老堡凹陷老姆庙油田构造活动特征

老堡凹陷老姆庙油田构造活动特征

0南堡凹陷地质背景渤海盆地是中国重要的石油生产基地，发育于华北板块内部，靠近太平洋板块周围的构造带。这是中国多因素体形成机制的典型代表，如中国陆地上裂谷盆地、弧后扩张盆地和滑动拉分盆地。概括起来,渤海湾盆地沙一段以来经历了裂后热沉降(沙河街组一段时期)—裂陷(东营组时期)—裂后热沉降(馆陶组、明化镇组下段时期)—构造再活动(明化镇组上段时期、第四纪)的构造演化过程,并在渐新世东营组沉积时期和新第三纪具有明显的右旋走滑特征。南堡凹陷属中—新生代渤海湾断陷盆地群黄骅坳陷带的组成部分,老爷庙油田位于南堡凹陷的北部,是一个受凹陷北部边界西南庄断裂控制的二级构造单元(图1),面积约150km2,主要地层包括下第三系沙河街组一段(Es1)、东营组(东三下亚段Ed下33下、东三上亚段Ed上33上、东二段Ed2和东一段Ed1)和上第三系馆陶组(Ng)、明化镇组(Nm)以及第四系。1996年以来,经三维地震的精细解释,发现了本区多层系、多圈闭类型的高产油气田。本文结合渤海湾盆地的构造演化背景,对老爷庙油田进行了构造活动分析,旨在探讨研究区构造活动与油气聚集的关系。1显地构造单元老爷庙油田的断裂构造十分发育,活动较明显的断层多达53条,根据断裂发育程度和组合特征,可明显地划分为上、下第三系两套断裂系统(图2)。下第三系断裂系统由北北东—北东、北东东、北西—北西西向3组断层组成;上第三系断裂系统由东西、北北东—北东、北东东向3组断裂组成。总体上该断裂表现为一系列同沉积正断构造,形成了庙北背斜和庙南斜坡两个构造单元。其断裂活动特征分述如下。1.1西南庄断层活动庙北背斜属滚动背斜,它与“犁”式断裂活动密切相关。庙北滚动背斜在沙一段时期初具雏形,东营组时期滚动背斜全盛发育,于早第三纪末期定型,其发育受控于北北东向断层(Fx、F1-F5)的活动,尤其是受控制性盆缘断裂——西南庄断层(Fx)的影响。西南庄断层在研究区呈东西走向,上部倾角近60°,下部倾角近30°,从东三上亚段至东一段断距大于3800m。自下而上,滚动背斜的圈闭幅度/断距的比值迅速增加(Ed下33下段:200m/1800m;Ed2段:270m/1200m;Ed1段:260m/800m),反映了西南庄断层为主的盆缘断裂倾角由陡趋缓的递进变化过程。1.2走滑断裂带配置在渤海湾盆地内,除了营口—潍坊走滑带(郯庐断裂带的一部分)之外,黄骅—德州—东明断裂带是另一条作用明显的走滑带,南堡凹陷位于此断裂带上,其南部的沙垒田凸起内发育有典型的花状构造。南堡凹陷以及老爷庙油田的走滑特征主要表现在:(1)从整个南堡凹陷来看,东营组沉积时期,产生北西西向高柳断裂(图1),导致沙河街组沉积时期的沉降中心——高柳地区被废弃,盆地沉降中心向南西方向迅速迁移,这种沉降中心的迁移以及南堡凹陷的菱形几何形态、以北东向占绝对优势的断裂构造都是走滑作用的重要标志。(2)老爷庙油田内,剖面上,倾向相对的晚期断层被早期断层所限制,形成多级断层向下收敛且向上撒开的似花状组合特征(图2),这种无根的似花状组合在以郯庐断裂为边界的渤中凹陷特别发育,在其他具走滑特征的盆地内也较常见。平面上,主要的南倾断层F1-F6、北倾断层N3-N5的走向与盆缘断裂Fx的走向并不一致,而与区域上走滑断裂带的北东向相同,单组断层呈雁行排列,与北西、北北东向的小断层构成较多的菱形块体(图3)。以雁行排列和似花状断裂组合为判断依据,研究区的走滑作用主要作用于东一段和明化镇组时期,与渤海湾盆地的走滑作用期一致。特别是明化镇组时期,整个渤海湾盆地处于坳陷演化阶段,以整体沉降为特征,但沉降幅度远不及东营组时期,而研究区明化镇组断层发育程度超出了东营组时期(图2)。因此,走滑作用使该区原本断裂构造就异常发育的断层更加发育,使庙北背斜发生破裂并断块化,其原因不单纯与断陷活动有关。1.3构造意义对圈闭的控制渤海湾盆地内的反转构造主要形成于渐新世以后,尤其在新第三纪后期和第四纪更明显加剧。老爷庙油田明化镇组内存在众多低幅度的小背斜构造(图4)。该时期渤海湾盆地的坳陷性质决定了研究区的断层倾角大、活动强度低,可以排除正断层逆牵引的作用。经过在地震反射层的追踪对比,低幅小背斜明显受断层的夹持,断层表现为下正上逆的特征,是构造反转作用引起的逆向滑动及挤压作用所致。综上所述,老爷庙油田的圈闭与主要断裂活动有关,圈闭类型与不同构造部位和不同时代的构造活动特征有关。庙北背斜带主要发育滚动背斜、断背斜和断块圈闭;庙南斜坡带发育由北倾断层(N1-N6)形成的断鼻圈闭;上第三系发育断块圈闭和低幅度挤压背斜圈闭。另外,庙南斜坡带东营组前缘砂坝和深水浊积砂体特别发育,浊积扇体较稳定分布于F5、F6断层形成的断坡带,形成了砂岩上倾尖灭圈闭和透镜体圈闭。总体上,老爷庙油田的圈闭构造丰富多样,下第三系的圈闭幅度大,上第三系的圈闭数量多,为油气聚集提供了有利的场所。由于研究区以断层作用为主,背斜构造被分割得支离破碎、各类圈闭在平面上和垂向上错综叠置、含油层系多、油水界面不一,这些是油田开发中的不利因素。2老爷庙油田油气资源约束形成原因老爷庙油田区域性盖层发育,分别为东营组深湖泥岩(50~100m)、馆陶组底部玄武岩(50~110m)以及明化镇组底部泥岩(50~80m)。断层是油气穿越多套盖层最直接的通道。但是,断层是否有利于油气运移和聚集,它与深部油源区的沟通程度,断层活动期与排烃期及圈闭形成时间的配置关系,都是必不可少的条件。东三段及沙河街组一段是研究区的主力生油层,烃源岩平均厚度达669m。生油门限在3000m左右,沙一段烃源岩在东一段初进入生油门限,明化镇组是其主要排烃期;东三段烃源岩在明化镇组晚期进入生油门限,到明化镇组上段的沉积时期和第四纪进入大量排烃阶段。老爷庙油田主要断层在东营组时期较活动的基础上,在上第三系地层内继承性发展,沟通了深部油源区(图3)。另外,结合区域上右旋走滑作用与研究区断裂组合特征的分析,走滑作用在老爷庙油田中央产生的大片张剪性区域有利于断层的开启(图2);同时,走滑作用也使下部断层向上扩展并增强了上下两套断裂系统的贯通性。对断层活动强度的研究表明,老爷庙油田断层活动明显表现为3幕,呈减弱(Ed2、Ed1)—增强(Ng)—减弱(Nm下)—增强(Nm上)的变化特征(图4),导致了断裂开启和封闭的交替,特别是明化镇时期断层的强烈活动期与主要排烃期一致,是导致油气大量运移和浅层油藏形成的直接原因。明化镇晚期的构造反转使断层闭合,阻止了油气的散失;另一方面,反转背斜的上隆起到“真空泵”的作用,促使油气进一步向上运移。油田开发结果证实,老爷庙油田东三段—明化镇组含有多套含油层系,各层位原油均来自同一油源——东三段和沙一段。馆陶组、明化镇组油气藏主要分布于沟通深部油源断层两侧的局部构造高点。3盆地构造分析本次研究充分利用前人对区域构造活动的研究成果,并具体应用在内部凹陷的细微区块上。由于断陷盆地内正断活动强烈,并派生各种调节断层,断层的走滑特征容易被掩盖。作者还参考了走滑作用明显的盆地内断裂的组合特点,提出了平面上雁列式分布、剖面上似花状组合的判断依据,对盆地的构造分析具有一