渤西沙垒田凸起走滑断裂背景下油气成藏特征

江　涛，李慧勇，李新琦，许　鹏，胡安文

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津300452）

渤西沙垒田凸起走滑断裂背景下油气成藏特征

江涛，李慧勇，李新琦，许鹏，胡安文

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津300452）

以三维高分辨率地震资料为基础，结合实际钻井资料，对沙垒田凸起的断裂特征、沉积体系特征以及成藏模式等进行了深入研究，结果发现，沙垒田凸起发育多组北东向走滑断裂，且呈“雁列式”展布。在剖面上，“雁列式”断层向深部收拢，垂直断距较小，没有明显的水平位移，表现为“花状”构造，同时走滑断裂的位置对应着“沟谷”，可改变基底和盖层的高低格局。走滑断裂对凸起区构造圈闭的形成、油气的聚集以及凹陷内古近系扇体的沉积均具有重要控制作用。构造脊是油气长期聚集的有利区带，受走滑断裂活动强度差异的影响，沙垒田凸起东段和西段油气的运聚模式存在一定差异：在东段，走滑作用相对较弱，圈闭在走滑断裂之间发育，属于“构造脊-断层-砂体”油气运移模式；在西段，走滑作用强，圈闭依附于走滑断裂发育，属于“沟谷充填砂-走滑断裂系”油气侧向运移模式。

走滑断裂；沉积体系；油气成藏特征；沙垒田凸起

0　引言

渤海西部区域位于黄骅-东明断裂与张家口-蓬莱断裂交会处，既受北东向和北西向走滑断裂控制，也受新生代以来的强拉张作用控制，断裂系统复杂［1-3］。沙垒田凸起及围区自1973年钻探HZ1井以来，相继发现了CFD11-1，CFD11-2，CFD11-3/5，CFD11-6以及CFD12-1S等油田［4-6］，但近几年的勘探中未见较好的油气显示。通过对沙垒田凸起及围区和歧口凹陷东部已钻构造失利的原因进行分析，认为90%以上的失利原因与断裂控藏有关。对沙垒田凸起以断裂主控因素为核心的油气藏形成机制的相关研究相对薄弱，特别是对西部走滑断裂及其与油气关系的研究相对较少，且对西部走滑断裂发育的认识不清，只有对邻区的南堡油田进行过少量研究［7］。因此，笔者在三维高分辨率地震资料的基础上，结合实际钻井资料，对沙垒田凸起的断裂特征、沉积体系特征以及成藏模式等进行深入研究，讨论断裂对油气成藏的影响，进一步完善对沙垒田凸起油气成藏规律的认识。

1　地质背景

沙垒田凸起位于渤海海域西部，为东西走向，是我国油气进入海洋勘探最早的地区，紧邻渤中、南堡、歧口以及沙南凹陷四大生烃凹陷，成藏条件优越（图1）。彭文绪等［3］研究表明，沙垒田凸起基底主体为太古界花岗岩，古生代到古近纪沙河街组沉积时期一直是一个隆起剥蚀区，新近纪开始接受馆陶组辫状河巨厚砂砾岩沉积和明化镇组曲流河砂泥岩沉积。研究区圈闭为继承性发育的背斜构造，且以低幅度构造为主。目前，在研究区相继发现的5个油田，均受构造和岩性双重因素控制，且走滑断裂对研究区油气的运聚具有明显的控制作用。

图1　沙垒田凸起区域位置Fig.1　Regional location of Shaleitian uplift

2　走滑断裂特征

2.1断裂的平面特征

由于沙垒田凸起新近系直接覆盖在潜山之上，在凸起边缘超覆沉积了一定范围的东营组地层，整体表现为东低西高的趋势［8］。凸起区潜山地层埋深相对较浅，地震剖面上一般在1 500 ms左右就进入潜山。在1 500 ms地震水平方差切片上可以看出，沙垒田凸起东段主走滑断层特征不明显，而西段可以见到明显的北东向主走滑断层，伴生断层依附于走滑断层。在600 ms地震水平方差切片上（相当于明下段内部）可以看出，走滑断裂在平面上呈北东向“雁列式”展布，但走滑作用表现为东弱西强的特征。在东段，主走滑断层不明显，在主走滑断层相对应的位置，发育大量近东西向的晚期断层，并呈北东向“雁列式”展布；在西段，主走滑断层呈线性展布，晚期断层平行发育，走向呈近东西向，局部切割主走滑断层，使得主走滑断层断续分布，断裂系统更加复杂（参见图1）。

2.2断裂的剖面特征

在地震剖面上，深层的主干走滑位移带往往向上发散分支形成貌似花朵状的破裂带，称其为“花状”构造。沙垒田凸起区的“雁列式”断层具有以下特征：①“雁列式”断层都为正断层，早期地层向下弯曲，表现为“负花状”构造，晚期地层向上弯曲，表现为“正花状”构造；②“雁列式”断层向深部收拢，在新近系明化镇组地层中，平面上的2列成对“雁列式”断层的垂直距离小于3 km，而在下部的馆陶组，“雁列式”断层的垂直距离明显减小，在潜山或者更下部的地层中则结合成为1条断层；③成对的“雁列”断层两盘的构造高低是相当的，表明没有垂直位移或者垂直位移很小；④走滑断裂的位置对应着“沟谷”，可改变基底和盖层的高低格局。在东西向地震剖面上，对比东段和西段走滑断裂的特征，西段的走滑作用明显强于东段，且主走滑断层特征明显（图2），这与前述的断裂平面特征一致。

图2　沙垒田凸起走滑断裂带地震解释Fig.2　Seismic interpretation of strike-slip fault zone in Shaleitian uplift

3　断裂对沉积的控制

3.1走滑断裂控制凸起物源供给通道

在早期强烈的主走滑作用影响下，走滑断裂两侧基底发生相对滑动，沿走滑带的岩石发生破裂，破裂带的岩石容易受到剥蚀而在潜山基底上形成“沟谷”。走滑断裂形成的“负花状”构造对应基底宽“沟谷”，“沟谷”是有效的物源通道，控制着物源的供给方向。北东向走滑断裂规模较大，沿北东方向和南西方向一直向凹陷延伸，进而控制了走滑断裂两端斜坡带物源的供给和扇体的发育情况。受走滑作用强弱的影响，西段的走滑作用强，对应的“沟谷”规模相对较大，对凹陷内扇体的控制作用明显加强。

3.2断裂控制凹陷内沉积体系的展布

断裂不仅控制各时期沉积相带的变化，而且也控制三角洲砂体在空间上的展布特征。根据对沙垒田凸起沉积体系的研究发现，凹陷内沉积体系的展布受走滑断裂和边界断层共同控制。凸起上走滑断裂对应的基底宽“沟谷”，受走滑断裂带控制，凹陷内扇体主要在走滑断裂对应的“沟谷”前方发育，且“沟谷”和凹陷内扇体具有较好的对应关系，走滑断裂对应的“沟谷”是主要的物源卸载通道，扇体的延伸范围较远。同时，受边界断裂的影响，凸起区物源经过短距离的搬运后，快速堆积到陡坡带附近，且扇体沿陡坡带呈“裙带状”分布。陡坡带的钻井均在古近系钻遇了较厚的砂砾岩沉积，显然走滑断裂对应的基底宽“沟谷”，控制了凸起区物源的供给和陡坡带扇体的发育（图3）。

图3　沙垒田凸起及围区沙一、二段沉积体积分布Fig.3　Depositional system distribution of the first and second member of Shahejie Formation in Shaleitian uplift and its adjacent area

4　油气成藏模式

沙垒田凸起圈闭的发育依附于走滑断裂，并受走滑断裂控制，但东段和西段在圈闭类型和发育部位上存在一定差异：在东段，由于受早期基底走滑作用的影响，基底高点被改造，走滑断裂对应的基底“沟谷”，在2个走滑断裂之间形成基底隆起。受基底的控制，新近系地层继承性沉积，在2个走滑断裂之间继承性发育大型的披覆背斜圈闭，圈闭面积较大，可达10～30 km2。在西段，走滑作用较东段强烈，晚期的右旋走滑又进一步改变了构造高点，使得高点向走滑断裂偏移。圈闭依附于走滑断裂发育，受走滑断裂控制，圈闭类型为断鼻或断块型圈闭，圈闭规模也同样较大，为10～35 km2。大型圈闭的发育可为油气聚集提供有利场所。

沙垒田凸起发育多个北东向构造脊，其为油气长期聚集的有利区带。沙垒田凸起东段和西段走滑作用强度不同，使得东段和西段构造圈闭的发育特征和油气的运聚模式存在一定差异。在东段，走滑作用相对较弱，发育多个构造脊，圈闭在走滑断裂之间沿北东向构造脊发育，属于“构造脊-断层-砂体”油气运移模式；在西段，走滑作用强，晚期的强烈走滑，可改变构造盖层高点，圈闭依附于走滑断裂发育，属于“沟谷充填砂-走滑断裂系”油气侧向运移模式。

图4　“构造脊-断层-砂体”油气运移模式Fig.4　Hydrocarbon migration pattern of“tectonic ridge-fault-sand body”

4.1“构造脊-断层-砂体”油气运移模式

受晚期北东向右旋走滑断裂影响，在沙垒田凸起东段，走滑断裂之间发育3个北东向的构造脊，但因受基底隆起的影响，构造脊又具有北西向形态。在东段，构造脊自西向东逐渐向渤中凹陷倾斜、过渡，而渤中凹陷的油气又长期沿构造脊聚集，再由晚期活动断层运移至砂体成藏，说明该段油气是以“构造脊-断层-砂体”运移模式向构造脊聚集（图4），南堡凹陷和沙南凹陷的油气也可以按该运移模式聚集。沙垒田凸起东段新近系的油气成藏最终受断-砂耦合控制，构造脊是沙垒田凸起构造-岩性复合油气藏勘探的有利区带。

4.2“沟谷充填砂-走滑断裂系”油气侧向运移模式沙垒田凸起区走滑断裂的多期活动不仅形成了背斜圈闭，而且控制了凹陷内古近系沉积，使得在西段发育“沟谷充填砂-走滑断裂系”油气侧向运移模式（图5）。沙垒田凸起西段具有发育这种模式的优越条件：①走滑断裂的长期活动，使主走滑断层延伸至凹陷内部，深切油源，同时伴随强烈的走滑作用，在基底沿主走滑断裂走向发育断裂破碎带，有效地沟通了油源，有利于油气的侧向运移。②在走滑断裂两端的斜坡带，发育近源扇体，扇体与烃源岩大面积接触，有利于油气的聚集与中转；走滑断裂形成的“负花状”构造对应基底宽“沟谷”，“沟谷”是有效的物源通道，被砂充填，也有利于油气的侧向运移。③圈闭依附于走滑断裂发育，油气通过断裂系垂向运移至圈闭而成藏。

图5　“沟谷充填砂-走滑断裂系”油气侧向运移模式Fig.5　Lateral hydrocarbon migration pattern of“gully filling sand-strike-slip fault system”

5　结论

（1）沙垒田凸起区发育多组北东向走滑断裂。在平面上断裂呈“雁列式”展布，在剖面上，深层的主干走滑位移带往往向上发散分支并形成貌似花朵状的破裂带，称其为“花状”构造。“雁列式”断层剖面上都是正断层，且向深部收拢，垂直断距较小，没有明显的水平位移。

（2）走滑断裂对应着“沟谷”，并控制着凸起区物源的供给通道和凹陷内沉积体系的展布。凹陷内扇体主要在走滑断裂对应的“沟谷”前方发育，扇体的延伸范围较远，“沟谷”和凹陷内扇体具有较好的对应关系。

（3）构造脊是油气长期聚集的有利区带，但受走滑作用强度的控制和构造圈闭发育特征的影响，沙垒田凸起东段和西段油气的运聚模式存在一定差异：在东段，走滑作用相对较弱，圈闭在走滑断裂之间发育，属于“构造脊-断层-砂体”油气运移模式；在西段，走滑作用强，圈闭依附于走滑断裂发育，属于“沟谷充填砂-走滑断裂系”油气侧向运移模式。

（References）：

［1］龚再生，蔡东升，张功成．郯庐断裂对渤海海域东部油气成藏的控制作用［J］．石油学报，2007，28（4）：1-10．Gong Zaisheng，Cai Dongsheng，Zhang Gongcheng．Dominating action of Tanlu Fault on hydrocarbon accumulation in eastern Bohai Sea area［J］．Acta Petrolei Sinica，2007，28（4）：1-10．

［2］池英柳，赵文智．渤海湾盆地新生代走滑构造与油气聚集［J］．石油学报，2000，21（2）：14-20．Chi Yinliu，Zhao Wenzhi．Strike-slip deformation during the Cenozoic and its influence on hydrocarbon accumulation in the Bohai Bay Basin［J］．Acta Petrolei Sinica，2000，21（2）：14-20．

［3］彭文绪，张志强，姜利群，等．渤海西部沙垒田凸起区走滑断层演化及其对油气的控制作用［J］．石油学报，2012，33（2）：204-212．Peng Wenxu，Zhang Zhiqiang，Jiang Liqun，et al．Evolution of strikeslip faults in the Shaleitian bulge of the western Bohai offshore and their control on hydrocarbons［J］．Acta Petrolei Sinica，2012，33（2）：204-212．

［4］付广，李卉，徐衍彬.三肇凹陷及周边地区葡萄花油层源-圈空间配置及油运移输导形式［J］.岩性油气藏，2010，22（1）：18-22. Fu Guang，Li Hui，Xu Yanbin.Source-trap space allocation and oil migration transporting form of Putaohua oil layer in and around SanzhaoDepression［J］.LithologicReservoirs，2010，22（1）：18-22．

［5］甘学启，秦启荣，苏培东，等．左旋走滑对十屋油田构造形态的影响及石油地质意义［J］．岩性油气藏，2011，23（3）：40-43．Gan Xueqi，Qin Qirong，Su Peidong，et al．Influence of left-lateral slip on structural form in Shiwu Oilfield and it’s petroleum geological significance［J］．Lithologic Reservoirs，2011，23（3）：40-43．

［6］江涛，李慧勇，茆利，等．沙南凹陷沙中构造带油气成藏特征及主控因素分析［J］．断块油气田，2014，21（6）：692-696．Jiang Tao，Li Huiyong，Mao Li，et al．Analysis of oil and gas accumulation features and main controlling factors of Shazhong structural belt in Shanan depression［J］．Fault-block Oil&Gas Field，2014，21（6）：692-696．

［7］邓运华．郯庐断裂带新构造运动对渤海东部油气聚集的控制作用［J］．中国海上油气（地质），2001，15（5）：301-305．Deng Yunhua．Control of the neothctonism along TanCheng-LuJiang fracture zone on hydrocarbon accumulation in the eastern BoHai sea［J］．China Offshore Oil and Gas（Geology），2001，15（5）：301-305．

［8］甘学启，秦启荣，苏培东，等．左旋走滑对十屋油田构造形态的影响及石油地质意义［J］．岩性油气藏，2011，23（3）：40-43．Gan Xueqi，Qin Qirong，Su Peidong，et al．Influence of left-lateral slip on structural form in Shiwu Oilfield and it’s petroleum geological significance［J］．Lithologic Reservoirs，2011，23（3）：40-43．

（本文编辑：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

国家重大科技专项“渤海海域大中型油气田地质特征”（编号：2011ZX05023-006-002）资助

江涛（1982-），男，硕士，工程师，主要从事石油地质综合研究方面的工作。地址：（300452）天津市塘沽区闸北路1号609信箱渤海石油研究院。E-mail：jiangtao8@cnooc.com.cn。