松辽盆地梨树断陷断陷层构造岩相带划分及其控藏作用——以营城组为例

安天下

(中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院,山东 东营 257100)

2017-07-15

安天下(1986—)，男，吉林四平人，中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院工程师，硕士，主要从事油气成藏勘探理论与技术研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.03.001

松辽盆地梨树断陷断陷层构造岩相带划分及其控藏作用——以营城组为例

安天下

(中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院,山东 东营 257100)

构造岩相带的划分对于指导断陷盆地油气勘探具有重要的意义。综合考虑构造区带划分、断裂特征、构造样式和沉积相特征,对梨树断陷断陷层营城组进行构造岩相带的划分及其控藏作用的分析。结果表明:在多期构造活动作用下,梨树断陷营城组时期可划分为陡坡-冲积-近岸水下扇、东南斜坡-辫状河三角洲、北部斜坡辫状河三角洲、中央构造-辫状河三角洲前缘和洼陷-浊积岩等5类12种构造岩相带。不同构造岩相带内部构造与岩相有不同的时空匹配特点,进而控制了各层系有利储层分布、圈闭发育、输导条件和油气聚集成藏特征,形成了营城组油气近源成藏、有序性分布、层状叠合的聚集模式。

断陷层;营城组;构造岩相带;控藏作用;油气分布聚集

构造岩相带是指在层序格架内,构造区带、内部样式与受构造背景控制的沉积体系的统一体。它能够较好地反映构造与沉积之间的成因联系,指导对油气成藏过程各要素匹配关系的分析及有利区的预测[1-3]。多位学者在准噶尔盆地、二连盆地、辽东湾盆地、乌尔逊凹陷、冀中坳陷和东营凹陷等地区开展过构造岩相带方面的研究,并分析了对油气成藏方面的控制作用,取得了较好的效果[4-10]。目前,在梨树断陷的断陷层和坳陷层均取得了一定勘探成果,但多集中于中央构造带及斜坡边部的构造及构造-岩性类油藏[11-12],勘探区域和油气藏类型较局限。因此,本文拟以构造岩相带研究为主线,利用“构造区带划分与沉积体系剖析相匹配”的研究思路,对梨树断陷构造岩相带进行细分研究,总结构造岩相带对油气成藏的控制作用,对梨树断陷油气勘探具有重要的指导意义。

1 区域地质概况

梨树断陷位于松辽盆地东南隆起区东南端,北临杨大城子凸起,西接沈阳凸起,东南部为公主岭凸起,为断拗叠置的复合型含油气盆地。断陷构造层自下而上划分为火石岭组、沙河子组、营城组和登娄库组[13]。沙河子组、营城组为断陷层一个主要的二级层序,沙河子组分为SQ1、SQ2和SQ3 3个三级层序,营城组分为SQ4和SQ5 2个三级层序。梨树断陷的演化经历了初始裂陷、断陷、断拗转换、坳陷和后期构造反转等阶段。各演化阶段应力场方向不同,裂陷期为EW向拉张,断陷期为EW向拉张,断拗转换期为NW拉张与左旋走滑复合作用,坳陷期为整体沉降,反转期为NW向挤压。

2 构造特征

2.1 断裂特征

断裂是研究区主要的控盆构造变形方式。在多期构造运动作用下,营城组地层中发育了NS、NE和NW 3个优势方向的数百条断层。根据断层性质、几何要素和对盆地发育的控制作用,可分为四级(图1),不同级别的断层具有不同的控制作用。NS向的桑树台控盆断裂为一级断裂,控制了梨树断陷断陷期整体的沉降中心。NE走向的4条走滑断裂为二级断层,包括盆地中部的小宽断裂,西北部的皮家断裂,小宽断裂东南侧的秦家屯断裂和秦东断裂[13-14]。三级断层主要指盆地中各期构造运动产生的次级断层,走向以SN向为主、少量NE向;平面上呈平行式排列,多为一、二级断层伴生,底部多终止于一、二级断层界面。四级断层主要指盆地中除一、二、三级断层以外的断层,平面上以南北向为主,多平行式排列;剖面上多与高级别断层相交形成“Y”字或反“Y”字形态组合。

图1 梨树断陷断裂分布

2.2 构造带划分

在盆地内一、二级断层的控制作用下,形成了西部陡坡带、东南和北部2个斜坡带、中央构造带和桑树台、苏家屯和双龙3个洼陷带的构造区带的分布特征(图2)。

图2 梨树断陷构造带划分

在各二级构造带内部,受各级断层的活动性、分布、排列及之间的组合特征,可进一步细分。陡坡带发育受桑树台断裂持续活动控制,活动速率计算显示,该断裂在纵向上具分期性:营城组时期活动性最强,沙河子组次之,登娄库组时期最弱;平面上具分段性:由南向北可分为北段、中段和南段,至营城组末期,桑树台断裂发育二台阶构造。陡坡带根据一级断层的形态特征,可细分为板式陡坡区、铲式陡坡区和二台阶区。东南斜坡带内发育秦家屯、秦东走滑断层,以及多条南北向和北西向三、四级断层。营城时期,受小宽和秦东断裂的挟持发育七棵树向斜;在秦家屯和秦东断裂之间发育秦家屯-小城子鼻状构造区;向东向南为秦家屯-金山斜坡区。根据东南斜坡带内部断裂和构造样式特征,细分为七棵树向斜区、秦集屯-小城子鼻状构造区和秦集屯东-金山斜坡区。北部斜坡带内部发育皮家走滑断裂和多条SN向三、四级断裂。苏家屯地区发育曲家屯断层和一系列南北向西倾断层;皮家断裂-十屋3井区主要发育平行展布的近南北向断层,东倾多于西倾,剖面主要呈反“Y”堑垒式构造样式;十屋北区域为多条西倾正断层;双龙地区断层发育减少。根据北部斜坡带内部断裂及构造样式特征,可细分为苏家屯顺向断阶区、皮家反“Y”式堑垒区和十屋北顺向断阶区。中央构造带在小宽断层的西北部发育一系列南北走向的雁列式排列与之斜交的正断层;洼陷带受构造运动影响较少,整体构造特征差别较小。

3 构造带沉积体系特征

在构造活动和三大凸起物源供给等多因素控制下,研究区营城组主要发育了辫状河三角洲、近岸水下扇、冲积扇和浊积岩4类沉积相(图3)。

3.1 辫状河三角洲

营城组时期斜坡带发育的主要沉积体系。研究区北部和东南2个斜坡带在营城组时期为宽缓斜坡地形,接受来自杨大城子和公主岭凸起的物源供给,扇体进积,前缘亚相发育规模较大,横向连片分布。

3.2 近岸水下扇

主要发育于陡坡带边界断裂下降盘。近岸水下扇发育和分布特征受边界断层活动和断裂产状的控制,平面上呈现条带分布特征,为来自沈阳凸起的近源快速堆积,向深洼带沉积范围相对较窄,侧向与深湖相泥岩对接。

图3梨树断陷营城组沉积相类型及特征

3.3 冲积扇

营城组时期,在桑树台断层南段二台阶构造区域,接受来自沈阳凸起物源,发育冲积扇沉积。受地形控制,其发育的厚度和范围较小,岩性颜色多为杂色或者红褐色特征。

3.4 浊积岩

主要分布于半深湖-深湖环境过渡的地区,多为西部陡坡带、北部和东南斜坡带扇体前缘砂体滑塌成因,单层厚度较薄,与湖相泥岩互层沉积。

4 构造岩相带划分及控藏作用

4.1 构造岩相带划分

综合考虑梨树断陷构造带类型及特征、各营城组三级层序内部三级断裂发育及组合特征、各构造带发育的主要沉积体系,将营城组层序SQ5划分为5类12种构造岩相带:陡坡-冲积-近岸水下扇构造岩相带,划分为板式陡坡区、铲式陡坡区和二台阶区;东南斜坡-辫状河三角洲构造岩相带,分为七棵树向斜区、秦家屯顺向断阶区、小城子反向断阶区和金山顺向断阶区;北部斜坡辫状河三角洲构造岩相带,划分为苏家屯顺向断阶区、皮家反“Y”式堑垒区和十屋北顺向断阶区;中央构造-辫状河三角洲前缘构造岩相带;洼陷-浊积岩构造岩相带(图4)。

图4 梨树断陷构造岩相带划分

4.2 构造岩相带的控藏作用

4.2.1 不同构造岩相带有利储层分布的差异性

营城组各构造岩相带有利储层发育及分布特征存在差异,受埋藏深度、构造作用、沉积类型及成岩演化等因素控制。中央构造岩相带内储层主要为来自东南和北部辫状河扇体前缘交汇沉积,埋藏相对浅,同时受小宽走滑构造影响,内部断裂发育,后期改造作用强,储集条件最好;东南、北部斜坡构造岩相带内辫状河三角洲沉积搬运距离相对较远,分选磨圆好,储集条件次之;陡坡构造岩相带冲积扇-近岸水下扇多为近源快速堆积,储集条件相对差;洼陷构造岩相带浊积岩由于埋藏较深,成岩作用强,储集条件较差。同时,在各构造岩相带内部不同区域储集条件也不同。以东南斜坡构造岩相带为例,其内部3个区物性参数统计表明,由金山、秦家屯至七棵树呈变好趋势。沉积组构分析来看,在金山地区含砾砂岩、砂砾岩为主,大小混杂、分选、磨圆差,主要含油气储层储集空间为原生粒间孔隙、砾内孔隙和裂缝组合,平均孔隙度为4.7%,渗透率0.81×10-3μm2;秦家屯地区储层岩性以含砾砂岩、细—粗砂岩为主,成分、结构成熟度中等,储集空间为原生孔隙、溶蚀孔隙和裂隙,平均孔隙度为6.9%,渗透率4.9×10-3μm2;七棵树过渡为中—细砂岩为主,大小均匀,分选、磨圆较好,油气储层储集空间主要为粒间孔隙、溶蚀孔隙和裂隙,平均孔隙度为7.3%,渗透率6.9×10-3μm2(表1)。因此,在不同构造岩相带内部,有利储层的发育及分布受控于不同因素,进一步控制了油气平面及纵向上的富集。

表1 东南斜坡-辫状河三角洲构造岩相带不同地区储层特征表

4.2.2 不同构造岩相带圈闭类型的差异性

构造岩相带决定了构造岩性为主、多类型并存的圈闭发育特征。盆地构造演化运动形成了T3、T4、T41、T42和T5等5个不整合面。多级别、多走向、多性质、多组合方式断层叠加,营城组形成了多种构造样式,进一步与各类储集砂体匹配形成了多种圈闭类型。北部斜坡构造岩相带发育由顺向、反向断阶为主的伸展构造样式,与分流水道、席状砂体匹配形成的构造岩性、构造、不整合遮挡类圈闭;东南斜坡构造岩相带发育由正、反“Y”字形堑垒式等伸展构造样式,与扇体前缘砂体匹配,并受后期抬升影响,主要发育构造岩性、岩性、地层超覆类圈闭;陡坡构造岩相带主要发育岩性类圈闭;中央构造岩相带以“Y”字形、反“Y”字形、顺向断阶、反向断阶、花状构造等走滑构造样式与扇、辫状河三角洲前缘砂体匹配形成的构造-岩性、构造类圈闭;洼陷构造岩相带发育的断裂相对较少,主要发育浊积岩包裹于深湖相泥岩中形成的岩性类圈闭。圈闭由陡坡带、洼陷带、中央构造带至斜坡带呈有序性分布特征。

4.2.3 不同构造岩相带油气运移方式的差异性

梨树断陷构造演化过程控制了断陷湖盆由局限到广盆、沉积中心北移的变迁的演化过程,以及火石岭组、SQ2、SQ3和SQ4四套优质烃源岩的发育[14]。盆地内发育的不同级别、不同性质的断层及其与砂体相匹配形成的输导体系是研究区油气输导的主要路径。其中,一级、二级和三级断层为盆地内主要的油源断层,控制了油气垂向输导。陡坡构造岩相带控盆一级断层,中央构造岩相带二级小宽走滑断裂,东南和北部构造岩相带内的皮家、秦家屯和秦东走滑断裂均为控制油气垂向运移的优势路径,在该类断层附近区域目前已发现的多个油气田,如皮家气田、十屋油田、七棵树油田和秦家屯油田等。而骨架砂体与断层匹配形成的“阶梯式”和“T型”输导体系控制了油气的横向输导,油气沿垂向油源断层向上运移后,继续沿该类输导格架向各构造岩相带内构造高部位运移。

4.2.4 不同构造岩相带油气富集程度的差异性

梨树断陷烃源岩分布演化特征、成藏期的构造背景和坳陷期改造、沉积相带(储层物性)及输导条件共同控制了营城组油气近源、有序性分布、层状叠合聚集模式(图5)。

图5 梨树断陷近南北向不同构造岩相带油气藏分布模式

构造活动决定了盆地升降,进而控制了烃源岩演化过程,在梨树断陷内形成了苏家屯影城组、双龙沙河子组、中部沙河子、营城组和南部火石岭组4套含油气系统。油气源对比显示,成藏期油气聚集多呈近源分布的特点,且烃源岩类型控制了油气藏地化特征。如金山气田发现的煤型气主要来自仅分布于金山地区的火石岭组Ⅲ型干酪根供烃;中央构造带发现的油型气主要为桑树台洼陷带SQ3Ⅱ1型干酪根供烃;苏家屯、双龙油田的油气主要来自SQ4Ⅱ1型干酪根供烃。受不同构造岩相带圈闭类型分布特点的控制,油气藏呈有序性分布:在陡坡带和洼陷带主要发育岩性气藏;中央构造带以构造岩性、构造油气藏为主;斜坡带以构造岩性、地层油藏为主。如双龙油田发育侧向封堵岩性油藏,八屋气田发育构造岩性油气藏,金山气田发育不整合遮挡油气藏,七棵树油田发育上倾尖灭油气藏。储层发育程度、物性条件控制了油气富集程度及流体性质纵向差异分布。层序SQ4、SQ5下降半旋回发育大型进积扇体,目前营城组已发现油气藏主要分布于这两个层位的有利储集砂体中,呈现上油下气的层状叠合分布特征。

5 结 论

(1)在构造运动的控制下,梨树断陷内形成了陡坡带、东南斜坡带、北部斜坡带、洼陷带和中央构造带等5个构造区带;同时形成了数百条不同级别、不同控制作用和不同组合分布特征的断裂;发育了近岸水下扇、辫状河三角洲、冲积扇和浊积岩等沉积体系类型。

(2)根据构造区带分布、构造样式和沉积体系,营城组可划分为5类12种构造岩相带。不同构造岩相带内发育不同类型的圈闭,同一种构造岩相带具有相同或相似的油气成藏条件。

(3)构造岩相带控制了各区带储层物性特征,以构造-岩性圈闭为主、多类型圈闭并存的发育及有序分布特征,形成了多种构造样式与砂体匹配形成的“T型、阶梯型”的纵横向输导体系类型及输导方式,控制了4套主力优质烃源岩及由下向上、由南向北的发育分布,形成了4个含油气系统。结合成藏期的构造背景和坳陷期改造、沉积相带、有利储层分布及输导条件共同控制了营城组油气近源、有序性分布、层状叠合聚集模式。

[1] 刘泽荣,信荃麟.断陷盆地构造岩相带与油气评价[M].北京:科学出版社,1992.

[2] 信荃麟,刘泽荣.含油气盆地构造岩相分析[M].北京:地质出版社,1993.

[3] 王永诗,赵乐强.隐蔽油气藏勘探阶段区带评价方法及实践:以济阳坳陷为例[J].油气地质与采收率,2010,17(3):1-5.

[4] 蒋春玲,许多年,王伟锋,等.准噶尔盆地乌夏地区构造岩相带与油气聚集[J].新疆石油地质,2008,26(6):722-724.

[5] 崔周旗,吴健平,李莉,等.二连盆地巴音都兰凹陷早白垩世构造岩相带特征及含油性[J].古地理学报,2001,3(1):25-34.

[6] 杨桂茹,崔俊峰,张文朝,等.冀中拗陷断陷盆地构造岩相带控制油气藏和油气聚集带的形成[J].大庆石油学院学报,2009,33(2):10-15.

[7] 张吉光,彭苏萍,林景晔.乌尔逊凹陷沉积成岩体系与油气分布[J].古地理学报,2002,4(3):74-82.

[8] 陈清华,刘泽荣.辽东湾盆地南部下第三系构造岩相分析[J].石油大学学报(自然科学版),1994,18(2):9-13.

[9] 王志刚.东营凹陷北部陡坡构造岩相带油气成藏模式[J].石油勘探与开发,2003,30(4):10-12.

[10] 袁静,姜在兴.东营凹陷下第三系沙三下亚段孔店租沉积、成岩和油气成藏综合模式[J].矿物岩石,2000,20(1):57-60.

[11] 单敬福,葛黛薇,乐江华,等.松辽盆地东南缘层序地层与沉积体系配置及演化:以梨树断陷西北部营城组地层为例[J].沉积学报,2013,31(1):67-76.

[12] 宋振响,郜建军,周卓明.十屋断陷天然气成因类型初探[J].天然气地球科学,2012,23(1):167-174.

[13] 胡玉双,张明学.松辽盆地梨树断陷沉积演化规律及层序地层学模式[J].大庆石油学院学报,1999,23(1):5-7.

[14] 宋振响,周卓明.梨树断陷主力烃源岩判定及其地球化学特征[J].石油实验地质,2013,35(4):438- 444.

TE121

A

1673-5935(2017)03- 0001- 06

[责任编辑]董大伟