东营凹陷基底断裂走滑活动对油气成藏的影响

周维维 ,  董有浦 ,  肖安成 ,  吴磊 ,  毛黎光 ,  李洪革

地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (07) : 2718 -2732.

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地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (07) : 2718 -2732. DOI: 10.3799/dqkx.2022.398

东营凹陷基底断裂走滑活动对油气成藏的影响

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Effect of Strike-Slip Activity of Basement Faults on Hydrocarbon Accumulation in Dongying Sag

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摘要

弱变形构造带是沉积盆地盖层中客观存在的构造现象,并且与油气聚集关系密切,一般可以通过不同地质单元(次级断层、油藏、圈闭、相带、凹陷、岩体、潜山等)的有规律排列等现象进行识别.为了初步揭示盖层变形带变形强度与油气聚集规模这一问题,首先在渤海湾盆地初步识别出40条盖层变形带,然后应用变盖层厚度和变剪切强度的构造物理模拟实验方法研究基底断裂走滑活动对盆地沉积盖层产生断层的过程.应用SPSS软件,对基底走向滑动量、横向滑动量、实验盖层厚度、雁列缝长度等参数进行了多元二次函数拟合.根据东营凹陷八面河、王家岗地区古近系各时期地层厚度、构造图R剪切长度、实验估算的张扭角度,计算出了各个时期的基底断裂走滑量;在模拟实验各阶段充注染色石油,结合凹陷实例建立了基底断裂走滑早期R剪切单一通道运移‒孤立聚集、早中期R剪切主通道运移‒雁列串珠状聚集(王家岗)、P剪切主通道运移‒断续带状聚集、全通道运移‒连续带状聚等成藏模式(八面河);最后指出盖层变形带上的R剪切增压变形段,R、P剪切交汇段是油气勘探有利目标区.

关键词

渤海湾盆地 / 断裂活动性 / 盖层变形带 / 弱走滑断裂 / 基底断裂 / 成藏模式 / 石油地质学

Key words

Bohai Bay Basin / fault activity / deformation zone in cover / weak strike-slip fault / basement fault / hydrocarbon accumulation mode / petroleum geology

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周维维,董有浦,肖安成,吴磊,毛黎光,李洪革. 东营凹陷基底断裂走滑活动对油气成藏的影响[J]. 地球科学, 2023, 48(07): 2718-2732 DOI:10.3799/dqkx.2022.398

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断裂是指地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂,并沿破裂面有明显相对移动.基底和未出露地表的断裂都可以称为隐伏断裂,它们具有断裂的固有特征,即具有明显的断裂面(带)和显著的识别标志.断裂的变形带发育阶段是指盆地沉积盖层内发育的弱变形(隐蔽性较强)构造带,属于断裂带形成演化早、中期阶段的产物.由于缺乏明显的断裂面(带)和显著的位移而难以识别.构造模拟实验表明,基底断裂错动早期,在盖层中出现断续分布的弱雁列式裂缝带,随着基底断裂持续错动盖层裂缝规模和变形程度增大、裂缝带呈强雁列式,随后主断裂面(P 断裂)断续出现,最后主断面贯通形成显性断裂.主断裂面出现之前的弱变形强度发育阶段都可称为断裂的变形带发育阶段.这些变形带是沉积盆地盖层中客观存在的构造现象,并且与油气聚集关系密切,一般可以通过不同地质单元(次级断层、油藏、圈闭、相带、凹陷、岩体、潜山等)有规律排列等现象进行识别(王伟锋等,2015a).沉积盆地中的盖层变形带根据成因可以划分为基底断裂走滑型、基底差异升降型、基底(潜山)旋扭型和盖层滑动型等类型(周维维等,2014a),它们在沉积盆地中广泛存在,其规模可小到手标本、大到断续分布贯穿整个盆地.由于变形程度较弱,没有形成统一的主断裂面和显著的位移,利用地震等资料难以识别,故没有引起广泛关注.

近年来各国学者对基底断裂早、中期活动,沉积盆地盖层中发育的变形带进行了大量探索,学者称其为“不成熟型走滑断裂(池英柳和赵文智,2000)”、“形变带(Mollema and Antonellini, 1996)”、“弱走滑断裂(汪泽成等,2008)”、“物性断裂带(邸领军,2006)”、“断层密集带(付晓飞等,2005付广和王宇鹏,2018)”、“透入性构造(Morley, 1999)”、“离散断裂带(Hardy, 2011)”、“继承性弱变形趋势带(Bellahsen and Daniel, 2005)”、“构造弱变形带(Thomas, 1974)”、“隐性断裂带(周维维等,2014a2014b王伟锋等,2015a2015b)”等,这些研究都揭示了盆地基底断裂早、中期的“构造弱活动”对烃源岩的热演化和分布,对储集层物性、圈闭发育、油气成藏、油气分布等具有重要的影响(罗群,2010).东营凹陷满凹含油(蒋有录等,2003宋国奇等,2013),但大部分油藏都分布在与基底断裂对应的盖层变形带上,多个时期形成的多套含油气系统叠合连片分布在不同发育程度变形带的交叉部位,而变形带外围和之间油藏分布较少.除渤海湾盆地外,鄂尔多斯盆地陇东‒志靖和安塞地区(赵文智等,2003徐兴雨和王伟峰,2020)、准噶尔盆地侏罗‒白垩系(胡素云等,2006)、四川盆地中部地区(汪泽成等,2008)以及国外的威利斯顿、北海(Thomas,1974)等含油气盆地均发现油气藏呈雁列状、带状、串状、平行状、网格状和环带状分布的盖层变形带控藏的现象.2020年渤海海域陆续发现的渤中13-2油气田(基底(潜山)旋扭型),渤中13-1、渤中13-2、渤中19-6、渤中25-1等油气田呈串珠状分布(薛永安等,2021),可以识别出一条近南北向的盖层变形带(李慧勇等,2021),印支期形成的南北向雁列构造带以及燕山期形成的断续分布的小断层(薛永安等,2021)都指示了该条变形带的存在;垦利6-1油田所在研究区根据断续分布的北西向小断层以及两侧断层走向突变,可以识别出一条北西向的盖层滑动型变形带,而垦利6-1油田位于北西向变形带与北东向断层交汇的位置(谢玉洪,2021),证实了这些沉积盆地盖层中发育的弱变形构造带可能是未来获得新突破的勘探潜力区.

关于苏北和渤海湾等盆地大量盖层变形带的结构演化、力学机制、形成机制等问题已经取得了一系列成果和认识,但控藏的核心问题——基底断裂活动强度(盖层变形带变形强度)与油气聚集规模的定量关系仍未解决.本文以渤海湾盆地东营凹陷基底断裂走滑型变形带为研究对象,通过建立两种(构造物理模拟+油气充注模拟)模型(Le Guerroué and Cobbold, 2006Fredman et al., 2008Ghosh and Chattopadhyay, 2008马宝军等,2009Fusseis et al., 2014姜明明等,2022),初步建立了基底断裂走滑量‒盖层断裂变形强度‒油气聚集规模的定性、定量关系,对于寻找有利目标区、实现油气勘探新突破具有重要的现实意义.

1 盆地构造格局及盖层变形带识别

渤海湾地区新生代是一个裂陷盆地(陆克政等,1997漆家福,2004漆家福等,2008),新生代成盆以前主要形成了 NE-NNE 向、NW 向基底断裂.古近纪以后新构造格局形成,渤海湾盆地主要受右行走滑影响,表现以郯庐断裂带为首的NNE-NE向基底断裂发生右行走滑活动,NW向张家港‒蓬莱断裂带与其近于平行的基底断裂共同发生左行走滑运动,北西向基底断层古近纪以后活动较弱、对盖层变形影响较小,仅在一些小型断陷盆地群形成了局部的控盆显性断裂,盖层中的北西向断裂多处于变形带发育阶段(周维维等,2014a2014b王伟锋等,2015a2015b).NE-NNE向盖层变形带对应于S1走滑方位,NW-NNW向盖层变形带对应于S2走滑方位,近南北向盖层变形带对应于P剪切方位(图1)(周维维等,2014a王伟锋等,2015a).

在前期研究基础上建立了盖层变形带的地质单要素初步识别,地质、地球物理多因素综合判断,结合基底断裂解释最后确定了识别方法(周维维等,2014a2014b王伟锋等,2015b):(1)利用单项地质标志可以初步明确盖层变形带存在的可能性及大体分布位置.(2)进一步判别变形带是否存在,还要进行上述信息的综合分析,并进行地震资料解释证实,针对渤海湾盆地开展盖层变形带的实例特征分析;如果研究实例中地震剖面上发现弱花状或半花状构造、在相干体水平切片上发现小断层或裂缝密集带,则基本可以确定变形带的存在.(3)利用重磁电震等地球物理资料研究盆地盖层之下是否存在对应的基底断裂,基底断裂的存在及活动是盆地盖层变形带发育的根本控制因素;在实际工作中也可先开展基底断裂识别,第1步与第3步可以相互验证.盆地盖层中通过以下9项地质单要素识别盖层变形带:①小型显性构造雁列状断续定向分布;②沿固定方向断续分布的断裂构造;③潜山、凹陷侧列式分布;④沉积相带、砂体断续带状分布;⑤圈闭、油藏断续定向排列;⑥小断层、小裂缝密集带;⑦呈串珠状分布的火成岩体;⑧构造突变带;⑨构造分隔带.依据上述方法在渤海湾盆地初步识别出40条盖层变形带.

2 东营凹陷八面河、王家岗变形带构造特征

东营凹陷是发育在华北克拉通及古生界基底之上的中、新生代断陷盆地.凹陷发育两 套有效烃源岩和多套储集层,存在沙四、沙二段含油气系统和沙三段‒沙二段、沙三段2个含油气系统(蒋有录等,2005).断裂发育使油气纵向运移十分活跃,与生储盖条件匹配导致多期成藏,成为济阳坳陷最富油凹陷.东营凹陷具有多个生、排烃中心和多期油气生成、聚集成藏过程,各洼陷生成的油气就近运移聚集,形成相对独立的油气系统(刘华等,2009).东营凹陷成盆期基底断裂呈北东向、北西向分布,叠合多期油藏分布图发现,东营凹陷油气多呈北东、北西向串珠状带状分布,整体呈现与基底断裂格局对应的网格状油气分布模式(胡加山等,2009)(图2).

八面河、王家岗断裂带为圈闭级盖层变形带(表1),成因上属于基底断裂走滑型(周维维等,2014b).它们表现为一系列雁列式断块、弧形断块或者复合型断块呈线状排列构成的盖层变形带(图3a3b),断裂宽度小于1 km、长度小于15 km,由北东向基底断裂古近系右行走滑活动产生.如果具备油源、储集和输导等条件,可以形成串珠状、雁列状、条带状分布的油藏,从而识别盖层变形带的存在.王家岗构造带断裂系统主要由一系列近东西向和北东向展布的正断层构成.北东向断层主要分布在构造带侧翼,为南东倾.近东西向断层分布在主构造带上,主要为北倾,呈弧形弯曲的特征,整体呈雁列式展布,断鼻圈闭各自独立成串珠状分布在盖层变形带上(图3a),油气呈雁列状断块聚集模式.这种特征表明,断裂带主断裂面未贯通,处于早期变形带发育阶段,构造变形较弱,地震剖面显示为负花状构造、半花状构造(图3c~3e).八面河构造带为近东西向近直线状小断裂雁列式展布,反向屋脊断块圈闭呈带状聚集(图3b),表明主断面已经逐渐形成,地震剖面显示为负花状构造(图3f),多数圈闭之间已经相互连通,油气呈带状断块聚集模式;其演化程度较王家岗变形带更高.

3 基底断裂走滑量与盖层变形强度定量研究

前人研究认为,基底隆升量与基底断裂走滑量具有不确定的函数关系(Dooleyand Schreurs, 2012);伴生裂缝与基底主断裂(PDZ)夹角存在函数关系,但与基底断裂活动性关系尚不明确(Richard,1991Richard and Krantz,1991Richard et al.,1991);R剪切的长度在断裂带贯通之前,具有与基底断裂走滑量持续同步增加的特点(Cunninghamand Mann 2007).据此,在大量构造物理模拟实验中提取R剪切的长度,并与盖层厚度Z做归一化处理.应用SPSS软件,以R剪切的长度/盖层厚度为因变量y,基底走向滑动量/盖层厚度为变量x 1,基底横向滑动量/盖层厚度为变量x 2,建立多元线性回归模型.计算八面河、王家岗变形带古近系各个时期基底校正走滑量,探讨盖层变形带的活动性.

3.1 构造物理模拟实验思路

通过变盖层厚度与变剪切强度(Davis et al., 2000Atmaoui et al., 2006Coelho et al., 2006)进行大量物理模拟实验组来收集基底走滑过程中次级断层发育演化伴生裂缝参数,阐述盖层厚度、剪切强度对盖层次级断层发育演化的影响,通过实验分析各参数变化趋势,选择敏感参数用于评价盖层变形带的活动强度.在此基础上结合构造实例建立盖层变形带的构造演化模式.

3.2 实验数据分析与处理

本文从基底断裂不同角度张扭运动,以及不同盖层厚度、剪切强度的构造物理模拟实验中收集了大量的基底断裂的走滑位移量、横向位移量及与之对应的雁列式断层(R剪切)的长度等相关数据,为了消除盖层厚度的影响,将这3个变量均除以盖层厚度.以雁列式断层长度/盖层厚度为因变量y(校正雁列式断层长度L NBD=L/Z,其中L为雁列断层长度,Z为盖层厚度),基底断裂走滑位移量/盖层厚度为自变量x 1 (基底校正走滑位移量D NBD=D/Z,其中D为基底断裂水平位移量,Z为盖层厚度).横向位移量/盖层厚度为自变量x 2(基底校正横向位移量H NBD=H/Z,其中H为基底断裂横向位移量,Z为盖层厚度).将这3个变量输入表格中,进行二元线性回归分析.

模型拟合度分析结果中的R 2表示自变量解释因变量变异所占的比例,用于衡量方程拟合优度.R 2越大越好,一般地,大于0.8说明方程对样本点的拟合效果很好(表2).表2~表4为SPSS软件生成的多元线性拟合结果,从表中可见,调整后的R 2为0.809,大于0.8,说明方程对样本点的拟合效果很好.Sig值要求小于给定的显著性水平,一般取值0.05、0.01等,Sig越接近0越好(表4).本文要求Sig值小于0.05;表3中的Sig=0,小于0.05,说明x 1=D NBD(基底断裂走滑位移量/盖层厚度)、x 2=H NBD(横向位移量/盖层厚度)作为自变量对因变量y=L NBD(雁列式断层长度/盖层厚度)的影响程度非常显著.F=平均回归平方和/平均剩余平方和,越大越好;表3F=187.268,数值较大.

表4中非标准化系数中的B值作为相应自变量的系数,可得到基底断裂走滑位移量、基底张扭运动角度与盖层雁列式断层长度间的定量关系:

           y = 1.071 x 1 + 1.840 x 2 + 0.912

其中,y=L NBD=L/Z(雁列式裂缝长度/盖层厚度),x 1=D NBD=D/Z(基底断裂走滑位移量/盖层厚度),x 2=H NBD=H/Z(基底断裂横向位移量/盖层厚度)

设基底断裂张扭运动的角度为α,则x 2/x 1=tanαx 2=x 1×tanα公式(1)可转化为:

           y = 1.071 x 1 + 1.840 x 1 × t a n   α + 0.912 = 1.071 + 1.840 t a n   α x 1 + 0.18   .

3.3 盖层变形带活动性(D NBD)计算结果

根据实验数据回归得到的多元二次函数,古近系各时期地层等厚图读取的八面河、王家岗地区(剥蚀量恢复后)的地层厚度,各时期构造图所量取的R剪切长度以及实验估算的张扭角度,计算出了八面河、王家岗变形带各个时期的基底断裂走滑量;据此对盖层变形带构造活动强度进行了定量分析,得到了盖层变形带向走滑断层转变时的临界值D CV(Critical Value).

盖层变形带所处的演化阶段取决于基底断裂走滑位移量与盖层厚度的比值,本文定义为基底校正走滑位移量(D NBD),该值越大,盖层变形带所处的演化阶段越高;盖层变形带向走滑断裂(显性断裂)演化的临界值定义为D CV(Critical Value),它是指盖层主断裂面出现的临界值,盖层厚度越大,主断裂面贯通时需要的基底断裂走滑量越大.通过对比发现,八面河地区各时期D NBD(Normal Basement Displacement)均大于王家岗地区(表5表6),说明八面河变形带在古近系的各个时期所处的演化阶段均要高于王家岗变形带.走滑量估算结果表明,东营凹陷南斜坡古近系断裂发育的临界值范围为2.53<D CV<2.89,D CV<2.53,断裂带处于变形带发育阶段;D CV>2.89,断裂发生显著的位移错动,断层性质已经明显,表现为显性走滑断裂.此时断裂带沿走向贯通,具有较好的输导性.这就从基底断裂活动强度的角度解释了八面河变形带油气呈带状断块聚集模式,而王家岗变形带油气呈雁列状断块聚集模式的原因.

3.4 盖层变形强度与油气聚集规模

本次实验采用自行设计的木质模型(60 cm × 37 cm × 25 cm),建模材料采用石英砂与高岭土的混合物(比例6:4)模拟实际地层.为了防止接触面发生油气“蹿流”(油气没有按照构造变形所形成的断裂带进行运移,而是顺着模型与粘土层的接触面向上运移的现象),用固封胶密封木质模型与粘土层,用玻璃胶密封基底断裂,使其具有一定密封性的同时具有一定的活动性.应用红色墨水和浆糊混合物体积比4∶1混合模拟烃类,装满5 mL的连续注射器中,缓缓注入混合物.

高注油量实验中观察到,在构造变形初始阶段,基底断裂发生右行走滑,基底断裂走滑量d=1.56 cm(D NBD=0.39)(图4a1),盖层变形带演化阶段处于早期,断裂构造变形表现为弱雁列式,充注压力=90 kPa,充注量12 mL,只有靠近油源的断层圈闭聚集少量油气,圈闭面积充满度为20%;基底断裂持续走滑,基底校正走滑量累计d=3.76 cm (D NBD=0.94)(图4a2),盖层变形带演化处于早中期阶段,小型裂缝扩展形成较大裂缝呈雁列式展布,R剪切的边缘开始出现小裂缝,充注压力=90 kPa,充注量20 mL,在油源充足的条件下,整条盖层变形带上油气呈雁列状断块聚集模式(图4a中AB),盖层变形带靠近油源的位置更富集油气,圈闭面积充满度达到55%;基底断裂走滑量累计d=7.32 cm (D NBD=1.83)时(图4a3),盖层变形带上开始出现次级同向、反向剪切裂缝(P),充注压力=70 kPa,充注量24 mL,局部贯通区域开始发生沿走向的油气输导(图4a3图4a中CD),圈闭充满度达到75%;基底断裂走滑量d=11.6 cm(D NBD=2.9)时(图4a4),盖层变形带被Y剪切贯通(图4a中EF),断层属性已经明显,沿走向具有较强的输导性,充注量24 mL,充注压力开始降低到45 kPa,油气损耗量降低,整条断裂带富集油气,圈闭充满度高达90%,盖层变形带上形成了雁列弧形、交叉型、复合型含油断块圈闭(图4a1、4a2、4a3).物理模拟构造特征与油气分布规律和八面河、王家岗盖层变形带的构造特征、油气分布规律相对比,王家岗相当于b演化阶段,基底校正位移量D NBD=1.83,八面河相当于d演化阶段,基底校正位移量D NBD=2.93,这与根据公式(1)计算得到的王家岗、八面河盖层变形带隐性期、显性期的走滑量是相当的.因此,应用SPSS软件所拟合的多元二次函数是比较符合实际地质作用发生过程的,据此来计算基底断裂走滑量、定量评价盖层变形带活动强度、分析预测油气分布规律,不失为一种可尝试的方法.

低注油量条件下,与高注油量条件各个演化阶段保持相同的充注压力,实验早期阶段(图4b1、4b2D NBD<0.95时,圈闭面积充满度<20%,油气较多聚集在R剪切一侧的圈闭上,油气呈雁列状断块聚集模式(图4b中AB);实验中期阶段D NBD=1.9时,P剪切局部贯通的段落油气呈串状,未贯通段落呈雁列状或者点状分布(图4b中CD),圈闭充满度达到45%;基底走滑量持续增加至D NBD=2.98,Y剪切贯通形成主断裂面(PDZ),油气呈带状断块聚集模式(图4b中EF),圈闭面积充满度达到70%.与高注油量实验相比,相同的D NBD条件下油气富集程度更低.

低注油量条件下的油气富集倾向性在盖层变形带的演化早中期阶段R剪切呈现雁列构造时更为明显.我们不具备CT设备,无法观察到粘土模型内部的裂缝分布以及流体分布规律,但实际在国际上早已完成了对R剪切结构的分析工作.Richard(Richard,1991Richard and Krantz,1991;Richard et al.,1991)的分析表明,CT扫描切片显示R剪切实际上是呈螺旋状的形态根植于基底断裂的,并且活动盘一侧R剪切断面形成凸起,凸起方向与旋向一致.也就是说盖层变形带发育的早中期阶段,R剪切的断裂趋势面与基底始终相连,D NBD值达到一定条件即具备垂向输导烃类的条件,这是盖层变形带早中期构造演化阶段油气呈现雁列状圈闭聚集模式的主要原因.在构造变形过程中,在活动盘一侧的R剪切断面向旋向呈凸起状表现为断面脊,据断面汇烃理论,油气会在活动盘一侧的断面脊形成优势运移通道,油气充注量有限时,油气沿优势运移通道运移并优先充注主位移带PDZ活动盘一侧的圈闭,形成了一侧富集的油气分布规律.

除充注量外,充注位置也显著影响着油气分布规律.实验中设置充注位置在模型正中央,在盖层变形带演化早中期阶段D NBD<0.95时,油气会优先充注距离油源适中的较大型断裂而不会选择就近的小型断裂和较远的大型断裂.距离油源较近的小型断裂可富集成藏但圈闭充满度较低;在恒压的实验条件下,无论注油量高低,离充注位置较远的盖层变形带都不会富集成藏.

根据断裂控藏物理模拟实验结合研究实例,建立了东营凹陷盖层变形带不同演化阶段的4类成藏模式.(1)R剪切单一通道运移‒孤立聚集成藏模式:弱变形条件下,断层数量较少,呈断续雁列式或者孤立分散状,形成少量的小规模断块圈闭,走向不连通,垂向通道连通性差,需要较大的充注压力才能形成油柱低、储量小的断块油气藏.(2)R剪切主通道运移‒雁列串珠状聚集成藏模式:中强变形条件下,盖层变形带上的断层数量较少且呈雁列式展布,一系列的小规模断鼻、断块圈闭构成圈闭带,走向不连通,垂向通道连通性较好,形成的断块油气藏油柱低、储量增大,该阶段对应王家岗盖层变形带成藏模式.(3)P剪切主通道运移‒断续带状聚集成藏模式:中强变形条件下,小断层或者小裂缝局部密集发育呈断续带状分布,形成大量的较大型断块组成圈闭带,走向上通道断续连通,垂向上通道连通性好,形成的油气藏油柱高度中等、储量中等.(4)全通道运移‒连续带状聚集成藏模式:变形强度大,小断层密集呈带状或主断裂面已基本贯通,盖层变形带上形成断块群,盖层变形带内形成三维的全贯通的运移通道,油气充注压力小,油藏类型丰富多样,油柱高度大、储量大,该阶段对应八面河盖层变形带成藏模式.因此,盖层变形带上串珠状油藏附近的空白段落、多走向盖层变形带网格状交汇位置是有利目标区,该认识为进一步油气勘探提供了新理论,并指出了油气勘探新方向.实验初步揭示了盖层变形带变形强度与油气充注量的定量关系,盖层变形带变形强度越大,通道条件越好,油柱高度越大,圈闭面积充满度越大,油气富集程度越高(表7表8);该认识为后续研究基底走滑量(盖层变形带变形强度)与油气充注量(油气富集程度)的定量关系奠定了基础.

东营凹陷具有晚期成藏的特点,存在东营末期、馆陶‒明化镇期两个生排烃期(图6),且以后者为主.可以看出,在油气发生大规模运移前,八面河地区和王家岗地区的断裂活动处于高峰期,能在盖层变形带中产生大量的构造圈闭和与构造有关的复合圈闭.该时期王家岗断裂带主断面未贯通,走向不连通,据实验可知R剪切的断裂趋势面与基底始终相连,因此垂向通道连通性较好,油气发生运移时由于通道没有全贯通,油气充注量有限,仅在R剪切断面呈凸起状的断面脊的位置聚集成藏,表现为雁列状断块的油气聚集模式;八面河断裂带主断面已贯通,油气除发生垂向运移外,沿走向在活动盘一侧的断面脊也会形成优势运移通道,油气沿优势运移通道运移并优先充注主位移带PDZ活动盘一侧的圈闭,形成了断续带状‒连续带状的油气运移聚集模式.许多学者(付晓飞等,2005罗群,2010蒋有录等,20032005)都认识到断裂带实际上是一个具有二元结构的三维地质体,在断面贯通的部位发生“地震泵”高效运移,而断裂不活动或者微弱活动的变形带的发育部位,诱导裂缝和孔隙内依然能够发生连续运移(裂缝充填前)或者缓慢运移(裂缝充填后),与油气充注实验所揭示的断裂演化的早中期、变形强度较低的变形带发育阶段依然能够发生缓慢油气聚集的认识是一致的.

4 结论

断裂的变形带发育阶段是区域或局部构造应力场作用下,在沉积盆地盖层中形成的弱变形构造带,本文应用地质单要素初步识别,地质、地球物理多因素综合判断,结合基底断裂解释初步识别了渤海湾盆地发育的盖层变形带,重点解剖了基底断裂走滑型变形带的形成演化及控藏模式.

东营凹陷八面河、王家岗变形带的研究得到以下启示:构造演化阶段反映了圈闭演化阶段,如王家岗变形带处于演化早中期,圈闭演化阶段显示为雁列状含油断块圈闭,这说明在D NBD值增加至盖层变形带的下一个演化阶段时,会形成带状含油断块圈闭带,实验揭示R剪切增压变形段(R裂缝下盘局部隆起),R、P剪切交汇段油气聚集规模最大、最先富集,因此盖层变形带交汇位置富集、已形成油藏附近的圈闭构造高点是较有利的勘探目标.

根据断裂控藏物理模拟实验结合研究实例,建立了东营凹陷基底断裂走滑活动持续进行、盖层变形强度增大,变形带的不同演化阶段的4类成藏模式:R剪切单一通道运移‒孤立聚集成藏模式、R剪切主通道运移‒雁列串珠状聚集成藏模式、P剪切主通道运移‒断续带状聚集成藏模式、全通道运移‒连续带状聚成藏模式.

盖层变形带的控藏作用研究表明,油气除遵循源控论呈环带状聚集外,还具有受多组基底断裂控制而呈现网格状聚集的特征,这一认识对未来成熟探区、岩性‒地层、陆上新盆地、近海海域、非常规等油气勘探领域具有重要指导意义.

参考文献

[1]

Atmaoui, N., Kukowski, N., Stöckhert, B., et al., 2006. Initiation and Development of Pull-Apart Basins with Riedel Shear Mechanism: Insights from Scaled Clay Experiments. International Journal of Earth Sciences, 95(2): 225-238. https://doi.org/10.1007/s00531-005-0030-1

[2]

Bellahsen, N., Daniel, J. M., 2005. Fault Reactivation Control on Normal Fault Growth: An Experimental Study. Journal of Structural Geology, 27(4): 769-780. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2004.12.003

[3]

Chi, Y.L., Zhao, W.Z., 2000. Strike-Slip Deformation during the Cenozoic and Its Influence on Hydrocarbon Accumulation in the Bohai Bay Basin. Acta Petrolei Sinica, 21(2): 14-20 (in Chinese with English abstract).

[4]

Coelho, S., Passchier, C., Marques, F., 2006. Riedel-Shear Control on the Development of Pennant Veins: Field Example and Analogue Modelling. Journal of Structural Geology, 28(9): 1658-1669. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2006.05.009

[5]

Cunningham, W. D., Mann, P., 2007. Tectonics of Strike-Slip Restraining and Releasing Bends. Geological Society, London, Special Publications, 290(1): 1-12. https://doi.org/10.1144/sp290.1

[6]

Davis, G. H., Bump, A. P., Garcı́a, P. E., et al., 2000. Conjugate Riedel Deformation Band Shear Zones. Journal of Structural Geology, 22(2): 169-190. https://doi.org/10.1016/s0191-8141(99)00140-6

[7]

Di, L.J., 2006. Controlling of Petrophysical Fractures on Extra-Low Permeability Oil and Gas Reservoirs in Ordos Basin. Petroleum Exploration and Development, 33(6):667-670 (in Chinese with English abstract).

[8]

Dooley, T. P., Schreurs, G., 2012. Analogue Modelling of Intraplate Strike-Slip Tectonics: A Review and New Experimental Results. Tectonophysics, 574-575: 1-71. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2012.05.030

[9]

Fredman, N., Tveranger, J., Cardozo, N., et al., 2008. Fault Facies Modeling: Technique and Approach for 3-D Conditioning and Modeling of Faulted Grids. AAPG Bulletin, 92(11): 1457-1478. https://doi.org/10.1306/06090807073

[10]

Fu, G., Wang, Y.P., 2018. Controlling Factors of Hydrocarbon Enrichment with the Type of “below Source and Upper Reservoir” in Fault Concentrated Zones and Nearby. Lithologic Reservoirs, 30(2): 23-29 (in Chinese with English abstract).

[11]

Fu, X.F., Fang, D.Q., Lü, Y. F.,et al., 2005. Method of Evaluating Vertical Sealing of Faults in Terms of the Internal Structure of Fault Zones. Earth Science, 30(3):328-336 (in Chinese with English abstract).

[12]

Fusseis, F., Xiao, X., Schrank, C., et al., 2014. A Brief Guide to Synchrotron Radiation-Based Microtomography in (Structural) Geology and Rock Mechanics. Journal of Structural Geology, 65: 1-16. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2014.02.005

[13]

Ghosh, N., Chattopadhyay, A., 2008. The Initiation and Linkage of Surface Fractures above a Buried Strike-Slip Fault: an Experimental Approach. Journal of Earth System Science, 117(1): 23-32. https://doi.org/10.1007/s12040-008-0009-y

[14]

Hardy, S., 2011. Cover Deformation above Steep, Basement Normal Faults: Insights from 2D Discrete Element Modeling. Marine and Petroleum Geology, 28(5): 966-972. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2010.11.005

[15]

Hu, J.S., Sui, Z.Q., Liu, C.Z., 2009. Geologic Origin of Gravity Anomaly in Southern Dongying Depression. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 16(2): 39-42, 113 (in Chinese with English abstract).

[16]

Hu, S.Y., Yu, Y.J., Dong, D.Z., et al., 2006. Control of Fault Activity on Hydrocarbon Accumulation in Central Junggar Basin. Acta Petrolei Sinica, 27(1):1-7 (in Chinese with English abstract).

[17]

Jiang, M.M., Fu, X.F., Shi, L., et al., 2022. Physical Analogue Experiment of Microstructure and Variation Law of Permeability within Faults in High-Porosity Sandstone. Earth Science, 47(5):1805-1818 (in Chinese with English abstract).

[18]

Jiang, Y.L., Liu, H., Zhang, L., et al., 2005. Characteristics of Petroleum System in Dongying Depression. Acta Petrolei Sinica, 26(5):33-37 (in Chinese with English abstract).

[19]

Jiang, Y.L., Zhai, Q.L., Rong, Q.H., et al., 2003. Main Factors for Controlling Hydrocarbon Accumulation in South-West Part of Dongying Depression. Journal of the University of Petroleum, China, 27(4): 11-14, 36 (in Chinese with English abstract).

[20]

Le Guerroué, E., Cobbold, P. R., 2006. Influence of Erosion and Sedimentation on Strike-Slip Fault Systems: Insights from Analogue Models. Journal of Structural Geology, 28(3): 421-430. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2005.11.007

[21]

Li, H.Y., Niu, C.M., Xu, P., et al., 2021. Discovery of Bozhong 13-2 Archean Large Monoblock Volatile Buried Hill Oilfield and Its Oil and Gas Exploration Significance. Natural Gas Industry, 41(2):19-26 (in Chinese with English abstract).

[22]

Liu, H., Jiang, Y.L., Ren, J.L., 2009. Characteristics of Petroleum System and Oil-Source in Dongying Depression. Geological Journal of China Universities, 15(1):93-99 (in Chinese with English abstract).

[23]

Lu, K. Z., Qi, J. F., Dai, J. S., et al., 1997. Tectonic Model of Cenozoic Oil-Bearing Basin in Bohai Bay. Geological Publishing House, Beijing (in Chinese).

[24]

Luo, Q., 2010. Concept, Principle, Model and Significance of the Fault Controlling Hydrocarbon Theory. Petroleum Exploration and Development, 37(3):316-324 (in Chinese with English abstract).

[25]

Ma, B.J., Qi, J.F., Niu, S.Y., et al., 2009. The Influence of Basement Fault on the Deformation of Complex Cover Blocks in a Uniform Stress Field—Enlightenment from Sandbox Experiment. Earth Science Frontiers, 16(4): 105-116 (in Chinese with English abstract).

[26]

Mollema, P. N., Antonellini, M. A., 1996. Compaction Bands: A Structural Analog for Anti-Mode I Cracks in Aeolian Sandstone. Tectonophysics, 267(1-4): 209-228. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(96)00098-4

[27]

Morley, C. K., 1999. How Successful Are Analogue Models in Addressing the Influence of Pre-Existing Fabrics on Rift Structure? Journal of Structural Geology, 21(8-9): 1267-1274. https://doi.org/10.1016/S0191-8141(99)00075-9

[28]

Qi, J.F., 2004. Two Tectonic Systems in the Cenozoic Bohai Bay Basin and Their Genetic Interpretation. Chinese Geology, 31(1):15-22 (in Chinese with English abstract).

[29]

Qi, J.F., Deng, R.J., Zhou, X.H., et al., 2008. Structure of Tancheng-Lujiang Fault Zone in Cenozoic Basin in Bohai Sea. Scientia Sinica Terrae, 38(S1): 19-29 (in Chinese).

[30]

Richard, P., 1991. Experiments on Faulting in a Two-Layer Cover Sequence Overlying a Reactivated Basement Fault with Oblique-Slip. Journal of Structural Geology, 13(4): 459-469. https://doi.org/10.1016/0191-8141(91)90018-E

[31]

Richard, P., Krantz, R. W., 1991. Experiments on Fault Reactivation in Strike-Slip Mode. Tectonophysics, 188(1-2): 117-131. https://doi.org/10.1016/0040-1951(91)90318-M

[32]

Richard, P., Mocquet, B., Cobbold, P. R., 1991. Experiments on Simultaneous Faulting and Folding above a Basement Wrench Fault. Tectonophysics, 188(1-2): 133-141. https://doi.org/10.1016/0040-1951(91)90319-N

[33]

Song, G.Q., Li, J.Y., Jia, G.H., et al., 2013.Structural Characteristics and Its Control on Hydrocarbon Accumulation of the Kongdian Formation in the Wangjiagang Structural Zone, Dongying Depression. Oil & Gas Geology, 34(2): 207-214 (in Chinese with English abstract).

[34]

Thomas, G. E., 1974. Lineament-Block Tectonics: Williston-Blood Creek Basin. AAPG Bulletin, 58: 1305-1322. https://doi.org/10.1306/83d9166e-16c7-11d7-8645000102c1865d

[35]

Wang, W.F., Zhou, W.W., Shan, X.J., et al., 2015a. Characteristics of Hidden Fault Zone and Its Significance in Geology in Sedimentary Basin. Journal of Central South University (Science and Technology), 46(6): 2236-2243 (in Chinese with English abstract).

[36]

Wang, W. F., Zhou, W. W., Liu, Y. R., 2015b. Evolution of Subtle Fault Zone and Its Control Function of Reservoirs Forming in Jinhu Sag. Chinese Journal of Geology (Scientia Geologica Sinica), 50(3): 911-925 (in Chinese with English abstract).

[37]

Wang, Z.C., Zhao, W.Z., Li, Z.Y., et al., 2008. Role of Basement Faults in Gas Accumulation of Xujiahe Formation, Sichuan Basin. Petroleum Exploration and Development, 35(5):541-547 (in Chinese with English abstract).

[38]

Xie, Y.H., 2021. Major Achievements in Oil and Gas Exploration of CNOOC in the 13th Five-Year Plan Period and Prospects in the 14th Five-Year Plan Period. China Petroleum Exploration, 26(1):43-54 (in Chinese with English abstract).

[39]

Xu, X.Y., Wang, W.F., 2020. The Recognition of Potential Fault Zone in Ordos Basin and Its Reservoir Control. Earth Science, 45(5):1754-1768 (in Chinese with English abstract).

[40]

Xue, Y.A., Li, H.Y., Xu, P., et al., 2021. Recognition of Oil and Gas Accumulation of Mesozoic Covered Buried Hills in Bohai Sea Area and the Discovery of BZ13-2 Oilfield. China Offshore Oil and Gas, 33(1):13-22 (in Chinese with English abstract).

[41]

Zhao, W.Z., Hu, S.Y., Wang, Z.C., et al., 2003. Key Role of Basement Fault Control on Oil Accumulation of Yanchang Formation, Upper Triassic, Ordos Basin. Petroleum Exploration and Development, 30(5):1-5 (in Chinese with English abstract).

[42]

Zhou, W.W., Wang, W.F., An, B., et al., 2014a.Genetic Types of Potential Fault Zone and Its Significance on Hydrocarbon Accumulation. Natural Gas Geoscience, 25(11): 1727-1734 (in Chinese with English abstract).

[43]

Zhou, W.W., Wang, W.F., An, B., et al., 2014b. Identification of Potential Fault Zones and Its Geological Significance in Bohai Bay Basin. Earth Science, 39(11):1627-1638 (in Chinese with English abstract).

[44]

池英柳, 赵文智, 2000. 渤海湾盆地新生代走滑构造与油气聚集. 石油学报, 21(2): 14-20.

[45]

邸领军, 2006. 鄂尔多斯盆地储集层物性断裂对超低渗油气藏的控制作用. 石油勘探与开发, 33(6):667-670.

[46]

付广, 王宇鹏, 2018. 断裂密集带及附近下生上储式油气富集的控制因素. 岩性油气藏, 30(2): 23-29.

[47]

付晓飞, 方德庆, 吕延防, 等, 2005. 从断裂带内部结构出发评价断层垂向封闭性的方法. 地球科学, 30(3):328-336.

[48]

胡加山, 隋志强, 刘成斋, 2009. 东营凹陷南部重力异常地质成因. 油气地质与采收率, 16(2): 39-42, 113.

[49]

胡素云, 蔚远江, 董大忠, 等, 2006. 准噶尔盆地腹部断裂活动对油气聚集的控制作用. 石油学报, 27(1):1-7.

[50]

姜明明, 付晓飞, 石磊, 等, 2022. 高孔砂岩断层内部微观结构及渗透性变化规律物理模拟. 地球科学, 47(5): 1805-1818.

[51]

蒋有录, 刘华, 张乐, 等, 2005. 东营凹陷含油气系统的划分及评价. 石油学报, 26(5):33-37.

[52]

蒋有录, 翟庆龙, 荣启宏, 等, 2003. 东营凹陷博兴地区油气富集的主要控制因素. 石油大学学报(自然科学版), 27(4): 11-14, 36.

[53]

李慧勇, 牛成民, 许鹏, 等, 2021. 渤中13-2大型整装覆盖型潜山油气田的发现及其油气勘探意义. 天然气工业, 41(2):19-26.

[54]

刘华, 蒋有录, 任景伦, 2009. 东营凹陷油‒源特征与含油气系统划分. 高校地质学报, 15(1):93-99.

[55]

陆克政, 漆家福, 戴俊生, 等,1997. 渤海湾新生代含油气盆地构造模式. 北京:地质出版社.

[56]

罗群, 2010. 断裂控烃理论的概念、原理、模式与意义. 石油勘探与开发, 37(3):316-324.

[57]

马宝军, 漆家福, 牛树银, 等, 2009. 统一应力场中基底断裂对盖层复杂断块变形的影响——来自砂箱实验的启示. 地学前缘, 16(4): 105-116.

[58]

漆家福, 2004. 渤海湾新生代盆地的两种构造系统及其成因解释. 中国地质, 31(1):15-22.

[59]

漆家福, 邓荣敬, 周心怀, 等, 2008. 渤海海域新生代盆地中的郯庐断裂带构造. 中国科学: 地球科学, 38(S1): 19-29.

[60]

宋国奇, 李继岩, 贾光华, 等, 2013.东营凹陷王家岗构造带孔店组构造特征及其控藏作用. 石油与天然气地质, 34(2): 207-214.

[61]

王伟锋, 周维维, 单新建, 等, 2015a. 沉积盆地隐性断裂带特征及其地质意义. 中南大学学报(自然科学版), 46(6): 2236-2243.

[62]

王伟锋, 周维维, 刘玉瑞, 2015b. 张扭性盆地隐性断裂带识别、演化及控藏作用——以苏北盆地金湖凹陷为例. 地质科学, 50(3): 911-925.

[63]

汪泽成, 赵文智, 李宗银, 等, 2008. 基底断裂在四川盆地须家河组天然气成藏中的作用. 石油勘探与开发, 35(5):541-547.

[64]

谢玉洪, 2021. 中国海油“十三五”油气勘探重大成果与“十四五”前景展望. 中国石油勘探, 26(1):43-54.

[65]

徐兴雨, 王伟锋, 2020. 鄂尔多斯盆地隐性断裂识别及其控藏作用. 地球科学, 45(5):1754-1768.

[66]

薛永安, 李慧勇, 许鹏, 等, 2021. 渤海海域中生界覆盖型潜山成藏认识与渤中13-2大油田发现. 中国海上油气, 33(1):13-22.

[67]

赵文智, 胡素云, 汪泽成, 等, 2003. 鄂尔多斯盆地基底断裂在上三叠统延长组石油聚集中的控制作用. 石油勘探与开发, 30(5):1-5.

[68]

周维维, 王伟锋, 安邦, 等, 2014a.渤海湾盆地隐性断裂带成因类型特征及其对油气聚集的控制作用. 天然气地球科学, 25(11): 1727-1734.

[69]

周维维, 王伟锋, 安邦, 等, 2014b. 渤海湾盆地隐性断裂带识别及其地质意义. 地球科学, 39(11):1627-1638.

基金资助

国家自然科学基金项目(41802215;41762017;41672206)

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