渤西沙壘田凸起走滑斷裂背景下油氣成藏特征

江　濤，李慧勇，李新琦，許　鵬，胡安文

（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）

渤西沙壘田凸起走滑斷裂背景下油氣成藏特征

江濤，李慧勇，李新琦，許鵬，胡安文

（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）

以三維高分辨率地震資料為基礎(chǔ)，結(jié)合實際鉆井資料，對沙壘田凸起的斷裂特征、沉積體系特征以及成藏模式等進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沙壘田凸起發(fā)育多組北東向走滑斷裂，且呈“雁列式”展布。在剖面上，“雁列式”斷層向深部收攏，垂直斷距較小，沒有明顯的水平位移，表現(xiàn)為“花狀”構(gòu)造，同時走滑斷裂的位置對應(yīng)著“溝谷”，可改變基底和蓋層的高低格局。走滑斷裂對凸起區(qū)構(gòu)造圈閉的形成、油氣的聚集以及凹陷內(nèi)古近系扇體的沉積均具有重要控制作用。構(gòu)造脊是油氣長期聚集的有利區(qū)帶，受走滑斷裂活動強(qiáng)度差異的影響，沙壘田凸起東段和西段油氣的運(yùn)聚模式存在一定差異：在東段，走滑作用相對較弱，圈閉在走滑斷裂之間發(fā)育，屬于“構(gòu)造脊-斷層-砂體”油氣運(yùn)移模式；在西段，走滑作用強(qiáng)，圈閉依附于走滑斷裂發(fā)育，屬于“溝谷充填砂-走滑斷裂系”油氣側(cè)向運(yùn)移模式。

走滑斷裂；沉積體系；油氣成藏特征；沙壘田凸起

0　引言

渤海西部區(qū)域位于黃驊-東明斷裂與張家口-蓬萊斷裂交會處，既受北東向和北西向走滑斷裂控制，也受新生代以來的強(qiáng)拉張作用控制，斷裂系統(tǒng)復(fù)雜［1-3］。沙壘田凸起及圍區(qū)自1973年鉆探HZ1井以來，相繼發(fā)現(xiàn)了CFD11-1，CFD11-2，CFD11-3/5，CFD11-6以及CFD12-1S等油田［4-6］，但近幾年的勘探中未見較好的油氣顯示。通過對沙壘田凸起及圍區(qū)和歧口凹陷東部已鉆構(gòu)造失利的原因進(jìn)行分析，認(rèn)為90%以上的失利原因與斷裂控藏有關(guān)。對沙壘田凸起以斷裂主控因素為核心的油氣藏形成機(jī)制的相關(guān)研究相對薄弱，特別是對西部走滑斷裂及其與油氣關(guān)系的研究相對較少，且對西部走滑斷裂發(fā)育的認(rèn)識不清，只有對鄰區(qū)的南堡油田進(jìn)行過少量研究［7］。因此，筆者在三維高分辨率地震資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際鉆井資料，對沙壘田凸起的斷裂特征、沉積體系特征以及成藏模式等進(jìn)行深入研究，討論斷裂對油氣成藏的影響，進(jìn)一步完善對沙壘田凸起油氣成藏規(guī)律的認(rèn)識。

1　地質(zhì)背景

沙壘田凸起位于渤海海域西部，為東西走向，是我國油氣進(jìn)入海洋勘探最早的地區(qū)，緊鄰渤中、南堡、歧口以及沙南凹陷四大生烴凹陷，成藏條件優(yōu)越（圖1）。彭文緒等［3］研究表明，沙壘田凸起基底主體為太古界花崗巖，古生代到古近紀(jì)沙河街組沉積時期一直是一個隆起剝蝕區(qū)，新近紀(jì)開始接受館陶組辮狀河巨厚砂礫巖沉積和明化鎮(zhèn)組曲流河砂泥巖沉積。研究區(qū)圈閉為繼承性發(fā)育的背斜構(gòu)造，且以低幅度構(gòu)造為主。目前，在研究區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)的5個油田，均受構(gòu)造和巖性雙重因素控制，且走滑斷裂對研究區(qū)油氣的運(yùn)聚具有明顯的控制作用。

圖1　沙壘田凸起區(qū)域位置Fig.1　Regional location of Shaleitian uplift

2　走滑斷裂特征

2.1斷裂的平面特征

由于沙壘田凸起新近系直接覆蓋在潛山之上，在凸起邊緣超覆沉積了一定范圍的東營組地層，整體表現(xiàn)為東低西高的趨勢［8］。凸起區(qū)潛山地層埋深相對較淺，地震剖面上一般在1 500 ms左右就進(jìn)入潛山。在1 500 ms地震水平方差切片上可以看出，沙壘田凸起東段主走滑斷層特征不明顯，而西段可以見到明顯的北東向主走滑斷層，伴生斷層依附于走滑斷層。在600 ms地震水平方差切片上（相當(dāng)于明下段內(nèi)部）可以看出，走滑斷裂在平面上呈北東向“雁列式”展布，但走滑作用表現(xiàn)為東弱西強(qiáng)的特征。在東段，主走滑斷層不明顯，在主走滑斷層相對應(yīng)的位置，發(fā)育大量近東西向的晚期斷層，并呈北東向“雁列式”展布；在西段，主走滑斷層呈線性展布，晚期斷層平行發(fā)育，走向呈近東西向，局部切割主走滑斷層，使得主走滑斷層斷續(xù)分布，斷裂系統(tǒng)更加復(fù)雜（參見圖1）。

2.2斷裂的剖面特征

在地震剖面上，深層的主干走滑位移帶往往向上發(fā)散分支形成貌似花朵狀的破裂帶，稱其為“花狀”構(gòu)造。沙壘田凸起區(qū)的“雁列式”斷層具有以下特征：①“雁列式”斷層都為正斷層，早期地層向下彎曲，表現(xiàn)為“負(fù)花狀”構(gòu)造，晚期地層向上彎曲，表現(xiàn)為“正花狀”構(gòu)造；②“雁列式”斷層向深部收攏，在新近系明化鎮(zhèn)組地層中，平面上的2列成對“雁列式”斷層的垂直距離小于3 km，而在下部的館陶組，“雁列式”斷層的垂直距離明顯減小，在潛山或者更下部的地層中則結(jié)合成為1條斷層；③成對的“雁列”斷層兩盤的構(gòu)造高低是相當(dāng)?shù)模砻鳑]有垂直位移或者垂直位移很?。虎茏呋瑪嗔训奈恢脤?yīng)著“溝谷”，可改變基底和蓋層的高低格局。在東西向地震剖面上，對比東段和西段走滑斷裂的特征，西段的走滑作用明顯強(qiáng)于東段，且主走滑斷層特征明顯（圖2），這與前述的斷裂平面特征一致。

圖2　沙壘田凸起走滑斷裂帶地震解釋Fig.2　Seismic interpretation of strike-slip fault zone in Shaleitian uplift

3　斷裂對沉積的控制

3.1走滑斷裂控制凸起物源供給通道

在早期強(qiáng)烈的主走滑作用影響下，走滑斷裂兩側(cè)基底發(fā)生相對滑動，沿走滑帶的巖石發(fā)生破裂，破裂帶的巖石容易受到剝蝕而在潛山基底上形成“溝谷”。走滑斷裂形成的“負(fù)花狀”構(gòu)造對應(yīng)基底寬“溝谷”，“溝谷”是有效的物源通道，控制著物源的供給方向。北東向走滑斷裂規(guī)模較大，沿北東方向和南西方向一直向凹陷延伸，進(jìn)而控制了走滑斷裂兩端斜坡帶物源的供給和扇體的發(fā)育情況。受走滑作用強(qiáng)弱的影響，西段的走滑作用強(qiáng)，對應(yīng)的“溝谷”規(guī)模相對較大，對凹陷內(nèi)扇體的控制作用明顯加強(qiáng)。

3.2斷裂控制凹陷內(nèi)沉積體系的展布

斷裂不僅控制各時期沉積相帶的變化，而且也控制三角洲砂體在空間上的展布特征。根據(jù)對沙壘田凸起沉積體系的研究發(fā)現(xiàn)，凹陷內(nèi)沉積體系的展布受走滑斷裂和邊界斷層共同控制。凸起上走滑斷裂對應(yīng)的基底寬“溝谷”，受走滑斷裂帶控制，凹陷內(nèi)扇體主要在走滑斷裂對應(yīng)的“溝谷”前方發(fā)育，且“溝谷”和凹陷內(nèi)扇體具有較好的對應(yīng)關(guān)系，走滑斷裂對應(yīng)的“溝谷”是主要的物源卸載通道，扇體的延伸范圍較遠(yuǎn)。同時，受邊界斷裂的影響，凸起區(qū)物源經(jīng)過短距離的搬運(yùn)后，快速堆積到陡坡帶附近，且扇體沿陡坡帶呈“裙帶狀”分布。陡坡帶的鉆井均在古近系鉆遇了較厚的砂礫巖沉積，顯然走滑斷裂對應(yīng)的基底寬“溝谷”，控制了凸起區(qū)物源的供給和陡坡帶扇體的發(fā)育（圖3）。

圖3　沙壘田凸起及圍區(qū)沙一、二段沉積體積分布Fig.3　Depositional system distribution of the first and second member of Shahejie Formation in Shaleitian uplift and its adjacent area

4　油氣成藏模式

沙壘田凸起圈閉的發(fā)育依附于走滑斷裂，并受走滑斷裂控制，但東段和西段在圈閉類型和發(fā)育部位上存在一定差異：在東段，由于受早期基底走滑作用的影響，基底高點被改造，走滑斷裂對應(yīng)的基底“溝谷”，在2個走滑斷裂之間形成基底隆起。受基底的控制，新近系地層繼承性沉積，在2個走滑斷裂之間繼承性發(fā)育大型的披覆背斜圈閉，圈閉面積較大，可達(dá)10～30 km2。在西段，走滑作用較東段強(qiáng)烈，晚期的右旋走滑又進(jìn)一步改變了構(gòu)造高點，使得高點向走滑斷裂偏移。圈閉依附于走滑斷裂發(fā)育，受走滑斷裂控制，圈閉類型為斷鼻或斷塊型圈閉，圈閉規(guī)模也同樣較大，為10～35 km2。大型圈閉的發(fā)育可為油氣聚集提供有利場所。

沙壘田凸起發(fā)育多個北東向構(gòu)造脊，其為油氣長期聚集的有利區(qū)帶。沙壘田凸起東段和西段走滑作用強(qiáng)度不同，使得東段和西段構(gòu)造圈閉的發(fā)育特征和油氣的運(yùn)聚模式存在一定差異。在東段，走滑作用相對較弱，發(fā)育多個構(gòu)造脊，圈閉在走滑斷裂之間沿北東向構(gòu)造脊發(fā)育，屬于“構(gòu)造脊-斷層-砂體”油氣運(yùn)移模式；在西段，走滑作用強(qiáng)，晚期的強(qiáng)烈走滑，可改變構(gòu)造蓋層高點，圈閉依附于走滑斷裂發(fā)育，屬于“溝谷充填砂-走滑斷裂系”油氣側(cè)向運(yùn)移模式。

圖4　“構(gòu)造脊-斷層-砂體”油氣運(yùn)移模式Fig.4　Hydrocarbon migration pattern of“tectonic ridge-fault-sand body”

4.1“構(gòu)造脊-斷層-砂體”油氣運(yùn)移模式

受晚期北東向右旋走滑斷裂影響，在沙壘田凸起東段，走滑斷裂之間發(fā)育3個北東向的構(gòu)造脊，但因受基底隆起的影響，構(gòu)造脊又具有北西向形態(tài)。在東段，構(gòu)造脊自西向東逐漸向渤中凹陷傾斜、過渡，而渤中凹陷的油氣又長期沿構(gòu)造脊聚集，再由晚期活動斷層運(yùn)移至砂體成藏，說明該段油氣是以“構(gòu)造脊-斷層-砂體”運(yùn)移模式向構(gòu)造脊聚集（圖4），南堡凹陷和沙南凹陷的油氣也可以按該運(yùn)移模式聚集。沙壘田凸起東段新近系的油氣成藏最終受斷-砂耦合控制，構(gòu)造脊是沙壘田凸起構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏勘探的有利區(qū)帶。

4.2“溝谷充填砂-走滑斷裂系”油氣側(cè)向運(yùn)移模式沙壘田凸起區(qū)走滑斷裂的多期活動不僅形成了背斜圈閉，而且控制了凹陷內(nèi)古近系沉積，使得在西段發(fā)育“溝谷充填砂-走滑斷裂系”油氣側(cè)向運(yùn)移模式（圖5）。沙壘田凸起西段具有發(fā)育這種模式的優(yōu)越條件：①走滑斷裂的長期活動，使主走滑斷層延伸至凹陷內(nèi)部，深切油源，同時伴隨強(qiáng)烈的走滑作用，在基底沿主走滑斷裂走向發(fā)育斷裂破碎帶，有效地溝通了油源，有利于油氣的側(cè)向運(yùn)移。②在走滑斷裂兩端的斜坡帶，發(fā)育近源扇體，扇體與烴源巖大面積接觸，有利于油氣的聚集與中轉(zhuǎn)；走滑斷裂形成的“負(fù)花狀”構(gòu)造對應(yīng)基底寬“溝谷”，“溝谷”是有效的物源通道，被砂充填，也有利于油氣的側(cè)向運(yùn)移。③圈閉依附于走滑斷裂發(fā)育，油氣通過斷裂系垂向運(yùn)移至圈閉而成藏。

圖5　“溝谷充填砂-走滑斷裂系”油氣側(cè)向運(yùn)移模式Fig.5　Lateral hydrocarbon migration pattern of“gully filling sand-strike-slip fault system”

5　結(jié)論

（1）沙壘田凸起區(qū)發(fā)育多組北東向走滑斷裂。在平面上斷裂呈“雁列式”展布，在剖面上，深層的主干走滑位移帶往往向上發(fā)散分支并形成貌似花朵狀的破裂帶，稱其為“花狀”構(gòu)造。“雁列式”斷層剖面上都是正斷層，且向深部收攏，垂直斷距較小，沒有明顯的水平位移。

（2）走滑斷裂對應(yīng)著“溝谷”，并控制著凸起區(qū)物源的供給通道和凹陷內(nèi)沉積體系的展布。凹陷內(nèi)扇體主要在走滑斷裂對應(yīng)的“溝谷”前方發(fā)育，扇體的延伸范圍較遠(yuǎn)，“溝谷”和凹陷內(nèi)扇體具有較好的對應(yīng)關(guān)系。

（3）構(gòu)造脊是油氣長期聚集的有利區(qū)帶，但受走滑作用強(qiáng)度的控制和構(gòu)造圈閉發(fā)育特征的影響，沙壘田凸起東段和西段油氣的運(yùn)聚模式存在一定差異：在東段，走滑作用相對較弱，圈閉在走滑斷裂之間發(fā)育，屬于“構(gòu)造脊-斷層-砂體”油氣運(yùn)移模式；在西段，走滑作用強(qiáng)，圈閉依附于走滑斷裂發(fā)育，屬于“溝谷充填砂-走滑斷裂系”油氣側(cè)向運(yùn)移模式。

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（本文編輯：郭言青）

Hydrocarbon accumulation characteristics under the background of strike-slip faults in Shaleitian uplift，west Bohai Sea

Jiang Tao，Li Huiyong，Li Xinqi，Xu Peng，Hu Anwen
（Bohai Oilfield Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin 300452，China）

Basedon3Dhighresolutionseismicdata，combined with actual drilling data，the fault characteristics，depositionalsystemcharacteristicsandhydrocarbonaccumulationmodelinShaleitianupliftwerestudied.Theresultindicates that multiplesetsof NEstriking-slipfaultsaredevelopedinthe study area，which gradually converge to the main strikeslip faults to the deep，and the vertical fault throw is smaller without obvious horizontal displacement showing negative flower structure on profile.Meanwhile，the location of the strike-slip faults corresponds to“groove”，which controls the structuralframeworkof thebasement andcaprock.TheNEtrendingstriking-slipfaultsplaysimportant controllingroles on the formation of structural trap，the deposition of fan bodies and hydrocarbon accumulation.Structure ridge is a favorable zone for oil and gas accumulation.Affected by strike-slip motion，the main hydrocarbon migration and accumulation model in the east is different from the west.In the east，the slipping is relatively weak，and the hydrocarbon migration type is“structural ridge-fault-sand body”model with traps developing between strike-slip faults.In the west，theslippingisrelativelystrong，andthelateral hydrocarbonmigrationtypeis“gullyfillingsand-strikeslipfault system”modelwithtrapsdevelopingattachtothestrike-slipfaults.

strike-slip faults；depositional system；hydrocarbon accumulation characteristics；Shaleitian uplift

TE122.1

A

1673-8926（2015）05-0172-04

2015-04-29；

2015-06-11

國家重大科技專項“渤海海域大中型油氣田地質(zhì)特征”（編號：2011ZX05023-006-002）資助

江濤（1982-），男，碩士，工程師，主要從事石油地質(zhì)綜合研究方面的工作。地址：（300452）天津市塘沽區(qū)閘北路1號609信箱渤海石油研究院。E-mail：jiangtao8@cnooc.com.cn。