松遼盆地梨樹斷陷斷陷層構造巖相帶劃分及其控藏作用——以營城組為例

安天下

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257100)

2017-07-15

安天下(1986—)，男，吉林四平人，中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院工程師，碩士，主要從事油氣成藏勘探理論與技術研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.03.001

松遼盆地梨樹斷陷斷陷層構造巖相帶劃分及其控藏作用——以營城組為例

安天下

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257100)

構造巖相帶的劃分對于指導斷陷盆地油氣勘探具有重要的意義。綜合考慮構造區(qū)帶劃分、斷裂特征、構造樣式和沉積相特征,對梨樹斷陷斷陷層營城組進行構造巖相帶的劃分及其控藏作用的分析。結果表明:在多期構造活動作用下,梨樹斷陷營城組時期可劃分為陡坡-沖積-近岸水下扇、東南斜坡-辮狀河三角洲、北部斜坡辮狀河三角洲、中央構造-辮狀河三角洲前緣和洼陷-濁積巖等5類12種構造巖相帶。不同構造巖相帶內部構造與巖相有不同的時空匹配特點,進而控制了各層系有利儲層分布、圈閉發(fā)育、輸導條件和油氣聚集成藏特征,形成了營城組油氣近源成藏、有序性分布、層狀疊合的聚集模式。

斷陷層;營城組;構造巖相帶;控藏作用;油氣分布聚集

構造巖相帶是指在層序格架內,構造區(qū)帶、內部樣式與受構造背景控制的沉積體系的統(tǒng)一體。它能夠較好地反映構造與沉積之間的成因聯(lián)系,指導對油氣成藏過程各要素匹配關系的分析及有利區(qū)的預測[1-3]。多位學者在準噶爾盆地、二連盆地、遼東灣盆地、烏爾遜凹陷、冀中坳陷和東營凹陷等地區(qū)開展過構造巖相帶方面的研究,并分析了對油氣成藏方面的控制作用,取得了較好的效果[4-10]。目前,在梨樹斷陷的斷陷層和坳陷層均取得了一定勘探成果,但多集中于中央構造帶及斜坡邊部的構造及構造-巖性類油藏[11-12],勘探區(qū)域和油氣藏類型較局限。因此,本文擬以構造巖相帶研究為主線,利用“構造區(qū)帶劃分與沉積體系剖析相匹配”的研究思路,對梨樹斷陷構造巖相帶進行細分研究,總結構造巖相帶對油氣成藏的控制作用,對梨樹斷陷油氣勘探具有重要的指導意義。

1 區(qū)域地質概況

梨樹斷陷位于松遼盆地東南隆起區(qū)東南端,北臨楊大城子凸起,西接沈陽凸起,東南部為公主嶺凸起,為斷拗疊置的復合型含油氣盆地。斷陷構造層自下而上劃分為火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組[13]。沙河子組、營城組為斷陷層一個主要的二級層序,沙河子組分為SQ1、SQ2和SQ3 3個三級層序,營城組分為SQ4和SQ5 2個三級層序。梨樹斷陷的演化經(jīng)歷了初始裂陷、斷陷、斷拗轉換、坳陷和后期構造反轉等階段。各演化階段應力場方向不同,裂陷期為EW向拉張,斷陷期為EW向拉張,斷拗轉換期為NW拉張與左旋走滑復合作用,坳陷期為整體沉降,反轉期為NW向擠壓。

2 構造特征

2.1 斷裂特征

斷裂是研究區(qū)主要的控盆構造變形方式。在多期構造運動作用下,營城組地層中發(fā)育了NS、NE和NW 3個優(yōu)勢方向的數(shù)百條斷層。根據(jù)斷層性質、幾何要素和對盆地發(fā)育的控制作用,可分為四級(圖1),不同級別的斷層具有不同的控制作用。NS向的桑樹臺控盆斷裂為一級斷裂,控制了梨樹斷陷斷陷期整體的沉降中心。NE走向的4條走滑斷裂為二級斷層,包括盆地中部的小寬斷裂,西北部的皮家斷裂,小寬斷裂東南側的秦家屯斷裂和秦東斷裂[13-14]。三級斷層主要指盆地中各期構造運動產(chǎn)生的次級斷層,走向以SN向為主、少量NE向;平面上呈平行式排列,多為一、二級斷層伴生,底部多終止于一、二級斷層界面。四級斷層主要指盆地中除一、二、三級斷層以外的斷層,平面上以南北向為主,多平行式排列;剖面上多與高級別斷層相交形成“Y”字或反“Y”字形態(tài)組合。

圖1 梨樹斷陷斷裂分布

2.2 構造帶劃分

在盆地內一、二級斷層的控制作用下,形成了西部陡坡帶、東南和北部2個斜坡帶、中央構造帶和桑樹臺、蘇家屯和雙龍3個洼陷帶的構造區(qū)帶的分布特征(圖2)。

圖2 梨樹斷陷構造帶劃分

在各二級構造帶內部,受各級斷層的活動性、分布、排列及之間的組合特征,可進一步細分。陡坡帶發(fā)育受桑樹臺斷裂持續(xù)活動控制,活動速率計算顯示,該斷裂在縱向上具分期性:營城組時期活動性最強,沙河子組次之,登婁庫組時期最弱;平面上具分段性:由南向北可分為北段、中段和南段,至營城組末期,桑樹臺斷裂發(fā)育二臺階構造。陡坡帶根據(jù)一級斷層的形態(tài)特征,可細分為板式陡坡區(qū)、鏟式陡坡區(qū)和二臺階區(qū)。東南斜坡帶內發(fā)育秦家屯、秦東走滑斷層,以及多條南北向和北西向三、四級斷層。營城時期,受小寬和秦東斷裂的挾持發(fā)育七棵樹向斜;在秦家屯和秦東斷裂之間發(fā)育秦家屯-小城子鼻狀構造區(qū);向東向南為秦家屯-金山斜坡區(qū)。根據(jù)東南斜坡帶內部斷裂和構造樣式特征,細分為七棵樹向斜區(qū)、秦集屯-小城子鼻狀構造區(qū)和秦集屯東-金山斜坡區(qū)。北部斜坡帶內部發(fā)育皮家走滑斷裂和多條SN向三、四級斷裂。蘇家屯地區(qū)發(fā)育曲家屯斷層和一系列南北向西傾斷層;皮家斷裂-十屋3井區(qū)主要發(fā)育平行展布的近南北向斷層,東傾多于西傾,剖面主要呈反“Y”塹壘式構造樣式;十屋北區(qū)域為多條西傾正斷層;雙龍地區(qū)斷層發(fā)育減少。根據(jù)北部斜坡帶內部斷裂及構造樣式特征,可細分為蘇家屯順向斷階區(qū)、皮家反“Y”式塹壘區(qū)和十屋北順向斷階區(qū)。中央構造帶在小寬斷層的西北部發(fā)育一系列南北走向的雁列式排列與之斜交的正斷層;洼陷帶受構造運動影響較少,整體構造特征差別較小。

3 構造帶沉積體系特征

在構造活動和三大凸起物源供給等多因素控制下,研究區(qū)營城組主要發(fā)育了辮狀河三角洲、近岸水下扇、沖積扇和濁積巖4類沉積相(圖3)。

3.1 辮狀河三角洲

營城組時期斜坡帶發(fā)育的主要沉積體系。研究區(qū)北部和東南2個斜坡帶在營城組時期為寬緩斜坡地形,接受來自楊大城子和公主嶺凸起的物源供給,扇體進積,前緣亞相發(fā)育規(guī)模較大,橫向連片分布。

3.2 近岸水下扇

主要發(fā)育于陡坡帶邊界斷裂下降盤。近岸水下扇發(fā)育和分布特征受邊界斷層活動和斷裂產(chǎn)狀的控制,平面上呈現(xiàn)條帶分布特征,為來自沈陽凸起的近源快速堆積,向深洼帶沉積范圍相對較窄,側向與深湖相泥巖對接。

圖3梨樹斷陷營城組沉積相類型及特征

3.3 沖積扇

營城組時期,在桑樹臺斷層南段二臺階構造區(qū)域,接受來自沈陽凸起物源,發(fā)育沖積扇沉積。受地形控制,其發(fā)育的厚度和范圍較小,巖性顏色多為雜色或者紅褐色特征。

3.4 濁積巖

主要分布于半深湖-深湖環(huán)境過渡的地區(qū),多為西部陡坡帶、北部和東南斜坡帶扇體前緣砂體滑塌成因,單層厚度較薄,與湖相泥巖互層沉積。

4 構造巖相帶劃分及控藏作用

4.1 構造巖相帶劃分

綜合考慮梨樹斷陷構造帶類型及特征、各營城組三級層序內部三級斷裂發(fā)育及組合特征、各構造帶發(fā)育的主要沉積體系,將營城組層序SQ5劃分為5類12種構造巖相帶:陡坡-沖積-近岸水下扇構造巖相帶,劃分為板式陡坡區(qū)、鏟式陡坡區(qū)和二臺階區(qū);東南斜坡-辮狀河三角洲構造巖相帶,分為七棵樹向斜區(qū)、秦家屯順向斷階區(qū)、小城子反向斷階區(qū)和金山順向斷階區(qū);北部斜坡辮狀河三角洲構造巖相帶,劃分為蘇家屯順向斷階區(qū)、皮家反“Y”式塹壘區(qū)和十屋北順向斷階區(qū);中央構造-辮狀河三角洲前緣構造巖相帶;洼陷-濁積巖構造巖相帶(圖4)。

圖4 梨樹斷陷構造巖相帶劃分

4.2 構造巖相帶的控藏作用

4.2.1 不同構造巖相帶有利儲層分布的差異性

營城組各構造巖相帶有利儲層發(fā)育及分布特征存在差異,受埋藏深度、構造作用、沉積類型及成巖演化等因素控制。中央構造巖相帶內儲層主要為來自東南和北部辮狀河扇體前緣交匯沉積,埋藏相對淺,同時受小寬走滑構造影響,內部斷裂發(fā)育,后期改造作用強,儲集條件最好;東南、北部斜坡構造巖相帶內辮狀河三角洲沉積搬運距離相對較遠,分選磨圓好,儲集條件次之;陡坡構造巖相帶沖積扇-近岸水下扇多為近源快速堆積,儲集條件相對差;洼陷構造巖相帶濁積巖由于埋藏較深,成巖作用強,儲集條件較差。同時,在各構造巖相帶內部不同區(qū)域儲集條件也不同。以東南斜坡構造巖相帶為例,其內部3個區(qū)物性參數(shù)統(tǒng)計表明,由金山、秦家屯至七棵樹呈變好趨勢。沉積組構分析來看,在金山地區(qū)含礫砂巖、砂礫巖為主,大小混雜、分選、磨圓差,主要含油氣儲層儲集空間為原生粒間孔隙、礫內孔隙和裂縫組合,平均孔隙度為4.7%,滲透率0.81×10-3μm2;秦家屯地區(qū)儲層巖性以含礫砂巖、細—粗砂巖為主,成分、結構成熟度中等,儲集空間為原生孔隙、溶蝕孔隙和裂隙,平均孔隙度為6.9%,滲透率4.9×10-3μm2;七棵樹過渡為中—細砂巖為主,大小均勻,分選、磨圓較好,油氣儲層儲集空間主要為粒間孔隙、溶蝕孔隙和裂隙,平均孔隙度為7.3%,滲透率6.9×10-3μm2(表1)。因此,在不同構造巖相帶內部,有利儲層的發(fā)育及分布受控于不同因素,進一步控制了油氣平面及縱向上的富集。

表1 東南斜坡-辮狀河三角洲構造巖相帶不同地區(qū)儲層特征表

4.2.2 不同構造巖相帶圈閉類型的差異性

構造巖相帶決定了構造巖性為主、多類型并存的圈閉發(fā)育特征。盆地構造演化運動形成了T3、T4、T41、T42和T5等5個不整合面。多級別、多走向、多性質、多組合方式斷層疊加,營城組形成了多種構造樣式,進一步與各類儲集砂體匹配形成了多種圈閉類型。北部斜坡構造巖相帶發(fā)育由順向、反向斷階為主的伸展構造樣式,與分流水道、席狀砂體匹配形成的構造巖性、構造、不整合遮擋類圈閉;東南斜坡構造巖相帶發(fā)育由正、反“Y”字形塹壘式等伸展構造樣式,與扇體前緣砂體匹配,并受后期抬升影響,主要發(fā)育構造巖性、巖性、地層超覆類圈閉;陡坡構造巖相帶主要發(fā)育巖性類圈閉;中央構造巖相帶以“Y”字形、反“Y”字形、順向斷階、反向斷階、花狀構造等走滑構造樣式與扇、辮狀河三角洲前緣砂體匹配形成的構造-巖性、構造類圈閉;洼陷構造巖相帶發(fā)育的斷裂相對較少,主要發(fā)育濁積巖包裹于深湖相泥巖中形成的巖性類圈閉。圈閉由陡坡帶、洼陷帶、中央構造帶至斜坡帶呈有序性分布特征。

4.2.3 不同構造巖相帶油氣運移方式的差異性

梨樹斷陷構造演化過程控制了斷陷湖盆由局限到廣盆、沉積中心北移的變遷的演化過程,以及火石嶺組、SQ2、SQ3和SQ4四套優(yōu)質烴源巖的發(fā)育[14]。盆地內發(fā)育的不同級別、不同性質的斷層及其與砂體相匹配形成的輸導體系是研究區(qū)油氣輸導的主要路徑。其中,一級、二級和三級斷層為盆地內主要的油源斷層,控制了油氣垂向輸導。陡坡構造巖相帶控盆一級斷層,中央構造巖相帶二級小寬走滑斷裂,東南和北部構造巖相帶內的皮家、秦家屯和秦東走滑斷裂均為控制油氣垂向運移的優(yōu)勢路徑,在該類斷層附近區(qū)域目前已發(fā)現(xiàn)的多個油氣田,如皮家氣田、十屋油田、七棵樹油田和秦家屯油田等。而骨架砂體與斷層匹配形成的“階梯式”和“T型”輸導體系控制了油氣的橫向輸導,油氣沿垂向油源斷層向上運移后,繼續(xù)沿該類輸導格架向各構造巖相帶內構造高部位運移。

4.2.4 不同構造巖相帶油氣富集程度的差異性

梨樹斷陷烴源巖分布演化特征、成藏期的構造背景和坳陷期改造、沉積相帶(儲層物性)及輸導條件共同控制了營城組油氣近源、有序性分布、層狀疊合聚集模式(圖5)。

圖5 梨樹斷陷近南北向不同構造巖相帶油氣藏分布模式

構造活動決定了盆地升降,進而控制了烴源巖演化過程,在梨樹斷陷內形成了蘇家屯影城組、雙龍沙河子組、中部沙河子、營城組和南部火石嶺組4套含油氣系統(tǒng)。油氣源對比顯示,成藏期油氣聚集多呈近源分布的特點,且烴源巖類型控制了油氣藏地化特征。如金山氣田發(fā)現(xiàn)的煤型氣主要來自僅分布于金山地區(qū)的火石嶺組Ⅲ型干酪根供烴;中央構造帶發(fā)現(xiàn)的油型氣主要為桑樹臺洼陷帶SQ3Ⅱ1型干酪根供烴;蘇家屯、雙龍油田的油氣主要來自SQ4Ⅱ1型干酪根供烴。受不同構造巖相帶圈閉類型分布特點的控制,油氣藏呈有序性分布:在陡坡帶和洼陷帶主要發(fā)育巖性氣藏;中央構造帶以構造巖性、構造油氣藏為主;斜坡帶以構造巖性、地層油藏為主。如雙龍油田發(fā)育側向封堵巖性油藏,八屋氣田發(fā)育構造巖性油氣藏,金山氣田發(fā)育不整合遮擋油氣藏,七棵樹油田發(fā)育上傾尖滅油氣藏。儲層發(fā)育程度、物性條件控制了油氣富集程度及流體性質縱向差異分布。層序SQ4、SQ5下降半旋回發(fā)育大型進積扇體,目前營城組已發(fā)現(xiàn)油氣藏主要分布于這兩個層位的有利儲集砂體中,呈現(xiàn)上油下氣的層狀疊合分布特征。

5 結 論

(1)在構造運動的控制下,梨樹斷陷內形成了陡坡帶、東南斜坡帶、北部斜坡帶、洼陷帶和中央構造帶等5個構造區(qū)帶;同時形成了數(shù)百條不同級別、不同控制作用和不同組合分布特征的斷裂;發(fā)育了近岸水下扇、辮狀河三角洲、沖積扇和濁積巖等沉積體系類型。

(2)根據(jù)構造區(qū)帶分布、構造樣式和沉積體系,營城組可劃分為5類12種構造巖相帶。不同構造巖相帶內發(fā)育不同類型的圈閉,同一種構造巖相帶具有相同或相似的油氣成藏條件。

(3)構造巖相帶控制了各區(qū)帶儲層物性特征,以構造-巖性圈閉為主、多類型圈閉并存的發(fā)育及有序分布特征,形成了多種構造樣式與砂體匹配形成的“T型、階梯型”的縱橫向輸導體系類型及輸導方式,控制了4套主力優(yōu)質烴源巖及由下向上、由南向北的發(fā)育分布,形成了4個含油氣系統(tǒng)。結合成藏期的構造背景和坳陷期改造、沉積相帶、有利儲層分布及輸導條件共同控制了營城組油氣近源、有序性分布、層狀疊合聚集模式。

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[責任編輯]董大偉