)超覆帶的超覆點(diǎn)，確定沙河街組頂部的圈閉面積為4.4 km2，圈閉幅度為295m，東營組下段的圈閉面積為10.9 km2，圈閉幅度為290m。

2　沉積控制因素及演化

2.1沉積控制因素

2.1.1古物源區(qū)母巖類型控制砂體發(fā)育程度

在復(fù)雜斷陷盆地中，物源區(qū)的巖性是決定斜坡帶砂體發(fā)育程度的主要因素之一。當(dāng)物源區(qū)發(fā)育花崗巖等易于風(fēng)化形成粗碎屑沉積的巖性時(shí)，下游方向的砂體則相對發(fā)育；當(dāng)物源區(qū)發(fā)育碳酸鹽巖和泥質(zhì)巖時(shí)，下游方向的砂體一般不發(fā)育。在對中深層儲(chǔ)層預(yù)測的過程中，須進(jìn)行精細(xì)的物源分析，明確有效物源體系；對有效物源體系范圍及巖性組合的精細(xì)刻畫，將有助于對沉積體系的準(zhǔn)確預(yù)測以及對遠(yuǎn)景區(qū)油氣生、儲(chǔ)、蓋層的評價(jià)［4-8］。研究結(jié)果表明，埕北低凸起的母巖類型以中生界陸相碎屑巖和火山巖為主，北側(cè)出露部分前寒武系變質(zhì)花崗巖。渤海海域大量的勘探實(shí)踐證明，中生界陸相碎屑巖、火山巖以及前寒武系變質(zhì)花崗巖均為易風(fēng)化、可形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的良好母巖類型。

2.1.2古溝谷分布控制砂體匯聚方向

古溝谷是在基準(zhǔn)面下降到坡折帶之下，地表遭受剝蝕形成的殘留可容納空間，一般沿層序界面（不整合面）發(fā)育，為沉積物向盆地搬運(yùn)和堆積的古地貌低勢區(qū)。古溝谷是沉積物搬運(yùn)的直接證據(jù)，良好的溝道不僅可以提供沉積區(qū)砂體通暢并持續(xù)的供應(yīng)，還可以起到匯聚砂體的作用［9-11］。三維地震資料分析及勘探實(shí)踐結(jié)果表明，埕北低凸起及周圍地區(qū)下切溝谷發(fā)育且特征明顯，剖面上以V型和U型溝谷為主，平面上呈彎曲或分叉狀展布（圖2），順古溝谷下傾方向的斜坡帶應(yīng)為有利的砂體發(fā)育區(qū)。大型溝谷對研究區(qū)的沉積體系及物源輸導(dǎo)具有重要的控制作用，其既為物源區(qū)向盆地輸送沉積物的通道，也指示出水系的流向，進(jìn)而控制砂體的優(yōu)勢匯聚方向。

圖2　埕北低凸起及周圍地區(qū)古溝谷平面展布Fig.2　Palaeo-gully planar distribution in the Chengbei low upliftand its surrounding areas

2.1.3坡折帶發(fā)育控制砂體分布規(guī)模

坡折帶不僅可以反映古地形的變化，而且對沉積體系的發(fā)育、演化以及隱蔽圈閉的形成均具有重要的控制作用。坡折帶是由同沉積斷層長期活動(dòng)引起的沉積斜坡發(fā)生明顯變化的地帶，對盆地的可容納空間和沉積作用會(huì)產(chǎn)生重要的影響，并制約著沉積相帶的空間分布。同沉積斷層具有多種不同的組合樣式，其受控于構(gòu)造應(yīng)力場、先期斷裂系再活動(dòng)及重力調(diào)節(jié)作用。不同沉積斷層的組合樣式具有特定的古地貌特征，從而控制著砂分散體系及砂體的分布樣式［12-13］。

從剖面斷層樣式及其組合特征可以看出，埕北低凸起及周圍地區(qū)的坡折帶可分為單斷式陡坡坡折帶、斷階式緩坡坡折帶和走向轉(zhuǎn)換斜坡帶3種類型（圖3）。其中，單斷式陡坡坡折帶發(fā)育于邊界大斷層，由于斷層長期活動(dòng)，其上、下盤的落差較大，形成持續(xù)下陷型邊界，低凸起南側(cè)陡坡帶即屬于這種類型（圖3a）；單斷式陡坡坡折帶受邊界斷層強(qiáng)烈活動(dòng)的影響，斷層上、下盤的地層厚度具有較大差異，剝蝕物源主要沿邊界斷層直接向下降盤注入，入盆水系較為分散，運(yùn)移距離短，砂體垂向厚度大但平面規(guī)模小，常呈裙邊狀產(chǎn)出。斷階式緩坡坡折帶由2條以上斷層持續(xù)下陷所形成，早期盆緣斷層的斷距較大，晚期盆緣斷層的斷距較小，有的甚至僅斷至基底，成為上伏地層的隱伏斷層，使上伏地層在隱伏斷層處形成撓曲坡折，低凸起北側(cè)緩坡帶即屬于該類型（圖3b）；斷階式緩坡坡折帶的構(gòu)造活動(dòng)相對微弱，凸起區(qū)的剝蝕物源一般通過古溝谷進(jìn)行匯聚，通過溝谷（槽）向凹陷區(qū)輸送，由于坡折帶的坡度較緩，因此各臺(tái)階斷層均可接受物源區(qū)的供給，砂體的垂向厚度小但平面展布規(guī)模相對較大。埕北低凸起西側(cè)傾末端發(fā)育多條北西—南東走向的調(diào)節(jié)斷層，斷層傾向相同且相互疊覆，中間大部分區(qū)域位于斷層轉(zhuǎn)換部位，使斷層上、下盤之間平緩過渡，這種坡折帶類型即為走向轉(zhuǎn)換斜坡帶（圖3c）；由于低凸起西側(cè)地層向西傾伏，東側(cè)物源區(qū)進(jìn)入盆地的分支水系易于在走向轉(zhuǎn)換斜坡帶合并流入盆地，因此，走向轉(zhuǎn)換斜坡帶是富砂質(zhì)碎屑沉積非常發(fā)育的場所，砂體的沉積規(guī)模較大［14-15］。

圖3　埕北低凸起及周圍地區(qū)坡折帶類型Fig.3　Slopebreak belt types in the Chengbei low uplift and itssurroundingareas

2.2沉積演化

沙河街組沉積時(shí)期，埕北低凸起大面積出露水面，呈南北雙斷特征。中生界碎屑巖、火山巖和前寒武系變質(zhì)花崗巖經(jīng)過長期風(fēng)化剝蝕，具有較好的物質(zhì)基礎(chǔ)；且長期剝蝕及水流侵蝕，使得凸起區(qū)的溝谷十分發(fā)育，對剝蝕物具有匯聚作用。埕北低凸起南側(cè)陡坡帶受長期活動(dòng)的埕北1號(hào)斷層控制，其單斷式陡坡坡折帶的水系分散，碎屑物質(zhì)粒度粗、厚度大，但平面規(guī)模一般較小，圍繞邊界斷層常發(fā)育裙?fàn)钌热侵蕹练e。研究區(qū)北側(cè)緩坡帶主要發(fā)育斷階式緩坡坡折帶，其斷層逐級向北下掉，地層呈階梯式緩坡形態(tài)；凸起區(qū)的碎屑物質(zhì)隨水流入湖，由于水體較淺，碎屑物質(zhì)搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)，古沉積環(huán)境以辮狀河三角洲沉積為主，砂體在平面上呈朵狀分布、規(guī)模較大［16-17］。埕北低凸起西側(cè)傾末超覆帶主要發(fā)育北西—南東向調(diào)節(jié)斷層，調(diào)節(jié)斷層不直接控制沉積，其間重疊區(qū)的地層向盆地方向平緩下傾，所造成的勢能差對水流具有匯聚作用，沉積物最終沿著走向轉(zhuǎn)換斜坡帶向盆地內(nèi)部推進(jìn)（圖4）。

圖4　埕北低凸起及周圍地區(qū)沙河街組沉積時(shí)期—東營組沉積早期沉積模式Fig.4　Sedimentationmodelduring the depositionalstage of Shahejie-Lower Dongying Formation in the Chengbei low upliftand itssurroundingareas

在東營組下段沉積時(shí)期，埕北低凸起南、北側(cè)仍以扇三角洲和辮狀河三角洲沉積為主；但由于湖平面持續(xù)上升，沉積物多以退積為主。低凸起西側(cè)傾末超覆帶的沉積體具有更為明顯的超覆尖滅特征；隨著湖平面不斷上升，多期次辮狀河三角洲朵體逐層超覆于低凸起西側(cè)斜坡帶，并沿著斜坡帶依次向上傾方向尖滅。

在東營組上段沉積時(shí)期，埕北低凸起逐漸下沉于水下，沉積格架隨之發(fā)生改變。埕北低凸起及周圍地區(qū)具有統(tǒng)一的古地貌背景（地形高差消失），亦發(fā)育統(tǒng)一的沉積環(huán)境。

3　有利勘探目標(biāo)分析

埕北低凸起被生油凹陷所包圍，油氣主要以斷層和館陶組的厚層砂礫巖輸導(dǎo)。研究區(qū)邊界斷層下降盤發(fā)育多種類型的砂體，受南、北邊界斷層的遮擋形成了多個(gè)構(gòu)造圈閉，在研究區(qū)西側(cè)還發(fā)育大型地層超覆圈閉。由于針對埕北低凸起邊界斷層下降盤古近系構(gòu)造圈閉和地層超覆圈閉的探井較少，勘探程度相對較低；因此，目前埕北低凸起及周圍地區(qū)真正的勘探潛力，不是埕北油田主力產(chǎn)層（東營組上段），而是在東營組上段沉積之前、以埕北低凸起作為物源區(qū)時(shí)形成的各方向的古近系扇三角洲及辮狀河三角洲砂體［18-19］（圖5）。研究區(qū)西側(cè)陡坡帶和北側(cè)緩坡帶沙河街組—東營組下段的構(gòu)造圈閉及西側(cè)傾末超覆帶的地層超覆圈閉具有較大的勘探潛力，預(yù)測石油地質(zhì)資源量超過7 000× 104t。

圖5　埕北低凸起及周圍地區(qū)有利勘探目標(biāo)優(yōu)選Fig.5　Theoptimization of favorableexploration target in the Chengbei low upliftand its surrounding areas

3.1南側(cè)陡坡帶和北側(cè)緩坡帶構(gòu)造圈閉

構(gòu)造油氣藏主要分布于埕北低凸起的南側(cè)陡坡帶和北側(cè)緩坡帶，受埕北1號(hào)和沙南2號(hào)邊界斷層的長期繼承性活動(dòng)及遮擋作用控制，形成一系列斷鼻及斷塊圈閉，且圈閉形態(tài)好、面積大。研究結(jié)果表明，研究區(qū)沙河街組—東營組下段發(fā)育多套有利的儲(chǔ)蓋組合，整體上近源扇三角洲及辮狀河三角洲沉積的儲(chǔ)層較為發(fā)育。在沙河街組沉積時(shí)期，成巖階段整體處于中成巖階段A期，次生孔隙非常發(fā)育，儲(chǔ)層物性條件較好。南側(cè)陡坡帶和北側(cè)緩坡帶緊鄰沙南和埕北2大富生烴凹陷，且發(fā)育大量長期活動(dòng)性的斷層可以溝通油源，有利于油氣運(yùn)聚成藏，為油氣的優(yōu)勢聚集區(qū)。

3.2西側(cè)傾末超覆帶地層超覆圈閉

2012年根據(jù)新處理的三維地震資料，在埕北低凸起西側(cè)傾末超覆帶發(fā)現(xiàn)了曹妃甸21-A構(gòu)造。該構(gòu)造為兩側(cè)受斷層控制，上傾方向地層尖滅于潛山的地層超覆圈閉。古近紀(jì)，埕北低凸起西端的出露時(shí)間長、面積大，出露的潛山地層遭受剝蝕，為西側(cè)傾末超覆帶提供了充足的物源條件。曹妃甸21-A構(gòu)造位于西部走向轉(zhuǎn)換斜坡帶的有利砂體輸送通道上，其古近系繼承性發(fā)育有利的辮狀河三角洲沉積；且距離沙南生烴凹陷較近，在其上傾方向的埕北低凸起已發(fā)現(xiàn)埕北油田，位于油氣運(yùn)移路徑上的曹妃甸21-A構(gòu)造應(yīng)具有近源成藏的優(yōu)勢。

4　結(jié)論

通過系統(tǒng)的構(gòu)造、地層、古地貌及沉積體系分析，將埕北低凸起及周圍地區(qū)劃分為凸起區(qū)披覆構(gòu)造帶、南側(cè)陡坡帶、北側(cè)緩坡帶和西側(cè)傾末超覆帶4個(gè)構(gòu)造帶，發(fā)育單斷式陡坡坡折帶、斷階式緩坡坡折帶和走向轉(zhuǎn)換斜坡帶3種坡折帶類型。古近紀(jì)，研究區(qū)南側(cè)陡坡帶發(fā)育溝谷—斷層控制的扇三角洲沉積，北側(cè)緩坡帶發(fā)育溝谷—坡折控制的辮狀河三角洲沉積，西側(cè)傾末超覆帶發(fā)育走向轉(zhuǎn)換斜坡帶控制的辮狀河三角洲沉積。埕北低凸起作為物源區(qū)發(fā)育的各方向的古近系扇三角洲和辮狀河三角洲砂體，若與構(gòu)造相匹配，可形成構(gòu)造和地層超覆圈閉，具有復(fù)式油氣成藏的勘探潛力，預(yù)測石油地質(zhì)資源量超過7 000×104t。

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編輯鄒瀲滟

Tectonic-sedimentary characteristicsand favorableexp loration targets in the Chengbei low up liftand neighboring regions in BohaiSea area

Guo Tao，LiHuiyong，ShiWenlong，Wang Siquan，Tu Xiang
（BohaiOilfield Exploration and DevelopmentResearch Institute，Tianjin Branch Company，CNOOC，Tianjin City，300452，China）

Chengbeioilfield has been found for over 30 years，but the progressive exploration resulthere is not satisfied.It is imperative to finely describe tectonic-sedimentary characteristics in the Chengbei low upliftand neighboring regions in BohaiSea area and analyze the exploration potential to ease the stressof increasing oil reservesand productionson Chengbeioilfield.The tectonic characteristics，stratigraphy and stratigraphic contact，and sedimentary controlling factors in the study region were described again or redefined using sequence stratigraphy analysis，paleo-geomorphology restoration and comprehensive reservoir prediction technology.The research results show that the Chengbei low upliftand its surrounding area can be divided into 4 tectonic belts：drape structural belt in the low uplift，steep slope zone in the south，gentle slope zone in the north and overlapping belt pitching out into the west.In the Paleogene，fan delta deposited in the south steep slope zonewas controlled by a ravine-faultsystem，and braided river delta deposited in thenorth gentle slope zonewas controlled by a ravine-slope break system while thatdeposited in thewestwas controlled by a trend-transform zone thatpinchingoutinto thewest.The Paleogene fan deltasand braided river delta sandbodieshavebetter reservoir conditionswith provenance from the Chengbei low uplift，which could form structural and stratigraphic overlap traps combiningwith the south and north boundary faultsand stratigraphic overlap belts.

Palaeogene；tectonic belt；reservoir prediction；sedimentary control factors；slope break belt；Chengbei low uplift

TE112.2

A

1009-9603（2015）02-0028-05

2015-01-09。

郭濤（1981—），男，山東菏澤人，工程師，碩士，從事層序地層學(xué)、儲(chǔ)層預(yù)測及油氣勘探工作。聯(lián)系電話：（022）25801063，E-mail：guotao2@cnooc.com.cn。

國家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（2011ZX05023-002）。