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  中国石油勘探  2024, Vol. 29 Issue (2): 46-57  DOI:10.3969/j.issn.1672-7703.2024.02.004
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引用本文 

张波, 王永诗, 黄铮, 王浩. 济阳坳陷沾化东部古—中生界潜山构造样式与成藏模式[J]. 中国石油勘探, 2024, 29(2): 46-57. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2024.02.004.
Zhang Bo, Wang Yongshi, Huang Zheng, Wang Hao. Structural style and hydrocarbon accumulation pattern in the Paleozoic-Mesozoic buried hills in the eastern Zhanhua Sag, Jiyang Depression[J]. China Petroleum Exploration, 2024, 29(2): 46-57. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2024.02.004.

基金项目

中国石油化工股份有限公司科研攻关项目“济阳坳陷近源领域成藏体系评价及目标优选”(P22066);中国石化胜利油田分公司科研攻关项目“孤西潜山带油气成藏规律研究及目标优选”(YKK2207)

第一作者简介

张波(1972-),男,山东莱阳人,硕士,1999年毕业于石油大学(华东),高级工程师,主要从事油气勘探及石油地质综合研究工作。地址:山东省东营市东营区聊城路2号中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院沾车室,邮政编码:257015。E-mail: zhangbo667.slyt@sinopec.com

文章历史

收稿日期:2023-09-05
修改日期:2024-01-10
济阳坳陷沾化东部古—中生界潜山构造样式与成藏模式
张波1, 王永诗2, 黄铮1, 王浩1     
1. 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院;
2. 中国石化胜利油田分公司
摘要: 济阳坳陷古—中生界潜山经历多期挤压、伸展、走滑及剥蚀等构造作用的叠加,以沾化东部潜山为例,利用丰富的钻井与地震资料,在潜山构造层划分的基础上,剖析了潜山构造演化及构造特征,总结了潜山构造样式,建立了油气成藏模式。研究结果表明,晚古生代以来,在多期不同方向、不同性质构造运动的作用下,沾化东部古—中生界潜山经历了4期挤压作用、2期伸展作用、2期走滑作用、4期剥蚀作用,形成了高位、中位和低位3类潜山,发育了伸展、挤压、走滑与剥蚀4类9种构造样式。依据构造样式及潜山地层残留和上覆盖层的差异,建立了3类潜山成藏模式,其油气来源、油气富集层段及富集特征各不相同,其中高位潜山斜坡带上古生界与中生界、中位潜山下古生界和低位潜山中紧靠油源的潜山各层系油气成藏条件最为有利,油气富集程度高,是研究区下一步重点勘探对象。
关键词: 济阳坳陷    沾化东部    古—中生界    潜山    构造演化    构造样式    成藏模式    
Structural style and hydrocarbon accumulation pattern in the Paleozoic-Mesozoic buried hills in the eastern Zhanhua Sag, Jiyang Depression
Zhang Bo1 , Wang Yongshi2 , Huang Zheng1 , Wang Hao1     
1. Research Institute of Exploration and Development, Sinopec Shengli Oilfield Company;
2. Sinopec Shengli Oilfield Company
Abstract: The Paleozoic-Mesozoic buried hills in Jiyang Depression experienced multi-stage compression, extension, strike slip and denudation. By taking the eastern Zhanhua Sag as an example, a large amount of well drilling and seismic data is used to identify structural layers, analyze structural evolution and characteristics, summarize structural style of buried hills, and establish hydrocarbon accumulation pattern. The study results show that, controlled by multi-stage tectonic movements after the Late Paleozoic with various directions and natures, buried hills in the eastern Zhanhua Sag experienced four stages of compression, two stages of extension, two stages of strike slip and four stages of denudation, developing three types of buried hills, i.e., high, middle and low buried hills, and forming four categories and nine types of structural styles, including extension, compression, strike slip and denudation. Based on structural styles, residual strata and the overlying strata of the buried hill, three types of hydrocarbon accumulation patterns have been established, which show diversified hydrocarbon sources, enrichment layers and enrichment characteristics. Among them, the hydrocarbon accumulation conditions are the most favorable in the Upper Paleozoic and Mesozoic on the slope of the high buried hill, the Lower Paleozoic in the middle buried hill, and all layers closely adjacent to source rock in the low buried hill, which are the key exploration targets in the near future.
Key words: Jiyang Depression    eastern Zhanhua Sag    Paleozoic-Mesozoic    buried hill    structural evolution    structural style    hydrocarbon accumulation pattern    
0 引言

古—中生界潜山是济阳坳陷主要勘探目的层系之一,其中沾化东部古—中生界潜山是济阳坳陷潜山油气藏的重要勘探领域[1-5]。自古生代以来,济阳坳陷古—中生界潜山经历了印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动等多期构造运动,挤压、伸展、走滑及剥蚀等作用相互叠加[6-10],造成潜山构造特征复杂。虽然以往认识到潜山存在不同性质的断裂,但是由于潜山埋藏深,地震资料成像不清楚,挤压断裂及走滑断裂识别描述难度大,因此在潜山构造研究过程中,只注重成像较好的张性断裂的研究,而忽视了挤压断裂和走滑断裂的解释[1],导致潜山构造不落实,制约了潜山油气藏的勘探。近年来,随着地震资料采集及处理技术的进步,不同性质断裂的成像问题得到较好的解决,潜山构造特征得以准确地刻画,随着对潜山成山、成储、成藏等地质认识的深化[1-3],潜山勘探由高部位向低部位转移,并不断取得新突破,形成多层系立体勘探态势[11]。沾化东部古—中生界潜山是济阳坳陷典型的潜山构造带,利用丰富的钻井、地震资料,在潜山构造层划分的基础上,剖析潜山构造演化及构造特征,建立潜山构造样式及油气成藏模式,指出有利的勘探方向及目标类型,以期对济阳坳陷潜山油气藏勘探提供指导。

1 勘探概况

沾化东部古—中生界潜山位于济阳坳陷东北部,整体呈北西向展布,勘探面积约为3000km2。研究区被沾化凹陷、黄河口凹陷及莱州湾凹陷等多个生烃中心包围(图 1),成藏条件有利,是济阳坳陷潜山油气藏富集区,目前已发现古—中生界潜山储量占潜山总探明储量的近70%,储量主要集中在下古生界和上古生界,在中生界发现多个出油点。

图 1 沾化东部古—中生界潜山构造纲要图 Fig. 1 Structural outline of the Paleozoic-Mesozoic buried hills in the eastern Zhanhua Sag

研究区潜山勘探经历了3个阶段:第一阶段为1995年以前,主要以二维地震资料为基础,在残丘潜山成藏认识指导下,发现了垦利潜山与桩西潜山下古生界油藏,含油层段为奥陶系马家沟组—八陡组,探明石油地质储量近4000×104t;在埕东潜山发现上古生界上石盒子组及中生界坊子组油藏,探明石油地质储量200×104t,Chg10井在太古宇获得12.2t工业油流。第二阶段自1996年至2015年,以三维地震资料为基础,攻关形成了多样性潜山油气成藏认识及勘探配套技术,潜山圈闭描述精度得到极大提高,发现了桩海、埕岛、埕北30、孤北等潜山油气藏[10, 12-14],含油层段主要为奥陶系八陡组、马家沟组、冶里组和亮甲山组,寒武系凤山组、张夏组和馒头组,探明石油地质储量近7000×104t,同时还在孤北潜山上古生界上石盒子组发现天然气藏,控制天然气地质储量为68×108m3。第三阶段从2016年至今,以高精度三维地震资料为基础,加强了潜山内部挤压断裂和走滑断裂及多期剥蚀作用对油气成藏的控制作用研究[1-3, 15-16],在潜山构造样式与成藏模式重新认识基础上,勘探对象由潜山高部位向低部位、由显性潜山圈闭向隐蔽圈闭、由潜山风化壳向内幕转移,在多层系、多类型圈闭中取得重要进展。其中在埕岛潜山、桩海潜山、埕北30潜山钻探的Chbg11、Chbgx14、Zhgx473、Chb313等多口探井在下古生界获得高产,探明石油地质储量1000×104t,控制石油地质储量近2000×104t;孤北潜山Bgx404井在上古生界获得日产120t的工业油流,Gbgx4井在下古生界八陡组和上古生界山西组获工业气流;孤岛潜山Ggx32、Gg13-x1c等井在中生界获得工业油气流,展示了古—中生界潜山良好的勘探前景。

2 潜山构造特征 2.1 潜山构造层划分

根据钻井揭示,研究区钻遇潜山地层自下而上为下古生界、上古生界及中生界。结合区域地质资料,以区域性角度不整合或假整合来划分地层结构,将潜山地层划分为古生界构造层和中生界构造层(图 2)。

图 2 沾化东部地层格架图 Fig. 2 Stratigraphic framework in the eastern Zhanhua Sag

古生界构造层由下古生界构造亚层和上古生界构造亚层组成,其中下古生界构造亚层为一套克拉通稳定泥页岩—碳酸盐岩沉积建造,地层保存完整,厚度为1200m左右,在地震剖面上底部表现双轨强反射,底界面反射为Tg2图 3);油气藏主要集中分布于八陡组—上马家沟组和亮甲山组—凤山组,储层岩性以深灰色块状石灰岩、灰色白云岩、豹皮灰岩、灰色—浅灰色结晶白云岩和竹叶状白云岩为主,个别井在张夏组鲕粒灰岩和馒头组隐晶白云岩中发现油气藏。上古生界构造亚层石炭系为陆相含煤碎屑岩系夹海相石灰岩地层,厚度较稳定,与下伏下古生界构造亚层呈平行不整合接触,地震反射界面为Tg1;二叠系岩石类型以灰色、黄绿色砂岩为主,夹灰绿色泥岩和薄煤层,顶部石千峰组发育紫红色、棕红色、灰紫色泥岩与浅紫色砂岩,由于差异剥蚀作用,厚度变化大,与上覆中生界构造层为角度不整合接触,地震反射界面为Tg(图 3)。上古生界夹持于Tg与Tg1之间,北东向剖面上呈“楔形”,平面上呈北西向展布,主要分布于孤西潜山带中部;而埕岛—垦东潜山带除埕岛潜山北部、桩西潜山与长堤潜山西南侧局部残留较薄上古生界外,其余潜山上古生界剥蚀殆尽(图 1);油气藏主要分布于二叠系上石盒子组。

图 3 沾化东部古—中生界潜山北东向地震解释剖面图(剖面位置见图 1 Fig. 3 NE trending seismic interpretation profile of the Paleozoic-Mesozoic buried hill in the eastern Zhanhua Sag (section location is in Fig. 1)

中生界构造层由侏罗系构造亚层与白垩系构造亚层组成,其中侏罗系构造亚层岩性主要为暗色、紫色、灰绿色泥岩与灰白色砂岩、含砾砂岩互层夹煤层,与下伏古生界构造层为角度不整合接触,与上覆白垩系构造亚层呈角度不整合接触,地震反射界面为Tj。白垩系构造亚层下部为杂色砾岩与灰色砂岩、灰绿色泥岩互层,上部为灰色安山岩与紫色砂岩、泥岩。中生界构造层与上覆新生界呈角度不整合接触,地震反射界面为Tr(图 3)。中生界分布上,除埕中潜山、埕东潜山与孤岛潜山东南侧被剥蚀殆尽以外,其他地区均有分布(图 1)。油气藏主要分布于坊子组和西洼组,储层岩性包括灰白色含砾砂岩和安山岩。

2.2 潜山构造演化

济阳坳陷构造上属于渤海湾盆地的一个次级负向构造单元[2],其构造演化主要受控于两种动力学背景,一为欧亚构造域的西伯利亚板块、扬子板块与华北板块的挤压拼接,二为滨太平洋构造域及郯庐断裂带的活动,两大构造域在盆地演化的各个时期所起的作用既有差异,又相互叠加。自晚古生代以来,经历了多期“挤—拉—滑—剥”构造运动的改造,分别为晚三叠世北东—南西挤压—逆冲—剥蚀、早—中侏罗世弱挤压—截凸填凹、晚侏罗世挤压—区域性抬升剥蚀、早—中白垩世北东—南西伸展—左行走滑、晚白垩世近东—西向挤压—区域性剥蚀、古近纪近北—南伸展—右行走滑—高位潜山抬升剥蚀和新近纪整体沉降(图 4),其中包括4期挤压、2期伸展、2期走滑、4期剥蚀。形成了北西向、北北东(北东)向,以及近东西向等不同性质、不同方向断裂组成的复杂断裂体系(图 1)。

图 4 沾化东部古—中生界潜山构造演化模式图(剖面位置见图 1 Fig. 4 Structural evolution pattern of the Paleozoic-Mesozoic buried hills in the eastern Zhanhua Sag (section location is in Fig. 1)

印支运动早期,研究区经历了早—中三叠世的稳定沉积(图 4a),晚三叠世扬子板块与华北板块剪刀式的碰撞与拼接[17-21],发育了一系列呈北西走向、南西倾向的逆冲断层,研究区处于挤压—逆冲—剥蚀状态,其中下—中三叠统剥蚀殆尽,古生界遭受剥蚀呈“楔形”,形成了区域性不整合面(Tg)(图 4b)。该时期北西向断层的产生及演化,形成了北西向潜山带的构造雏形,所伴生的褶皱、规模较小的逆断层构成了复杂的潜山内幕构造。

燕山运动时期,华北东部从特提斯构造域转换为受古太平洋板块北西向俯冲控制的滨太平洋构造域[22-23],分为侏罗世与白垩世2个阶段。侏罗世阶段(图 4c):早—中侏罗世,研究区仍继承挤压应力场,但活动强度已非常微弱,处于截凸填凹阶段,沉积了一套北西向带状展布的河湖相含煤地层,该套含煤地层分布范围广,以煤层与泥岩互层组合覆盖于古生界之上,是一套良好的区域盖层。晚侏罗世,研究区再次经历了挤压—区域性抬升剥蚀,形成了潜山内幕重要的不整合面(Tj)[24]。白垩世阶段(图 4d):早—中白垩世,太平洋板块北北西向俯冲,郯庐断裂发生强烈的左旋走滑[25-29],北西向逆冲断层发生负反转[26],形成“薄底”构造[5, 14, 30]。在反转断层的上盘形成一系列半地堑,发育红色碎屑岩及安山岩建造[27, 31],而下盘则抬升成为凸起区,中—下侏罗统遭受强烈剥蚀。郯庐断裂的左旋走滑活动还派生出长堤、孤东、垦东等一系列北北东向走滑断裂,但此时它们对北西向潜山带的切割作用不明显。晚白垩世,古太平洋板块沿北西方向平板式俯冲造成华北东部区域性的隆升[20, 28],研究区抬升剥蚀,形成区域不整合面(Tr)。

喜马拉雅运动时期可分为古近纪断陷阶段和新近纪—第四纪坳陷阶段。古近纪断陷阶段(图 4e):孔店组至沙三段沉积早期,北西向断层继承性活动,上盘沉积了较厚的沙四上亚段—沙三下亚段烃源岩。之后北西向断层基本停止活动,而郯庐断裂则发生强烈的右行走滑活动,研究区进入强烈的南北向伸展阶段,埕南、桩南、垦利等东西向断层及埕中、埕东、孤北、孤南等北东东向断层开始形成并强烈活动,成为新生代的控盆断层,这些断层的下降盘沉积了沙三段、沙一段等多套烃源岩。而燕山期形成的长堤、孤东、垦东等北北东向左行走滑断裂转为右行走滑[20, 30],这些断层将印支期、燕山期形成的北西向潜山带切割,形成了一系列垒堑相间的潜山块体。经过古近纪断陷阶段的改造作用,研究区盆山格局基本形成。

新近纪—第四纪(图 4f),济阳坳陷整体进入坳陷阶段,各方向主断裂的活动速率大大降低,潜山最终定型。明化镇组下部发育的大套泥岩分布稳定,构成了济阳坳陷古—中生界潜山的良好区域性盖层。古近系烃源岩埋藏深度的增加,促进有机质向烃类转化,并通过各种通道向已定型的潜山圈闭中运移和聚集成藏。

2.3 潜山构造格局

多期构造演化的叠加控制了沾化东部古—中生界潜山构造格局,整体上呈北西向展布,具有北西向断层控带、北东(东西或北北东)向断层控山的“东西成带、南北分块”构造特征(图 1)。研究区埕南断层—孤西断层和埕北断层—五号桩断层—青北断层分别控制了两个北西向潜山带分布(图 1)。其中孤西潜山带被多条北东向和近东西向伸展断层切割,自北向南依次发育埕中潜山、埕东潜山、孤北潜山、孤岛潜山、垦利潜山、富林潜山、青坨潜山;埕岛—垦东潜山带被多条北北东向扭张断层切割,自北向南依次发育埕岛潜山、埕北30潜山、桩海潜山、桩西潜山、长堤潜山、孤东潜山、垦东潜山。根据潜山埋藏深度及上覆地层的差异,将这些潜山划分为高位潜山、中位潜山和低位潜山。其中高位潜山包括埕中潜山、埕东潜山、孤岛潜山、青坨潜山和垦东潜山,此类潜山埋藏相对较浅,高点埋深在2000m以上,上覆地层以新近系馆陶组为主,向构造低部位古近系超覆;中位潜山包括埕岛潜山、埕北30潜山、桩海潜山、长堤潜山和孤东潜山,埋藏深度一般在2000~3000m,上覆地层主要为古近系沙二段—东营组;低位潜山包括桩西潜山、孤北潜山、垦利潜山和富林潜山,此类潜山埋藏深度一般超过3000m,上覆地层为古近系沙四段—沙三段。

3 潜山构造样式

济阳坳陷中—新生代应力场经历了北东向挤压向北东向伸展伴随左旋走滑、近南北向伸展伴随右旋走滑的转变。在不同构造时期形成了不同性质、不同类型的构造,这种多幕式构造作用的叠合控制了潜山构造样式。在以往构造研究的基础上,利用丰富的钻井、地震资料,重点对挤压与走滑进行了识别与刻画,并对研究区的古—中生界发育的构造样式进行了总结,共发育伸展、挤压、走滑与剥蚀4类9种构造样式(图 5)。

图 5 沾化东部古—中生界潜山构造样式类型示意图 Fig. 5 Schematic diagram of structural style types of the Paleozoic-Mesozoic buried hills in the eastern Zhanhua Sag
3.1 伸展构造样式

伸展构造样式发育于燕山期与喜马拉雅期,在研究区均有分布,包括滑动断阶、翘倾断块、堑垒组合和“Y”形4种类型。燕山期在北东向伸展应力场作用下,北西向主控断层由逆转正,控制了下降盘发育滑动断阶和翘倾断块构造样式。其中滑动断阶构造样式主要由北西向主断层及其分支断层组合而成,叠合于挤压构造样式之上;翘倾断块构造样式发育于远离北西向主断层的沉积区,是受差异沉降、均匀剪切等作用形成的台阶状构造样式。喜马拉雅期在近南北向伸展应力场作用下,形成桩南、孤南等多条北东向和近东西向的伸展控凹断层,控制发育了“Y”形、垒堑组合和翘倾断块等构造样式。其中“Y”形构造样式由主断层与分支断层组合而成,发育在北东向和近东西向控凹断层附近;垒堑组合构造样式是由受差异沉降作用形成的地堑、地垒组合而成,此类构造样式主要分布在孤西潜山带。喜马拉雅期伸展构造样式使印支期与燕山期的构造样式复杂化。受伸展构造样式中形成的断裂的控制,在古—中生界潜山中形成了众多断块圈闭,为后期油气聚集提供了有利场所,而喜马拉雅期形成的控凹断层在烃源岩生烃期持续活动,为油气纵向运移提供了重要通道。

3.2 挤压构造样式

挤压构造样式包括逆冲和褶皱2种类型,主要发育在印支期。逆冲构造样式受控于晚三叠世活动的逆断层,断层走向为北西向、倾向为南西向,多伴随地层的加厚或重复,如孤北潜山Bg4井在5196m处钻遇一条逆断层,地震剖面上存在明显的逆断层(图 6a),根据断层两盘钻遇的地层关系判断,该逆断层断距约为240m。褶皱构造样式是碳酸盐岩地层在挤压应力下变形的结果,孤北潜山、桩西潜山内发育有典型的褶皱构造样式,如Bg1井在3951~4875m井段出现以张夏组为中心的褶皱,地震剖面上表现为地层弯折现象(图 6b),跟正常地层厚度相比加厚了约300m。印支期产生的挤压构造样式主要分布在研究区北西向控山边界断层的下盘逆断层发育区。燕山期挤压构造样式分布局限,目前仅在桩西潜山有发现,如Zhg29井钻遇逆断层,断层走向近南北、倾向东,断距约为1200m(图 6c)。受挤压构造样式控制,可形成背斜圈闭、断鼻圈闭和断块圈闭等多种构造圈闭,同时褶皱及断裂产生的过程中,在潜山中形成了众多裂缝,极大改善了潜山储层物性。

图 6 沾化东部印支期—燕山期挤压构造样式地震剖面图 Fig. 6 Seismic profiles showing the Indosinian-Yanshanian compressive structures in the eastern Zhanhua Sag
3.3 走滑构造样式

走滑构造样式主要发育在喜马拉雅期,分布于埕岛—垦东潜山带,包括多级“Y”形和花状2种类型。其中花状构造样式主要发育在埕岛—垦东潜山带,是由走滑主断层与分支断层组成类似“花状”的构造形态(图 7)。走滑主断层具有以下3个典型特征:一是主断层断面陡直,如长堤断层在地震剖面上近乎直立;二是在垂直于断层走向的不同地震剖面上,断层性质存在差异,如长堤断层在古生界底面表现为正断层,在古生界顶面表现为逆断层,在中生界顶面又呈现正断层特征,使得断层两侧古生界与中生界的厚度关系发生反转,即上盘古生界厚度大于下盘古生界厚度,而上盘中生界厚度小于下盘中生界厚度,这是走滑断层“海豚效应”的体现;三是多条走滑断层在平面上呈左阶雁列式排列,将北西向潜山带切割为北北东向多个近平行排列的潜山块体(图 1)。总体上,喜马拉雅期走滑构造样式使印支期、燕山期的构造样式复杂化。多条走滑断层相互切割,在潜山中形成构造圈闭群,而走滑主断层活动时间长,可沟通侧向烃源岩,油气可在走滑断层中进行侧向运移,遇到合适的圈闭可聚集形成油气藏[1]

图 7 沾化东部Zhh102—Zhhg1区块走滑构造地震解释剖面图(剖面位置见图 1 Fig. 7 Seismic interpretation profile showing the strike slip structure in block Zhh102-Zhhg1 in the eastern Zhanhua Sag (section location is in Fig. 1)
3.4 剥蚀构造样式

剥蚀构造样式在研究区均有分布,此类构造样式主要集中在Tg、Tj、Tr等区域性剥蚀面附近,剥蚀面附近的潜山储层长期受风化淋滤作用,形成大量的溶蚀孔洞,改善了储层物性,使风化壳具有良好的渗透性,可为油气长距离运移提供通道,同时在具有较好遮挡条件下可成为油气聚集的有利场所。由于各期构造运动差异剥蚀作用,使得上覆地层与下伏地层形成角度不整合接触(图 3图 6图 7)。

多期构造运动的“挤—拉—滑—剥”作用,共同控制了沾化东部古—中生界潜山“东西分带、南北分块”的构造格局,各类构造样式具有空间上并存、时间上叠置的特点,体现了其应力场的复杂性和演化过程的多期性。印支期主要形成挤压构造样式和剥蚀构造样式,其中挤压构造样式分布在北西向断层下盘,剥蚀构造样式分布在其上盘,地震剖面上表现为古生界呈“楔状体”状态。燕山期主要发育伸展构造样式、剥蚀构造样式,局部发育挤压构造样式,其中伸展构造样式主要沿前期北西向断层分布,叠合于挤压构造样式之上,剥蚀构造样式沿Tj、Tr全区分布,挤压构造样式仅在桩西潜山发育。喜马拉雅期主要发育伸展构造样式和走滑构造样式,局部发育剥蚀构造样式,其中伸展构造样式主要受控于近东西向伸展断层,研究区均有分布;走滑构造样式主要发育在研究区东部,受北东向走滑断层控制,这2种构造样式切割前期形成的构造样式,在研究区形成众多的构造圈闭;剥蚀构造样式局部发育在高位潜山西南侧高部位Tg、Tr不整合附近。整体而言,伸展构造样式和剥蚀构造样式全区广泛分布,挤压构造样式主要分布在北西向潜山带靠近断层下盘一侧,走滑构造样式发育于埕岛—垦东潜山带北北东向走滑断层附近。

4 潜山成藏模式 4.1 潜山成藏条件

受喜马拉雅期不同方向断层的控制作用,研究区潜山被多个生烃中心包围,孤西潜山带西(南)侧通过断层紧邻车镇凹陷、沾化凹陷渤南洼陷和东营凹陷民丰洼陷;埕岛—垦东潜山带西(南)侧通过断层紧邻埕北凹陷、孤北洼陷、孤南洼陷及富林洼陷,东(北)侧以斜坡过渡到黄河口凹陷及莱州湾凹陷。这些富生烃凹(洼)陷均发育沙四上亚段、沙三段、沙一段3套优质烃源岩,黄河口凹陷及莱州湾凹陷还发育东营组烃源岩,尤其是沙四上亚段与沙三段烃源岩发育异常高压,压力系数为1.4~1.8,具有强劲的油气充注动力,为研究区潜山油气成藏提供了优越的油气源条件。

研究区潜山发育的伸展、挤压、走滑与剥蚀等多种构造样式,控制了多种圈闭类型及多套良好储层,下古生界碳酸盐岩潜山发育风化壳和内幕储层;上古生界和中生界砂岩经风化剥蚀后,具有较好的物性,可形成良好的储层,这些储层与互层发育的泥岩可形成有利的储盖组合。潜山经历多期构造运动后,在喜马拉雅晚期最终定型,此时济阳断陷湖盆烃源岩进入大规模排烃阶段,油气经断层和不整合面向潜山充注,潜山圈闭形成期和油气充注期匹配关系良好,潜山具有规模成藏的有利条件。

4.2 不同类型潜山成藏模式 4.2.1 高位潜山成藏模式

高位潜山主要发育伸展构造样式和剥蚀构造样式,圈闭类型以构造圈闭与地层剥蚀圈闭为主。潜山高部位被新近系地层覆盖,以发育风化壳储层为主,潜山油藏主要发育于斜坡部位,油气来自潜山低部位古近系烃源岩,通过控山断层或不整合面运移至潜山聚集成藏(图 8)。高位潜山成藏的关键是盖层,低砂地比的古近系覆盖区比高砂地比的新近系覆盖区更易于成藏,例如埕东潜山,斜坡部位的上古生界和中生界潜山被古近系所覆盖,油藏最为富集,如Chk1井上古生界潜山油藏累计产原油14.9×104t,Ch112井中生界潜山油藏累计产原油10.3×104t。而对于下古生界,古近系覆盖区的潜山高部位剥蚀残丘可形成风化壳油气藏,而新近系覆盖区还没有探井钻遇油气。埕中潜山、埕东潜山和孤岛潜山等高位潜山的斜坡部位上古生界和中生界的地层剥蚀油气藏是高位潜山油气藏的重点勘探方向(图 1)。

图 8 埕东高位潜山成藏模式图(剖面位置见图 1 Fig. 8 Hydrocarbon accumulation pattern in the high buried hill in Chengdong area (section location is in Fig. 1)
4.2.2 中位潜山成藏模式

中位潜山主要发育挤压构造样式和走滑构造样式,其中挤压构造样式主要分布在北西向埕北断层—五号桩断层下盘一侧,走滑构造样式主要分布在远离埕北断层—五号桩断层的地区。此类潜山圈闭类型主要为构造圈闭,潜山高部位被沙一段、东营组覆盖,油藏类型以构造油藏为主,由于被富生烃凹陷包围,盖层条件优越,中位潜山下古生界是研究区油气最富集的潜山油藏。如埕岛中部潜山在经历了印支期挤压抬升和燕山期郯庐断裂左旋剪切伸展作用后,喜马拉雅期郯庐断裂右旋剪切伸展形成多条北北东向走滑断层,这些断层延伸距离长,将潜山结构复杂化,形成多个潜山断块,同时沟通黄河口凹陷及莱州湾凹陷烃源岩,油气沿断层侧向运移至潜山成藏,从潜山山头—山坡—山脚均可形成油气藏[1],位于潜山坡脚部位的Chbgx14井和Chbg16井均获得高产工业油气流(图 9)。该类潜山成藏的关键是北北东向断层的侧向封堵性,在成藏期以已停止活动断层作为遮挡的圈闭成藏更为有利。埕岛北部山坡—山脚部位构造油气藏是下一步勘探方向,另外,对于长堤潜山和孤东潜山靠近埕北断层—五号桩断层下盘一侧,紧邻孤北洼陷、孤南洼陷和富林洼陷,油气源条件好,勘探程度低,也是下一步重要勘探方向(图 1)。

图 9 埕岛中部中位潜山成藏模式图(剖面位置见图 1 Fig. 9 Hydrocarbon accumulation pattern in the middle buried hill in the central Chengdao area (section location is in Fig. 1)
4.2.3 低位潜山成藏模式

低位潜山主要发育挤压构造样式和伸展构造样式,圈闭类型以构造圈闭为主,潜山高部位被沙三段、沙四段覆盖,风化壳储层和内幕储层均发育, 潜山各层系均含油,以风化壳油藏和潜山内幕油藏为主。由于潜山埋藏深度大,地层压力高,封盖条件好,多形成高压油藏,油气产量高,且气油比高。如孤北潜山紧邻渤南洼陷,沙三段—沙四段烃源岩生成的油气沿孤西断裂向潜山充注,Bg1井潜山风化壳油藏和内幕油藏共存,Bg403井、Bgx6井、Gbg3井潜山油气藏多层系发育(图 10)。该类潜山的成藏的关键是烃源岩与潜山的对接程度,距离烃源灶越近油气越富集,同时还依赖于断层的侧向封堵性。孤北潜山、垦利潜山、桩西潜山的构造高部位的多层系潜山构造油气藏与潜山内幕油气藏是下一步勘探方向(图 1)。

图 10 孤北低位潜山成藏模式图(剖面位置见图 1 Fig. 10 Hydrocarbon accumulation pattern in the low buried hill in Gubei area (section location is in Fig. 1)
5 结论

(1)自晚古生代以来,沾化东部古—中生界潜山经历了多期“挤—拉—滑—剥”的构造运动,不同方向、不同性质构造运动的叠加共同控制了研究区潜山“东西成带、南北分块”的构造格局,形成了高位潜山、中位潜山和低位潜山3类潜山,3类潜山在埋藏深度、地质结构及上覆地层等方面各不相同。

(2)受多期构造运动的控制,沾化东部古—中生界潜山发育多种构造样式,不同的构造样式在空间上并存、时间上叠置,体现了其应力场的复杂性和演化过程的多期性。伸展构造样式和剥蚀构造样式在研究区广泛分布,挤压构造样式主要分布在北西向断层下盘一侧,走滑构造样式发育于北北东向断层发育带。

(3)受构造样式及潜山地层残留和上覆盖层的控制,不同类型潜山发育的油藏类型及油气富集层系也各不相同,其中高位潜山发育地层剥蚀油气藏,且以上古生界与中生界最为富集,中位潜山形成构造油气藏为主,油气主要在下古生界富集,而低位潜山各层系均以构造油气藏和潜山内幕油气藏为主。高位潜山斜坡带、中位潜山山坡—山脚部位及北西向控山断层下盘及低位潜山多层系是下一步的重点勘探方向。

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