北部湾盆地东南部构造特征及控油作用分析
2014-08-08徐政语吴炜强马庆林熊绍云
徐政语,俞 广,吴炜强,马庆林,黄 羚,熊绍云,程 刚
(1.中国石油勘探开发研究院 杭州地质研究院,杭州 310023;2.中国石油 海南福山油田勘探开发有限责任公司,海口 570125)
北部湾盆地东南部构造特征及控油作用分析
徐政语1,俞 广1,吴炜强2,马庆林2,黄 羚1,熊绍云1,程 刚2
(1.中国石油勘探开发研究院 杭州地质研究院,杭州 310023;2.中国石油 海南福山油田勘探开发有限责任公司,海口 570125)
北部湾盆地发育有与华南陆缘陆相中小盆地相同的基底,大体经历了古新世—始新世断陷、渐新世断拗过渡及中新世以来区域沉降3大演化阶段。受神狐、珠琼、南海以及东沙4次成盆事件影响,盆地东南部福山及迈陈两凹陷发育了4期断裂,形成了NE、NEE与NW共3组优势走向断裂体系,构成了上、下2套构造层;凹陷中断层组合为花状、叠花状、花瓣状、花丛状4种形态,构成了基底掀斜走滑、基底伸展多米诺与盖层伸展拆离、盖层滑动牵引等4种样式;福山凹陷演化表现出有明显的非对称拉伸过程,中部发育有NE向构造转换带。盆地东南部发育的第Ⅳ期近EW向断裂体系是两凹陷今控藏控油的主要断裂体系,由此优选福山凹陷中部鼻状构造带及东南陡坡断阶带作为盆地东南部最有利的勘探区带。
控油作用;构造特征;盆地演化;迈陈凹陷;福山凹陷;北部湾盆地
1 油气地质概况
北部湾盆地位处南海大陆架西部、海南岛以北的北部湾海域,水深小于200 m,盆地总体呈北东—南西走向,是南海海域重要的油气生产基地之一。盆地共发育二级构造单元5个、三级构造单元13个(图1)[1-3],呈现“九凹四凸一隆起”面貌,已发现生烃凹陷5个(涠西南、海中、乌石、福山、迈陈),富烃凹陷2个(涠西南与福山);共发现油气田18个(涠西南凹陷11个、乌石凹陷1个、海中凹陷1个、福山凹陷5个)。盆地东南迈陈凹陷除在陆上徐闻地区徐闻X1井获得油气流外,其他地区仅在新1井、迈参2井和乌29-1A-1井见到油气显示。
北部湾盆地主要发育有始新统流沙港组湖相泥质烃源岩与渐新统涠洲组湖沼相泥质及煤系烃源岩[4-9]。其中,流沙港组烃源岩成熟门限深度2 500 m左右,埋深超过4 500 m(Ro>1.3%)即进入湿气阶段,由于该组烃源层在盆地各凹陷均有分布,且现今埋深较大,大部分已进入成熟和过成熟阶段[10],成为现今主要的生油层与气源层。对于盆地东南部迈陈凹陷而言,由于勘探程度相对较低,加上矿权分属中海油、中石油、中石化三大油公司,成果资料分散,因此对凹陷地层展布、构造格局、成藏规律缺乏整体分析与认识。而作为陆上富烃凹陷的福山凹陷,由于受地质情况复杂以及地震勘探技术攻关进程缓慢等因素影响,凹陷构造特征与成藏控制因素等方面研究相对薄弱,因此在一定程度上影响了凹陷油气成藏规律的认识,影响了凹陷油气勘探方向和接替领域的认识。
图1 北部湾盆地构造区划
2 成盆背景分析
北部湾盆地在大地构造位置上夹持于钦州—防城与长乐—南澳2大断裂间,西邻印支与华南大陆缝合带——红河断裂,属于典型的陆缘盆地,发育有与华南陆缘陆相中小盆地相同的基底。中生代及以前,受加里东、印支和燕山多期多幕次造山活动影响,盆区伴有强烈的造山与岩浆侵入、火山喷发等活动,地层褶皱变形强烈、复杂。现今因海水、新生界地层覆盖,盆地基底面貌不甚清晰(图1)。据海域钻井资料统计,北部湾共有42口井钻入盆地基底,揭示基底地层中生界(白垩系)2口、古生界25口(下古生界8口、上古生界石炭系12口、未分层系5口)、其他岩系15口;但多集中于涠西南凹陷、流沙凸起、海中凹陷等构造单元。
地层岩性为:下古生界为灰色、灰黑色浅变质页岩及砂岩(湾5井、涠11-4-1井、涠22-2-1井、涠22-3-1井、涠23-3-1井、乌26-3-1井、乌26-4-1井、乌31-1-1井见及);石炭系为灰白色、灰色、深灰色、杂色灰岩,坚硬、致密、泥晶—微晶质(涠西南凹陷多口井钻遇);白垩系为棕红色、紫红色泥岩、砂岩、凝灰质砂岩夹黑灰色硅质粉砂岩(在流沙低凸起、福山凹陷见及);中生界花岗岩为棕红色粗晶花岗岩(涠12-3构造上的3口井和流沙凸起上的湾10井见及)。
从地层岩性组合与构造单元特征上分析,盆地基底实为华南加里东褶皱带的有机组成部分[11-13]。早古生代期间,扬子陆块与华夏陆块间为华南古海盆所分隔,海南岛总体处在华夏陆块北缘坳陷带或陆内拗拉槽部位;志留纪末经加里东运动,华夏陆块向扬子陆块之下俯冲,华南早古生代海盆基本封闭,海南岛因此褶皱造山,表现出强烈的构造变形特征。
晚古生代时期,盆区因海西期华南陆缘裂离活动,海南岛分裂为多个微陆块,发展成为古特提斯洋的东延部分,广泛沉积了下石炭统—二叠系以南好组、青天峡组、峨查组、鹅顶组和南龙组等为代表的滨岸碎屑岩—台地碳酸盐岩岩系[11],局部可能有上泥盆统沉积。早二叠世—早三叠世因印支事件影响,微陆块再次拼接,盆区地层再次褶皱造山。
进入中生代,盆区逐渐由特提斯构造域海盆发育世代转为滨太平洋构造域陆盆发育世代[12],盆区由印支期挤压应力场环境转换为燕山期拉张环境,形成北北东向系列断陷盆地,并控制了一些小型陆相火山沉积盆地的发育。
新生代喜马拉雅期盆区在南部表现为陆壳缓慢间歇性抬升,盆地基底形成多级海成、河成阶地及多层水平溶洞[11]。
据红河断裂及邻区岩浆活动年龄谱资料分析,红河断裂沿线岩浆活动的时间总体与青藏高原快速隆升事件基本同期[15],主要集中在喜马拉雅事件中始新世—早渐新世 (43.5~30 Ma)、晚渐新世—中新世(30~17 Ma)、上新世以来 (5~0 Ma)3期。表明印欧两大陆自喜马拉雅期以来的拼碰活动为华南大陆南缘向东南逃逸、蠕散以及北部湾盆地右行旋转走滑的成盆环境提供了重要的动力来源[14,16-18]。
3 盆地东南部构造特征
前人研究成果表明[19-21],北部湾盆地及其周缘主要发育有北东、北东东、北西及近东西向4组断裂,走向以北东或北东东向为主,北西向为辅;性质以正断层为主,兼有走滑特征;大断裂多发育于古近纪,消亡于新近纪早期。断层长度一般几十千米,主要断层基底落差约3 000 m,最大达8 000 m左右。断层发育的走滑节理方向分别为北北西和北东东向,主压应力方向为北西—南东向。经结合古地磁、火山活动、褶皱轴向及节理统计等资料[1]分析,认为盆区古新世区域主压应力方向为北东向,主要发育北东向延伸的正断层、张裂方向呈北西—南东向,代表性断层有涠西南断层;始新世—渐新世,盆区区域应力场方向逐渐转换为近东西向,在近东西向主压应力作用下,主断层——涠西南断层转换为右行剪切性质,并产生系列近东西向的张性断裂;进入新近纪—早更新世,区域应力场方向已转换为近南北向,使早期的活动断裂闭合。
3.1 断裂发育与分布特征
盆区上述应力场转换特征,在盆地东南部福山凹陷内形成了上、下叠置的2套断裂系统[22-23]。其中,下构造层断裂系统发育于T5面(流沙港组二段顶界) 以下,形成于凹陷南部长流组和流三段地层;上构造层断裂系统发育于T5面以上,形成于凹陷流一段—涠洲组和新近系中。2套断裂系统发育的断层数量、走向及样式不尽相同,主要有3组优势走向、3组断裂体系。
从平面展布上分析,花场以西地区以北东—北东东向断裂为主;花场至花东地区发育北东东—近东西—北西西向断裂;东部长流断裂控制的金凤地区发育北东东和北北东2组相互切割断裂。其中,北北东—北东—北东东向断裂体系为受临高断裂影响而与之相伴而形成的断裂,是凹陷内形成最早的断裂,表现出自西向东、由早渐晚发育特点,经受了多期改造;凹陷西侧较东侧发育,具有旋转特征。
北西—北北西向断裂体系为受云龙凸起形成及长流断裂影响而形成的具有剪切走滑活动特点的断裂,形成时间其次,多延伸较短,呈雁列展布,分布于东西向舒缓波状起伏的隆起部位,凹陷东侧较西侧发育。近东西向断裂体系为受海南隆起及定安断裂影响而形成的正断层断裂,形成时间最晚,多延伸长、北掉为主,断面向上穿过T2面,分布于凹陷各部位,对凹陷内构造圈闭及油气成藏起主要的控制作用。
纵观福山凹陷主体构造格局,体现东西受临高与长流断裂控制,南北呈现“北断南超”的箕状断陷特征;总体表现为南北分带、东西隆凹相间特点。凹陷结构受上、下构造层2套断裂系统控制,深浅层表现出不同的构造样式和圈闭类型。其中,下构造层受早期发育的南掉反向断裂系统控制,形成系列反向断块、断鼻圈闭;上构造层受晚期发育的顺层断裂系统控制,形成凹陷中北部南侧表现为正向断块、北侧表现为反向断块。
3.2 断裂活动期次分析
盆地东南部上述断裂体系,按发育时间顺序可划分为4期(图2),不同时期形成的断裂反映了不同的区域应力场活动特征。
Ⅰ期断裂发生于晚白垩世末神狐运动,为凹陷第Ⅰ期断裂发育期。动力学机制上表现为受南海扩张影响,盆区基底呈北东向拉张与裂陷活动,形成系列北东向断裂与断陷,组成早期裂谷型地堑盆地,在盆内开始充填上白垩统—古新统长流组近源冲积相红色或杂色粗碎屑地层[24]。地震剖面上Tg(基底面)表现为不整合面,临高断裂即为北东向基底断裂复活形成的北东向断裂,属于第Ⅰ期活动的断裂。
Ⅱ期断裂发生于中始新世末的珠琼运动一幕,为凹陷第Ⅱ期断裂发育期。本期断裂活动使盆地北东向断陷范围进一步扩大,在地震剖面上表现为T7面(长流组顶面)以上波阻呈层状特征明显,界面以下相对杂乱[25](图2)。在前期断裂基础上,盆地基本延续早期格局与构造样式,盆缘断裂表现继承性发育特征[26],但盆内受应力场调整影响,各凹陷相继发育了Ⅱ期北东东向新断裂,期间凹陷沉降速率大于沉积速率,湖平面逐渐扩展,水体不断加深,从而沉积了一套半深湖—深湖相泥岩、页岩及砂岩的流沙港组地层。动力学机制上表现为太平洋板块向华南大陆之下下插俯冲,由北北西向转为北西西向,同时俯冲角度逐渐加大,引起华南大陆边缘迅速向太平洋板块方向蠕散,裂陷中心南移;珠琼运动二幕发生在晚始新世末,地震剖面上表现为T5不整合面,裂陷活动由北东向转换为近东西向[27]。两期断裂动力学机制相同,但俯冲方向已由北西向转为北西西向,华南大陆边缘张裂作用由北东向逐渐转为近南北向。
图2 北部湾盆地福山凹陷4期断裂活动叠置关系测线位置见图1。
Ⅲ期断裂发生于渐新世南海运动,为凹陷第Ⅲ期断裂发育期。本期活动在凹陷内产生了系列北东东—东西向断裂,地震剖面上表现为T4面(流沙港组一段顶界)以下地层受断裂控制明显,界面以上受断裂控制相对较弱(图2)。期间除盆地凹陷中部覆有较浅水体外,周缘多暴露地表,遭受冲刷剥蚀,而发育的断裂不仅使盆缘的同沉积断裂再次活动,而且使凹陷内部又形成了次一级与盆缘断裂同向或反向的断裂,并控制盆地凹陷充填;随着基底沉降水体范围逐渐扩大,由浅到深,涠洲组地层呈明显上超,沉积了一套由河流—冲积相、到三角洲—扇三角洲—盆底扇、到滨浅湖相的沉积体系;渐新世末随着盆地整体隆升而结束了盆地的断陷充填期[26]。本期事件在动力学机制上解释为由印欧(印度与欧亚)大陆碰撞引起华南大陆下部地幔物质向东南边缘方向流动[25]所致。
Ⅳ期断裂发生于中中新世末的东沙运动,为凹陷第Ⅳ期断裂发育期,是一次相对局限的构造运动。主要体现为凹陷内发育的一系列北西向断裂切断较早形成的北东向断裂[26],断面多切穿T2面。本期活动是随着盆地区域沉降加剧,逐渐由分割较强的断陷转化为整体拗陷,逐渐由湖盆海侵为海盆,从而在断陷之上沉积了大面积展布的滨浅海相碎屑岩,使古、新近系之间呈现明显的角度不整合接触关系。本期活动影响区域包括南海北缘东部,向西则逐渐减弱,经过本期活动,南海北部构造格局基本定型[25]。动力学机制主要体现为菲律宾板块的逆时针旋转作用在南海北部形成的压扭应力场影响。
综合盆区断裂发育期和应力场变化特点分析,福山凹陷下构造层断裂系统主要发育南倾正断层的原因是,流二、三段沉积时期由于受凹陷边界断裂——临高断裂强烈活动影响,导致凹陷内马袅断层以南地区强烈掀斜,产生向南伸展的拉张应力,促使凹陷形变调整,地层因此发育众多南倾正断层,且都一次形成,成为凹陷下构造层断裂系统中反向遮挡油气的有利封闭条件。上构造层断裂系统则是在基底主干断裂控制下,受边界临高、长流等断裂强烈活动与海南隆起抬升双重因素影响,凹陷内沉积、沉降中心逐渐北移至临高断裂南缘朝阳地区,地层在重力作用下向北滑移,由此逐渐形成系列南北双向顺层正断的断层扇或断块、断鼻构造圈闭组合。
3.3 凹陷构造样式及单元划分
依据福山凹陷断层在剖面上的组合形态,将其划分为花状、叠花状、花瓣状、花丛状4种样式(图3)。其中:①花状断层主要发育于控盆控凹边界断裂的高陡断层发育段,具有多期继承性发育的特点,如福山凹陷西南段发育的临高断裂;②叠花状断层主要发育于控盆控凹边界断裂的平缓发育段,具有断面后退、迁移的特点,如福山凹陷北缘临高断裂西部发育段;③花瓣状断层则为凹陷内沉积盖层发育的多期伸展走滑断层的叠加发育段,如福山凹陷中部发育的上、下断层体系;④花丛状断层为凹陷边缘多期发育的、多组伸展走滑断层,如福山凹陷北缘东部长流断裂发育段。
图3 北部湾盆地福山凹陷断层组合剖面形态测线位置见图1。
结合断裂形成的力学机制,福山凹陷断层在剖面上主要表现为基底卷入与盖层滑脱2大类以及基底掀斜走滑、基底伸展多米诺与盖层伸展拆离、盖层滑动牵引等4种样式(图4)。
基底卷入型主要发育于盆地及凹陷边缘或凹陷内沉积盖层下断裂系统。基底掀斜走滑样式主要体现长期拉张同沉积正断活动,为控盆与控凹断层组合形成的构造样式,代表性断层有迈东、临高等;基底伸展多米诺样式主要为凹陷基底次级断层,多因早期边缘断层强烈活动使凹陷基底掀斜产生的非同生反向正断层,如福山凹陷发育的下断裂系统南倾反向正断层。
图4 北部湾盆地东南断层组合样式划分
盖层滑脱型主要发育于盆地凹陷沉积盖层内部。盖层伸展拆离样式主要为凹陷内控洼顺层滑动断层,如福山凹陷发育的美台断层及其延伸段;盖层滑动牵引样式主要为洼陷内控圈闭断层,为凹陷内沉积盖层发育的重力滑脱同沉积正断,如福山凹陷发育的上断裂系统中形成的滑动牵引断层扇背斜。
依据成因和生长过程,福山凹陷断层发育总结表现为多期伸展与走滑,由南向北、自西向东迁移的特点。迈陈凹陷断层组合与剖面发育形态总体类似福山凹陷,同样表现出多期发育与花状走滑伸展、凹陷中心部位断层发育新的特点。
综合福山凹陷断裂体系发育与分布特征、断裂活动期次以及断层组合特点,结合盆地东南部“三隆三洼”总体构造格架,以及盆内地层发育与岩性岩相展布特征等分析,以T4反射层构造图为基础,将福山凹陷上构造层划分为2正2负共4个单元,即南部斜坡带、中部鼻状构造带、北部洼陷带及北部断阶带;下构造层以T5反射层构造图为基础,将凹陷划分为3正1负共4个单元,即南部斜坡带、中部洼陷带带、临高断阶带及长流断阶带。
迈陈凹陷依据Tg、T4反射层断裂分布图将凹陷划分为5正3负共8个次级构造单元,即东南陡坡断阶带、东一洼陷带、中部斜坡断阶带、北部斜坡带、东二洼陷带、西部鼻状构造带、西部洼陷带以及迈西陡坡带。
3.4 构造转换带与差异变形分析
在前人研究成果基础上[28-30],结合北部湾盆地古近系、新近系地层展布及其沉积充填特征,断裂体系走向与断层性质、规模等因素综合分析,认为盆地自西北向东南方向发育有系列构造转换带(图1),西部有分隔涠西南凹陷与海中凹陷的涠西南低凸起1号与3号边界断裂带,中部有乌石凹陷中西部的中央隆起带断裂、迈陈凹陷中部斜坡断阶带有迈2与3号断裂,东南部有福山凹陷中的中部鼻状构造带北部美台断裂。
盆地东南部福山凹陷中部鼻状构造带明显体现出断裂体系转换特征,构造带以南表现为典型的双层断裂系统结构、以北表现为单一滑动断裂系统结构,构造带自身表现出南、北断裂体系相互转换过渡特征。结合盆地断层发育史,福山凹陷南部下构造层断裂系统断层与凹陷北部大断层形成时间相同,大体发育于盆地形成初期、流二段沉积期以前;上构造层断裂系统断层与盆地中部断层发育时间相对较晚,主要形成于涠洲组沉积期后;凹陷中部鼻状构造带南缘美台断裂则主要孕育于流一段沉积期,发育高峰在涠洲组沉积期以来,该带在时间上也同样体现了过渡与转换特征。
北部湾盆地的旋转应力场特征在不同凹陷或同一凹陷不同部位同样体现出明显的差异。经结合凹陷内北部主要边界断裂走向在平面上的变化情况,临高断层从古新世早期(约65 Ma)的凹陷形成到渐新世末期(约23.5 Ma)断层在走向上发生了大约13°的一个逆时针的旋转作用(图5),这个旋转的幅度与海南隆起古近纪发生的15 °顺时针旋转作用相近似;东部长流断层和南部定安断层在走向上基本没有明显的变化。表明福山凹陷在演化过程中出现过西部伸展量小、中东部伸展量大,凹陷在演化过程中有明显的非对称拉伸过程,凹陷受到了拉伸和旋转的共同作用,因而在平面上形成了三角形几何形态。同样的非对称性拉伸作用背景,在北部湾盆地其他凹陷也形成了差异伸展作用。在这种复杂的构造应力背景下,福山凹陷以及盆内其他凹陷形成了大量具有伸展与走滑双重特征的复杂构造样式,特别是发育有构造转换带的凹陷。
图5 北部湾盆地福山凹陷主控断层走向演化特征[28]
4 构造控油作用与有利区带优选
4.1 成盆过程分析
综合盆地发育史(图6),凹陷主要经历了裂陷与坳陷2大演化阶段,其中裂陷世代主要发生于古近纪,表现出多幕裂陷和空间上的迁移特征,地层沉积与充填明显受深大断裂控制。如福山凹陷裂陷阶段充填的长流组及流三段地层沉积沉降中心主要受盆缘断裂控制;流二段至流一段地层沉积沉降中心主要受凹陷内美台断裂等控制,裂后阶段地层沉积沉降主要受区域拗陷作用控制。
图6 北部湾盆地第三纪古地理简图
古新世裂陷初期(图6a),盆区受伸展应力场环境影响,早期发育的一些北东向大型基底挤压断裂相继复活、反转(如涠西南、海头北、迈东灯楼角、临高等断裂)形成系列正断层,并逐渐沉降演化为系列裂谷型箕状断陷,其中充填近源洪积、冲积相红色或杂色粗碎屑沉积。因盆地深凹区无钻井揭示古新统长流组,盆地边缘又多河流相,由此推测海中、涠西南、纪家乐民、乌石、迈陈、福山和海头北等 7个凹陷可能已具雏形,充填物类型主要为冲积扇、辫状河及滨浅湖沉积,构成盆地储油层或储油体。
始新世盆地进入强烈断陷期(图6b),盆区在前期断裂的基础上,边缘断裂继承性活动,西部以横贯盆地中西的北东东向企西隆起为中轴,形成企西隆起以北凹陷呈“北断南超”样式,隆起以南凹陷呈“南断北超”箕状断陷样式。盆地东南部两凹陷则形成以临高凸起为轴线的北部“南断北超”、南部“北断南超”的古地理面貌[26]。盆内始新统流沙港组钻井揭示较多,在断陷内有广泛发育,地震剖面上地层呈楔型,近断层处地层厚度大、远离边界断层地层厚度明显减薄。该套地层是盆内主力烃源层,所生成的原油普遍富含中深湖相的标志性化合物——四甲基甾烷,显示出明显湖相沉积环境。
始新世末—渐新世(图6c),盆地裂陷进入活动晚期,随着基底抬升,盆地除凹陷中心覆有较浅的水体外,周缘多暴露地表、遭受冲刷剥蚀;之后随着断裂再次活动,盆地凹陷沉降以及水体范围的逐渐扩大,涠洲组地层呈现明显上超沉积[26],岩性上表现为粗—细—粗的韵律,沉积了一套河流—冲积相、三角洲、扇三角洲、盆底扇、滨浅湖等沉积体系和子体系。目前盆内大量钻井揭示[26],涠洲组在断陷内有广泛发育,在地震剖面上地层呈楔型,近断层处地层厚度大、远离边界断层地层厚度明显减薄,表明该套地层沉积期断裂作用明显减弱,具有断拗转换性质,沉积环境总体表现为陆相湖沼环境。涠洲组地层除见有腹足类、瓣鳃类和一些孢粉外,还发现有海绿石和有孔虫等海相矿物及化石,表明在渐新世中晚期盆区已遭受过海侵;渐新世末盆地结束断陷沉积充填历史,进入拗陷沉降发育阶段。
中新世—上新世(图6d),盆地区域沉降、海水入侵北部湾,进入拗陷发育阶段,盆地沉积中心逐渐由彼此分割的断陷湖盆转为统一的海盆,形成了一套滨浅海碎屑岩沉积,覆盖于断陷沉积之上,使新近系与古近系呈角度不整合接触[10]。
4.2 构造控油作用研究
地层接触关系显示,北部湾盆地共发育区域不整合面2个,即长流组与前第三系(基底Tg)、涠洲组与新近系(T2);局部不整合面3个,即长流组与流三段(T7)、流二段与流一段(T5)、流一段与涠洲组底部(T4),表明盆地在古近纪构造活动强烈,新近纪相对平静。盆地构造圈闭主要形成于新近纪以前[10],新近纪仅有局部改造。经结合盆地东南两凹陷内大量单井盆地模拟成果,通过对迈陈凹陷及福山凹陷多口单井(新1、洋1、徐闻X1、花东1、莲8X、金凤1、朝1、永1、美1井)地化资料与数据进行综合分析,发现盆地流沙港组与涠洲组2套烃源岩的大量生排烃高峰时间均在中中新世及其以后,表明盆地晚期生排烃时间与构造圈闭形成早期时间相匹配[10],总体有利于油气成藏与富集。
前述凹陷断裂活动期次分析表明[22],盆内现今油气富聚与成藏主要受最后一期断裂体系控制,即第Ⅳ期发育的近东西向断裂体系是盆地东南部两凹陷今控藏控油的主要断裂体系。
此外,结合海域钻探成果分析,北部湾盆地海域油气藏(含油气构造)类型主要有:前第三系灰岩潜山,古近系背斜、断背斜、断块、地层及岩性圈闭,新近系披覆背斜等。其中灰岩潜山圈闭[10]主要分布在断裂带;古近系断块圈闭主要分布在断裂带,断背斜圈闭主要分布在断裂带和斜坡上,地层圈闭(包括地层超覆圈闭和岩性圈闭)则主要分布在斜坡带和断裂下降盘的深部位[10];新近系披覆背斜圈闭主要分布在斜坡顶部、构造脊高部位和古隆起区。表明海域凹陷各类圈闭油气富集与成藏同样受盆地最晚期断裂体系控制。如涠西南凹陷油气藏沿主要断裂分布,并大多以断裂封堵,油气层绝大多数富聚于古近系,因此凹陷断裂体系中晚期断层的封闭与停歇至关重要。
4.3 有利勘探区带优选
依据北部湾盆地现已发现的油气田和含油气构造分布来看,主要显示3大特点:①主要集中在盆地构造转换带发育的涠西南、乌石、福山3凹陷内。②主要油气田和含油气构造受盆内近东西向构造体系控制。③盆内发育的自生自储、下生上储与新生古储式3大类油气藏均以流沙港组为烃源层系、以流沙港组沉积中心为供烃中心。其中自生自储式油气藏,以流沙港组自身生烃、自身储集、自身封盖组合成藏,已发现的油气田有涠10-3油田、涠10-1油田、花场油田、金凤油田、乌16-1含油构造等;下生上储式油气藏,以流沙港组为烃源层,涠洲组砂、泥岩为储盖层组合成藏(如涠12、涠3油田)和以流沙港组为烃源层,角尾组砂、泥岩作为储盖层组合成藏(如涠11-4油田);新生古储式潜山型油气藏,以流沙港组为烃源岩,前新生界潜山储集岩为储层系统,第三系为盖层组合成藏,如湾-4油气藏。因此盆内有利勘探区带评价与优选,必须紧密围绕凹陷内流沙港组沉积中心、构造转换带,寻找与新近纪断裂体系相匹配的圈闭发育区。
4.3.1 福山凹陷
作为北部湾盆地目前已发现的典型富生烃凹陷,凹陷内主要发育有东部白莲与西部皇桐2个主力生烃中心[25],由于白莲次凹油气资源丰度远高于西部皇桐次凹[5],因此表明凹陷东部金凤北—白莲—花东地区油气成藏条件总体优于西部博厚、美台、永安、皇桐地区,位于2大供烃中心叠合部位的花场构造是凹陷内油气供给最充足、油气资源最富集的地区。
据凹陷内已发现的油气藏类型分析来看,总体以自生自储及下生上储式构造型油气藏为主,主力油气田多以靠反向正断层封堵的断块、断鼻型油气藏为主,其次为正向正断层封堵的断块、断鼻型油气藏,真正靠褶曲封堵的背斜少见,地层岩性型油气藏是今后勘探的重点目标。一般来说,凹陷生烃中心周缘流一、二、三段中断层(尤其是反向断层)遮挡形成的断块、断鼻圈闭均可构成油气聚集的有利场所,近年来的勘探也证实了这一点。但发育于次凹内部的流一、二段中的前积砂体也可形成地层—岩性型油气藏,如白莲次凹中流一段莲5—莲15、莲16井区的前积砂体形成的岩性型油藏就是例证,它不仅丰富了凹陷的油气藏类型,而且拓展了勘探领域。
经结合“源控论”及上、下构造层构造特征分析,认为下构造层花场—白莲与美台—红光构造带和上构造层花场与永安构造列为凹陷内4个最有利勘探区带,其他地区为较有利区带。此外,凹陷南部斜坡区可能还存在“古潜山”、火山岩遮挡油藏类型。目前由于对凹陷内“古潜山”圈闭、火山岩遮挡圈闭缺乏供油条件和保存条件分析,须待进一步研究。
4.3.2 迈陈凹陷
受勘探程度与认识程度较低限制,现依少量钻井及大量地震资料解释成果分析,凹陷呈现“南陡北缓”的箕状断陷特征,沉降中心位于凹陷东南部陡坡带。流沙港沉积期最大沉降中心位于中南部乌29-1A-1以南。结合凹陷区流沙港组有利储集相带分布预测图及涠洲组沉积体系分布预测图分析,凹陷东一洼陷带西北及东南缘储层砂体发育,加上凹陷中部构造转换带发育区中部斜坡断阶带及北部斜坡带构造圈闭发育,因此认为该带是本凹陷最有利的勘探区带。凹陷南部东二洼陷带及西部洼陷带由于流沙港组沉积厚度有限,边缘区缺失(乌35-2-1、新1)或厚度有限(乌32-1-1井242 m、乌32-2-1井403 m、洋1井568.5 m),且烃源条件一般,生烃潜力有限,因此认为凹陷南部临近东二洼陷带北缘的临昌Ⅰ、Ⅱ号背斜构造为较有利勘探区带,远离东二洼陷带的美良背斜及田村、新盈、洋埔断鼻为远景区带。
5 结论
(1)北部湾盆地基底由中—古生界地层组成,实为云开隆起与琼北隆起的延伸,具有与华南陆缘陆相中小盆地相同的基底,属于典型的陆缘盆地。
(2)福山凹陷上、下构造层构成2套断裂系统,主要发育有北东—北东东、北西—北北西及近东西向3组断裂体系,总体格局呈现“南北分带、东西隆凹相间”特点。凹陷深浅层表现为下构造系统发育受南掉反向正断层控制的系列反向断块、断鼻圈闭,上构造系统发育受顺层正断层控制的断层扇或断块、断鼻圈闭。
(3)福山凹陷经历了早期箕状裂陷、中期双向断陷与晚期坳陷超覆3阶段演化,共发育有基底卷入与盖层滑脱2大类4种样式断层,组合成花状、叠花状、花脉状、花丛状4种形态;表现出多期发育与花状走滑伸展特点,凹陷中心部位断层发育最新;盆地应力场旋转环境,在主要凹陷中部形成了系列构造转换带。
(4)盆地东南部两凹陷中部发育的近EW向断裂体系形成最晚,是控制两凹陷内圈闭形成的最晚期断裂体系,因而成为两凹陷内控油控藏的主要断裂体系。
(5)依据流沙港组供烃中心、储集体分布、凹陷构造转换带以及与新近纪断裂体系相匹配的圈闭发育区进行综合分析,认为福山凹陷中部鼻状构造带及迈陈凹陷东南陡坡断阶带是盆地东南部油气运聚的主要指向区,应列为最重要的有利勘探区带。
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(编辑 徐文明)
Structural features and controlling on oils in southeastern Beibu Gulf Basin
Xu Zhengyu1, Yu Guang1, Wu Weiqiang2, Ma Qinlin2, Huang Ling1, Xiong Shaoyun1, Cheng Gang2
(1.HangzhouResearchInstituteofPetroleumGeology,ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,CNPC,Hangzhou,Zhejiang310023,China;2.HainanFushanPetroleumExplorationandDevelopmentCompanyLimited,CNPC,Haikou,Hainan570125,China)
Similar to those of the middle and small basins of continental margin facies in South China, the basement of the Beibu Gulf Basin has experienced 3 evolutionary stages: rift from Paleocene to Eocene, rift to depression transition during Oligocene, and regional subsidence ever since Miocene. Influenced by the basin-forming events such as Shenhu, Zhuqiong, Nanhai and Dongsha, 4 periods of faults developed in the Fushan and Maichen sags in the southeast of the basin, resulting in 3 dominant fault systems of NE,NEE and NW directions, forming 2 tectonic layers. The faults are of flower, piled flower, petal and bush shapes, forming 4 styles including basal tilted strike-slip, basal stretch Domino, cap extensional detachment and cap sliding traction. The Fushan Sag showed an obvious asymmetric stretching process, forming NE-oriented tectonic transfer zone in the middle. The EW-oriented fault system of stage Ⅳ in the southeast of the basin controlled present oil reservoirs in the 2 sags. The nose-like structural zone in the center and the steep slope step zone in the southeast of the Fushan Sag are favorable petroleum exploration targets in the southeast of the basin.
oil-controlling effect; structural feature; basin evolution; Maichen Sag; Fushan Sag; Beibu Gulf Basin
1001-6112(2014)02-0144-09
10.11781/sysydz201402144
2013-02-02;
2014-01-23。
徐政语(1964—),男,高级工程师,从事石油地质研究工作。E-mail: xuzy_hz@petrochina.com.cn。
中国石油天然气股份有限公司科技项目“南方地区中小盆地油气地质条件与精细目标评价”(2011D-0707) 和“南方、青藏、华北等新区海相碳酸盐岩油气地质综合评价与有利勘探区带优选研究”(2012B-0504) 资助。
TE121.2
A