渤南低凸起西段構(gòu)造成因機制與油氣成藏規(guī)律研究

呂丁友 侯東梅 楊慶紅 彭文緒 牛洪彬

（1.中國地質(zhì)大學（北京）； 2.中海石油（中國）有限公司天津分公司； 3.中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院）

渤南低凸起西段構(gòu)造成因機制與油氣成藏規(guī)律研究

呂丁友1，2侯東梅2楊慶紅2彭文緒2牛洪彬3

（1.中國地質(zhì)大學（北京）； 2.中海石油（中國）有限公司天津分公司； 3.中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院）

SN向伸展構(gòu)造系統(tǒng)和NNE向右旋走滑構(gòu)造系統(tǒng)的長期交互作用，控制了渤海海域渤南低凸起西段深淺層（古近系和新近系）構(gòu)造圈閉的形成：深層圈閉是漸新世走滑斷層擠壓反轉(zhuǎn)形成，提出了“剪刀式”反轉(zhuǎn)模式；淺層圈閉是新構(gòu)造運動誘發(fā)的渤南低凸起西段南邊界大斷層產(chǎn)生拉分伸展運動的產(chǎn)物。走滑斷層在深淺層圈閉形成過程中起到了建設性作用。分析了研究區(qū)新近系油氣成藏規(guī)律，強調(diào)“Y”字型伴生斷層對油氣分布范圍的控制作用，提出了“紡錘體式”油氣分布模式；指出走滑斷層與邊界斷層或深大斷層結(jié)合部位易引起地層褶皺變形形成圈閉，這也是油氣運移的活躍部位，在今后的勘探工作中應加以關(guān)注。

渤南低凸起西段 構(gòu)造成因機制 油氣成藏規(guī)律 “剪刀式”反轉(zhuǎn)模式 “紡錘體式”油氣分布模式

圖1 渤南低凸起西段構(gòu)造簡圖

渤南低凸起位于渤海海域南部，其被郯廬斷裂東西支切割為3段，即渤南低凸起西段、中段和東段。渤南低凸起西段東以郯廬右旋走滑斷層西支為界，西至渤中25－1油田西邊界2號走滑斷層，東西長約45km，北部緊鄰渤中凹陷，西北臨近沙南凹陷，南面以南掉大斷層為界與黃河口凹陷西洼相連（圖1）。渤南低凸起西段被3個富生烴凹（洼）陷包圍，成藏條件十分優(yōu)越；近SN向伸展構(gòu)造系統(tǒng)[1]和NNE向右旋走滑構(gòu)造系統(tǒng)[1]長期的交互作用，控制了該區(qū)深淺層（古近系和新近系）構(gòu)造圈閉的形成，發(fā)育了眾多的圈閉。近年來在該區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了渤中25－1、渤中26－2、渤中25－1南、渤中26－1、渤中26－3等一批大、中、小型油氣田。從目前發(fā)現(xiàn)的儲量分布來看，逾70%的油氣分布在南界大斷層下降盤的新近系地層，反映了該邊界大斷層強大的油氣垂向輸導能力，且油氣分布在縱橫向上具有較強的規(guī)律性。深入分析渤南低凸起西段控制圈閉形成的構(gòu)造力學成因機制和南界大斷層及其分支斷層對新近系油氣分布的控制作用，對類似地區(qū)的油氣勘探具有借鑒意義。

1 構(gòu)造成因機制分析

渤南低凸起西段區(qū)域構(gòu)造應力場主要受控于3條主干斷層，即1號邊界斷層、作為渤南低凸起西段東邊界的郯廬西支走滑斷層和作為西邊界的2號走滑斷層（圖1）。2條主走滑斷層走向NNE向，近似平行；1號邊界斷層走向近EW向，向東西延伸并分別終止于郯廬西支走滑斷層和2號走滑斷層，3條主干斷層相互搭接，在平面上形成“H”形斷層組合；3條斷層均深切基底，除2號走滑斷層漸新世末期以來活動較弱以外，其他2條斷層均長期活動。這3條力源大斷層相互作用，長期控制著渤南低凸起西段的構(gòu)造發(fā)育，由深至淺形成不同的圈閉樣式。深層（古近系）圈閉類型主要為擠壓反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造，以渤中25－1構(gòu)造為代表；淺層（新近系）圈閉類型主要表現(xiàn)為發(fā)育于邊界大斷層（1號斷層）下降盤的具有滾動性質(zhì)的斷裂背斜，成群帶分布，具代表性的有渤中25－1南構(gòu)造、渤中26－3構(gòu)造、渤中27－1構(gòu)造（群）等。研究認為走滑斷層在渤南低凸起西段深淺圈閉形成過程中起到了重要作用，是控制圈閉形成的主要因素。

1.1 深層圈閉形成的3個主要控制因素

渤中25－1構(gòu)造位于渤南低凸起西傾末端1號斷層上升盤，是一個被1號和2號斷層所夾持的擠壓反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造，褶皺變形主要集中在古近系地層，具有圈閉埋藏深（3200～3900 m）、圈閉范圍中等（28 km2）、圈閉幅度大（200 m）等特點。該圈閉的形成主要受以下3個因素控制。

1.1.1 “剪刀式”凸起傾末端斷裂格局為構(gòu)造反轉(zhuǎn)提供了有利的邊界條件

從基底地震反射解釋結(jié)果來看，渤中25－1地區(qū)基底（T8）塊體可分為2塊，即位于東部的渤南低凸起西傾末端塊體和位于西部的埕北低凸起東傾末端塊體，2個凸起塊體以2號深大走滑斷層為界。埕北低凸起東傾末端在研究區(qū)內(nèi)走向NE，與NNE向2號走滑斷層成銳角接觸，表現(xiàn)為明顯的右旋走滑特征。渤南低凸起西傾末端塊體又可進一步分為2個次一級的基底塊體，即傾末南支基底塊體和傾末北支基底塊體。渤南低凸起西傾末端的基底繼承了渤南低凸起區(qū)的“雙峰”結(jié)構(gòu)，分為南北2支，南支基底“山梁”向SW方向傾末，北支基底“山梁”向NW方向傾末，構(gòu)成渤南低凸起向西“分叉”傾末消失于2號右旋走滑斷層的形似“剪刀”的基底斷裂格局（圖2）。渤南低凸起西傾末端北支基底“山梁”較南支相對寬闊，基底內(nèi)幕斷層發(fā)育，埋深較淺；南支基底“山梁”相對狹窄，埋藏較深，北（支）高南（支）低，兩基底“山梁”之間以一南掉的傾角低緩的基底內(nèi)幕大斷層相連，構(gòu)成“兩山夾一谷”的基底構(gòu)造形態(tài)。

圖2 渤中25－1地區(qū)基底斷裂格局示意圖

通過以上基底格局描述可以知道：渤中25－1構(gòu)造沙河街組圈閉位于渤南低凸起西傾末端南北2支山梁和2號走滑斷層所夾持的封閉區(qū)域內(nèi)，這種“剪刀式”凸起傾末端終止于2號走滑斷層的斷裂格局嚴格控制了晚期擠壓變形構(gòu)造運動的南、北邊界和西邊界，為發(fā)育在基底溝谷之上的渤中25－1正反轉(zhuǎn)構(gòu)造的形成提供了有利的邊界條件。

1.1.2 巨厚的沙三段—孔店組塑性地層為構(gòu)造擠壓反轉(zhuǎn)提供了有利的地層條件

在始新世時期，渤中25－1地區(qū)為渤南低凸起南北2支傾末“山梁”和西側(cè)的埕北低凸起東傾末端所包圍的相對封閉的“山谷”（圖2），在裂陷伸展的區(qū)域構(gòu)造背景下，渤中25－1地區(qū)作為匯源區(qū)沉積了巨厚的孔店組、沙四段、沙三段地層（最大厚度約3000 m），從鉆井已揭示的地層巖性來看，沙三段地層以湖相泥巖為主，該套巨厚的塑性地層為構(gòu)造擠壓反轉(zhuǎn)提供了有利的地層條件。

1.1.3 2號右旋走滑斷層的劇烈活動為構(gòu)造擠壓反轉(zhuǎn)提供了力源

從構(gòu)造發(fā)育情況（圖3）可以看出，渤中25－1構(gòu)造深層沙河街組圈閉自沙三段沉積末期開始發(fā)育，在沙二段沉積末期，沙三段頂面構(gòu)造已經(jīng)形成但圈閉幅度較小，尚處于構(gòu)造發(fā)育的雛形期；此后該構(gòu)造持續(xù)發(fā)育，不斷隆升，圈閉幅度變大，到東二下段沉積末期，構(gòu)造幅度與現(xiàn)今幅度基本相當，從沙二段沉積末期到東二下段沉積末期是該構(gòu)造的主要形成期；到漸新世末期，構(gòu)造又有微弱發(fā)育隆升，并最終定型。與之相應，作為控制該構(gòu)造形成的2條主要斷層（1號邊界斷層和2號走滑斷層）在構(gòu)造的主要形成期（沙二段沉積末期到東二下段沉積末期）也表現(xiàn)出強烈的活動性。從1號斷層的生長發(fā)育情況來看（圖4），該斷層早期（始新世末—漸新世）劇烈活動，沙二段沉積末期到東二下段沉積末期最大生長指數(shù)達到2.74，中新世時期斷層活動微弱或基本上不活動；晚期即第四系沉積時期，受新構(gòu)造運動的影響，該斷層又有所活動，生長指數(shù)為1.14。

圖3 渤中25－1南油田構(gòu)造發(fā)育剖面圖

圖4 渤南低凸起西段1號邊界大斷層生長指數(shù)圖

2號走滑斷層在漸新世早期—中期（相當于沙二段沉積末期到東二下段沉積末期）活動劇烈，以壓扭性為主，在地震剖面上，地層表現(xiàn)為強烈的正牽引拖曳形變；漸新世晚期活動微弱直至消失，以張扭性為主，在地震剖面上，地層表現(xiàn)為微弱的逆牽引形變；在方差切片上，從深到淺也表現(xiàn)為由一條清楚的大斷層演變?yōu)橐幌盗杏译A雁行小斷層直至消失。正是2號走滑斷層在沙二段沉積末期到東二下段沉積末期強烈的右旋壓扭性強烈活動，在老基底斷層（1號斷層、內(nèi)幕斷層等）相對伸展活化的背景下，為構(gòu)造擠壓反轉(zhuǎn)提供了力源。

1.2 深層圈閉力學成因機制

始新世末期—漸新世中期，2號右旋走滑斷層劇烈活動，切割凸起，斷層兩盤地層發(fā)生平移、壓扭和旋轉(zhuǎn)。由于2號右旋走滑斷層平面上對基底地層的拖曳作用，造成渤南低凸起西傾末端南、北2支基底剛性“山梁”之間的老滑脫面被激活（平面上2個“山梁”狀如剪刀，圖2），發(fā)生相對運動，擠壓上覆塑性孔店組、沙河街組地層發(fā)生褶皺變形，上拱反轉(zhuǎn)形成渤中25－1構(gòu)造（圖5），筆者將這種位于凸起“分叉”傾末端部位的構(gòu)造反轉(zhuǎn)方式稱為“剪刀式”反轉(zhuǎn)模式。

圖5 渤中25－1構(gòu)造擠壓反轉(zhuǎn)典型剖面特征（in1675）

1.3 淺層圈閉力學成因機制

渤南低凸起西段的淺層圈閉是新構(gòu)造運動[2－3]誘發(fā)1號邊界大斷層產(chǎn)生拉分伸展運動的產(chǎn)物。淺層圈閉形成的時期很晚（圖3），在明下段沉積末期構(gòu)造尚未發(fā)育，到明上段沉積末期，也就是第四系沉積早期構(gòu)造以事件式迅速形成。筆者認為，作為渤南低凸起西段東西邊界的2條走滑斷層在更新世—全新世的右旋走滑活動為先存的1號邊界斷層提供了近南北向的拉分伸展分量（圖1），使得大斷層下降盤淺層地層發(fā)生褶皺，并派生出許多伴生小斷層，形成具有滾動性質(zhì)的淺層斷裂背斜圈閉，這類圈閉一般具有面積大、幅度低、埋藏淺、高點多、長軸方向與大斷層走向平行、小斷層發(fā)育的特點。圈閉面積與主斷層的規(guī)模一般成正比。在圈閉形成的同時，伴生小斷層與1號邊界大斷層成“Y”字型接觸，共同組成油氣向淺層垂向快速運移的通道。

2 新近系油氣成藏規(guī)律

如前所述，渤南低凸起西段新構(gòu)造運動誘發(fā)的邊界大斷層的活動不僅控制了淺層圈閉的形成，大斷層及其伴生小斷層構(gòu)成的油氣晚期成藏輸導體系也控制了淺層油氣在縱橫向上的分布，表現(xiàn)出較強的規(guī)律性。

（1）在縱向上，油氣分布表現(xiàn)為“傘”形，越靠近油源大斷層含油層段越多、累計含油地層越厚，離油源斷層越遠含油層段越少且累計含油地層越薄

渤中25－1南油田靠近1號大斷層的7井區(qū)，由于大斷層活動劇烈（明下段斷距200～300 m），斷層垂向輸導能力強，從明下段I油組到VI油組均有油氣分布，油氣顯示層段厚度約有550 m；遠離大斷層的8井區(qū)油氣主要集中在IV油組底部和V油組頂部約50～80 m的地層厚度范圍內(nèi)；而距離油源大斷層最遠的12井區(qū)，只在主力含油層段IV油組發(fā)現(xiàn)3 m油層（圖6）。油氣在縱向上的這種“傘”形分布特征突顯了1號大斷層在油氣運移上的主導地位。

（2）在橫向上，與1號大斷層成“Y”字型組合的伴生斷層對油氣分布的控制作用明顯，且作為邊界控制著各油組油氣平面上的分布

圖6 渤中25－1南油田成藏模式圖

將明下段劃分為7個研究單元來揭示油氣在平面上的分布規(guī)律，這7個單元從深到淺依次為VI油組、V油組、IV油組、III油組、II油組2單元（II－2）、II油組1單元（II－1）、I油組。鉆探結(jié)果（圖7）揭示：VI油組油層分布范圍較小，只分布于7井區(qū)、5井區(qū)和6井區(qū)的高部位，多為底水油藏；IV油組、V油組是該油田的主力含油層段，油氣分布范圍也最廣，全油田均有分布，但IV油組分布范圍略大于V油組；III油組油氣分布范圍南部以BZ25－1－6井北部北掉斷層附近為界，主要分布在該斷層以北的區(qū)域中，值得注意的是相比其他研究單元，只有III油組在1號油源大斷層上升盤發(fā)現(xiàn)油氣；II油組2單元的油氣嚴格限制在油源大斷層與6井北部斷層之間；II油組1單元的油氣基本上分布在油源大斷層與5井北部北掉斷層之間，過了該斷層向南II油組1單元只有一個“油帽子”油層分布；I油組油氣分布范圍更靠近大斷層，只在7—9井區(qū)，嚴格限制在5井北部北掉斷層以北，且多為底水氣層和底水油層。

圖7 渤中25－1南油田明下段各油組油氣平面分布圖

綜上所述，渤南低凸起西段油氣分布具有2個特點：一是在空間上油氣分布表現(xiàn)為明顯的“紡錘體式”分布模式，越靠近油源大斷層含油層段越多（從I到VI油組均有油氣分布）、累計含油地層越厚，越遠離油源大斷層含油層段越少、累計含油地層越薄；越靠近含油地層中部（IV油組），油氣分布范圍越廣，最遠含油范圍（IV油組）距離油源大斷層約6 km；越遠離IV油組，油氣分布范圍越局限，即越靠近油源大斷層。二是與油源大斷層伴生的“Y”字型小斷層對油氣的分布具有控制作用，作為邊界控制著各油組油氣分布的范圍。

3 結(jié)論

（1）受張性邊界斷層和壓扭性走滑斷層聯(lián)合作用是渤南低凸起西段深淺圈閉發(fā)育的基本特色，早期2號走滑斷層活動劇烈，渤南低凸起西傾末端南北2支相向運動，擠壓反轉(zhuǎn)形成幅度較大的深層圈閉，形成獨具特色的“剪刀式”反轉(zhuǎn)模式；受新構(gòu)造運動誘發(fā)，1號邊界斷層明化鎮(zhèn)組沉積晚期—更新世發(fā)生張扭性活動，在大斷層下降盤形成圈閉面積大、幅度較緩的淺層圈閉；走滑扭性分量在深、淺圈閉的形成過程中均起到了建設性作用。

（2）淺層油氣分布以斷層垂向輸導為主，空間上具有“紡錘體式”油氣分布的特點，越靠近油源大斷層含油層段越多、累計含油地層越厚，離油源斷層越遠含油層段越少、累計含油地層越薄。這種規(guī)律性表明油氣運移是以大斷層為主導的。

（3）邊界大斷層派生小斷層對油氣在橫向上分布的控制作用明顯，以派生斷層為界控制了各油組油氣平面上的相應分布范圍。

[1] 漆家福.渤海灣新生代盆地的兩種構(gòu)造系統(tǒng)及其成因解釋[J].中國地質(zhì)，2004，31（1）：15－22.

[2] 龔再升，王國純.渤海新構(gòu)造運動控制晚期油氣成藏[J].石油學報，2001，22（2）：1－7.

[3] 蔡東升，羅毓暉，武文來，等.渤海淺層構(gòu)造變形特征、成因機理與渤中坳陷及其周圍油氣富集的關(guān)系[J].中國海上油氣（地質(zhì)），2001，15（1）：35－43.

A study on structure origins and hydrocarbon accumulation pattern in the west part of Bonan lower－uplift

LüDingyou1，2Hou Dongmei2Yang Qinghong2Peng Wenxu2Niu Hongbin3
（1.China University of Geoscience，Beijing，100083；2.Tianjin branch of CNOOC Ltd.，Tianjin，300452；3.Oilfield Engineering Research Institute，CNOOC Energy Technology ＆Services，Tianjin，300452）

In the western part of Bonan lower－uplift，Bohai Sea，the growth of deep and shallow（Paleogene and Neogene）structural traps were controlled by a long interaction beween SN－trending extension fault system and NNE－trending right－lateral strike－slip fault system.These deep traps were formed by a compression inversion of Oligocene strike－slip faults，indicating a tectonic inversion model of“scissors”style；and the shallow traps resulted from a pull－apart extension induced by neotectonisms along the south boundary fault in the west part of Bonan uplift.The strikeslip faults have played a constructive role in the growth of both shallow and deep traps.In the study area，the Neogene hydrocarbon accumulation pattern is analyzed，the control of “Y”－shaped companion faults on hydrocarbon distribution is emphasized，and a hydrocarbon distribution model of“spindle”style is proposed.The intersections between strike－slip faults and boundary faults or deep major faults could be easy to cause folding deformation and to form traps，where active hydrocarbon migration may occur.The future exploration，therefore，should pay attention to these intersections.

the west part of Bonan lower－uplift；structure origin；hydrocarbon accumulation pattern；inversion model of“scissors”style；hydrocarbon distribution model of“spindle”style

呂丁友，男，高級工程師，1996年畢業(yè)于原石油大學（華東）物探專業(yè)，主要從事勘探地震研究工作。地址：天津市塘沽609信箱中海石油（中國）有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院（郵編：300452）。電話：022－25808414。E－mail：lvdy＠cnooc.com.cn。

2010－06－23改回日期：2011－03－15

（編輯：周雯雯）