白音查干凹陷构造沉降充填演化与油气关系.pdf

基金项目 中国石化集团公司 十五 重大科技攻关项目 P00015 部分研究成果。 收稿日期20050221 作者简介 管穆兰 1964- , 女, 山东高密人, 助理工程师, 从事油气勘探综合研究工作。 文章编号10003754 2005 03000704 白音查干凹陷构造沉降充填 演化与油气关系 管穆兰 1, 库国正1, 尹 哲1, 杨万虎2 1中原油田分公司 勘探开发科学研究院, 河南 濮阳 457001;2中原石油勘探局 测井公司, 河南 濮阳 457001 摘要断陷盆地构造运动学是构造演化研究的重要组成部分, 通过盆地构造运动学的研究,定量恢复 盆地形成演化的动态过程, 对认识盆地的圈闭发育和构造对油气富集的控制作用具有重要意义。白音 查干凹陷位于二连盆地西缘, 是一北断南超的断陷。经过多年的油气勘探与研究,取得了大量的成果 与认识, 勘探取得了一定的进展, 但近年勘探效果不太理想, 油气成藏的控制因素和富集规律不清是 其重要的因素。通过平衡剖面恢复等方法, 对白音查干凹陷在各个沉积时期的水平伸展作用、构造沉 降作用及其成因机制进行了研究, 进而研究了凹陷的沉积充填演化和烃源岩的发育特征,探讨并明确 了它们与油气运移、成藏、富集的关系,指出了今后的勘探方向。 关键词白音查干; 平衡剖面;构造; 伸展;沉降; 充填演化;油气 中图分类号TE1211 文献标识码A 二连盆地是发育于东北亚断裂盆地系 [ 1, 2] 内的一 个典型断裂盆地群,以低伸展率和宽裂陷作用为主要 特色 [ 3]。白音查干凹陷是二连盆地西端的一个次级 含油气单元, 是一发育在海西褶皱基底之上的中生代 白垩纪陆源沉积凹陷, 整体为受边界正断层控制形成 北断南超的半 地堑 [ 4]。走向 NWW, 勘探面 积约 3 200 km 2, 由东、西两个沉积洼陷组成, 其中西部洼 陷面积大,地层沉积厚,是凹陷油气勘探的主体。地 层自下而上分为古生界基底,下白垩统阿尔善组 K1ba、腾格尔组 K1bt、都红木组 K1bd、赛 汉 塔 拉 组 K1bs,上 白 垩 统 二 连 达 布 苏 组 K2ber。主要发育阿尔善组二段、腾格尔组和都红 木组一段 3套烃源岩,其中后者为低熟烃源岩。都红 木组二段为凹陷的区域性盖层, 具有良好的生储盖组 合条件, 展现了较好的油气勘探前景。 二连盆地内部的构造样式以半地堑断陷为主,占 凹陷总数的 90 以上。白音查干凹陷的发育演化受 断层的控制比较明显。在凹陷的发育演化过程中,水 平伸展作用和构造沉降作用常与主控断层的大小和活 动规模紧密相关, 断层控制着凹陷地层、构造、沉积 和储层的发育,控制着沉积沉降中心的迁移和生烃中 心的空间分布,进而控制油气藏的分布与富集。深入 研究凹陷发育演化过程中的构造沉降与充填演化,对 凹陷的油气勘探具有重要的现实意义。 1 凹陷水平伸展作用分析 断陷盆地构造运动学是构造演化研究的重要组成 部分,它不仅可以定量恢复盆地形成演化的动态过 程, 而且对揭示盆地形成的动力学机制具有重要的意 义。断陷盆地运动学的主要研究内容包括 断陷盆地 中被不同级序断层所分割的断块体在盆地构造演化过 程中所发生的一切有规律的运动,包括伸展、升降、 旋转和滑脱。白音查干凹陷的构造运动过程可以在平 衡剖面分析的基础上, 通过定量参数进行描述。 11 平衡剖面恢复与伸展量计算 断陷盆地发育演化过程研究的有效方法, 是在利 用骨干剖面进行构造平衡恢复的基础上, 通过各种描 述性参数的定量计算, 分析盆地形成的动态过程。所 以, 平衡剖面研究成为盆地构造恢复的基础和核心环 节。 平衡剖面实际上就是研究恢复构造的本来面目, 如果一条剖面能够合理地被恢复到未变形的状态,那 么, 它就是一条合理的平衡剖面 [ 5]。它的基本原理 就是在面积守衡的前提下完成对构造形成过程的恢 复。为此,所选进行构造平衡恢复的剖面方向必须与 主构造运动方向一致, 即剖面方向与主构造线方向垂 直, 只有这样,才能保证构造恢复过程中没有剖面以 7第 24卷 第 3期 大庆石油地质与开发 PGODD 2005年 6月 外物质的带入或流出,使构造恢复的结果可靠合理。 西部洼陷是白音查干凹陷油气勘探的主体, 目前发现 的油气均位于西部洼陷。基于油气勘探实际的需要, 在西部洼陷内选择了构造层分布稳定,可对比性较 强, 区域性标志层清晰,与凹陷轴向垂直并在平面上 具有代表性和控制性 大致均匀分布 的 12条主剖 面来进行构造平衡剖面复原。这 12条构造平衡复原 剖面,是在地震资料层位解释和构造解释的基础上, 对其进行时间 深度转换, 得到深度剖面, 然后进行 平衡剖面构造恢复。图 1是其中的一条 B86- 831地 震测线构造平衡复原剖面图。 伸展量是盆地几何学特征的重要表征参数之一, 它一般是通过几何平衡原则确定的 [ 6]。断陷盆地水 平伸展定量表征可借助于 3种参数拉张量或伸展量 E 、拉张率或伸展率Ext,常用百分数表示 和 拉张因子或伸展系数 。这 3种参数的计算方法 分别为 E L1- L0 Ext [ L1- L0 / L0] ∀ 100 L1/ L0 式中 L0 剖面原始长度 拉张前的长度 ;L1 剖面拉张后的长度。 3项参数都是对断陷伸展作用强 度的具体描述。其中, E 仅代表伸展作用的规模,并 不完全代表伸展作用的强度。伸展规模除了与单位时 间的伸展强度有关外, 还与伸展作用持续的时间及原 始剖面的长度有关。 通过定量计算, 得到上述 12条剖面在各个时期的 水平伸展量、 伸展率和伸展因子。在构造平衡复原剖 面的基础上, 借助拉张量、 拉张率和拉张因子定量表征 白音查干凹陷水平伸展量。通过对凹陷不同时期、 不 同地区构造伸展量和构造伸展率的计算研究, 编制了 构造伸展量 图 2和构造伸展率 图 3对比图, 图 3 中剖面号由小到大代表平面上自西向东的变化。 12 凹陷伸展作用分析 图 2和图 3展示了各剖面伸展量与伸展率的变化 情况,可以看到, 由于白音查干凹陷的宽度沿轴向没 有太大的变化,凹陷不同部位的总伸展量与伸展率的 变化规律是基本一致的。总伸展量为 613 1013 k m,伸展率为 2358 4052 。由于边界断裂的 分段性活动及其差异性明显,凹陷不同部位沿拉分方 向的位移量出现较复杂的变化。 从图 2可以看出,在白音查干凹陷构造发育演化 过程中, 阿尔善组 Tg T7 沉积时期是凹陷的快 速扩张期,腾格尔组到都红木组一段 T6 T5 沉 积时期是凹陷的进一步发育期, 都红木组二段到赛汉 塔拉组 T4 T3 沉积时期是凹陷的稳定沉陷期 8大庆石油地质与开发 PGODD 第 24卷 第 3期 断坳期 , 赛汉塔拉组沉积以后, 凹陷进入抬升剥 蚀期,结束凹陷的发育演化。 白音查干凹陷不同历史时期的水平伸展作用与构 造沉降作用紧密相关, 即水平伸展作用变化最大时 期, 也就是凹陷构造沉降作用最大的时期。造成凹陷 的水平伸展作用和构造沉降作用的根本原因是由于断 裂的发育与演化。由于断裂的发育与演化, 控制凹陷 地层沉积与沉积相的展布及烃源岩的发育。由于断裂 彼此活动的不均衡性, 造成凹陷不同时期和不同地区 的水平伸展作用和构造沉降作用的不同。阿尔善组到 腾格尔组时期,塔拉、白音、翁特和塔拉南等一、二 级断层相继发育并强烈活动图 1,造成凹陷的水 平伸展作用和构造沉降作用加强, 这时期也正是凹陷 的构造沉降作用最强烈的时期。都红木组到赛汉塔拉 组, 大部分断层活动减弱并逐渐消失, 凹陷进入稳定沉 降并逐渐结束演化, 水平伸展作用变化很小 图 2。 从图 3可以看出,在白音查干凹陷不同地区的伸 展率有所不同,801剖面和 827 838剖面的构造伸 展率最大,分别达到 348 和 4052 ,控制凹陷的 塔拉边界大断层在这 2个地区活动最为强烈,白音查 干凹陷的 2个主要生油次洼的发育区, 沉积中心地层 最大厚度达 6 000m 以上。目前发现的油藏均位于这 2个生油次洼周边。 2 构造 充填演化序列与油气分布 从图 1的构造平衡复原剖面可以看出, 塔拉边界 断层、白音断层在阿尔善组一段沉积时就开始发育, 塔拉南断层在腾格尔组沉积时期相继开始活动, 一直 到都红木组沉积末期才逐渐减弱消失, 它们控制着凹 陷地层、构造、沉积及烃源岩的发育。但在白音查干 凹陷的发育过程中,水平伸展和垂向断块升降作用比 较突出, 而断裂活动的彼此时强时弱, 此消彼长,造 成白音查干凹陷呈振荡性沉积的特点。 21 构造沉降与沉积充填 白音查干凹陷的水平伸展运动和垂向断块升降运 动势必会控制凹陷的沉降与充填作用。多期的幕式构 造运动造成盆地充填的旋回性与阶段性,同时又在湖 平面或沉积基准面变化、沉积相和沉积体系域的类型 及其空间组合等方面体现出来。从凹陷各时期地层厚 度分布图及厚度叠加图上, 可反映出白音查干凹陷的 沉降特征和沉积充填过程。图 4是阿尔善组到都红木 组的地层沉积厚度变化图。 阿尔善组对应于凹陷的初始沉降幕,其地层分布 于凹陷西部和东部洼陷的断槽内,但以西部洼陷为 主。在阿尔善组地层沉积期,西部洼陷的沉降中心紧 邻北部边界断裂。在白 6井附近、查 2井区、查 1井 南分别发育了 3个沉降中心, 其中查 1南又是一个沉 积中心。相应的, 这些地区沉积地层的厚度最大,反 映了早期的沉降中心与沉积中心的分布 图 4a。 腾格尔组代表着凹陷强烈裂陷的第二幕沉积,与 下伏的阿尔善组为不整合接触, 其间被以顶超和局部 削截为特征的沉积间断面分开。现今沉降中心主要发 育在桑合地区和敖伦 查 1井区,查 4 古尔地区通 过断块作用而抬升,形成横向调节带, 分隔两个沉积 中心。充填地层已由早期的洼槽沉积向南部缓坡超覆 图 4b。 都红木组沉积期, 水体进一步加深,但断层的活 动强度有所减弱, 凹陷开始由强烈断陷向坳陷转化, 构造伸展作用明显减缓,沉降速率也明显地减小。沉 降中心由北侧控边断层附近向凹陷中央转移,分布于 白 6 达尔其 敖伦 翁 3井一线。地层分布向南部 缓坡进一步扩大, 向北部开始超越陡岸断层的控制, 成为中间厚、周缘超覆变薄的碟状地层分布形态,古 地形由洼陷中心向南北两侧抬升。在沉积方面, 湖盆 范围扩大,水体较深, 物源供给能力不足, 因而,细 粒的泥质、灰泥质沉积物占主要地位, 夹有薄层砂岩 发育 图 4c。 早白垩世晚期赛汉塔拉期的沉积, 发生在整体区 域挤压抬升、 湖盆收缩的背景下。赛汉塔拉组与下伏 地层之间存在一个大的不整合面, 表现为凹陷边部抬 9 2005年 6月 管穆兰等 白音查干凹陷构造沉降充填演化与油气关系 升剥蚀, 河流切割冲刷作用普遍发育, 以大面积河流相 沉积为主要特征。此时, 地表趋于夷平, 地形高差不明 显。 根据沉积充填过程及其纵向演化, 凹陷的沉积中 心在地质演化中发生了多次迁移变化。从阿尔善组至 都红木组,沉积中心既存在着由北向南的整体迁移, 由控边断层根部迁移至凹陷中央; 也存在着东西方向 上的频繁变化,存在多个地层厚度发育较大的沉积中 心区和地层厚度相对较薄的分隔区,二者随凹陷演化 不断改变。这些特点既反映出边界断裂活动由强变 弱、边界断裂附近沉降作用由快变慢的区域构造演化 背景,也反映出凹陷拉张伸展作用在平面上的不均衡 性, 以及局部断块升降活动的差异性。 22 油气分布 水平伸展作用和构造沉降作用控制着凹陷沉积与 生烃中心的分布, 进而控制油气的分布。沉积中心一 般是烃源岩的发育中心,即油气生成中心。所以,油 气的分布与沉积中心的分布密切相关。就目前的勘探 实践和认识,阿尔善组的沉积中心主要分布于查 1 南, 目前发现的油气主要分布于翁特 达尔其东地 区。腾格尔组沉积中心分异明显, 使得该组的油气主 要分布在达尔其、翁特、桑合和古尔等的沉积中心周 边地区。都红木组沉积中心的位置明显向凹陷中央转 移, 其生成的油气主要分布在达尔其、桑合和古尔等 地区 图 5。 构造沉降与沉积充填演化序列特征,决定了油气 应主要分布在凹陷西部的南北两侧的断裂构造带上及 洼槽内的构造加岩性圈闭中。目前认为,烃源岩主要 分布于塔拉、塔拉南、白音等断层控制的凹陷西部的 洼槽内, 它们占整个白音查干凹陷烃源岩的 80 以 上。东部洼陷断层规模小, 烃源岩厚度薄、埋藏浅, 目前大部分处未成熟阶段。所以, 西部洼陷是白音查 干凹陷烃源岩的主体。 赛汉塔拉组沉积期是二连盆地 油气主要生成期 [ 7 , 8], 白音查干凹陷烃源岩演化分析 表明,从都二段开始, 就有油气的生成与运移, 到赛 汉期为生烃的高峰期。在西部洼陷,阿尔善组 腾格 尔组烃源岩为成熟烃源岩, 都一段烃源岩为低熟烃源 岩, 都二段及以上烃源岩大部分为未成熟烃源岩。目 前白音查干凹陷发现的油气藏均分布于西部洼陷南北 两侧的生油中心附近, 如桑合断背斜和断鼻油藏、古 尔断鼻油藏、达尔其断鼻与断块油藏和翁特断块油藏 等。在近洼陷附近还存在岩性圈闭油藏。 3 结论及认识 1 阿尔善组是凹陷的快速断陷期,腾格尔组 都红木组一段是凹陷的持续发育期, 都红木组二段 赛汉塔拉组是凹陷的坳陷期, 赛汉塔拉组以后是凹 陷的抬升剥蚀和消亡期。 2 从整体上看,凹陷不同部位的总伸展量与 伸展率的变化规律在不同时期基本一致,总伸展量为 613 1013 km,伸展率为 2358 4052 。由 于边界断裂的分段性活动的差异性明显,凹陷不同部 位沿拉分方向的位移量出现较复杂的变化。 3 断裂活动控制凹陷的水平伸展与构造沉降 作用,凹陷的沉积中心在地质演化过程中发生了多次 迁移变化,使凹陷拉张伸展作用在平面上具有不均衡 性、以及局部断块升降活动的差异性。 4 西部洼陷是白音查干凹陷的生烃主体,油 气围绕生油中心分布, 主要富集在西部洼陷的南北两 侧, 其中凹陷南部达尔其到翁特地区由于地层埋藏 浅, 构造及构造加岩性圈闭和地层超覆不整合圈闭非 常发育, 长期处于油气主要运移指向区,非常有利于 油气的聚集与富集,是凹陷今后一段时期油气勘探的 主要战场;凹陷北部的桑合与古尔等地区也是油气运 移的指向区, 圈闭发育,非常有利于油气的富集。 参考文献 [ 1] 李思田, 杨士恭, 程守田 中国东部及邻区中新生代裂陷作用的大 地构造背景 [M ] 北京 中国地质大学出版社, 1990109124 [ 2] L iS T, M o X X,Yang S G Evolution of circum- Pacific basins and volcanic belts in East China and their geodynamic background [ J] Jou mal ofChina University ofGeosciences ,1995 ,6 14858 [ 3] Buck R Mode of continental extension [ J] Journal of Geophysics Research, 1991 ,96 B12 161178 [ 4] 池英柳, 张万选 白音查干凹陷有利勘探目标预测[ J] 断块 油气田,1997 ,6 3 59 [ 5] 陆克政, 漆家福, 王 毅 石油构造地质学[M ],北京 石油 工业出版社,1996 8283 [ 6] 任建业, 李思田, 焦贵浩 二连断陷盆地群伸展构造系统及其发 育的深部背景[ J] 地球科学 中国地质大学学报,1998 , 6 567571 [ 7] 王雪平, 梁狄刚 二连盆地生油层特征与油气运移[ A ] 中国 含油气盆地烃源岩评价[ C] 北京 石油工业出版社,1989 [ 8] 杨 涛, 徐树宝, 方 杰 二连裂谷系含油气系统特征[ J] 石油勘探与开发,1996,23 6 1619 编辑李安峰 10大庆石油地质与开发 PGODD 第 24卷 第 3期 Article ID 10003754 2005 03 0001 04 Current studies on nonstructural petroleum reser voirs in China CHEN Guo, PENG Jun College of Resources and Environmen,tSouthwest Petroleu mInstitute ,Xindu 610500 ,China Abstract Through several decades analysis and study , the understanding to nonstructural oil and gas reservoir has beengradually deepening.Especiallyinrecent years, w ith the proven reserves increase step by step at home and abroad , the study of nonstructural petroleum has becom e a top subjec. t This paper outlines the defini tion ,classification ,distributive feature,identification , and prediction and so on of nonstructural petroleum res ervoirs. These studies have much more i mportant signifi cance on enhancing the success ratio of exploration of this kind of reservoirs. But there exists a series of issues that should be urgently dealt w ith for the current study situa tion , so further deeper discussion is needed . Key words nonstructural petroleu mreservoirs;subtle reservoirs; subtle trap ; slope break bel; t LST; hydrody nam ic reservoirs Article ID 10003754 2005 03000503 Reservoir for m ation characteristics of Dongzhuang Oil Field in Nanyang Sag HE Zu rong 1, 2 1Chinese Geology University, Bei jing 100083 , China ; 2Exploration and Develop ment Re search Institute ofH enanO il Field ,Petrochina , Nanyang 473132 , China Abstract Nanyang Sag is a secondary sag developed in Nanxiang Basin .It has several oil fieldsincluding W eigang,Zhangdian ,Dongzhuang,Bei ma and so on . Dongzhuang OilF ield locates in the southwest of the sag . It is a complex fault block oil field cut by a group of southward slanting nor mal faults w ith the same trend as the anticline background . The reservoirs are mainly sand bar deltic frontal sand body and fine and siltstone .The reservoir for mation characteristic is anticline structure controls hydrocarbon accumulation scope ,sand body de ter m ines hydrocarbon enrichness degree ,and faults con tribute to hydrocarbon redistribution and barriers. Res ervoirs have large buried depth and sm all thickness. O il bearing intervals are concentrated . They distribute arealy in the north side of the anticline structure in Dongzhuang , while scattered in the south side ,and vertically concen trate in Segment II and III ofTaoyuanM e mber . Reservoir types aremainly fault nose and fault block . Key words Nanyang Sag ; Dongzhuang Oil Field ; reser voir for m ation characteristic ;T aoyuan M ember ; anticline structure ; reservoir type Article ID 10003754 2005 03000704 Relationship between structural subsidence filling e volution and hydrocarbon in Baiyinchagan GUAN Mulan 1, KU Guo zheng1, YI N Zhe 1, YANG Wan hu 2 1Exploration andDevelopment Research Insti tute of Zhongyuan O il F ield Company, Puyang 457001 , China; 2Logging Company of Zhongyuan Petroleum Ex ploration Bureau , Puyang 457001 , China Abstract Tectonicmovement of rifted basin is an i mpor tant part of tectonic evolution study . Study on the tectonic move ment and quantitative restore of the dyna m ic process of the evolution of basin ation is significant in recog nizing the controlling effect of trap develop m ent and struc ture of the basin on oil hydrocarbon accu mulation .Baiy inchagan Sag locates in the north side of Erlian Basin , being a riftw ith fault in the north and overburden in the south . Aftermany years of exploration and study ,a large amount of recognition is obtained w ith a good exploration achievement .In recent years,the exploration result is not satisfied . The main reason is that the controlling factors and accumulation rule of hydrocarbon reservoir ation are not understood .This paper uses balance profile re store to study the structural subsidence of horizon tal extension in different sedi mentary period and its gene sismechanism of Baiyinchagan Sag ,discusses the sedi mentary filling evolution and development characteristic , and determ ines their relation to hydrocarbon m igration , reservoir for mation and accu mulation . Key words Baiyinchagan ; balance profile ; structure ; ex tension ; subsidence ; filling evolution ; hydrocarbon Article ID 10003754 2005 03001103 M icrofacies characteristics of No4 sand beds group of Gaotaizi reservoirs in Taikang area of north Songliao Basin ZHANG Zhi jian Earth Science School of Daqing Petroleum Institute, Daqing 163318 , China Abstract Based on a great deal of seism ic data ,logging and cores ,using principles ands of sedi mentology and seism ic stratigraphy ,this paper clarified them icrofa cies characteristics of No4 sand beds group of Gaotaizi reservoirs in Taikang area ofNorth Songliao Basin . There are 2 sedi mentary facies districts can be divided in No4 sand beds group of Gaotaizi reservoirs in Taikang area . Deltic sedi mentary facies belt developed in the west par, t sinuosity river delta developed in northwest and braided river delta developed in the southwest par. tDeep lake subfacies sedi mentary facies belts featured by thick dark shale developed in thewest par. t There are abound sand stone bodies caused by sedi ments gravity flow developed in i. t Key words m icrofacies; Songliao Basin; Taikang area ; No4 sand beds group of Gaotaizi reservoirs Article ID 10003754 2005 03001403 Study on intercalation characteristics inside channel sandbodies QIXiao xiang, MA De yong, LIULei, LIWei, SONG Shao m ing No4 Oil Production Company of Daqing Oil F ield Company Ltd . , Daqing 163511 , China Abstract Based on fine geologic study and comparability of sedi mentary rhythm of single sandbody ,this paper Vol24No3 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing June2005 [ 1]