临南洼陷扭张构造油气成藏特征

2017-07-12张秋实

中国石油大学胜利学院学报 2017年2期

关键词：洼陷烃源运移

张秋实

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院,山东东营 257015)

临南洼陷扭张构造油气成藏特征

张秋实

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院,山东东营 257015)

结合区域构造背景，采用现今构造静态描述与构造演化过程剖析相结合的研究思路，分析临南洼陷构造演化过程与构造对油气成藏的控制。研究结果表明，临南洼陷中临商、夏口两大扭张断裂体系决定了该洼陷北深南浅、西宽东窄的构造格局。在此构造系统的背景下,烃源岩富集于后缘拉张形成的深凹区,油气运移指向生烃中心附近的断阶带高部位与隆起区。围绕断裂控制的洼陷带和斜坡带,发育各种油藏类型,其环带空间分布与富集现象明显。

临南洼陷；扭张构造；成藏控制作用

目前,从扭张性断裂系统成因机制出发,研究构造特征和其对油气聚集的影响逐渐引起人们的重视[1-5]。勘探研究证实,与走滑构造相伴生的沉积盆地通常富含油气[1],而构造样式决定着油气的运移和成藏[2]。通过研究盆地或洼陷中断裂扭张性构造运动,可以对油气成藏的控制因素有更深入的了解[3]。研究区所处的惠民凹陷就是一个典型的扭张性断陷盆地[4-5],临南洼陷中临商、夏口两大帚状断裂体系是最具特色的扭张地质结构,其含油气系统明显受到此类型的构造系统所控制,因此对其进行深入的分析研究,有助于明确扭张盆地的构造特征,对油气勘探也有重要的意义。

1 区域地质概况

临南洼陷位于惠民凹陷西南部,面积约1 250 km2,整体轴线北东东向,北界受控于南倾的临商断层,南界受控于北倾的夏口断层,洼陷向北与滋镇洼陷相通,向东与阳信洼陷相连,呈不对称的地堑结构(图1)。临南洼陷是惠民凹陷的主力生油洼陷,目前发现的油气主要集中在该地区。

图1 研究区构造

2 构造演化及特征

临南洼陷边界断层的张扭性活动对断层控制体现在两方面:一方面控制了盆地内部深凹区的形成,另一方面控制着边界断层两侧的正向构造样式,平面上断层帚状收敛端向撒开端过渡的部位,在剖面上呈现典型的花状构造样式(图2)。

临南洼陷构造演化剖面分析表明,临南洼陷断陷期始于早、中侏罗纪末期的燕山运动,上侏罗纪—下白垩纪时期盆地开始充填沉积,形成了临南洼陷南部斜坡带的基本断层格架。在沙三段沉积前,该区域整体是一个临南到滋镇的斜坡区,直到沙三段沉积时期开始,随着临商断层活动的加强,中央隆起带形成,临南洼陷才成为独立的洼陷,并逐渐形成3个沉积和沉降中心,其中最大的沉降和沉积中心位于洼陷西部,沙三中亚段埋深在3 500～4 500 m,沙三下亚段埋深在4 300～5 500 m。

图2 临南洼陷南北向构造剖面

北东东向展布的临南洼陷受扭张构造所控制,临商断层的上升盘为中央隆起带,夏口断层的上升盘为曲堤地垒或南部缓坡带,其边界断层一方面呈左阶雁列状,另一方面一端呈帚状撒开,指示具有右行平移分量[5]。盆地的边界断层为张扭性的右行平移正断层,其东、西两端由于出现帚状撒开的断层组合以平衡张扭活动产生的位移分量,在构造上表现为多条断层构成洼陷的边界。

图3 临南洼陷边界断层活动速率曲线

通过对临商、夏口断裂的活动性进行分析发现,沙三段—东营组沉积初期,夏口断层活动强度大于临商断层的活动强度,后期临商断层活动强度增大,大于夏口断层(图3),使得洼陷西部与中部皆形成北深南浅的格局,而东部的局部地区随着临商断层扭张分量的削减,逐渐转变为分散的帚状断层,构造上相应转变为南深北浅的格局。通过对临南洼陷各测线南北向总伸展率的对比可以看出(图4),整个洼陷伸展率较大的部分在两端,即东、西部总伸展率相对较大,且西部要略大于东部,中部伸展率相对较低。这种南北向总伸展率的变化规律形成了临南洼陷西宽东窄的构造格局。

图4 临南洼陷南北向总伸展率

3 构造与油气成藏

3.1 扭张构造与烃源岩

临南洼陷下第三系受到湖侵作用的影响,湖相沉积广泛发育,沉积了大套深湖—半深湖暗色泥岩、油页岩和油泥岩(表1),由于临南洼陷是临商断层强烈张扭性活动中控制发育的后缘拉张盆地,属于扭张性盆地控制下的深凹带可以看出,惠民凹陷扭张构造对烃源岩分布与演化的控制作用明显,其优质烃源岩的沉积与其成熟性皆受控于盆地的扭张性活动。3套主要的生油层系分别是沙四上段暗色泥岩和油页岩、沙三段暗色泥岩和油页岩以及沙一段暗色泥岩。其中沙三下亚段沉积期水域最广,水体最深,南北两洼连接,岩性主要为深灰色泥岩夹油页岩及灰质泥岩薄层、粉细砂岩,为临南洼陷中最重要的优质烃源岩(图5)。临商、夏口断层其扭张性活动较强的时期,影响着后缘深凹带的形成,从而控制着优质烃源岩的发育,烃源岩的形成时期与断层活动期是相匹配的(表1)。而同处惠民凹陷的阳信洼陷、滋镇洼陷沙三段仅受控于边界断层活动,烃源岩发育程度及热演化程度则较低。

图5 临南洼陷沙三下亚段烃源岩厚度等值线图

3.2 扭张构造与油气运移

临南地区的油气运聚方向实际上也受控于扭张性临南洼陷所产生的构造格局。从研究区原油密度的变化及地化分析指标等多方面的印证,临南地区油气优势运聚方向以及在洼陷岩相有利区、各类构造圈闭富集成藏,围绕洼陷带、斜坡带呈环带状分布特点,临商断层强烈张扭性活动中后缘拉张造成了临南次洼内的生烃中心。从整个盆地的构造来看,受扭张活动影响而形成的一系列近东西向帚状断层系形成的断阶带发育于生烃中心的东北部,西北部发育临商断层上盘的中央隆起,东南部为夏口断层上盘的南部缓坡带,生烃中心周围的构造高带就成为油气运移的有利指向方向(图2),从而形成了一系列油田。

断陷盆地或张扭性盆地的沉积体系及其中的砂体格架受构造控制显著。扭张构造背景下,临南洼陷的南坡和北带是扇体最发育的地带,也是储集相带发育的有利地区。对于临南南部斜坡带,各级断层、砂体和不整合组成了油气运移的输导格架,根据临南洼陷南部各层段的砂体展布以及物性特征,南部的双丰三角洲和江家店-瓦屋扇三角洲砂体为重要的油气运移输导格架。此外,当断层活动时,断层本身就构成了油气运移的通道,也对油气运移方向和路径构成影响。

3.3 扭张构造与圈闭

临南地区的圈闭类型丰富,在右旋张扭应力场背景下,圈闭分布呈现出有序的分布规律(图6):走滑作用强、拉张相对较弱的西部地区,圈闭围绕逆牵引背斜和花状背斜等分布;拉张作用强、走滑相对较弱的东部地区,圈闭多围绕受拉张应力影响的断块分布;在张扭断裂强烈活动的盆地周缘地区,地层发生明显的翘倾现象,则易剥蚀而形成地层不整合圈闭;断裂活动较弱的洼陷带地区以及对断裂尾部应力分散的地区,往往形成构造岩性圈闭或岩性圈闭。此外,由于商河地区的火山活动强烈,在临商帚状断裂体系撒开端形成了一系列与火山活动相关的圈闭,如火山披覆圈闭、火山遮挡圈闭等。油藏空间分布序列从整体上来看,是由斜坡带的构造油藏,逐渐过渡到断层与沉积相匹配产生的构造-岩性油藏,再到受超压影响的洼陷带的岩性油藏,随后从中央隆起带开始,反向过渡到构造油藏(图6)。受扭张作用影响而形成的正向的调节构造可以在与沉积的匹配作用下,形成一系列油气聚集的有利场所,如江家店地区的构造岩性油藏,是扭张盆地中富有特色的一类油藏。