渤海萊州灣凹陷南部斜坡帶構造特征及油氣成藏規律*

楊 波 胡志偉 李果營 楊海風

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

渤海萊州灣凹陷南部斜坡帶構造特征及油氣成藏規律*

楊 波 胡志偉 李果營 楊海風

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

楊波,胡志偉,李果營，等.渤海萊州灣凹陷南部斜坡帶構造特征及油氣成藏規律[J].中國海上油氣，2016,28(5)：22-29.

Yang Bo,Hu Zhiwei,Li Guoying,et al.Tectonic characteristics and hydrocarbon accumulation rules in south slope of Laizhouwan sag in Bohai sea[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(5):22-29.

根據鉆井、地震等資料，綜合利用斜坡坡度值動態演化和地震反射結構等分析方法，對渤海萊州灣凹陷南部斜坡帶結構特征、構造演化及油氣成藏進行了分析。受區域伸展-走滑復合應力驅動及重力不均衡沉降影響，萊州灣凹陷南部斜坡帶古近紀經歷了4期構造抬升而形成現今高角度翹傾型斜坡，結構上具有明顯的東西分段和南北分帶的特征。南部斜坡帶不同位置發育的圈閉類型不同，多期構造抬升控制了斷裂發育和砂體展布，斷裂、骨架砂體和構造不整合面形成了復式油氣輸導網絡。南部斜坡帶具有內外分帶、差異富集的油氣成藏特征，其中斜坡內帶為斷裂垂向輸導近源充注的自生自儲型成藏模式，斜坡外帶為不整合面+砂體橫向運移、斷裂調節分配的遠源下生上儲型成藏模式。斜坡外帶斷裂發育，油氣運移通暢，油藏埋深更淺，成藏層系更加豐富，是下步油氣勘探的有利區域。

翹傾型斜坡帶；結構特征；構造演化特征；油氣成藏規律；南部斜坡帶；萊州灣凹陷；渤海

萊州灣凹陷位于渤海海域南部，目前凹陷內已鉆探井30余口，發現三級石油地質儲量約2.5億t[1-4]。萊州灣凹陷勘探歷程復雜，歷經30余年未有實質性突破，僅發現墾利11-1等幾個含油氣構造;2008年以來,相繼在凹陷北部陡坡帶和東部走滑帶發現了墾利10-1億噸級油田以及墾利6-4、墾利12-2等多個含油氣構造，且測試均獲得了高產油氣流，顯示了良好的勘探前景[5-7]。

相比于北部陡坡帶和東部走滑帶勘探相繼獲得重大突破，南部斜坡帶勘探程度低，一直未獲得規模性油氣勘探突破。究其根本原因，主要是受南部斜坡帶結構特征影響：首先是斜坡帶范圍大，占到凹陷面積近3/5，伸展、走滑及其派生作用下多種成因斷裂發育，構造極其復雜，圈閉成因多樣；其次是斜坡帶輸導體系復雜，油氣經過長距離運移存在明顯分散-匯聚效應，導致成藏模式復雜、油氣富集規律認識不清。

近年來隨著對南部斜坡帶勘探力度的加大，發現其成藏規律表現出明顯的分帶性和復雜性，具體表現為：縱向上，斜坡帶油氣成藏層系從古近系到新近系均有分布；橫向上，以斜坡帶重力滑脫斷裂為界，油氣成藏表現出明顯的分帶性，有別于傳統“源控論”思想下斜坡帶油氣連續分布成藏的規律[8-10]。本文根據鉆井、地震等資料，綜合利用斜坡坡度值動態演化和地震反射結構分析等方法，重點探討萊州灣凹陷南部斜坡帶構造特征、成因機制、發育演化及成藏模式，分析油氣成藏規律，以期對該區有利勘探方向選擇提供一定的指導作用。

1 地質概況

萊州灣凹陷位于渤海灣盆地濟陽坳陷，面積約1 780 km2，為中生界基底之上發育的新生代半地塹，具有北斷南超的典型箕狀斷陷結構，其北部以萊北1號斷裂與萊北低凸起為界，南部以斜坡帶與濰北凸起相接，東西兩側分別被郯廬走滑帶東支和西支所夾持(圖1)。

受早期先存斷裂格局和后期基底斷塊差異活化影響，萊州灣凹陷南部斜坡帶整體表現出明顯的東西分帶性，其中斜坡帶西部表現為由北向南掀斜翹傾抬升的高角度斜坡帶，斜坡基底基本無斷裂切割，基底結構整一，為單一傾斜形態，坡度較大(圖2)；斜坡帶東部前新生界先存基底斷裂發育，新生代裂陷期以來斷裂持續活動而形成東南洼和洼中隆，表現為塹壘相間的復合構造帶(圖3)。通過精細三維地震解釋，萊州灣凹陷南部斜坡帶發育一組東西向展布近30 km的大型重力滑脫斷裂帶，將南部斜坡帶分割為斜坡內帶和斜坡外帶及洼中隆構造帶(圖2、3)。這種重力滑脫斷層為在伸展體制下受重力作用沿規模較大斷裂順向滑脫形成，平面上成組成帶、環洼分布，剖面上具有上陡下緩的鏟式特征，淺層斷面傾角約為60～70°，深層斷面傾角約為30～40°，斷層根部斷距最小，且不涉及基底，下部斷面逐漸平行于地層面并消失于沙四段—孔店組塑性地層之中(圖2、3)。

圖2 萊州灣凹陷南部斜坡帶西部結構解釋剖面(位置見圖1)

圖3 萊州灣凹陷南部斜坡帶東部結構解釋剖面(位置見圖1)

關于萊州灣凹陷新生代的形成演化，前人研究認為斷裂是主控因素，在走滑-伸展復合應力體制下凹陷基底斷塊發生掀斜而形成現今半地塹結構[11-13]。結合渤海灣盆地宏觀構造演化特征及凹陷所處的構造位置，萊州灣凹陷構造演化整體可劃分為4個階段：裂陷一幕(始新統孔店組—沙二段沉積時期)； 裂陷二幕(漸新統東營組沉積時期)；裂后熱沉降拗陷幕(中新統館陶組—上新統明化鎮組下段沉積時期)；新構造運動改造階段(上新統明化鎮組上段沉積時期至今)。與凹陷整體構造演化相匹配，萊州灣凹陷南部斜坡帶古近紀受北部萊北1號控凹邊界斷裂持續活動，在張扭性應力體制和重力均衡作用下造成斜坡帶持續抬升傾斜，形成現今高角度斜坡帶，在新近紀整體拗陷沉降。

2 構造演化特征與成因機制

2.1 構造演化特征

分析表明，萊州灣凹陷南部斜坡帶為經歷多期構造抬升的翹傾型斜坡，斜坡坡度變化反映了構造演化歷程(圖4)，據此建立了斜坡帶理想演化模型(圖4b)：A為早期斜坡帶基底，B、C分別代表斜坡在抬升過程中的2期蓋層沉積。其中，最早發育在斜坡之上的沉積蓋層B代表了斜坡帶累計坡度值，反映了斜坡歷次改造強度；沉積蓋層B和C之間的坡度差反映斜坡帶經歷了一期構造抬升，而坡度差大小反映了構造抬升強度；基底A的坡度值與沉積蓋層B所代表的累計坡度值之差反映了沉積初期斜坡的古坡度。考慮到地層原始沉積或差異壓實過程造成的坡度差一般不會大于0.8～1.0°，故將2套地層坡度差大于1°作為斜坡帶發生一期構造運動的標準。

圖4 萊州灣凹陷南部斜坡帶動態演化示意圖

選取斜坡區穩定展布、連續性好、代表斜坡帶坡度的地層，讀取并計算不同時期穩定同相軸所代表的地層坡度(圖4a)，通過基底坡度值、累計坡度值、坡度差等3個指標反映斜坡帶的動態成因演化。

從南部斜坡帶坡度演化圖(圖4c)看，該區現今平均基底坡度值高達19.8°，且在古近紀不同時期沉積地層間坡度值存在4期明顯劇烈變化，說明萊州灣凹陷南部斜坡為經受多期構造改造的翹傾型斜坡。具體而言，萊州灣凹陷南部斜坡古近紀分別經歷了孔店組沉積末期、沙三段沉積末期、沙二段沉積末期、東營組沉積末期等4期明顯構造抬升運動，其中沙三段沉積末期構造抬升最為明顯，坡度差達到9.1°。同時斜坡基底坡度(19.8°)與沙四段—孔店組的累計坡度(16.9°)相差達2.9°，表明萊州灣凹陷南部斜坡為新生代以來具有一定坡度值的古斜坡。

2.2 成因機制

根據斷塊運動的力學機制和表現形式，由于早期先存斷裂構造誘導和后期伸展-走滑復合應力的聯合作用，斷塊在拉張斷陷過程中同時疊加一定走滑分量，造成塊體各部分所受外力和重力作用的不均衡，發生掀斜翹起[14-17]。

萊州灣凹陷整體受控于北部萊北1號斷裂，斷裂活動在拉張作用下以垂直運動為主，同時受東西兩側郯廬斷裂走滑分量影響而造成斷塊間的旋轉翹起。另外，控凹斷裂端活動強，可容納空間大，沉積充填快，在重力均衡作用下造成控凹斷裂端的持續沉降，形成南部斜坡帶多期翹傾抬升?？傮w而言，萊州灣凹陷南部斜坡帶現今結構為伸展-走滑復合應力驅動及重力不均衡沉降兩大因素協同演化的結果。

3 油氣成藏規律

萊州灣凹陷南部斜坡帶目前已發現墾利10-4、墾利16-1等多個油氣田及有利含油氣構造。斜坡帶油氣成藏呈現明顯的分帶性和差異性，具體表現為近洼陷區的斜坡內帶深層油氣富集，而近凸起區的斜坡外帶淺層油氣非?；钴S，油氣向斜坡翹起端橫向輸導過程中沿斷裂向淺層調節運移。

3.1 圈閉特征與成圈機制

根據南部斜坡帶結構特征和斷裂體系分布，將主要圈閉類型按照其時空分布關系投影于同一剖面上(圖5),可以看出圈閉類型受斷裂性質和形態控制明顯，主要發育3類圈閉：斜坡內帶主要發育受重力滑脫斷層及其伴生斷裂所控制的斷鼻和斷塊型圈閉；斜坡外帶主要發育新近系巖性-構造圈閉或具有構造背景的巖性圈閉、巖性-地層圈閉；斜坡翹起端由于長期翹起遭受風化剝蝕，形成中生界潛山巖性-地層圈閉。

圖5 萊州灣凹陷南部斜坡帶圈閉類型

研究區整體處于伸展-走滑復合應力體制，同一斷裂不同構造段多種應力交織轉化，造成斷裂走向多變而多表現為弧形斷裂，整體處于東西兩支右旋走滑背景下的左旋剪切應力場，在內凹段受阻增壓，圈閉構造線呈NE向展布。另一方面，依附于滑脫斷裂和伸展斷裂發育的斷鼻型圈閉構造線并不完全垂直于主干斷裂，特別是弧形斷裂內凹段圈閉構造線呈NW向展布。

3.2 儲蓋特征與控砂作用

作為連接凸起(物源區)和凹陷(沉積區)的過渡區，斜坡多期翹傾活動改變了岸坡(水上和水下)坡度，從而影響了斜坡帶儲層發育和展布(圖6)。斜坡坡度陡峭，物源高速入湖，入湖后流速驟減，快速堆積，物源向湖內推進距離近，儲層分布范圍小(圖6a)；斜坡坡度平緩，物源以較低速度注入湖泊，入湖后勢能衰減相對慢，物源向湖內推進距離遠，儲層分布范圍大(圖6b)。

沙河街組沉積時期，南部斜坡帶主要發育來自南部濰北凸起和西部墾東凸起兩大物源體系，其中南部濰北物源體系相對局限、規模較小，而來自西部墾東凸起的物源體系以大型辮狀河三角洲為主，并且不同時期物源方向不斷遷移。分析認為，沙三段沉積以前南部斜坡帶坡降小，利于西部物源長距離輸入；沙三段沉積末期南部斜坡帶劇烈抬升后，坡降幅度明顯增大，南部濰北物源體系向湖盆推進范圍明顯受限，而西部墾東物源體系基本不受影響；沙一、二段沉積時期湖盆范圍擴大，區域性蓋層發育，形成斜坡內帶沙河街組下粗上細的良好儲蓋組合。例如，斜坡內帶墾利10-4油田油層主要集中于沙三段上亞段，沙一、二段區域蓋層發育，這是因為沙三段沉積末期南部斜坡帶劇烈抬升后，斜坡坡度增大，物源向湖盆推進受限，砂地比逐步減小(圖7)。

圖6 斜坡帶坡度變化及控砂作用示意圖

圖7 萊州灣凹陷南部斜坡帶墾利10-4構造綜合柱狀圖

3.3 輸導體系與成藏模式

一般情況下，斜坡帶不具備大規模生烴條件，洼陷區的油氣沿著斷層、不整合面和連通砂體順著斜坡帶向上運移，并在合適的圈閉中有效聚集才能成藏。斜坡帶作為連接凹陷區與凸起帶的過渡帶，是油氣長期有利運聚指向區，但同時由于斜坡帶面積廣、輸導體系復雜，油氣運聚存在明顯分散效應，油氣富集規律復雜,因此油氣運聚條件是影響斜坡帶油氣規模性成藏的關鍵因素[18-22]。

萊州灣凹陷南部斜坡帶經歷多期掀斜翹傾改造，形成了多期構造不整合面；大型辮狀河三角洲骨架砂體為斜坡帶油氣橫向運移奠定了物質基礎；多類型斷裂體系調節油氣垂向運移分配。因此，斷裂、不整合面、大型骨架砂體三大要素在空間上的疊置和時間上的演變共同組成了南部斜坡帶網絡化輸導體系，形成了內外分帶、差異富集的成藏特征。

斜坡內帶深層圈閉受重力滑脫斷層及其伴生斷層控制形成，多為斷塊和斷背斜等構造型圈閉。斜坡內帶長期活動的重力滑脫斷層斷面在深層較緩，正壓力較大形成泥巖涂抹帶，導致深層油氣很難向上運移，主要為斷裂垂向運移作用下油氣近源充注的自生自儲型，油氣主要在深層富集。以斜坡內帶的墾利10-4油田為例，該油田為依附于重力滑脫斷層的斷鼻型圈閉，由于滑脫斷層和區域性穩定蓋層的垂向封堵，油氣主要在深部沙三段上亞段富集，淺層無任何油氣顯示，成藏層系單一(圖8)。

斜坡外帶在大型骨架砂體和多期不整合面聯合作用下油氣遠距離橫向運移，斜坡翹起遠端斷裂發育，進一步調節油氣向淺層運移，從而在砂體-不整合面-斷裂復式輸導作用下形成遠源充注的下生上儲型，成藏層系增多，成藏層位明顯變淺。以斜坡外帶的墾利16-1含油氣構造為例，該構造為發育于斜坡翹起端的斷塊-斷鼻型圈閉，鉆探結果揭示該區油氣顯示非?；钴S，自深到淺多層系成藏(圖8)。

圖8 萊州灣凹陷南部斜坡帶油氣成藏模式

斜坡帶動態演化對圈閉形成、儲蓋組合及油氣運聚均具有重要影響,斷裂、不整合面和大型三角洲砂體組成的油氣輸導網絡決定了油氣優勢充注方向。其中，斜坡外帶在斜坡多期翹起抬升過程中，與不整合面和大型砂體連通的斷裂體系密集發育，利于油氣向淺層調節運移，極大地豐富了油氣成藏層系，且油氣藏埋深明顯變淺；同時斜坡外帶長期處于油氣運移低勢區，為油氣運聚的有利場所，是下一步油氣勘探的有利區域。

4 結論

1) 萊州灣凹陷南部斜坡帶為受多期構造抬升改造的翹傾型斜坡，西部為單一斜坡，東部為洼隆相間結構；該斜坡帶以東西向展布的重力滑脫斷層為界可分為斜坡內帶和斜坡外帶。南部斜坡帶現今結構為伸展-走滑復合應力驅動及重力不均衡沉降兩大因素協同演化的結果。

2) 南部斜坡帶圈閉類型受斷裂性質和形態控制明顯，主要發育3類圈閉：斜坡內帶主要發育受重力滑脫斷層及其伴生斷裂所控制的斷鼻和斷塊型圈閉；斜坡外帶主要發育新近系巖性-構造圈閉或具有構造背景的巖性圈閉、巖性-地層圈閉；斜坡翹起端主要形成中生界潛山巖性-地層圈閉。斜坡帶多期翹傾抬升改變斜坡坡度并進而影響物源輸入、儲層發育和展布，形成了沙河街組下粗上細的良好儲蓋組合。

3) 南部斜坡帶多期構造不整合面、斷裂和大型骨架砂體組成復式油氣輸導網絡，形成了內外分帶、差異富集的油氣成藏規律，其中斜坡內帶為斷裂垂向運移作用下油氣近源充注的自生自儲型成藏模式，斜坡外帶為不整合面+砂體橫向運移、斷裂調節分配的遠源下生上儲型成藏模式。斜坡外帶油藏埋藏更淺，成藏層系更加豐富，為下一步油氣勘探的有利區域。

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(編輯：張喜林)

Tectonic characteristics and hydrocarbon accumulation rules in south slope of Laizhouwan sag in Bohai sea

Yang Bo Hu Zhiwei Li Guoying Yang Haifeng

(BohaiOilfieldResearchInstitute,TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China)

Based on the drilling and seismic data, the structural characteristics, tectonic evolution and hydrocarbon accumulation in the south slope of Laizhouwan sag are analyzed by comprehensively using the method of dynamic evolution of the slope’s gradient value and seismic reflection characteristics. After 4 stages tectonic uplift movements in the Paleogene, the south slope of Laizhouwan sag forms a high angle tilting type slope with characteristics of east-west and south-north differentiation in structure under the stretch-strike slip stress and gravity sedimentation. Different traps develop in different places in the south slope and multi-stage upliftings control the formation of faults and unconformity surface, and sand-body distribution, which forms the complex hydrocarbon transportation system. The south slope belt has the feature of inside-outside differentiation and differential hydrocarbon accumulation, in which the self-source and self-reservoir pattern develops in the inner slope by vertically migration and near source filling hydrocarbon accumulation, and the far source lower-generation and upper-storing pattern in the outer slope by laterally migration along sand-body & unconformity surface and fault system. The outer slope with characteristics of facture developing, unobstructed hydrocarbon migration, shallow reservoir and rich accumulation formation would be the favorable zones for exploration.

tilting slope; structural characteristics; tectonic evolution characteristics; hydrocarbon accumulation rules; south slope; Laizhouwan sag; Bohai sea

楊波，男，高級工程師，1998年畢業于中國石油大學(華東)，現主要從事海洋油氣地質綜合研究工作。地址：天津市塘沽區閘北路1號渤海石油研究院(郵編：300452)。E-mail：yangbo2@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)05-0022-08

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.05.004

TE121.2

A

2015-11-21 改回日期：2016-05-18

*“十二五”國家科技重大專項“渤海海域大中型油氣田地質特征研究”(編號：2011ZX05023-006-002)部分研究成果。