济阳坳陷孤西潜山带构造演化及其对油气差异富集的控制.pdf
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1、第31卷第2期2024年3月Vol.31,No.2Mar.2024油 气 地 质 与 采 收 率Petroleum Geology and Recovery Efficiency济阳坳陷孤西潜山带构造演化及其对油气差异富集的控制张 波(中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院,山东 东营 257015)摘要:为明确济阳坳陷孤西潜山带油气差异富集特征,指导下步油气勘探方向优选,综合利用钻井及地震资料,在潜山地质特征分析的基础上,对潜山构造演化及其对油气差异富集的控制作用进行了研究。结果表明,印支期以来,孤西潜山带经历了晚三叠世挤压抬升剥蚀、早中侏罗世弱挤压到截凸填凹、晚侏罗世挤压抬升剥蚀、早白垩世
2、左行走滑拉张、晚白垩世挤压抬升剥蚀、古近纪右行走滑拉张高位潜山剥蚀等4期挤压、2期拉张、2期走滑、5期剥蚀的演化过程,并于新近纪整体沉降定型,在孤西潜山带形成高位潜山和低位潜山2类潜山,整体具有“NW向断层控带、NE(EW)向断层控山、垒堑相间”的构造格局。多期构造活动作用的叠加,导致2类潜山在源储对接关系、油藏类型和油气富集特征上具有明显差异,高位潜山斜坡带上古生界和中生界地层油藏最为富集,低位潜山各层系均可成藏,且以古生界构造油藏最为富集,同种类型的潜山由于成藏要素配置关系的不同,其油气富集特征也有所差异。埕中、埕东、孤岛等高位潜山斜坡带地层油藏,孤北、垦利等低位潜山下古生界风化壳油藏及内
3、幕构造油藏和上古生界及中生界构造油藏是下步重点勘探目标。关键词:构造演化;差异富集;成藏模式;孤西潜山带;济阳坳陷文章编号:1009-9603(2024)02-0029-10DOI:10.13673/j.pgre.202311017中图分类号:TE122.3文献标识码:ATectonic evolution and its control on differential hydrocarbon enrichment of Guxi Buried Hill,Jiyang DepressionZHANG Bo(Exploration&Development Research Institute,S
4、INOPEC Shengli Oilfield Company,Dongying City,Shandong Province,257015,China)Abstract:In order to clarify the differential hydrocarbon enrichment characteristics in Guxi Buried Hill of Jiyang Depression and guide the subsequent hydrocarbon exploration,the geological characteristics of the buried hil
5、l were analyzed based on the drilling and seismic data,and the tectonic evolution of the buried hill and its control on differential hydrocarbon enrichment were studied.The results show that Guxi Buried Hill has experienced four stages of compression,two stages of extension,two stages of strike-slip
6、,and five stages of denudation since Indochina,which are the extrusive uplift and denudation in the Late Triassic,the weak extrusion to“cut bump and fill concave”in the early-middle Jurassic,the extrusive uplift and denudation in the Late Jurassic,the left-walking slip and stretch in the early Creta
7、ceous,the extrusive uplift and denudation in the Late Cretaceous,and the right-walking slip and stretch and the denudation on the high buried hill in the Paleogene.In addition,according to the settlement in the Neogene,two kinds of buried hills such as high buried hills and low buried hills have bee
8、n formed.The whole structure is characterized by“NW-trending fault controlling belts,NE(EW)-trending fault controlling hills,and alternating horst and graben”.The superimposi收稿日期:2023-11-17。作者简介:张波(1972),男,山东莱阳人,高级工程师,硕士,从事油气勘探及石油地质综合研究。E-mail:。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
9、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)。引用格式:张波.济阳坳陷孤西潜山带构造演化及其对油气差异富集的控制 J.油气地质与采收率,2024,31(2):29-38.ZHANG Bo.Tectonic evolution and its control on differential hydrocarbon enrichment of Guxi Buried Hill,Jiyang Depression J.Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2024,31(2):29-38.2024年3月油 气
10、地 质 与 采 收 率tion of multi-stage tectonic activities has resulted in obvious differences in source-reservoir connection,reservoir types,and hydrocarbon accumulation characteristics between the two types of buried hills.The stratigraphic reservoirs in the upper Paleozoic and Mesozoic are the most abund
11、ant in the high buried hills.All layers in the low buried hill can form reservoirs,and the tectonic reservoirs in Paleozoic strata are the most abundant.The hydrocarbon enrichment characteristics of the same type of buried hills are also different due to the different allocation of reservoir-forming
12、 factors.The stratigraphic reservoirs at the slope zone of high buried hills in Chengzhong,Chengdong,and Gudao,the weathering crust reservoirs and interior tectonic reservoirs of Lower Paleozoic,and the tectonic reservoirs of Upper Paleozoic and Mesozoic in low buried hills of Gubei and Kenli are th
13、e key targets for subsequent exploration.Key words:tectonic evolution;differential enrichment;reservoir-forming pattern;Guxi Buried Hill;Jiyang Depression经过60余年的勘探与开发,济阳坳陷资源探明程度已经达到50%以上1,尤其是中浅层勘探程度高,因而勘探程度较低的中深层逐渐成为重点勘探目标,其中潜山油藏具有单井油层厚度大、产能高、效益好的特点,是济阳坳陷中深层最具勘探潜力的目标之一1-5。但潜山在形成演化过程中,经历了印支、燕山和喜马拉雅等多
14、期构造运动6-9,挤压、拉张、走滑和剥蚀等构造活动作用相互叠加,造成潜山地质结构及构造特征复杂,制约了潜山油气勘探进程。近年来通过深化研究,在潜山演化、成储、成藏等方面取得了新的地质认识2-4,指导探井部署,在埕岛、桩海、义和庄及孤北等多个潜山带取得突破和进展,形成多层系立体勘探态势1。孤西潜山带作为济阳坳陷最典型的潜山带之一,虽然早在上世纪70年代就开展了油气勘探,但是复杂的地质特征导致油气勘探难以大规模展开,造成勘探程度极低,目前探井密度不足0.05口/km2,随着济阳坳陷其他潜山取得勘探进展及地质认识的不断深化,孤西潜山带逐渐成为油气勘探的重点地区。前人针对该潜山带上的个别潜山,探讨过构
15、造演化、储层发育特征、油气成藏特征与富集规律10-16,但是并未对整个潜山带不同类型潜山的油气差异富集特征及其控制因素进行过深入探讨。勘探实践证明,构造演化与油气差异富集存在密切关系17-21,为此,笔者综合利用钻井及地震资料,通过剖析孤西潜山带地质特征及其构造演化,结合典型油藏解剖,分析潜山构造演化对油气成藏条件的差异控制作用,明确不同类型潜山油气富集特征,以期为下一步油气勘探提供地质理论依据。1区域地质概况孤西潜山带位于济阳坳陷东北部,西部以埕南-孤西断层为界,东部以埕北-五号桩断层为界,自北向南由埕中、埕东、孤北、孤岛、垦利、富林、垦东等7个潜山块体组成(图 1),勘探面积约为 2 00
16、0 km2。该潜山带被多个生烃中心包围,成藏条件非常有利,是济阳坳陷油气最富集的潜山带之一,上报三级储量 2 400 余万吨,储量之外还有多个出油点。已发现储量及出油点的分布存在差异,在埕中、埕东、孤岛等潜山发现的油藏主要集中于上古生界和中生界,油藏类型为地层油藏,而孤北、垦利、富林等潜山油气在中古生界均可富集,油藏类型以构造油藏为主。2潜山地质特征及其构造演化2.1 地质特征2.1.1构造特征由孤西潜山带下古生界顶面构造(图1)可见,该潜山带为一个NW走向的狭长潜山带,南北长度约为100 km,东西宽度约为20 km。潜山带整体NE倾,构造高部位位于埕南-孤西断层上升盘,构造低部位均位于埕北
17、-五号桩断层下降盘。受6条近EW向和NE向断层的切割,形成了7个垒堑相间的潜山块体,各潜山块体内部被多条次级断层复杂化,整体上具有“NW向断层控带、NE(EW)向断层控山、垒堑相间”的构造格局(图2)。2.1.2地层特征依据潜山顶面埋深及上覆层系的不同,将7个潜山块体划分为高位潜山和低位潜山2种类型。其中高位潜山包括埕中、埕东、孤岛和垦东潜山,此类潜山埋深相对较浅,高点埋深最浅接近 1 500 m,中古生界遭受强烈剥蚀,地层倾角较大,向NE方向潜山地层保留逐渐趋于完整,至埕北-五号桩断层附近古生界又逐渐变薄,整体呈楔形特征,中生界残留厚度逐渐变大,潜山高部位主要被新近系馆陶组所覆盖,构造低部位
18、上覆地层逐渐由馆陶组变为古近系沙河街组(图3)。低位潜山包括孤北、垦利和富林潜山,此类潜山埋深大,一般大于 3 500 m,30第31卷 第2期张波.济阳坳陷孤西潜山带构造演化及其对油气差异富集的控制中古生界保存相对完整,地层倾角明显小于高位潜山,北东侧地层特征类似于高位潜山,在埕北-五号桩断层下降盘古生界剥蚀严重,中生界残留厚度大,该 类 潜 山 之 上 均 为 古 近 系 沙 河 街 组 所 覆盖(图4)。2.2 构造演化自晚古生代以来,济阳坳陷潜山经历了印支、燕山和喜马拉雅等多期次构造运动的改造(图5)6-9,形成了NW向、NE向、近EW向等不同方向断裂组成的复杂断裂体系,各潜山地层遭受
19、差异性剥蚀,形成多个区域性的不整合面。2.2.1印支运动印支运动发生于晚三叠世,经历了早中三叠世的稳定沉积之后,扬子板块与华北板块发生剪刀式碰撞,华北地区全面抬升22-24,在NE向挤压应力场作用下,济阳坳陷形成一系列 NW向逆断层,埕南-孤西断层与埕北-五号桩断层在该时期开始形成,受2条逆断层夹持形成NW向展布的孤西潜山带。受2条逆断层控制,上盘地层抬升剥蚀,下盘地层产生挤压褶皱及大量次级逆断层。埕北-五号桩断层上盘古生界剥蚀殆尽,形成“楔形”残留地质体,向西残留地层逐渐变厚,形成古生界剥蚀面图1济阳坳陷孤西潜山带下古生界顶面构造Fig.1Top structure of Lower Pal
20、aeozoic in Guxi Buried Hill,Jiyang Depression 312024年3月油 气 地 质 与 采 收 率(Tg),埕南-孤西断层下盘地层保留较全,发育褶皱及次级逆断层,孤北及孤岛潜山已有多口井钻遇,如 Bg1 井钻遇褶皱,该井钻遇下古生界总厚度达 1 478.7 m,比正常沉积地层增厚约为 280 m,在 3 9514 875 m井段出现以张夏组为中心的对称式地层结构,地震剖面上具有明显的地层弯曲特征;Bg4井于5 196 m处钻遇逆断层,出现上马家沟组的重复,重复地层厚度约为240 m,上述现象均为印支运动的产物。在后期的拉张作用下,这些逆断层发生不同规模
21、的反转,其中埕南-孤西与埕北-五号桩断层彻底反转,潜山内部部分分支逆断层未彻底反转,现今仍保持逆断层状态。2.2.2燕山运动燕山运动时期,区域应力场主要受古太平洋板块NW向俯冲控制25-26。共分为侏罗纪和白垩纪2个演化阶段,不同阶段古生界构造变形及中生界发育特征均存在差异。侏罗纪,古太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用开始增强,此时,埕北-五号桩、埕南-孤西等断层继承活动,但是活动强度大大减弱,研究区处于截凸填凹补齐阶段,中生界沉积具有披盖式、NW向成带分布的特点。早侏罗世,逆断层上盘古生界继续遭图2孤西潜山带NW向地震解释剖面(剖面位置见图1)Fig.2NW-trending seismic i
22、nterpretation section of Guxi Buried Hill(Position shown in Fig.1)图4过孤北低位潜山NE向地震解释剖面(剖面位置见图1)Fig.4NE-trending seismic interpretation section crossing low buried hills in Gubei(Position shown in Fig.1)图3过埕东高位潜山NE向地震解释剖面(剖面位置见图1)Fig.3NE-trending seismic interpretation section crossing high buried hill
23、s in Chengdong(Position shown in Fig.1)32第31卷 第2期张波.济阳坳陷孤西潜山带构造演化及其对油气差异富集的控制受较弱剥蚀,下盘接受沉积,并且地层由SW向NE逐层超覆于古生界之上。至中侏罗世,研究区逐渐整体沉降,大面积接受沉积。晚侏罗世,研究区再次经历了一期整体挤压抬升剥蚀27,形成侏罗系与白垩系之间的不整合面(Tj)。白垩纪,古太平洋板块俯冲方向转为NNW向,此时郯庐断裂发生强烈的左旋走滑28,形成NE向拉张应力场,前期形成的NW向逆冲断层发生构造反转,上盘下降,发育了一套红色碎屑岩及安山岩建造29,下盘则抬升遭受剥蚀。孤西潜山带东侧靠近埕北-五号桩
24、断层沉降区沉积的白垩系厚度大,向西逐渐超覆变薄,至埕南-孤西断层下盘一带,下图5过孤北低位潜山NE向平衡剖面(剖面位置见图1)Fig.5NE-trending equilibrium section crossing low buried hills in Gubei(Position shown in Fig.1)332024年3月油 气 地 质 与 采 收 率中侏罗统遭受剥蚀。该活动时期,研究区开始形成长堤、孤东、垦东等一系列NE向与郯庐断裂相伴生的走滑断层30-31。晚白垩世,古太平洋板块近NW向俯冲,造成了华北东部区域性的隆升32,中生界顶部遭受剥蚀,形成了区域不整合面(Tr)。2.2
25、.3喜马拉雅运动受西太平洋板块的俯冲后撤及郯庐断裂右旋走滑的共同控制,华北东部渤海湾盆地进入了强烈伸展阶段,分为古近纪和新近纪第四纪2个演化阶段。古近纪,济阳坳陷进入强烈的伸展阶段,NW向断层再次强烈反转,并在沙三段沉积早期逐渐停止活动,断层上盘沉积了巨厚的孔店组沙四段。燕山期形成的长堤、孤东、垦东等左行走滑断裂转为右行走滑30-31,埕中、埕东、埕南、桩南、垦利、孤北、孤南等NE向及近EW向断层在沙四段沉积末期开始活动,在沙三段沉积时期活动强度达到顶峰,这些断层将印支、燕山期NW向潜山带复杂化。在近EW向及NE向断层上盘形成沿断层分布的低位潜山,潜山之上沉积了多套优质烃源岩9。而在断层下盘,
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