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北部湾盆地涠西南凹陷油气运聚成藏特征

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第31卷第2期 2012年6月 世界地质 Vo1.31 No.2 GLOBAL GEOLCIGY Jun.2012 文章编号:1004—5589(2012)02—0365—06 北部湾盆地涠西南凹陷油气运聚成藏特征 李颂 ,杨小晏2 1.中海石油(中国)有限公司勘探部北京100010;2.中海石油研究中心北京100027 摘要:北部湾盆地涠西南凹陷是个断陷湖盆,在油气运聚体系中,断裂可以起到沟通烃源岩的作用, 将烃源岩和储层连通在一起;不整合面造成不同层系的接触与连通,从而为其附近发育的各种圈闭提 供油气侧向运移的通道,并形成油气藏。涠西南凹陷已发现的油气分布特征总体上呈“断裂沟源、断 脊运移、两面控藏、复式聚集、满凹含油”的油气分布格局,形成了一个“一源多储、复式聚集、连 片含油”的油气聚集区。 关键词:涠西南凹陷;断裂;运移;成藏;北部湾盆地 中图分类号:P618.130.27 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1004-5589.2012.02.018 Characteristics of hydrocarbon migration and accumulation in Weixinan sag of Beibuwan Basin LI Song ,YANG Xiao.yan J.Department ofExploration,CNOOC Limted,Beijing 100010,China;2.Research Center ofCNOOC,Be ̄iing 100027,China Abstract:Weixinan sag in Beibuwan Basin is a faulted lake basin in type.In hydrocarbon migration and ac- cumulation process,the faults can connect the source rocks with reservoirs.The unconformities resuh in contact and connection between the different formations which provide hydrocarbon lateral migration paths for the adjacent traps to form accumulations.The distribution characteristics of hydrocarbon in Weixinan sag can be described as ”rift connecting the source rocks,hydrocarbon migrating along the ridge,source rocks from both sides,muhiple accumulations in a single structure and oil—bearing in full sag”,and formed a hydrocarbon accumulation zone of multiple reservoirs and accumulations with same source. Key words:Weixinan sag;fault;migration;hydrocarbon accumulation;Beibuwan Basin 0 引言 复杂断陷含油气盆地油气有效运聚成藏一直是 勘探研究的热点与难点。金之均等提出以油气聚集 为核心的成藏体系概念,优势通道控制了油气的成 藏…。北部湾盆地涠西南凹陷是其中一个断陷型 富生烃凹陷,经历了古新世、始新世和渐新世3期 大的张裂活动 ,发育了一系列断层,为油气的 垂向运移提供了良好通道。古近系为多物源陆相湖 盆沉积,发育了大量的扇三角洲、三角洲、滨浅湖 相砂岩 J,为油气短距离侧向运移提供了输导体 系 。新近系为滨浅海相沉积,发育横向上分布 相当稳定的砂岩层,为油气长距离侧向运移提供了 通道 。此外,盆地的多幕构造运动形成了多个 不整合面,其中基底不整合面与浅层破裂不整合面 是油气长距离侧向运移的良好通道。多样形式的运 收稿日期:2011-02—29;改回日期:2012-03-22 第2期 李颂杨小晏:北部湾盆地涠西南凹陷油气运聚成藏特征 367 区的涠洲组地层的沉积。该断裂总体上呈东西向雁 形排列,在东部活动的持续时间和强度均大于西 部,即断裂在西部活动早,持续时间短;在东部活 动晚,持续时间长。2号断裂的这种演化特征导致 了凹陷2号断裂以南的东西区沉积特征和油气分布 的差异。渐新世时期凹陷的沉降作用使流二段的烃 源岩逐渐进入生烃门限,并开始了油气的运聚。随 着2号断裂的进一步活动,成为沟通成熟烃源岩和 上部的流一段、涠洲组储层的主要油气垂向运移通 道。在地区,2号断裂将凹陷的地层分割成一 个个的小断块,涠三段的三角洲前缘砂体也由于断 裂作用形成多个断块油气藏。在中东部地区,2号 断裂较强烈的活动特征不仅造就了涠三段的厚层储 层,同时其较长时间的持续活动也使得油气可以较 容易地沿断裂进入储层。在西部地区,2号断裂带 构造沉降幅度较小,主力烃源岩上覆渐新统地层厚 度薄,烃源岩在断裂活动期未进行大规模的生排 烃,油气很难进入上部储层。晚期生成的油气可能 更多的赋存于下部的流三段地层以及流二段局部地 层中。 因此,涠西南凹陷北部陡坡带受1号断裂带控 制,油气沿断裂作侧向和垂向运移。断裂带受 2号断裂控制,油气沿断裂垂向运移明显。在南部 斜坡区,洼陷生成的油气沿油源断裂垂向运移,进 入储集层后沿砂体侧向运移。 2断、脊运移 断层在油气藏的形成过程中起着关键作用。断 层可以成为油气运移的通道,也可以对油气的运移 起遮挡作用,在合适条件下形成断层圈闭,进而形 成油气藏【9 J。从涠西南凹陷已发现的油气分布特 征来看,纵向上,断层与油气分布密切相关,脊线 运移控制了凸起及斜坡上油气聚集。 油气在盆地中的运移通道由不连续封盖面在三 维空间的分布所决定。控制优势运移方向的地质因 素包括运载层的构造形态、封盖层的分布与产状、 断层特征等。油气通过不同方式运移至封盖层之 后,在盖层之下沿着最有利的构造路径进行运移; 同时,由于输导层存在侧向封堵,最优势构造路线 的运移通道在断层附近或侧向地层封堵将发生改 变。当构造形态在平面上有脊、槽变化时,就形成 了聚敛式和发散式的运移方向,因为在聚敛方向上 能提供更多的烃源,对油气聚集更为有利,这就构 成了油气的优势运移通道方向。 在分析输导路径、输导能力及作用的基础上, 将涠西南凹陷输导系统分成断裂型、不整合型、输 导层型及复合型4类。利用地震和钻井资料恢复古 构造格局,分析输导体系的演化及配置关系,认识 油气运移的动态过程,指出区域性深大断裂是油气 垂向运移的主要通道,而输导层和不整合面的叠置 是油气侧向运移的关键因素,并且油气成藏关键时 刻输导体顶面的几何形态,尤其是古构造脊线的展 布特征决定了油气优势运移的方向和路径。由断 层、不整合面、构造脊组成的“层、面、体”复 式输导系统相互匹配,沿构造脊线呈立体网状阶梯 式运移是涠西南凹陷油气输导体系最鲜明的特点。 在涠西南凹陷,近NEE/EW向断层、不整合 面和砂岩输导层构成油气运移的通道体系,由于油 气在浮力作用下总有向上运动的趋势,因此这些分 散的石油被伸入盆地之中的构造脊(如构造鼻和 构造隆起或凸起)汇聚起来并运移到圈闭中。构 造脊是隆起向凹陷延伸的鼻状高带,脊的一端向 (生油)凹陷倾没,另一端则伸向隆起。油气沿输 导体顶面向临近的构造脊(输导脊部位)运移聚 集即进入脊运移阶段。脊线运移是油气成藏的关键 过程,没有油气的脊运移,生烃凹陷附近和隆起上 的圈闭就不可能形成具有经济价值的油气藏。 涠西南凹陷油气在经过沟源断层之后进人流三 段、涠洲组及新近系角尾组下部区域疏导层中,沿 构造脊线运移。通过盆地模拟,发现涸西南凹陷油 气主要沿6条大构造脊运移和聚集:涠西南凸起倾 没端、斜阳构造脊、涠洲12—8构造脊、2号断裂 上升盘、涠洲1O一3构造脊、涠洲6—1构造脊, 这些正向构造单元是勘探的重点区域(图2)。 3两面(湖/海泛面和不整合面)控藏 涠西南凹陷在湖侵体系域和高水位体系域初期 形成分布范围很广的沉积密集段,它在层序中位于 最大湖泛面上、下位置。当水体稳定以后,陆源物 质向湖盆推进,大量河流一三角洲进积其上,形成 巨厚的高水位体系域和下降体系域。该密集段基本 特征表现为:岩性以深湖、半深湖泥岩、灰岩,白 云质泥岩和油页岩为主;颜色以褐色为主,含介形 虫、藻类等生物化石Ll ;自然电位曲线平直;电 世界图2涠西南凹陷东南斜坡带构造脊划分示意图 Fig.2 Sketch map of structure ridge in southeast slope ofWeixinan sag 阻率曲线表现为极高值;有机质丰度高¨ ;地震 反射表现为中频、强震幅、高连续,可全区对比追 踪。最大湖泛面作为水进体系域与高位体系域的分 界面,其下部的“凝缩段”是良好的盖层,最大 湖泛面上下又经常发育有多种类型的沉积砂体,易 于形成各类储盖组合,这些储盖组合是形成油气藏 的必要条件,如涠洲1l一4、涠洲12—8角尾组油 藏等均是发育于最大海泛面下的油藏。 不整合不仅是构造运动或海(湖)平面变动 事件的记录者,而且还代表了后期地质作用对前期 沉积岩(物)不同程度的改造,而这种改造的不 均一性及后期沉降发生水进所形成的上覆岩石使得 不整合具有层次结构。不整合面附近发育地层超覆 圈闭和不整合圈闭,不整合面往往造成不同层系的 接触与连通,成为油气侧向运移的主要输导层通 道,因而在其上下易于形成油气藏。如凹陷内的涠 洲12—3、涠洲6—12、涠洲6—1流二段等均是沿 不整合面分布的油气藏。 4 复式聚集 经过多年的勘探实践,涠西南凹陷已发现的油 气藏主要分布于新生代陆相断陷盆地之中,油气藏 丰富,类型众多,分布也较有规律。涠西南凹陷流 沙港组二段内部流体超压、幕式构造运动形成的构 造泵及流体热对流是最主要的成藏动力源。断层是 主要的垂向油气运移通道,区域不整合面和砂岩输 导层是油气侧向运移通道,油气运移方式主要是幕 地质 第31卷 式垂向运移+短距离侧向运移¨ .1 。本区各断层 的焊接、交叉、切割,形成了油气垂向运移的良好 通道,造成了本区活跃的油气运移。在2号断层东 段,受涠二段大套泥岩封盖,油气垂向仅运移至涠 二段下部;在2号断层西段,由于涠二段泥岩大部 分被剥蚀,油气垂向可运移到新近系地层中,断穿 层位基本与含油层位一致。因此,近油源油气藏丰 富,浅层油气藏远源分布。 近几年来油气勘探实践和研究表明,在涠西南 凹陷已形成了一个既有我国内陆断陷盆地成藏特点 又有本区鲜明特色的“一源多储、复式聚集、连 片含油”的油气聚集区,初步可划分3个复式油 气聚集带(图3)。 4.1 断裂复式油气聚集带 由于不同的构造阶段导致层序沉积体系域的发 育和分布不同,捕集的油气藏类型也有所不同。2 号断裂带是涠西南凹陷构造运动最为强烈的地区, 受2号断裂多次活动的影响,不同层系发育了一系 列不同类型的圈闭:前古近纪2号断裂带基岩潜山 比较发育,在储层较好的地方形成了一些潜山有效 圈闭。始新世早期流三段沉积时凹陷水体不深,受 多个强物源的影响,流三段广泛发育一套辫状三角 洲储层(特别是凹陷中西部),受2号断裂后期活 动的影响,形成了一系裂断块或断鼻构造。流二段 沉积时期,2号断裂不活动,2号断裂带成为凹陷 中心,局部地区沉积了盆底扇、水下扇等砂体,形 成规模较大的岩性圈闭。渐新世涠洲组沉积时期断 层活动强烈,发育多个花状或负花状构造,花心发 育断块构造,花瓣发育断鼻构造。由于2号断裂对 部分涠洲组地层和流一段地层沉积的控制作用,2 号断裂下降盘在涠洲组下部和流一段发育了一系列 盆底扇砂岩体,形成了一系列岩性或构造+岩性圈 闭;新近纪早期断裂活动减弱,主要发育了一些挤 压背斜构造。因此,2号断裂带是一个多层系、多 类型圈闭形成复合勘探目标的地区。由于2号断裂 在古近纪的多次活动,使得该区油气运移相当活 跃,只要圈闭有效,基本上都能成藏,而2号断裂 的活动在新近纪早期基本停止,后期对油气藏不起 破坏作用,早期形成的油气藏能得以较好保存。 4.2斜坡复式油气聚集带 通过区域层序地层学和沉积体系在纵、横向叠 加和演化规律的研究,认为油气资源分配的不均衡 第2期 李颂杨小晏:北部湾盆地涠西南凹陷油气运聚成藏特征 369 性是各个区带油气富集差异的基本原因,即生油岩 的分布决定了各个区带油气资源不均衡性¨4 。涠 西南凹陷构造样式为北断南超的箕状半地堑结构, 北部陡坡带和南部缓坡带分别是涠西南凹陷A、B 两个次洼流沙港组烃源岩生成的油气沿着构造脊和 断裂作侧向+垂向复合运移聚集的重要区带之一。 1000 目 星2000 3000 4000 图3涠西南凹陷南北向油气聚集特征剖面 Fig.3 Prof'de of north・south direction hydrocarbon accumulation characteristics of Welxinan sag 南部缓坡区 单斜背景,古近系地层层层超 覆,局部发育向凹或向隆的断层。向凹断层与古地 形共同形成了一系列坡折带,造成了沉积相带的分 水位体系域发育一系列盆底扇和小型扇三角洲,高 水位体系域发育大型扇三角洲和水下扇,形成了一 系列岩性圈闭。鼻状构造背景为油气运移提供方 向,各类砂岩体的发育为油气运移提供通道、为油 气聚集提供储集空间,因此,陡坡带是形成构造+ 岩性油气藏复合连片的地方,勘探潜力大。 4.3边缘隆起复式油气聚集带 异,坡折带的下倾方向是扇体发育部位,坡折带的 顶部一般只发育小型的下切谷充填体,同时也是地 层超覆尖灭线和不整合的发育部位,可以形成各类 隐蔽圈闭。向隆断层为反向正断层,可在局部区域 形成屋脊断块圈闭。这一区域圈闭形成时间有早有 涠西南凹陷油气藏具有平面分布范围广、纵向 上含油层系多的特点,主要发育岩性尖灭、岩性透 晚,隐蔽圈闭随盖层沉积完成而形成,断块圈闭随 断层活动形成,而涠西南凹陷自渐新世中后期开始 向缓坡区持续供烃,因而成藏时间较长。 镜体等岩性油气藏,或构造岩性、地层岩性复合型 油气藏。但不同类型的构造带(陡带、洼槽带及 根据地震资料解释,该带主要发育断背斜、断 块及地层岩性复合圈闭;储层主要是古近系涠洲组 三段和流沙港组一段、二段、三段。钻井揭示不整 合面上发育多套砂岩输导层,是油气运移的良好通 道。在3号断裂和海1号断裂附近,受后期构造抬 升影响,发育一系裂近东西向断层,从涠西南凹陷 向海1号断裂发育了一系裂断块圈闭和一批有利目 缓坡带)控制发育了不同沉积类型的砂体,隐蔽 油气藏成藏规律也有所不同。涠西南凹陷南部和北 部边缘隆起上大部分区域缺失古近系地层。新近纪 下洋组、角尾组直接披覆在基底之上边缘隆起区, 发育潜山+披覆背斜圈闭。该类圈闭以下洋组、角 尾组滨海相砂岩储、浅海陆架泥岩为盖层,角尾组 一段发育巨厚稳定的浅海相泥岩为良好的区域盖 标,是涠西南凹陷勘探潜力较大的又一重要领域。 北部陡坡区 由于控凹断层横向活动的不均衡 层。涠西南凹陷生成的油气先沿断裂垂向运移到输 导层中,再侧向运移到构造中,从而在基岩潜山发 育潜山油气藏、在下洋一角尾储盖组合中发育披覆 性与后期局部隆升,在陡坡带形成一系列鼻状构 造,小型断鼻(或断背斜)发育于流一段到涠洲 组地层中。同时,陡坡带流一段和涠洲组地层内低 背斜型油气藏,形成边缘隆起复式油气聚集带,勘 探前景良好。 370 世界地质 第31卷 5结论 (1)涠西南凹陷油气聚集具有“断裂沟源、 断脊运移、两面控藏、复式聚集”特征。 (2)涠西南凹陷可细分为断裂复式油气 聚集带、斜坡复式油气聚集带和边缘隆起复式油气 聚集带,各聚集带油气聚集特征各异,具有较大 [7]李明减.石油与天然气运移[M].北京:石油工业 出版社,1987:6-10. 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