郯庐断裂带渤中-渤南段新构造运动期断层活动与油气运聚.pdf

第30卷第4期 石沾 专天然乞北彦 OILG ，ASGE OLOGY2009年8月 文章编号0253 998 52009J04 04 62 一 07 郯庐断裂带渤中 一 渤南段新构造运动期 断层活动与油气运聚 姜丽娜 卜。 ，刍5华耀 ’ 1 ．中国石油大学资源与信息学院，北京10224 9；2．中国石油天然气股份有限A V e -] 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712 摘要郯庐断裂带在新构造运动时期表现非常活 跃，在强烈构造背景下，郯庐断裂带渤中 一 渤南段形成多个大中型油田 ，断 层活动性对油气运聚与保存起到重要作用。利用断层活动速率的方法，从主次断层 活动性在不同构造部位的差异方面入 手，分析并总结郯庐 断裂带渤中 一 渤南段新构造运动期断层 活动性与油气运聚保存 的关系，揭示在强烈活动构造背景下 晚 期油气成藏机理。研究表明，郯庐断裂带断层活动具有分段性，主干断裂活动性较弱区易于油气汇聚保 存，主 干断裂活动 性较强区油气易散失不利于油气的保存。活跃主 干断层与活动性较弱次级断层 的有效组合，有利于油气的运聚和保存 。 关键词断层活动速率；新构造运动；油气成藏；郯庐断裂带；渤中 一 渤南地区；渤海湾盆地 中图分类号T E l 22 ．1文献标识码A Faultactivities and hydrocarbonmi g rationandaccumulationduringthe Neotectonic peri odintheBozhong -B onansegm entoftheTanlufaultzone Ji angLina ’一 ， ZouHu ayao ’ 1．F acult y∥Nat uralResource In ationTechlwlogy，ChinaUniver sityofPetroleum ，B ei j ing100029 C hin “； 2．C N OOCT ianjinComtmay，T ianjin3004 52，C hina A bstractTheTanlufaultzon ewasvmqactiveinthe pr ocess oftheNeotectonicmovement．A lthoughthetecto nicmovem entwasintense。sever alm edium and large - sizedoilfiel dsw er erm edintheBozhong -B onanseg m ents oftheTanlufaultzone ，i ndicatingthatfaultactivit ypl ayedakeyroleinthemi g rationandaccum ulationof hydr ocarbonsduringthis peri od．This paper，st artingwiththeactivitydif ferencesbetweenthemajorandseconda r yf aultsindiffer enttectonicset tings，usesthefaultactivityrateF A Rm ethodtoan al y zeandsum m arizethere lation shi pb etweenfaultactivities andhydr ocarbonmi g rationaccumulationduringtheNeotectonic p eriodand torevealthemechanismoflatehydrocarbonaccum ulationinthestudyarea．Ther esultsshowthatfaultactivities varyacrossdif fer entsegmentsofthezone．Them ainfaultswithw eakeractivitiesarefavorableforhydr ocarbon accum ulations，whilethosewithstronger activitiesar etheopposite ，as itiseasyforhydrocarbonstoescape．A combinationofactivemainfaultswithsecondaryfaults ofw eaker activit yi sconsideredgoodforhydr ocarbonmi g ration ，accu m ul ation ，andpr eser vati on． Keyw ordsfaultactivit yrat e；Neoteetonics；hydrocarbonaccum ulation；Tanlufaultzon e；Bozhong B onanarea； BohaiBayBasin 郯庐断裂带是中国东部重要的大 断裂带，它 贯穿渤海，在 海域的延伸长 度 约520 km _】] 。王 国纯提出郯庐断裂带在海域具有分段性，可将郯 收稿日期2009 05 04 。 第 一 作者简介姜丽娜198 4 一 ，女，硕士，矿产普查与勘探。 基金项 目中海石油 中国有限公 司项目SC06TJ TQL 一 004。 庐断裂带在渤海海域分 为3段，以渤东低凸起 北 端以北的辽东湾地区为北段，渤东低凸起到渤南 凸起 为中段，渤南凸起及以南部分为南段 ‘川 。蔡 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4期姜丽娜，等 ．郯庐断裂带渤中 一 渤南段新构造运动期断层 活动与油气运聚 东升以及龚再 升也提出了相似的三段分 段 方 案 一。 。构造演化史研究表明渤海 海域晚期构造 运动强烈 ，特 别 是 5．1Ma以来新构造运动期 构 造沉降速率明显加快，而晚期断裂 活 动 是 控 制油 气晚期成 藏的重 要 因素 ∞j 。郯庐断 裂带在 新构 造运动期表现尤为活跃，在 郯庐 断裂两侧形成了 大量 的平面呈雁 列 和羽状的次级断层 ∞ 0 。郯 庐 断裂带沿线的油气极 为富集，有着 广阔的勘 探 前 景，而油气的分 布及富 集程度却 存在 很大的 差 异。因此对 新构造运动以来 郯 庐 断裂带断层 活 动性特 征及其 与油气运聚保存 关系的研究显得 尤为重 要。 1 地质概况 文中研究的区域郯庐断裂 带渤 中 一 渤南段包 括渤东地区及渤南地区图1。以渤东低凸起 的 L D32 2油田 、P L 2 2构造 、P L 7 1构造 、渤南凸 起的P L l9 3油田及莱州湾凹陷的K L l l 2构造 和K L l 2 2构造 为例进 一 步分析研究。 L D32 2油田位于渤东低凸起北块 的北端 ， 为渤 中凹陷和渤东凹陷所夹持。目前该构造上已 钻探井 1 口和评 价 井 3口 ，在新近系 明化镇组下 段、馆陶组、古近系东营组和前第三系中均见到不 同程度 的油气显示。油气主要分布于北部的B D 2 井区和南部L D 32 2 1井区 ，B D 2井区以明下段 储层为主。 L D32 2构 造是新 、古近系均 含油的 复式层状油藏。 PL 2 2构造位于渤东低凸起北块南端的东侧 边界大断层 下降盘，分为南北 两块，北块总体为断 裂背斜。目前在北块上已钻 的P L2 2 1井揭示 了具有多油水 系统 的馆陶组块状油藏和东营组 层 状油藏。 Pl J7 1构 造 位于渤 东 低凸起南块 ，目前 该 构造上仅钻 一 口探井PL 7 1 1井 ，在馆陶组下 段、东 营组 和前 第三系见到不同程度 的 油气 显示。 PLl9 3油田位于郯庐断裂带东支 、渤南凸起 带 中段 的东北端，其北侧和东南 侧 紧邻渤东凹陷 和庙西凹陷，是渤海 海域最有 利的油气 富集区之 一 。构造类型属于在 渤 南凸起带 背 景上发育起 来，并被断层复杂化了的断裂背斜。 KLl l 2构造和KL l2 2构造位于莱州湾凹 陷东部走滑构造带上，分别钻有 一 口井。K L l l 2 1S 主要油层在 明下 段和东 营组 ，K L l 2 2 一 l 井油层 主要在东营组。 ┏ ━ ━━━ ━ ━━ ━ ┳━ ━ ━━━ ━ ━━ ━ ━━ ┓ ┃┃ 一 - ，一 ／ ／ 田 ， ┃ ┃ ┃ 、蠢 油田田 ┃┃┣ ━ ━━ ━ ━━ ━ ━━ ━ ━┫┃ 』 0 ①j／ ／ 7 ％中 ┃ ／／，一J一一 ┃┃ 心 夺静 ┃ ┃ ┃┣ ━ ━━ ━ ━━━ ━ ━━ ━ ┫┃ 二 举 龄 ┃ 户 囊 誉 虽 I W l 虽 I “ I ┃┗━ ━ ━━ ━ ━━ ━ ┻━ ━ ━━ ━ ━━━ ━ ━━ ┛ 图1渤海东部郯庐断裂带渤中 一 渤南段研究区域位置右图为左 图虚线区域 F i g ．1LocationofthestudyareainBozhong B onansegm entoftheTanluFaultzone ，the easternBohaiBay 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油 与天然 气地质第 30卷 2 断层活动性分析 众所周知，断裂可 以作为流体油气 垂 向运 移通道作用。断裂活动与否会 影响其输导能力， 在断裂静止期间，对 沿断层面的流体活 动往往具 有封闭性质或较弱 的流体输导能力，而 在断裂活 动期间其流体输导 能力明显增强 “ ’ ，有利于深部 油气垂向运移。晚期断裂活动对油气藏既可以是 建设性的，也可以是 破 坏性的。断层活动性是郯 庐断裂带油气成藏的关键，是影响油气富集的主 控因素，本文将采用断层活动速率的方法对断层 活动性进行分析 一 。 2．1 郯庐断裂带东支主干断裂在渤中 一 渤南段 的 分段性 2．1．1 郯庐断裂带东支主干断裂性质差异 郯庐断裂带东支主干断裂并不是 一 条断裂， 而是由 一 系列走向大致北 北东 向的郯庐断裂带东 部分支断裂组成 的，该断裂带分布范围广，控制多 个构造发育，断裂在不同部位的岩石性质、受力状 况存在很大的不同，这必然 导致不同部位 的断裂 性质、产状有所差别。 在渤东低凸起，郯庐断裂带东支主干断裂为 东部边界断层，具 有 一 定 的走滑性质，倾向北 西， 发育相对 少 量 的伴生次级断层。在渤南低凸起， 东支主干断裂 的走滑性质明显，断面陡立，稍 向北 西倾斜，切人前第三系基底。沿着主 干断裂广泛 发育近 E W 向的伴生次级断层，特别是在新构造 活动期，数量众 多、规模较小的晚期断裂， 一 端依 存于先存的主干断裂带，另 一 端离先存主 干断裂 向外发散。在莱州湾凹陷，郯庐断裂带东支主干 断裂为东部控凹断裂，具有强烈的走滑性质，明显 的花状构造，主干断裂纵深，向东倾斜，平面上伴 生次级断裂呈雁列式分布在主干断裂 一 侧。 2．1．2 郯庐 断裂带东支主干断裂活动速率 新构造运动以来 5 ．1Ma至今，郯庐断裂带 东支主干断裂在渤中 一 渤南段各构造位置断层 活动 性差异非常明显。如图2所示，在 BD2井L D32 2 构造处断层活动速率为14 m／Ma ，PL 2 2构造处活 动速率最低为6 m ／M a。 在 PL7 1构造处活动速 率明显增加，是 同期最强的部位，高达 30m／Ma。 在PLl9 3构造 处 活 动速率有所 减 弱 ，在 25 ～ 26m／Ma之间，莱 州湾凹陷 东 部该 活动 速率在 20 ～ 23m／Ma。 根据主干断层 活动速率25 rn／Ma ， 将郯庐断裂带渤中 一 渤南段分为两个部分，L D 32 2 构造和PL2 2构造 处 的主干断层活动速率远小 于25 m／Ma ，是渤 中 一 渤南段 主干断裂活动速率最 低处，表明该 处 是郯庐断裂带 断层活动最 弱 处。 PL 7 一 l构造处主干断层活动速率远大于25m／Ma ， 是渤中 一 渤南段主干断裂活动速率最高处，该处是 郯庐断裂带断层活动最强处。 PL l9 3构造和莱州 湾东部构造处主干断层 活动速率较高在 25m／Ma 左右，是主干断裂活动较强带。 2．2 郯庐断裂 带 东支 主干 断裂伴生的次 级断裂 活动性 蓬莱19 3构造在断裂带两侧广泛区域 内产 生众多中浅层断裂。这些晚期次级正断层在明化 镇组上段沉积时期5 ．1 ～ 0 Ma的活动速率明显大 于其明化镇下段 沉积 时期12 ．0 ～ 5．1 Ma和馆 陶 ┏ ━━ ━ ━━━ ┓ ┃ ≮二 广 ～ ┃ ┗━ ━ ━━ ━ ━┛ BD 2P L 2 -2 PL7 -1 P L l9 -3 莱州湾凹陷东部 构造位置 图2新构造运动期郯庐断裂渤 中 一 渤南段东支主干断层不同构造位置活动速率构造位置见 图1 F i g ．2Faultactivityratesoftheeasternbranchofthem ainfaultsindif ferentstructu r a llocation s of Bozhong B onansegm entoftheTanlufaultzoneduringtheNeotectonic per iod ”如”加 m ， 0 一 ． 毫． Ⅲ一 ＼醉煅稃耀巡葑 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4期姜丽娜，等 ．郯庐断裂带渤中 一 渤南段新构造运动期断层 活动与油气运聚 组沉积时期24 ．6 ～ 12．0 Ma的活动速率。 新构 造运动期5 ．1 Ma至今这 些次级断层的断层活 动速率 一 般处在 10 ～ 25m／Ma范围内 ，仅有 个 别 位于构造南端的断层的活动动速率较高图3。 莱州湾凹陷东部构造带次级断层同样在明化 镇组上段沉积时期5 ．1 ～ 0 Ma的活动 速率大于 其明化镇下段 沉积 时期12 ．0 ～ 5．1 Ma和馆陶组 沉积时期24 ．6 ～ 12．0 Ma的活动速率 ，新构造运 动以来5 ．1 Ma至今这 些次级断层 的断层 活动 速率分布在7 ～ 12m／Ma之问图4。 图3 P L l 9 3油田次级断层新构造运动期 断层 活动速率构造位置见 图1 Fi g ．3Faultactivityratesofthesecondaryfaultsdu ringtheNeotectonicperiodinoilfiel dP L l 9 3 图4莱州湾凹陷东部构造郯庐断裂带伴生断层新构造运动期活动速率剖面构造位置见 图 1 Fi g ．4Faultactivityrates ofthesecond ar yf aultsoftheTanlufaultzoneduringtheNeotectonic peri odintheLaizhouBaySag 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油与天然 气地质第30卷 3 断裂活动与油气聚集和保存 3．1 主干断裂油气聚集与保存 断层活动性分析表明低凸起北块上的L D32 2 构造及 PL 2 2构造位于郯庐 断裂带东支主 干断 裂新构造运动期活动性较弱 的地带。如图5所示 渤东凹陷北 洼烃源岩现今正处于大量生排烃阶 段，L D 32 2构造 的东支主干断裂 红色能够将 来自该凹陷的油气垂向运移至明化镇组，由于该 地区断层活动速率较低所以油气垂向散失速率较 低，断层垂向输导作用对油气成藏起到建设性作 用，有利于油气在主干断层附近富集并保存。同 样P L2 2构造 的东支主干断裂将渤东凹陷中洼 现今生成 的油气垂 向输导至浅部地层，垂向较低 的断层活动性使油气富集并保存起来图6。 就渤东低凸起 P L 7 一 l构造而言 ，东支主 干断 裂新构造运动期强烈活动，主要起到垂向输导 的 作用，油气有效地垂向输导至浅层，但断层持续 的 强烈活动对油气藏的保存起到破 坏作用，致使油 图5过B D2井NW S E向剖面剖面位置 见 图1 Fi g ．5NW S E prof i leacrossWel lB D 2 图6过P L 2 2 1井NW S E向剖面剖面位置 见图i Fi g ．6NW SE prof i leacrossW el lP L2 2 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4期姜丽娜，等 ．郯庐断裂带渤中 一 渤南段新构造运动期断层活动与油气运聚 467 气沿断层垂向散失，油气藏遭到破坏 图7。 G OI 为含烃 流体包裹体相 对丰度，是 一 种 能反映古油 水界面变迁的技术 方法 旧’mJ ，对 PL 7 1 1井岩 心样品进行G 01分析 ，可以为上述论 述提供有 力 证据图8。将G OI为5％确定为经验油柱门限 值，把G OI小于 1％作为油气运移路径 或水层 的 指示 “ 。 P T J7 1 1井 中3 023．8 3 205．6m 的地 层中G O I值大于10％ ，大大高于形成古油藏的临界 值，说 明PL 7 1构造 馆陶组下部及东 一 段曾经形 成了古油藏。 G OI证据有效地证明了断裂的高强度 活动导致油气大量散失，不利于油气 的保存。 从 同 一 断裂带上不同构 造 位置油气聚集的 差异性可以看出，主干断裂晚期活动对油气的聚 集起着决定性的作用。主干断裂 活动速率大于 25m／Ma ，断层 主要起到垂向输导的作用，不利于 油气的富 集和保 存，主干断裂活动速率小于 15m／Ma ，断层 活动性 较 弱，油气垂向 散 失速率 较低，有利于油气汇聚，主 干断裂附近是油气 富 集的有利区域。 3．2 伴生断裂油气聚 集和保存 据G artrel l对帝汶海 T i m orSea地区油藏与 断裂关系 的统计表 明 引 ，由于持续活动 断裂 的垂 向输导作用，使得断裂 相 关圈闭的闭合 高度 受 控 2 900 3 000 3 100 口3 200 越 醛 3 300 3 4 00 3500 3 600 图7过 P IJ7 1 1井NW SE 向剖面 剖面位置见图1 F i g ．7NW S E prof ileacrossWel lPL7 一 l 一 1 ┏ ━ ┓┃ ┃ ┣━┫ ┃ ┃┣ ━ ┫┃┃ ┗ ━┛ 图8 P L 7 1 1井G 01分析 F i g ．8GOIanal ysi s ofWel lP IJ7 1 1 于主断裂与圈 闭盖 层 所 形成的溢出点，与主断裂 有 一 定距离的次级断裂 活 动性 较弱， 一 般 起 遮 挡 油气的作用，有利于油气保存。 P L l9 3构造通 源的郯庐 断裂带东支主干断 裂比较活跃，有利于油气的垂向输导，伴生次级断 裂 的活动性 相对较弱，形成较活 跃通源断层与活 动性较弱的次级断层的有效配置，有 利于油气的 运聚和保存图9。 莱州湾凹陷东部断裂带边 界大断层在新 构造 运动期也较 为活跃，有利于油气由垂 向至浅层运 移，相伴生的次级断 裂活动性相 对较弱 有 利于油 气聚集，活跃的通源断层和活动性较弱 的次级断 层的有效配置是该构造浅层 油气成藏 的有利条件 图10。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 68石油 与天然 气地质第30卷 吕 鲻 她 4 结论 图9 PLl9 3构造油藏剖面剖面位置见图1 F i g ．9ProfileofreservoirsintheP L I9 3structu re Ⅳ KL 1l 一2 1s KLl 2 2 1 图10莱州湾凹陷东部KL l 2 2构造成藏模式剖面位置见 图1 Fi g ．10H yd rocarbonaccumulation pat t erns oftheKLl2 2structureintheeasternLaizhouBaySag 1郯庐断裂带渤中 一 渤南段断层具有分段性 特征，即断层活动性较弱带和断层活动较强带。 2主干断裂活动性较弱区L D 32 2构造和 P L2 2构造 易于油气汇聚保存 ，主干断裂 活动 性强区PL7 1构造 油气易散失不利于保存 。 活跃 主干断层与活动性较弱次级断层 的有效组合 PL l 9 3构造，有利于油气的运聚与保存。 莱 州湾凹陷东部构造带活跃的通源断层 和活动性较 弱 的次级断层的有效配置，对 油气藏的形成起 到 了建设性作用 ，是该构造 形成 浅层 油藏的有 利 条件。 3在郯庐断裂带油气勘探过 程中 ，主干断层 活动性较弱区域或活跃的主干断层附近较弱的伴 生断层区域是有利的油气富集区。 参考文献 1 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 ，2001，155301 305 2 王国纯 ．郯庐断裂与渤海反转构造及花状构造[J]．中国海上 油气地质，1998，12528 9 ～ 295 3 蔡东升，罗毓晖，武文来，等 ．渤海 浅层构造变形特征、成因机 理与渤中坳陷及其周 围油气富集 的关系[J] ．中国海上油气 地质，2001，15135 ～ 43 4 龚再升，蔡东升，张功成，等 ．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 ，2007，2841 ～ 10 5 米立军 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