高邮凹陷南断阶许庄—竹墩地区断层发育演化和油气成藏

杨新明

(中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司开发处,江苏扬州 225009)

高邮凹陷南断阶许庄—竹墩地区断层发育演化和油气成藏

杨新明

(中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司开发处,江苏扬州 225009)

为了揭示高邮凹陷南断阶许庄—竹墩地区复杂断裂系统的成因、演化与油气成藏的关系,通过对不整合面地层剥蚀量计算、构造演化剖面分析等方法,系统地总结了许庄—竹墩地区断层的发育演化规律。吴堡运动和三垛运动时期是断裂活动最强烈的时期,许庄—竹墩地区的地层受到较强的剥蚀作用。本区主要断层的发育顺序依次为真①断层、纪③断层、真②’断层和真③断层,同一断层在不同的地质时期和平面上的不同位置,发育强度有明显的差异性。断层的活动一方面形成了一系列的断块圈闭,另一方面是油气垂向运移的主要通道,因此在本区形成了一系列的断块圈闭油藏。

南断阶;构造演化;断层;油藏

苏北盆地高邮凹陷南部断阶带具有丰富的油气资源,目前已发现黄珏南、许庄和竹墩等油田。南断阶内部由于受到多次构造运动的影响,断层发育,断裂系统极为复杂。目前构造活动强度还缺乏定量研究,在苏北断陷盆地的形成、发展及消失的整个时间跨度内,南断阶同样经历了多期构造运动,各个期次构造活动的性质、方向及强度均有所不同。

1 地质概况

高邮凹陷在构造上属于苏北盆地东台坳陷中部的一个次一级凹陷,东西长约100 km,南北宽约25～35 km,面积2 670 km2。该凹陷是在始新世末的吴堡运动基础上发展起来的断陷盆地之一,构造运动频繁,主要有仪征运动、吴堡运动和三垛运动等几次规模较大的构造运动。高邮凹陷南断阶带夹持在真①断层和真②断层之间(图1、图2)。真①断层既是断阶带的南界,也是高邮凹陷的南界,自晚白垩世到第四纪以来长期活动,对高邮凹陷和南部断阶带的形成演化具有控制作用,主要控制泰州组和阜宁组的沉积。真②’断层、真②断层和纪③断层属于高邮凹陷的二级断层,对第三纪的沉积和两侧的构造具有明显的控制作用,主要控制三垛组和戴南组地层的沉积。北东向和北北东向断层组成了南部断阶带断裂系统的基本格架,断阶带内部发育黄珏南、许庄、竹墩三个局部正向构造。黄珏南地区地层整体南倾,阜一段和阜二段泥岩发育,三垛组和戴南组地层埋藏浅。许庄地区发育断鼻构造,地层整体南倾,次级断层较陡,始新统地层保存较少。竹墩地区背景构造为背斜,被纪③断层切割成高低两个台阶,高台阶地层缺失严重。

2 断层发育演化与油气成藏

2.1 南断阶地层剥蚀量

在分析构造演化史的过程中,剥蚀厚度的计算尤为重要。因为它不仅反映了构造隆升的强度、剥蚀时间的相对长短,也为研究地层中油气的运移和保存等提供了重要依据。

图1 高邮凹陷区域构造图Fig.1 Regional structures in Gaoyou Sag

图2 许庄—竹墩阜二顶断层分布Fig.2 Distribution of the faults at the top of Fu2 formation in Xuzhuang-Zhudun Area

2.1.1 计算原理

本次计算采用Magara等在1976年提出的应用声波时差测井资料计算剥蚀量的原理[1],即在地层有剥蚀的地区,如果不整合面之下地层的压实效应未被后来沉积物所改造[2],那么将剥蚀前的压实趋势线上延至△t0处即为古地表,古地表与不整合面之间的距离即为剥蚀厚度[3]。

Magara等提出的泥岩声波时差(△t)与埋深(H)的关系式为:

式中:△t为任一埋深泥岩的声波时差值,μs/m;△t0为地表未固结泥岩的声波时差值,其理论值在620～650μs/m之间,本文采用理论值的中值,即635μs/m;C为正常压实曲线的斜率;H为泥岩的埋藏深度,m。

2.1.2 典型井计算过程

以许15井剥蚀厚度的计算为例说明计算过程:

(1)根据测井数据恢复出该井的SP、GR、AC曲线,判断泥岩层并尽量选用大段稳定分布的泥岩,以确保计算结果的准确性。

(2)挑取计算所需的数据点。测井数据采样间隔为0.125 m,但如果每个数据点都采用,在作图时会出现点密的情况,从而导致无法准确判断压实趋势;因而在选取数据时可适当加大取点的间隔,间隔5 m或10 m取点。

(3)选取吴堡运动未期不整合面以下泥岩点的深度和AC值,并求出压实趋势。

(4)根据压实趋势所回归出的公式和不整合面所在海拔,可计算出吴堡运动的剥蚀厚度为709 m。

(5)选取三垛运动未期不整合面以下泥岩点的深度和AC值并求出压实趋势,同理可计算。

2.1.3 计算结果分析

本次计算了21口井在吴堡运动不整合面和三垛运动不整合面的地层剥蚀量。从计算结果分析:

喜山早期的吴堡运动使整个高邮凹陷再次抬升,主要表现为大断裂向深处发展,基性火成岩多次上侵、喷发。北东向为主的二级断裂活动较明显,翘倾断块开始形成,断块体的高部位地层遭受强烈剥蚀。竹墩地区比许庄地区地势要高,更容易遭受剥蚀。竹墩地区的剥蚀量一般在1 000 m以上,最大可达1 763.5 m。许庄地区的剥蚀量相对较小一般集中在200～600 m之间,少数可达到900 m。

整个渐新世时期断裂活动和火山活动加强,同生大断层的活动也非常活跃,对沉积的控制作用强烈,造成隆起和凸起地区不断抬升剥蚀,凹陷地区不断沉降堆积,地层厚度变化剧烈。三垛运动使整个高邮凹陷又一次抬升,三垛组受到严重剥蚀。由剥蚀量计算结果来看,许庄地区和竹墩地区的剥蚀量均很大,一般都在1 100 m以上,最大可达到1 596 m。

平面上,许庄地区剥蚀量等值线基本呈北东向展布,这说明该地区剥蚀厚度主要受北东向断层的控制;而竹墩地区剥蚀量等值线呈弧形展布,表明该地区剥蚀厚度主要受构造抬升以及地层倾向变化的控制。

2.2 构造演化剖面

为了研究南断阶的构造演化,选取了zsh600i、zwxz80i、zwxz360i、zwxz470i、xlz260i、xlz440i五条典型测线,编制了构造演化剖面,并进行构造演化剖面分析。例如,从测线zsh600i构造演化剖面中(图3)可以看到,阜宁组沉积前只有真①断层的存在,泰州组的地层在工区内基本呈水平展布;阜宁组沉积期间,发育了真①断层与真②’断层之间的一系列次级断层;戴一段沉积时,切割阜宁组地层的次级断层在区域拉张力的作用下,倾角变小并且被此时出现的真②’断层所削截;戴二段沉积时,断层的数量并没有显著增多,只是断层的规模逐渐变大;三垛组沉积时,南断阶北部边界的断层真②断层开始形成并逐渐发育;在三垛组沉积以后的地质历史时期中,各条断层都在持续性活动,但再没有规模较大的二级断层出现。

图3 zsh600i测线构造演化剖面Fig.3 Tectonic evolution profile of Line zsh600i

通过对上述构造演化剖面的分析可以总结出各主要断层的形成及发育历史,大体来说阜宁期形成了真①与真②’断层之间的次级断层以及竹墩地区的纪③断层;戴南早期,真②’断层开始发育;戴南末期,真②与真②’断层之间的次级断层开始形成,同时竹墩地区的真②断层也开始发育;而许庄地区的真②断层则是在三垛组沉积期间才形成的;盐城期,构造格局便基本上没有发生大的变化。

3 油气运移与聚集

对于南断阶来说,其深部油气藏主力生油层E1f2、E1f4段烃源岩系分别于戴南晚期和三垛初期进入成熟门限,同时在E2d～E2s时期开始大量生、排烃。而真①、真②、真②’以及纪③断层等油源大断层恰恰在E2d～E2s期均有较强的活动性,使得它们成为沟通深部烃源岩与浅部储集层的通道和桥梁,为烃源岩中排出的油气向上运移提供了有利的通道;随后限制于断裂框架内的次级断层再对沿油源断层运移至浅层的油气进行重新分配,使其以分散方式形成众多的断块油气藏。例如在竹墩构造中,真①与真②断层间发育的次级断层因断距小,随机封挡,控制了没有统一油水界面、含油带窄、分布呈牙刷状的油藏中油气的运移和聚集;在许庄构造中,真①断层和内部次级断层是E1f1储层中的油气运移通道,次级断层对油气起分配作用,控制着油气的短距离的垂向运移,使油气主要分布于中部各断块高部位。

4 结论

(1)吴堡运动造成断块翘倾、地层整体向南西倾斜,地层剥蚀差异大。竹墩地区比许庄地区剥蚀量大,许庄地区的剥蚀量一般在200～600 m之间,而竹墩地区的剥蚀量均达1 000 m以上。三垛运动使整个高邮凹陷再次抬升遭到严重剥蚀,许庄地区和竹墩地区的剥蚀厚度均在1 100 m以上。

(2)南断阶断裂体系的发育次序,依次发育有真①断层、纪③断层、真①断层与真②’断层之间的次级断层、真②’断层、真②’断层与真②断层之间的次级断层、最后才为真②断层。

(3)断阶内主要断层经历了初期发动阶段、中期活跃阶段和末期收敛阶段的断裂运动旋回。真①断层形成于泰州期,在阜宁期活动最为强烈;纪③断层形成于阜宁初期,阜四期活动达了鼎盛;真②’断层形成于戴南初期,且在戴南末期活动最为强烈;真②断层形成于戴南末期到三垛早期,三垛末期活动最强烈。

(4)断阶内断块圈闭发育,油气运、聚与断层活动的匹配关系好,使得断阶内形成了一系列断块油气藏。寻找有效圈闭是下步滚动勘探的方向。

[1]任红民,徐建,张伟青,等.高邮凹陷南部断阶带油气勘探潜力分析[J].海洋石油,2006,26(2):13-17.

[2]陈刚,屈传刚,周建新,等.高邮凹陷南断阶成藏动力系统研究[J].小型油气藏,2008,13(1):1-4.

[3]程国峰,宋全友,李宝钢.高邮凹陷南断阶油气成藏模式[J].西部探矿工程,2009(4):106-109.

The evolution and development of fault and petroleum accumulation in the south fault zone of Gaoyou Sag,the Xuzhuang-Zhudun Area

Yang Xinming
(The Exploration and Development Department of SINOPEC Jiangsu Oilf ield Company,Yangzhou225009)

In order to reveal the relationship between the development and evolution of complicated fracture system and the formation of reservoir in south fault zone of Gaoyou Sag,Xuzhuang-Zhudun Area,through calculation of the erosion of the unconformable stratum and analysis of the structural evolution profile,the evolutional history of fault in Xuzhuang-Zhudun Area has been summarized systematically.Fault activity was the most intensive during Wubao Movement and Sanduo Movement stage,and the stratum of Xuzhuang-Zhudun suffered from erosion strongly.The development order of the main faults is as follows following:Fault Zhen①,Fault Ji③,Fault Zhen②’and Fault Zhen②.In different geological period and different planar location,the intensity of fault development is quite different for the same faults.On one hand,the fault activity caused the development of a series of fault blocks;on the other hand,the faults also the main pathways for vertical petroleum migration.Therefore,a series of fault block reservoir formed in this region.

south fault zone;structure evolution;fault;reservoirs

book=2,ebook=57

TE122.3

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.02.019

1008-2336(2010)02-0019-04

2010-01-13;改回日期:2010-03-09

杨新明,1963年生,男,硕士,高级工程师,开发处主任地质师,从事油田地质与油田开发技术研究与管理工作。E-mail:yangxm @joeco.com.cn。