白音查干凹陷变换构造与油气关系.pdf

基金项目 中国石化集团公司 十五 重大科技攻关项目 P00015 第一作者简介 库国正, 男, 48 岁, 高级工程师, 石油物探 收稿日期 2005- 03 - 20 文章编号 0253- 99852005 02- 0257- 06 白音查干凹陷变换构造与油气关系 库国正1, 张放东1, 邓已寻1, 李西爱1, 王婧韫1, 柳金钟2 1. 中原油田勘探开发科学研究院, 河南濮阳 457001; 2. 中原油田地质录井处, 河南濮阳 457001 摘要 白音查干凹陷在发育演化过程中, 由于基底的升降、 断裂活动的不均衡性, 导致伸展变形构造的不同部位形成多种 类型的变换构造调节体系。白音查干凹陷毛呼凸起就是一个大的变换构造带, 由两个同向型斜向调节带和一个平行走向 型调节带组成。西部洼陷的构造调节带主要有反向型背斜调节带、 同向型横向调节带、 同向型斜向调节带和平行走向调 节带 4种类型。勘探实践证明, 西部洼陷南部的锡林好来、 达尔其南、 达尔其东和翁特等构造调节带及附近地区, 构造、 岩 性和地层超覆不整合圈闭发育, 又长期处于油气运移的主要指向, 有利于油气的聚集和富集。 关键词 白音查干凹陷; 伸展盆地; 变换构造; 调节带; 油气 中图分类号 TE111. 1 文献标识码 A Relationship between transfer structures and hydrocarbons in Baiyinchagan depression Ku Guozheng1, Zhang Fangdong1, Deng Yixun1, Li Xi ai1, Wang Jingyun1, Liu Jinzhong2 1. Exploration and Development Research Institute, Zhongyuan Oilf ield Company , Puyang, Henan; 2. Geologic Logging Department of Zhongyuan Oilf ield Company , Puyang, Henan AbstractDuring the evolution of Baiyinchagan depression, various types of transfer structural accommodation systems have been ed in different parts of the extensional structure, due to the elevation and subsidence of the basement and uneven faulting. Maohuswell in Baiyinchagan depression is a large transfer structural zone, which consists of two synthetic oblique accommodation zones and one strikeparalleled accommodation zone. The structural accommodation zones in the western sag can be divided into 4 types, including antithetic anticline accommodation zone, synthetic transverse accommodation zone, synthetic oblique accommodation zone and strikeparalleled accommodation zone. Ex ploration practicesshow that there are well developedstructural, lithological and overlapping unconity trapsin the Xilinhaole, Darqinan, Darqidong and Wongte accommodation zones and their adjacent areas in southern part of the western sag, and they have long been in the major direction of hydrocarbon migration. Therefore, they are favorable for the accumulation and enrichment of hydrocarbons. Key wordsBaiyinchagan depression; extensional basin; transfer structure; accommodation zone; petroleum 白音查干凹陷是二连盆地西端的一个三级含 油气单元, 是发育在海西褶皱基底之上的中生代 白垩纪陆源沉积凹陷。受边界正断层控制形成北 断南超的半地堑凹陷[1], 走向北东东, 勘探面积约 3200 km2。二连盆地中生代的演化过程经历了多 次的断陷伸展与收缩反转, 目前的面貌是多期构 造叠加的结果[2]。目前已发现都红木组一段、 腾 格尔组、 阿尔善组二段三套含油层系[3], 展现了良 好的油气勘探前景。 变换构造与油气关系研究是近年来伸展盆地 构造研究中的一项重要课题。伸展构造背景下的 变换构造是指为保持区域伸展应变守恒, 在伸展 石油与天然气地质 第 26 卷 第 2 期OIL ∃ 西部洼陷带; 白音翁特断裂构造带; ∋ 毛呼低凸起; 嘎顺斜坡带; 东部洼陷带; ∗ 查干超覆带 258 石 油 与 天 然 气 地 质第 26 卷 区, 由于基底呈北东向的隆升, 地形抬高, 控制凹 陷地层沉积和构造发育的塔拉边界断层, 其活动 规模由西向东逐渐变弱, 在红克以东地区逐渐消 失, 形成北东向的毛呼变换构造带, 分布面积约 200km2。毛呼变换构造带由两个同向型斜向调 节带、 一个平行走向型调节带组成 图 1, 2 。毛呼 变换构造带的发育分隔了东西两个洼陷, 使早期 阿尔善组- 腾格尔组 的白音查干凹陷形成东西 两个独立的构造单元, 只是腾格尔组后期, 白音查 干凹陷逐渐由断陷期转为坳陷期, 进入新的构造 沉积旋回[ 17], 构造活动减弱, 水体加深, 东西两洼 才连成一片, 形成了统一的白音查干凹陷。 图 2 白音查干凹陷腾格尔组断层与变换构造分布图 Fig2 Map showing distribution of faults and transfer structures in Tengger ation, Baiyinchagan depression 毛呼变换构造带东西两侧的差异性非常明 显, 无论从洼陷面积、 地层沉积厚度、 断层发育程 度, 还是从烃源岩的发育与成熟情况, 都存在很大 的不同 图 2 。西部洼陷面积大 约 2 000 km2 , 断层发育且规模大, 圈闭类型多, 地层沉积厚 基 底最大埋深超过 6 000 m , 烃源岩发育且成熟度 高, 成为白音查干凹陷油气勘探的主体。目前, 白 音查干凹陷发现的油气均分布在西部洼陷的南北 两侧; 而东部洼陷面积小 约 1000km2 、 断层发育 规模小、 圈闭类型少, 地层沉积薄 基底最大埋深约 2700 m 。 钻在东部洼陷的乌 1 井证实大部分的烃 源岩基本处于未成熟状态, 圈闭的含油气性较差。 12 西部洼陷 白音查干凹陷在其发育演化过程中, 由于基 底的非均质性、 应力分布的不均匀性及区域应力 场的变化及主断层活动的不均衡性, 使西部洼陷 形成了半地堑的组合。半地堑之间是通过不同类 型的构造调节带过渡的。本文从断层活动与展布 特征和受断层控制的半地堑出发, 讨论西部洼陷 各调节带类型、 特征及分布。 白音查干西部洼陷的调节带整体可分为反向 型和同向型两大类。目前, 可识别出同向型横向 调节带、 反向型背斜调节带、 同向型斜向调节带和 平行走向调节带 4 种类型。图 2 所示为腾格尔时 期的调节带分布图。 1 同向型横向调节带。该类型调节带是凹 陷北部边界构造变换的主要表现形式, 通过横向 凸起调节半地堑之间应力分布的不均匀性。塔拉 断层从其最大断距处 半地堑中心 沿着走向方向 衰减或终止, 使得正断层段汇入或终止于调节带。 以半地堑划分为基础, 在塔拉断层下降盘可划分 桑合横向调节带和古尔东横向调节带, 相应地把 白音查干凹陷分隔成 3 个半地堑单元。 2 反向型背斜调节带。由于凹陷北部的塔 拉断层与南部的白音 - 翁特断层相向对倾, 两条同 沉积断层控制的半地堑在其交汇区构成背斜高地 形, 形成反向型背斜调节带。此类调节带主要分 布在扎木地区附近。 3 同向型斜向调节带。这类调节带是由断层 系分段活动使断层位移量沿走向变化产生的。分 段断层系分布形态可以是两条或多条孤立的断层, 其端点彼此靠近但不联结和重复; 也可以是两条或 多条分段断层彼此侧列部分重叠分布。在凹陷的 南斜坡发育了3 组此类调节带, 它由两组倾向相同, 第 2 期库国正等 白音查干凹陷变换构造与油气关系259 叠置区齿状交错, 斜向排列的断层系组成。 ∀ 锡林 好来断裂系与白音断裂系的过渡区, 在此称为达尔 其南调节带; ∃ 达尔其构造东段的达1 井东地区, 称 之为达 1井东调节带; 在翁特东部发育的北北东 走向调节带,称为翁特东调节带。 *樊太亮. 白音查干凹陷油气地质特征. 2002 4 平行走向调节带。该调节带分布于查腊 格与白 3 井之间的断槽区。两组正断层相向斜倾 下掉, 构成向斜式调节带。 白音查干凹陷各期变换构造带发育总体上有 着很强的继承性, 同时, 在断陷发展过程及后期的 应力场变化中不断调整。一些构造调节带得到继 承性发展, 如塔拉断层下降盘的横向调节带; 另一 些调节带则随着构造应力场的变化新生或停止发 展, 如南部斜坡带的斜向型调节带和扎木反向背 斜型调节带。 2 成因 在白音查干凹陷的北部陡坡, 主要发育与半地堑 相伴生的横向调节带。其成因有以下几个方面。 1 基底构造是产生横向调节带的深层次因 素。在凹陷发育前期存在的基底构造, 或在塔拉 断裂发育中形成的基岩垒块, 是影响后期横向调 节带形成的诱导因素。 2 早白垩世不均匀伸展作用是产生横向调 节带的主导因素。在凹陷的伸展发育过程中, 不 同区段伸展作用可能是不均一的, 伸展量、 沉降 量、 构造形态均有较大变化。在统一的伸展系统 中为保持位移和应变的守恒, 走向上的差异必然 通过横向变换带来调节。 3 塔拉断层沿走向的分段活动是产生横向 调节带的直接因素。由于凹陷不同区块基岩性质 的差异和古构造的存在, 引起控凹断层沿走向方 向分段活动, 使得塔拉断层的不同区段断距或产 状发生变化, 在断层断距变小、 叠覆或消失的区段 产生横向调节带。 在凹陷南部斜坡区, 主要形成了同向调节带。 这些同向调节带主要是由断层系分段活动使断层 位移量沿走向变化产生的。它们可以是不叠覆的 同向倾斜断层系, 如达尔其南调节带; 也可以是紧 密叠覆的同向倾斜断层系, 如达 1 井东调节带。 对于毛呼变换构造带, 主要是由塔拉边界断 层向东逐渐变弱消失和基底沿北东向隆升, 东西 两洼陷的斜向断层向基底隆升部位变弱消失所形 成的。 凹陷轴向上的扎木背斜型调节带, 形成于两 个对倾的半地堑之间, 两个半地堑相向掀斜, 在两 个半地堑中央部位形成一相对高带。背斜型调节 带在早期因两半地堑中央沉降量不足而形成隆 起, 但随着断层系的生长, 半地堑的范围越来越 大, 背斜型调节带的中段逐渐沉降而消失。因此, 白音查干凹陷反向型背斜调节带表现为幅度很低 的背斜。 3 与油气的关系 变换构造在其发育过程中会对盆地内古地形 和构造的起伏状况产生重要影响, 从而使盆地的 物源体系、 沉积物分配及砂体展布等发生变化。 物源体系与砂体的展布对油气的富集与产能的高 低具有重要的控制作用。前已述及, 白音查干凹 陷的变换构造主要表现为调节带特征。调节带可 以通过对古地形、 古水系和沉积物源的控制来控 制砂体的展布 图 3 * 。 图 3 横向调节带与相关水系的匹配关系示意图 Fig3 Sketch mapshowing the relationship between transverse accommodation zone and relevant water systems 纵观白音查干凹陷调节带, 一般出现于断层 系的末稍或两个半地堑之间的分隔区。相对于半 地堑, 调节带代表地形和构造的高地带, 对水系的 分布起着重要的控制作用。一方面, 调节带控制 的高地形, 阻挡与分隔水系; 另一方面, 调节带内 地形与构造高差相对较小, 主水系通常利用调节 带相对较低的地形作为通道进入盆地, 从而控制 260 石 油 与 天 然 气 地 质第 26 卷 砂体的展布, 而砂体的展布对油气的富集具有重 要的控制作用。 在白音查干凹陷, 调节带对物源、 水系、 沉积体 系分布的控制作用十分明显。在南部斜坡带, 达尔 其南调节带与达 1 井东调节带以古地形高的面貌 存在, 分别是锡林好来辫状河三角洲体系与达尔其 辫状河三角洲体系、 达尔其沉积体系与翁特沉积体 系的分水岭。这一分水岭长期发育, 控制着缓坡带 的沉积格局。加之同沉积顺向断层比较发育, 在锡 林好来到翁特地区形成断裂坡折带。断裂坡折带 构成了盆内升降和沉积地貌突变的古构造单元和 沉积区域的边界[ 18], 受后期构造作用的改造, 砂体 上翘尖灭, 易形成构造、 构造 - 岩性圈闭, 有利于油气 的聚集成藏[ 19, 20], 如达 24构造岩性油藏 图 2。在 凹陷北部陡坡带, 发育多条与塔拉断裂平行分布的 顺向断裂, 控制北部陡坡带的构造与沉积的发育。 这些断裂为油气的垂向运移提供良好通道[ 21, 22]。 横向调节带与半地堑之间的转换部位, 是水系最为 发育的地区, 也是扇三角洲体系的主要发育地区, 有利于形成构造与构造- 岩性油气藏, 如位于横向 调节带上的桑合油藏和古尔油藏等。 变换构造有利于产生构造与地层、 岩性圈闭, 控制储集岩、 烃源岩发育、 分布与组合关系, 从而 影响油气的形成与分布。横向调节带、 同向调节 带等在白音查干凹陷中都是相对的高地势区, 构 造形态常表现为完整的背斜、 断背斜、 半背斜、 脊 状隆起或凸起的地垒块或断鼻构造, 起到分隔半 地堑 生油洼陷 的作用, 以多个方向邻近生油区, 成为有利的油气运移指向区。如白音查干凹陷目 前发现的达尔其鼻状构造油藏、 翁特断鼻油藏、 桑 合断背斜油藏、 古尔鼻状构造油藏等 图 2 , 都与 构造变换带的分布紧密相关。所以, 弄清凹陷不 同时期的变换构造的分布特征, 对寻找各类油气 藏都具有重要的参考作用。 参 考 文 献 1 池英柳, 张万选, 李潍连, 等. 白音查干凹陷有利勘探目标预测 [ J] . 断块油气田, 1997, 4 6 5 9 Chi Yingliu, Zhang Wanxuan, Li Weilian, et al. uation of the prospective targets in the Baiyinchagan sub basin[ J] . 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