海南福山凹陷顺向和反向断裂控藏机理及油气聚集模式_罗群.pdf

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1、第 29卷第 3 期2008 年 5 月石油学报ACTA PET ROLEI SINICAVol. 29MayNo. 32008基金项目: 国家重点基础研究发展规划( 973) 项目( 2006CB202306) “中国西部典型叠合盆地油气成藏机制与分布规律”资助。作者简介: 罗群, 男, 1963 年 9 月生, 2001 年获中国石油勘探开发研究院博士学位, 20012005年在中国石油大学( 北京) 盆地与油藏研究中心流动站做博士后研究工作, 现为中国石油大学( 北京) 副教授, 主要从事盆地构造分析与油气成藏机理研究。 E -mail: luoqun2002263. net文章编号:

2、0253-2697( 2008) 03-0363 -05海南福山凹陷顺向和反向断裂控藏机理及油气聚集模式罗群庞雄奇( 中国石油大学盆地与油藏研究中心北京102249)摘要: 对于不同产状的断裂, 其油气成藏控制机理与结果的差异很大。 福山凹陷主体地区发育深层反向和浅层顺向两大断裂系统。前者形成时间早, 活动性差, 断距大小适合, 有利于形成多种圈闭和对油气的遮挡成藏, 控制了福山凹陷绝大多数油气藏的形成与分布; 后者形成时间晚, 长期多期活动, 断层遮挡油柱高度小, 不利于油气的聚集和保存。 深层反向断裂控制的油气藏位于断裂下盘, 浅层顺向断裂控制的油气藏位于断裂上盘 , 油气主要富集在深层反

3、向断裂控制的下盘圈闭中。关键词: 海南地区; 福山凹陷; 顺向断裂; 反向断裂; 控藏机理; 断层圈闭; 油气聚集中图分类号:TE112 .26文献标识码:AReservoir controlling mechanism and petroleum accumulation modelfor consequent fault and antithetic fault in Fushan Depression of Hainan areaLUO Qun PANG Xiongqi( Basinand Reservoir Research Center , Chinese University of

4、 Petroleum , Beijing 102249, China)Abstract:The faults of different occurrence have differential oil-gas reservoir controlling mechanisms.There are two kinds of faultsystems including deep antithetic fault system and shallow consequent fault system in Fushan Depression.The deep antithetic faultsyste

5、m was favorable to form various kinds of traps and control the most petroleum accumulation distribution in Fushan Depression,because of its early occurrence, short activity time and proper fault throw . The shallow consequent faults were unfavorable to the pe-troleum accumulation and preservation.Th

6、e oil -gas reservoir controlled by the deep antithetic fault system was located on the downblock of antithetic fault.The oil -gas reservoir controlled by the shallow consequent fault was located on the upper block of conse-quent fault.Oil and gas were mainly accumulated in the down block traps of th

7、e deep antithetic fault system.Key words: Hainan area; Fushan Depression; consequent fault; antithetic fault;reservoir controlling mechanism; fault trap; petrole-um accumulation在断裂发育的油气区 ,断裂的产状不同, 对油气运聚成藏的控制作用也不同 1-4, 从而导致油气藏的数量、 规模和分布的巨大差异 5。顺、 反向断裂是两种常见的不同产状的控藏断裂类型 , 顺向断裂是指其倾向与地层倾向近于一致 ; 反向断裂倾向与地层

8、倾向相反 。1 问题的提出福山凹陷为北部湾盆地东南部中新生代早裂谷型凹陷, 平面上被临高、长流和定安三大边界断裂围限。剖面上东西向呈现被临高 、长流断裂所控制的双断裂地堑型断陷,南北向总体表现为北断南超的箕状断陷样式 。目前已找到花场 、金凤 、美台、博厚 4 个油气田和朝阳、 永安 2 个油气藏, 它们均受大断裂控制 ,并沿大断裂分布( 图 1) 。福山凹陷深层下第三系流沙港组三段( 流三段E2l3) 发育的 4 个油藏( 花场、 美台、 金凤和朝阳) 均受反向断裂的控制 ,位于反向断裂的下盘圈闭中, 而浅层( 流一、 二段 E2l1+2和下第三系涠洲组二、三段 E3w2+3)发育的 2 个

9、油藏均位于顺向断裂控制的上盘圈闭中。364石油学报2008 年第 29 卷图 1福山凹陷油气藏类型和分布及其与断裂的关系Fig . 1The type and distribution of petroleum accumulationrelative to fault in Fushan Depression且深层发育的 4 个油气藏占 6 个油气藏储量的 90%,即油气储量主要集中在深层反向断裂控制的油气藏中。笔者重点研究深层反向断裂控制福山凹陷绝大多数油气资源而浅层顺向断裂不利于油气藏形成的原因 , 分析深 、浅层断裂的不同控藏作用及控藏模式 。2 深 、 浅层断裂系统对油气成藏的控制以

10、流二段底不整合面为界面, 福山凹陷纵向上发育深、浅两套断裂系统( 图 2) , 其产状 、 发育历史以及活动特征的差异 ,导致了它们对福山凹陷深、浅层油气运聚成藏和分布具有截然不同的控制作用。图 2福山凹陷深浅层断裂系统的地震剖面特征Fig . 2The seismic profile feature of deep and shallowfault systems in Fushan Depression2 . 1深层断裂系统深层断裂系统指流二段底不整合面以下发育的断裂组合,主要分布于福山凹陷的中部、 东部和南部地区( 图 2) , 具有以下基本特征: 为基底断裂, 这类断裂绝大多数切割基底

11、到流三段地层, 向上消失于流二 、 流一段地层 。 产状以南倾为主, 与区域北倾的地层构成呈反向切割, 为反向断层。 为非生长性断裂, 形成于流二、 流三段沉积时期 。从地震剖面上看, 深层断裂切割的地层其两盘的地层厚度大致相等 , 生长指数接近于 1, 各层位的断距基本一致 ,这说明深层反向断裂是一次性形成的非生长型断层 。活动时间短 ,仅断穿深部地层 。深层断裂独特的地质特征对福山凹陷油气运聚成藏具有独特的控制作用。( 1)深层反向断裂系统的存在为区域单斜背景下的福山凹陷形成众多的断层相关圈闭提供了有利的边界条件。虽然福山凹陷深层发育了凹隆相间的构造格局,但区域北倾的大单斜仍是其基本特征

12、, 由于地层相对平缓, 褶皱不强烈, 不发育构造圈闭 ,如果没有相反方向的深层南倾反向断裂为边界条件 ,就不可能形成众多的断层相关圈闭, 如断块 、断鼻 、 断层 岩性等油气聚集的空间 , 那么福山凹陷的圈闭就更为稀少 。( 2)深层反向断裂具有良好的封闭性, 是封堵油气聚集成藏的关键因素 。反向断裂具有良好的封闭性,这是因为 : 上盘地层在重力的作用下长期压合断层,增强了断裂的纵向封闭能力 5; 深层反向断裂向上消失于巨厚的流二、流一段泥岩地层中 ,且以后不再活动,具有良好封闭性 。统计结果表明,深层地层中的断裂的断距大多介于流三段目的层厚度与流二 、 流一段泥岩厚度之间, 导致目的层对接的

13、上盘泥岩完全封堵下盘的目的储层 。因此 , 封闭性良好的断层有效地封堵了来自下倾方向的油气 ,形成了迄今发现的所有福山凹陷的深部油气藏( 如花场油气藏) 。2 . 2浅层断裂系统流二段底不整合面以上的断裂组合构成了浅层断裂系统 ,在福山凹陷均有分布。浅层断裂系统具有以下基本特点: 发育于沉积盖层之中,向上断穿流一段底及以上地层, 向下收敛、消失于流二、流三段地层之中; 产状以北倾为主 ,上陡下缓, 与区域地层倾向一致,为顺向张性正断层; 形成于流二、流一段沉积时期,长期同沉积活动 ,后期被构造运动激活。流三段沉积以后, 随着临高断裂和马袅断裂活动的加强和海南隆起的抬升 ,整个福山凹陷成为一个北

14、倾的大单斜。沉积地层在重力分力的作用下向北( 沉积沉降中心) 滑动,形成持续的来自北部下倾方向的区域拉张应力 , 由此产生了一系列北倾的同生正断层 浅层顺向断裂系统 。这组断裂大多向上断至上第 3 期罗群等: 海南福山凹陷顺向和反向断裂控藏机理及油气聚集模式365第三系甚至地表 ,且断距逐渐变大 ,这说明在后期构造运动中这些断裂仍在活动 。由于浅层断裂所处的区域构造背景及其发育历史,浅层断裂以其良好的开启性对油气成藏的控制作用以输导、逸散油气为特征 。这使本来就缺少构造圈闭的福山凹陷的有效圈闭更为稀少 ,中 、 浅层油气大量流失 ,这是福山凹陷中、 东部地区中 、 浅层( 流一段及以上) 油气

15、较少的原因。浅层断裂系统对福山凹陷中东部地区的油气主要起分散和破坏作用; 而在福山凹陷的西部地区,由于在浅层断裂系统的上盘发育有有效圈闭 ,沿断裂散失、 运移的油气在浮力作用下聚集于这些圈闭中 ,便形成了今天的流二段 、 流一段和涠洲组次生油气藏 ,如博厚的涠二段、 涠三段油气藏和永安的涠二段油气藏。3 深层反向断裂与浅层顺向断裂控藏差异性3 . 1断距条件的差异断距大小决定断块圈闭聚集油气的程度 ,断距太小和太大都不利于油气成藏 6-8。断距( L) 小于目的层厚度时 ,油气不能在目的层内大量聚集; 断距大于区域性盖层时 ,油气不能在区域盖层下成藏 。有利于油气富集成藏的最有利断块是它们的断

16、距间于目的层厚度和区域盖层厚度之间( 图3) 。统计表明 , 40个深层图 3福山凹陷深浅层断块圈闭有效性评价Fig . 3Fault traps appraise in Fushan depression断块中有 90 % 以上属于有效圈闭( 断距间于目的层厚度和区域盖层厚度之间) ; 而 38 个浅层断块中有 70%以上属于无效断块( 断距小于目的层厚度或断距大于区域性盖层) 。目前在深层找到的油远多于浅层, 与这种客观存在的地质条件相吻合 。3 . 2深、浅层断裂系统对油气成藏的作用从深层反向断裂遮挡油气成藏与浅层顺向断裂分散输导油气的历史( 图 4) 可以看出, 深层( 流三段) 的反

17、向断层遮挡圈闭在涠三段时期就接受其下倾方向油气的供给并不断积累、成藏 ,而浅层的断层相关圈闭则因顺向断层的输导 、油气大量流失而难以成藏和保存 。海南福山凹陷油气富集于深层反向断裂下盘的主要原因是( 图 5) : 区域油气保存条件好; 圈闭发育,反向断裂的存在为形成多种与断裂相关的圈闭提供了优越的条件 ; 断裂封闭性好 ,对封堵油气成藏有利; 断块圈闭的断距多介于盖层厚度与储层厚度之间,封堵油柱高度大 。366石油学报2008 年第 29 卷图 4深层油气聚集与浅层油气散失的历史恢复Fig . 4The evolution history of petroleum accumulation a

18、nd disappear断裂控油机理模式示 意 图断裂特征及控油结果应力环境生长特征封闭性圈闭条件控油机理油气藏位置形成油气藏难易与区域盖层关系浅层顺向断裂控油模式深层反向断裂控油模式张性长期的沉积活动开启不易形成圈闭疏导油气运移散失断裂上盘不易形成油 气 藏,取决于上盘圈闭闭合度位于区域盖层之上与生储盖层匹配差压性长期静止封闭可形成多种类型的断层圈闭遮挡油气聚集成藏断裂下盘容易形成油气藏位于区域盖层之下与生储盖层匹配好图 5海南福山凹陷顺向和反向断裂系统控油机理及油气聚集模式Fig. 5The petroleum reservoir controlling mechanism of cons

19、equent or antithetic faultsand petroleumaccumulating models in Fushan Depression4 结 论( 1)顺向 、 反向断裂产状的不同导致其油气成藏条件的重大差异 ,从而使福山凹陷深、 浅层断裂系统控藏机理和油气聚集结果有明显差异 。( 2)断距与盖层厚度和储层厚度之间的关系影响断块内油气聚集的高度 , 断距介于盖层与储层厚度之间的断块圈闭聚集油气的高度最大 ,90 %以上深层反第 3 期罗群等: 海南福山凹陷顺向和反向断裂控藏机理及油气聚集模式367向断块圈闭为有效圈闭。( 3)福山凹陷深层反向断裂控制的下盘圈闭是最有利

20、的勘探目标 ,而浅层顺向断裂控制的圈闭具有较大的勘探风险。参考文献 1 Ferrill D A , Morris A P , Stamatakos J A, et al. Crossing conjugatenormal fault J . AAPG Bulletin, 2000, 84( 10) : 1543 -1559. 2 Edward Prestholm , Olav Walderhaug . Synsedimentary faulting ina Mesozoic deltaic sequence, Svalbard, A rctic No rway : Fault ge-ometr

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26、工作人员的职业道德水平 ,保障我国科技事业的健康发展 ,石油学报 、石油勘探与开发 、天然气工业 、石油地球物理勘探 、 新疆石油地质 、 天然气地球科学 、 海相油气地质 、 特种油气藏 、 油气地质与采收率 、 石油实验地质 、 大庆石油地质与开发 、 中国海上油气 、钻井液与完井液 、 测井技术 、 中国石油大学学报( 自然科学版) 、 国外测井技术 、 石油工业计算机应用 、 石油钻采工艺 、 断块油气田 、 油气储运 、 石油与天然气地质 、 中国石油勘探 、 石油物探等编辑部经过认真讨论,决定联合发表如下公告:1 .提倡追求真理、实事求是 、 团结协作、诚实劳动 ; 坚持学术民主,

27、 鼓励百家争鸣, 尊重他人劳动成果,严肃政治纪律,坚决反对伪科学 。2 .严格执行审稿制度, 不循私情 ,不登人情稿,公正廉洁。3 .维护投稿人的权益, 一般在规定的期限内( 收到稿件的 3 个月内) 对来稿是否采用予以答复。4 .拒绝刊登署名有争议 ,引用他人著述未注明出处, 在上述规定的期限内一稿两投或多投的稿件 。5 .对弄虚作假 、 抄袭剽窃和一稿两投或多投者, 一经查实 ,相关编辑部视其情节轻重分别给予书面警告、通知其所在单位、 3 年内拒绝刊登有其署名的任何稿件、在所有签署本公告的期刊上公开曝光等处理 。6 .鼓励对上述所列违反道德规范的行为进行据实举报。强调编者、作者的诚信 ,各编辑部尊重举报人的合理要求 。7 .对于严重违反科技工作者职业道德 、 情节严重 、 影响极坏的事件 , 将转请有关部门进行严肃处理,并在签署本联合公告的期刊范围内建立情况通报制度。8 .本联合公报欢迎国内能源界科技期刊加盟。本联合公报于各期刊编辑部签署并在期刊上刊出后生效。