辽河滩海地区东部构造演化与潜山带内幕油气聚集

王 纯， 张 研， 吴小洲， 马晓宇， 黄昱丞， 宋志慧

( 中国石油勘探开发研究院，北京 100083 )

辽河滩海地区东部构造演化与潜山带内幕油气聚集

王 纯， 张 研， 吴小洲， 马晓宇， 黄昱丞， 宋志慧

( 中国石油勘探开发研究院，北京 100083 )

郯庐断裂带在前古近纪及新生代分别发生左旋走滑和右旋走滑运动，造成辽河滩海地区东部的构造演化过程相对复杂。利用地震资料精细解释、构造分析和储层预测等方法，分析辽河滩海地区东部构造演化过程及潜山油气运聚。结果表明：前古近纪时期NE向左旋走滑的燕南、燕东断层，以及EW向的中—古生代断层形成燕南潜山带的内幕形态，潜山带北部内幕圈闭奥陶系储层厚度大、裂缝发育程度高；始新世时期东部凹陷沉积研究区烃源岩地层；渐新世时期燕南断层右行走滑影响潜山带的平面及纵向形态，并开启油气往潜山内幕圈闭运移的通道。该研究为下辽河—辽东湾地区的潜山勘探提供参考。

辽河滩海东部； 构造演化； 潜山内幕； 油气运移

0 引言

郯庐断裂带是纵贯中国东部大陆边缘的一条巨型断裂带，按照展布范围进行分段[1-2]，渤海湾地区通常称为下辽河—渤海湾段。郯庐断裂带自中生代起一直在活动[3]，早始新世时期由左行走滑变为右行走滑[4]。郯庐断裂带的走滑活动，以及受地幔拱张引发的盆地伸展断陷共同控制下辽河—辽东湾坳陷及次级构造的形态及特征[5]。新生代以来的走滑作用还改造或者影响盆地的伸展断层[6]。辽河油田滩海地区是下辽河坳陷与辽东湾之间的海陆过渡区域，也是辽河油田重点勘探接续区。受郯庐断裂带走滑作用影响，构造特征复杂，制约主体构造单元——燕南潜山带油气勘探。

燕南潜山带的油气藏分为披覆层油气藏和潜山油气藏，钻井揭示东部地区烃源岩发育，并且在中浅层区域有油气发现。渤海湾盆地奥陶系潜山以断面输油为主的“新生古储”油气藏是普遍存在的[7]，钻井结果也证实燕南潜山内幕奥陶系地层有规模储层发育。潜山油气勘探面临潜山带构造样式认识不清、潜山带的构造演化过程存在争议和构造演化与油气运聚之间关系需要梳理等问题。

构造演化分析与潜山内幕结构研究是滩海地区东部勘探取得突破的关键。基于滩海地区东部燕南潜山带中部叠前深度偏移地震资料，以及东部研究区叠前时间偏移地震资料的解释成果，笔者分析滩海东部地区的构造特征，研究潜山内幕构造，划分研究区前古近纪—新生代构造演化阶段，推断燕南潜山的形成时间，明确内幕圈闭特征与储盖条件，梳理构造演化与潜山油气的成藏的关系，为滩海东部地区勘探提供参考。

1 区域地质概况

渤海湾盆地是一个中、新生代的叠合盆地，新生代的裂谷盆地可划分为三个构造区：西部走滑伸展、中部晚期拉张和东部走滑为主构造区。下辽河—辽东湾坳陷位于盆地的东北部，东、西边界为胶辽隆起与山海关隆起，整体走向为NE向展布的狭长状条带，自东而西为 “三凸两凹”的构造单元格局。滩海地区为海陆过渡区，与下辽河—辽东湾坳陷的构造特征相比，既有统一性也有独特性。其东部地区主要由东部凹陷、燕南潜山带及燕东洼漕组成，东部凹陷是海上辽中凹陷的自然延伸；燕南潜山带是辽东凸起的陆上延续；燕东洼漕南与辽东凹陷相接，向北逐渐消失(见图1)。

图1 研究区构造位置Fig.1 The structral location map of research area

地震资料成果及钻井资料显示，燕南潜山面上覆盖较薄的古近系沙河街组和东营组、新近系馆陶组和明化镇组地层，潜山内幕地层目前已知钻遇的下古生界下马家沟组，以及部分亮甲山组地层，根据地震资料反射特征，推断其下部可能存在奥陶系及寒武系地层。潜山两侧地层沉积主要受NE走向的燕南、燕东断层控制(见图2)。燕南断层倾向NW，是在前古近系左行走滑断层基础上发育的伸展断层，并在后期受右行走滑作用改造[8]，其拉张走滑运动控制燕南潜山西侧东部凹陷的沉积充填，在沙河街组沉积时期具有铲式正断层特征，而后受到走滑改造，东部凹陷整体形态为一东断西超半地堑；凹陷自下而上完整发育沙河街组、东营组、馆陶组和明化镇组地层，其中具有相当厚度规模的沙河街组与东营组地层是研究区主要生烃类层段。燕东断层潜山东侧的控洼断层倾向SE，规模比燕南断层的较小，活动程度及时间与燕南断层有差异，燕东洼槽的构造演化主要受它控制；燕东洼漕整体形态为西断东超半地堑，延伸至海域部分辽东凹陷后规模变大，主要沉积沙河街组(晚期)、东营组、馆陶组和明化镇组地层。滩海地区的地层序列见表1。

图2 辽河滩海东部地区的地震剖面(位置见图1)Fig.2 Liaohe eastern offshore area seismic profile (position in fig.1)

表1 辽河滩海地区地层序列

2 构造演化及潜山构造特征

人们将辽东湾地区构造演化分为前古近纪古构造运动阶段、古近纪裂谷阶段和新近纪—第四纪后裂谷阶段[9]。滩海东部地区构造演化过程分为四个时期：Ⅰ期(前古近纪:印支—燕山)，为潜山内幕结构构造演化时期；Ⅱ期(始新世)，是以伸展断陷活动为主的时期；Ⅲ期(渐新世)，走滑作用对伸展断层发生改造作用时期；Ⅳ期(新近纪)，为剪切走滑作用发生时期。

2.1 前古近纪构造演化

2.1.1 基底构造演化

区域上，古生代以来渤海湾盆地基底主要经历海西期、印支期和燕山期三次大规模的构造运动，奥陶系潜山内幕主要分布在印支期和燕山期构造活动较弱的地区[10]。

印支期华北板块与扬子板块发生自西向东的剪刀式俯冲拼接，华北克拉通东西分异，东部的渤海湾地区整体抬升，应力场由早二叠世的伸展环境向挤压环境转换，形成NWW或EW向逆断层及背斜[11]。研究区处于抬升剥蚀或沉积间断的状态，潜山地层缺失三叠系和侏罗系；在燕山运动时期，西太平洋板块活动，伊泽奈吱板块对华北板块NWW向俯冲，深部地幔上涌，岩石圈减薄，中国东部进入陆内断陷盆地发育期，郯庐断裂带在这个时期发生左行走滑[12]，并沉积相对较厚的白垩系地层，研究区发育NE向的左行走滑断层——燕南和燕东断层。燕山末期受左行走滑影响，白垩纪地层发生抬升并遭受一定程度的剥蚀(见图3)。

图3 辽河滩海东部地区的地震剖面(剖面位置见图4)Fig.3 Liaohe eastern offshore area seismic profile(position in fig.4)

2.1.2 潜山构造特征

燕南潜山内幕钻遇中生界、古生界地层。钻井资料证实，上古生界石炭系与下古生界奥陶系之间为假整合接触，储层主要集中发育于奥陶系地层。潜山带中部叠前深度偏移的地震资料解释成果表明，燕南潜山中—古生界构造样式为近EW向古断裂控制的断阶，潜山形态为NE向走滑断裂控制的地垒(见图3-4)：燕南潜山带高部位中—古生界地层厚度大，在地层沉积时期处于古地貌的高部位；近EW向的中—古生界断裂与燕南、燕东断层一起形成潜山内幕断块构造，而EW向断裂并未断穿中生界地层顶面，说明新生代构造运动对潜山形态及内幕改造仅限于储层裂缝改造作用(见图4)。

2.2 新生代构造演化

前古近纪时期的基底演化形成潜山内幕的基本结构，新生代郯庐断裂带的右旋走滑活动,以及地幔上涌引起盆地拉张伸展使得新生代的构造演化过程相对复杂。燕南潜山带实际上是在渐新世的中后期真正形成的。

2.2.1 始新世

始新世时期，发生区域性的裂陷作用，辽东湾应力环境以NWW-SEE向区域引张为主[13]。滩海地区处于盆地断陷沉积阶段，叠加一定的走滑作用。滩海东部地区总体上处于弱走滑强拉张时期，在继承前古近系断层的基础上，燕南断层继续发育而成为NE向的铲式正断层，控制潜山西侧东部凹陷的沉积。这个时期燕东断层并没有开始活动，燕东洼槽并未形成(见图5)。

图4 研究区前古近纪断裂体系

图5 研究区始新世早期断裂体系

2.2.2 渐新世

渐新世时期，滩海地区处于盆地断陷向坳陷转换阶段，伸展作用相对减弱，走滑作用增强。滩海东部地区东部凹陷内，由于走滑作用形成NEE向雁列次级断层，由深至浅断距逐渐减小，部分与燕南断层呈“入”字型斜交(见图6-7)；走滑—拉张断层——燕东断层在这一阶段开始强烈活动，控制燕东洼槽的沉积演化。

燕南潜山在渐新世的中后期形成，走滑断裂在平面“正S型”区域产生走滑挤压作用，在“反S型”区域产生走滑拉张作用[14-16]，因此燕南潜山受郯庐断裂右旋走滑影响，在剖面上燕南断层直接表现出拉张正断，以及挤压翻转的高角度断层甚至是逆断层，潜山平面走向具有扭动特征。在研究区新生界基底图上，走滑挤压作用区域地层相对走滑拉张有地层沉降变低的现象(见图8)。平面上，燕南潜山带走向为南、北两段走向受走滑挤压影响为NNE向，中段走向受走滑拉张影响为NE向。纵向上，钻井揭示燕南潜山在渐新世抬升成型，东部凹陷内充填完整的古近系及新近系地层，潜山顶面缺失沙河街组一、二段地层及东营组三段、一段地层，燕东洼漕缺失沙河街组三段及东营组一段地层，说明燕南潜山在始新世晚期及渐新世晚期存在沉积间断或剥蚀，燕东洼漕从始新世晚期开始接受沉积(见表2)。在沿潜山走向的地震剖面(见图9)上，潜山面高低起伏——南北两头高、中间较低。沙河街组及东营组地层超覆在潜山面上，推测潜山带古地貌为北高南低。在潜山整体抬升过程中，潜山带北部受走滑挤压抬升的潜山面明显高于中部的。

图6 研究区渐新世早期断裂体系

图7 研究区渐新世晚期断裂体系

图8 辽河滩海地区东部基底立体显示Fig.8 3D graph of Liaohe eastern offshore area basement

2.2.3 新近纪

新近纪馆陶组—明化镇组沉积时期，处于盆地拗陷阶段，接受区域披盖式沉积[17-19]。这一阶段是浅层的燕东东走滑断层强烈活动时期，其剪切走滑作用对燕东、燕南断层有较强的羽化改造作用，程度由东向西减弱，表现为雁行式断层组合，与燕东东走滑断层带呈小角度相交(见图10)。

3 潜山油气运聚

3.1 储层条件

3.1.1 潜山储层

根据渤海湾盆地油气分布，潜山成藏要素中的烃源岩和油气运移通道在渤海湾盆地是普遍存在的，潜山油气聚集的差异性主要取决于储层的储集性能[20]。

表2 滩海地区东部地层分布

燕南潜山奥陶系潜山储层以变质岩为主，储集性能与裂缝发育程度有关，而裂缝的发育多与构造运动有关，前古近纪的基底演化控制燕南潜山圈闭的形成，新生代的构造演化并没有破坏潜山圈闭的形态，只是改造储层中裂缝。印支运动发生在上古生界地层沉积后，下古生界奥陶系地层没有经历渤海湾盆地主要剥蚀—岩溶期(印支期和燕山期)直接的风化淋滤，大规模溶蚀特征不明显，但是碳酸盐岩脆性强，构造运动对储层裂缝改造作用强，储集空间的孔隙以古近纪形成的裂缝为主；并且成岩后生作用对储层孔渗性能改善作用明显，尤其是地层水的溶解作用。滩海地区各区域潜山内部地层的钻探和取心也证实，奥陶系储层以裂缝储集空间为主(见图11)。

图9 辽河滩海地区东部地震剖面(剖面位置见图8)Fig.9 Liaohe eastern offshore area seismic profile (position in fig.8)

图10 上新世—更新世断裂体系Fig.10 Plio-Pleistocene faults system

研究区潜山带只有YN1井钻遇古生界地层，揭示潜山带储层发育状况：钻至井深1 904.50 m处开始漏失，钻至井深1 907.20 m处地层严重漏失，共漏失泥浆120 m3。试油结果表明：1 902.47～1 918.00 m层段日产水可达212.83 m3，证明存在规模储集空间。

3.1.2 潜山圈闭

燕南潜山的整体形态为受NE向燕南、燕东走滑断层控制的“S”型的地垒，内部结构为受到EW向断裂控制的断块。为研究断块储层分布范围，利用叠前深度偏移地震资料进行储层厚度及裂缝预测，表明燕南潜山内幕型储层特点：(1)在新资料区的北部储层厚度大(见图12(a))，与在古地貌高部位古生界储层发育的分析是一致的；(2)裂缝发育主要受构造及控山断层(燕南、燕东断层)展布形态的影响(见图 12(b))，而潜山的裂缝发育程度对油气富集具有明显的控制作用[10]。

图11 辽河滩海地区潜山钻井取心Fig.11 Drilling coring in Liaohe offshore area

裂缝发育位置集中于燕南、燕东断层位置及研究区北部，因此燕南潜山带的有利圈闭可能位于研究区北部潜山内幕断块构造的裂缝储层发育位置。同时，覆盖古生界地层的中生界地层是以大段泥岩和火山岩沉积为主的，两者配合可以形成燕南潜山内幕型的储盖组合。

3.2 油气运移

东部凹陷烃源岩生成的油气向燕南潜山内幕断块圈闭纵向运移通道为燕南断层，在圈闭内部横向运移依靠内幕储层发育的裂缝。

渐新世时期，滩海地区东营组、沙河街组的烃源岩已经成熟[21]，受到郯庐断裂走滑运动影响，燕南断层断面开启而形成输导通道。区域上，渤海湾盆地普遍存在超压现象[22-23]，辽东湾地区5口井钻遇东营组发现超压，欠压实超压层段起始深度为2 370～2 689 m，压力因数最高达1.93[24]，超压是油气由烃源岩向储层运移的有利条件。东部凹陷KS1井东营组三段及YN1井古生界储层的压力因数分别为1.21和0.99，从而形成超压，油气可以沿着切过油源的燕南断层向潜山及浅层运移和聚集(见图13)。燕南潜山的奥陶系储层内部裂缝发育表明，内幕储层在具备规模的储集空间内也具有良好的输导能力，能够构成潜山内幕输导体系(见图12)。

图12 辽河滩海东部地区燕南潜山古生界储层预测Fig.12 Reservoir prediction of Yannan buried hill in Liaohe offshore area

图13 燕南潜山油气运移模式剖面(剖面位置见图4)Fig.13 Model profile of Yannan buried hill hydrocarbon migration(position in fig.4)

在潜山纵向通道“燕南断层”及内部通道“裂缝”的相互配合下，东营组、沙河街组生成的油气可以在渐新世中晚期，即右旋走滑主要活动时期，沿着由走滑活动开启的燕南断层面运移至潜山断块圈闭而成藏。

4 结论

(1)辽河滩海地区东部主要经历四期构造演化。前古近纪时期，印支—燕山构造运动控制潜山内幕地层的分布及断块圈闭的形成；始新世时期为东部凹陷形成时期；渐新世中期，受到走滑作用影响，东部凹陷出现明显走滑现象，燕东洼漕形成，燕南潜山带抬升成型，在“正S型”区域产生走滑挤压作用，在“反S型”区域产生走滑拉张作用；新近纪时期，燕东东断层走滑断层强烈活动，影响浅层构造形态。

(2)燕南潜山的内幕储层为奥陶系碳酸盐岩地层，北部古地貌高部位储层发育厚度大， 储集空间以裂缝为主，裂缝受到新生代构造活动的影响，展布形态与控山断层(燕南、燕东断层)有关，与中生界大段泥岩和火山岩形成潜山内幕型的储盖组合。

(3)燕南潜山奥陶系内幕有两种油气运移输导通道：“纵向通道”——燕南断层形成的外部纵向输导通道在超压作用下，与燕南潜山“内部通道”——裂缝配合输导油气。渐新世中晚期，东部凹陷东营组、沙河街组生成的油气，沿着由右旋走滑运动开启的燕南断层运移至潜山断块圈闭而成藏。

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2016-10-24；编辑：刘丽丽

王 纯(1985-)，男，博士研究生，工程师，主要从事地质—地球物理综合方面的研究。

P618.13

A

2095-4107(2017)01-0043-09

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.01.005