Tectonic–Hydrocarbon Accumulation of Laoyemiao Region in the Nanpu Sag, Bohai Bay Basin

Abstract: This paper aims to gain insight into Laoyemiao (LYM) tectonic features and utilizes the tectonic–hydrocarbon accumulation model by integrated analysis tectonic controls on suitable reservoirs, trap styles, and hydrocarbon migration. On the basis of 3-D seismic data interpretation and the Xi’nanzhuang (XNZ) Fault geometry analysis, it has been assessed that the LYM tectonics is essentially a transverse anticline produced by flexure of the XNZ Fault surface and superimposed by Neocene north-east-trending strike-slip faults. Transverse anticline is found to exert controls both on major sediment transportation pathways and sedimentary facies distribution. Fan-delta plains that accumulated on the anticline crest near the XNZ Fault scrap and fan-delta front on the anticline front and the upper part of both limbs slumps on synclines and the Linque subsag. In combination with the reservoir properties, suitable reservoirs are predicted in the subfacies of subaqueous distributary channel and mouth bar deposited on the anticline crest. The LYM-faulted anticline accounts for the following trap groups: faulted-block and anticline-dominated trap, fault-dominated traps, and combined and stratigraphic traps. Evidence from biomarkers of crude oil and hydrocarbon-filling period simultaneous, or a little later to the strike-slip fault activity, reveal that the strike-slip faults penetrating into the deep source rock, by connecting with shallow reservoirs, provide the major hydrocarbon migration pathways.     

渤海湾盆地南堡凹陷的背形负花状构造

花状构造以其独特的构造样式而成为在剖面上识别走滑构造的重要标志.经典的花状构造包括正花状构造和负花状构造.渤海湾盆地南堡凹陷发育一种新型的花状构造——背形负花状构造.在三维地震剖面上,背形负花状构造是由一束向上、向外撒开的大多数为正离距的离散的走滑断层或转换伸展断层所限定的,下部呈"向形",上部呈"背形"的组合样式.平面上,褶皱和相关正断层呈雁行排列.背形负花状构造发育于南堡凹陷转换伸展的构造背景.浅层的"背形"是由转换伸展断层牵引塑性的盖层而形成的一种强制褶皱.该构造经历了牵引背斜形成和背斜脊部断裂-塌落两个发育阶段.背形负花状构造普遍发育于渤海湾盆地的新近系.      

渤海湾盆地南堡凹陷古近系重力流沉积特征及模式

利用岩芯微观描述、宏观观察,三维地震资料解译处理等技术并参考前人研究成果对南堡凹陷古近系重力流沉积特征、模式及影响因素进行了研究。结果表明凹陷主要发育滑塌岩、砂质碎屑流沉积、浊积岩三种重力流沉积物,其中砂质碎屑流沉积发育程度最高,单井钻遇累计厚度达220 m、单层厚可达30 m,粒度概率累积曲线大都呈现两段式,C-M图与QR段平行,显示沉积的非牵引流成因;浊积岩具有多期发育的特征,单层厚多小于1 m,具有正粒序层理,发育不完整鲍马序列Tc段常见Td段少见,常见于砂质碎屑流沉积外围及上部;滑塌岩颗粒粒级较细,揉皱构造和包卷层理极为发育,在4号构造发育程度较高。沙垒田、马头营等凸起,古近系活跃的火山、断层活动及地震,东营组及沙河街组发育期深水环境、坡折带的存在为重力流沉积的形成提供了条件。综合各种因素为研究区建立了扇三角洲-短陡坡型（1号、4号构造）及辫状河三角洲-长缓坡型（2号、3号构造）重力流沉积模式并对其沉积规律进行了分析。     

南堡凹陷异常压力分布与油气聚集

以实测地层压力为限定,利用声波测井、波阻抗反演数据对南堡凹陷的地层压力进行了分析。结果显示,南堡凹陷在2.8 km以下开始出现较明显的异常压力现象;3 km以下,超压明显,最大压力系数可达1.6。压力异常现象主要出现在古近系东营组中下段以及沙河街组。纵向上,南堡凹陷存在常压带、第一超压带和第二超压带3层结构,中间由致密的岩性段分隔。平面上,剩余压力具有继承性分布特点,古近系剩余压力中心位于林雀次凹和曹妃甸次凹一带,由凹陷中心向周缘的南堡1、2号构造以及老爷庙构造剩余压力逐渐降低。异常压力分布与油气储量分布有明显关系,南堡凹陷已发现的石油储量主要分布于超压带顶部,超压对油气成藏控制作用明显。     

渤海湾盆地南堡凹陷断层对油气运聚的控制作用

在对南堡凹陷断层类型划分的基础上,利用地质统计法和地化分析等技术手段,从宏观到微观多个方面阐述了南堡凹陷断层对油气运聚的控制作用。根据断层的发育历史,将南堡凹陷断层划分为3类：长期活动型(Ⅰ类)、早期活动型(Ⅱ类)和晚期活动型(Ⅲ类)。其中Ⅰ类断层大多沟通油源,是油气纵向运移的主要通道,由于其多期活动,形成了南堡凹陷多套含油层系纵向上相互叠置的局面。断层活动的时期和强度控制油气纵向上的分配,而且油气在平面上主要分布在油源断层附近的断块圈闭中。断层封闭性在时间上具有明显的差异性,在油气运聚过程中扮演输导和封堵双重角色。反向遮挡断层圈闭无论在油气藏数量还是在烃柱高度方面均明显好于顺向断层遮挡圈闭,是南堡凹陷油气勘探的有利目标。断层遮挡圈闭的储量规模受断层封闭性影响,准确评价遮挡断层的封闭能力对于提高钻探成功率具有重要意义。     

渤海湾盆地南堡凹陷滩海地区奥陶系原油油源分析

近年来渤海湾盆地南堡凹陷的油气勘探取得了重大突破。在滩海区奥陶系古潜山钻遇工业性高产油气流,使奥陶系古潜山成为南堡油田重要勘探目的层之一,但目前对奥陶系主要产油层中油气的来源问题仍存在着不同的认识。通过对奥陶系原油与古近系沙三段、沙一段和东三段3套烃源岩的地球化学特征进行对比研究,并结合奥陶系油气成藏特征,探讨了奥陶系原油的油源。结果表明：南堡油田奥陶系原油生物标志化合物特征和稳定碳同位素组成与沙三段烃源岩的相似,二者具有较好的亲缘关系;同时,区域性的不整合面、油源断层可以成为沟通奥陶系古潜山储层与沙三段油源的运移通道;奥陶系原油主要来源于沙三段烃源岩。     

渤海湾盆地南堡凹陷新近系泥岩稀土元素地球化学特征及其地质意义

详细研究渤海湾盆地南堡凹陷新近系馆陶组和明化镇组泥岩的稀土元素地球化学特征。结果表明：样品稀土总量为146.2×10^-6～317.1×10^-6,平均值为223.3×10^-6;w(LREE)/w(HREE)为8.1～14.5,平均值为11.5,相对富集LREE;Eu为明显负异常;δCe基本正常。δCe和Ce_anom值的变化反映馆陶组和明化镇组为陆相沉积,水介质条件为富氧环境。稀土元素分布模式、组合特征及其与燕山褶皱带地区不同时代(期)花岗岩和中酸性火山岩稀土元素的对比结果表明：馆陶组和明化镇组地层的物源基本相同,主要来自凹陷北部燕山褶皱带地区于燕山期发育的中酸性火山岩和花岗岩体,少部分来自沉积岩。与不同构造环境杂砂岩的稀土元素特征的对比结果及δCe的特征表明南堡凹陷新近系源区属性为活动大陆边缘背景。     

渤海海域莱州湾凹陷盐构造成因探讨

通过分析莱州湾凹陷盐构造特征,盐构造形成动力条件,探讨莱州湾凹陷盐构造成因,讨论了走滑背景下盐岩活动特点。分析表明,莱州湾凹陷盐层构造发育刺穿性盐株和枕状底辟,欠压实、超压破裂、潜伏走滑断层和楔形体的重力扩张促使了莱州湾凹陷盐岩早期流动;渐新世右行走滑阶段,走滑压扭作用下形成刺穿盐株;盐构造活动可分为沙三末期-沙一段沉积期盐流动阶段、中晚渐新世东营沉积时期盐刺穿阶段、中新世-第四纪盐构造再次活化三个阶段。走滑断裂作用下盐岩以流动为主,发育典型的刺穿型盐底辟。     

渤海湾盆地南堡凹陷断裂系统成因的构造解析

本文在对南堡凹陷三维联片地震资料构造解析的基础上,应用先存构造构造条件下的断层作用模式,结合构造物理模拟实验成果,系统分析了南堡凹陷的断裂系统和构造样式。表明,南堡凹陷是典型的斜向伸展构造样式,其中受铲式和（或）坡坪式边界正断层及先存断裂共同控制的复式 “y” 形样式是南堡凹陷基本的构造样式,其次是复式“x”形、“多米诺式”、“阶梯式”和“铲式扇”断块构造样式。平面上划分出为4个断裂系统：北堡－老爷庙断裂系统,高柳断裂系统,柏各庄断裂系统和南堡断裂系统,其中高柳断裂系统和南堡断裂系统进一步分别划分为2个和3个子断裂系统;纵向上划分出下部（E2s3构造层）和上部（E2s1-Q地层）两个断裂系统,E2s2是上下两个断裂系统的过渡层,断层不发育。断层的平面组合形式有4种,分别为：平行状、平行交织状、“梳状”和“帚状”。“两期伸展” 的变形叠加模式可以合理地解释南堡凹陷新生代的构造变形：E2s3期的构造变形在是以中生代形成的先存构造为基础,北西-南东方向伸展作用的结果;E2s1以来的变形是以E2s3期形成的断裂为先存构造,南北向伸展作用的结果;E2s2是应力体制转换的过渡阶段。凹陷边界断层（西南庄断层、柏各庄断层和高柳断层）存在显著的分段性,不同段落断层的走向、性质和活动性、均表现出很大的差异,而且在不同构造演化阶段发生显著的变化。凹陷边界断层及凹陷内的南堡断层、和蛤坨断层组成的构造格架对南堡凹陷断裂系统的形成和演化起重要的控制作用,复杂的先存构造是造成断裂系统横向差异的根本原因。     

南堡凹陷新近系馆陶组砂岩地球化学、构造背景和物源探讨

对南堡凹陷馆陶组(粉)砂岩的主量、微量及稀土元素的地球化学特征研究表明：多数主量元素含量中等,SiO₂、Al₂O₃等主元素含量及其相关比值反映大多数砂岩属于岩屑砂岩和长石砂岩,个别为杂砂岩;镁铁族元素(Co,Cr,Ni,Sc,V)和大离子亲石元素(Rb,Cs,Ba,Sr)含量类似于上地壳。砂岩十分相似的REE分布模式显示了相似的物源和构造背景。SiO₂-K₂O/Na₂O图解、主元素双变量判别图解及Th-Sc-Zr/10和Th-Co-Zr/10等构造背景判别图解均表明,馆陶组物源区属于活动大陆边缘构造背景。根据主元素物源判别方程图、La/Sc-Co/Th和Th-Hf-Co图投影及(Gd/Yb)_N值,表明馆陶组物源主要来自由长英质岩石组成的后太古宙上陆壳。通过与燕山地区不同时代(期)中酸性火山岩和花岗岩REE的对比,表明母岩主要来自燕山褶皱带地区于燕山期发育的中酸性火山岩和/或花岗岩体。     

渤海湾盆地南堡大油田的形成条件与富集机制

渤海湾盆地南堡凹陷近年来油气勘探取得重大突破,发现了南堡大油田,南堡凹陷成为渤海湾盆地油气富集程度最高的富油凹陷之一.通过大量的采样分析工作,发现了南堡凹陷古近系沙河街组特别是沙三4亚段发育高丰度的优质烃源岩,TOC高达5%以上,有效烃源岩厚度在250m左右;镜质体反射率(Ro)在0.8%以上,无定形体和藻质体是烃源岩...     

转换伸展型盆地异常压力的分布与成因机制分析:以惠民凹陷临南洼陷为例

利用370口钻井试油实测(DST)压力数据分析了临南洼陷异常压力的分布特征和异常低压的成因机制.临南洼陷不仅发育低压,而且存在超压.低压在井深1300～4000 m区间内普遍发育;超压出现在井深3200～4400 m区间内.沙三段的低压和超压共存.异常压力的分布与转换伸展型盆地的应力场密切相关.低压主要分布在转换伸展型盆地的最大伸展区域,超压主要沿挤压轴方向展布,且靠近洼陷中央.转换伸展断裂的泵吸作用导致流体低压和低压油气藏的形成.     

渤海湾盆地歧口凹陷地层压力结构特征

深化含油气沉积盆地的压力结构研究,厘清异常压力的空间展布,对划分含油气系统、评价有利输导体系与明确勘探甜点区带具有重要的理论和实践意义。为深化渤海湾盆地富油凹陷的油气二次勘探,本文以歧口凹陷为研究对象,对其压力结构进行重点刻画。在实测地层压力的校正下,综合单井、连井和二维地震地层压力结构分析,厘清了歧口凹陷的压力结构特征,识别出4类纵向压力结构：①单超压带结构;②双超压带结构;③多超压带结构;④静水压力结构。纵向上,歧口地区存在3类纵向压力系统样式——单超压系统、双超压系统、静水常压系统。双超压系统是歧口凹陷的主要压力系统样式,广泛发育于主凹和各大次凹;从凹陷中心向盆地边缘,双超压系统逐渐向单超压系统、静水常压系统过渡。单超压系统主要分布于盆地边缘的斜坡和潜山区,如歧北高斜坡、羊三木-扣村潜山等。静水常压系统则主要分布在离深凹区更远的沈青庄潜山和埕北斜坡区域。上部超压系统和下部超压系统的顶板分别位于东营组和沙三段内部,侧向上受盆地边缘和深大断裂控制。上部超压系统的形成主要受欠压实作用控制,以歧口主凹为中心呈环带分布;而下部超压系统的形成主要受生烃作用控制,以主凹和几大次凹为中心分布。未来,下部超压系统中保存的天然气将成为歧口地区超深层天然气勘探的重点对象。     

Present Geothermal Fields of the Dongpu Sag in the Bohai Bay Basin

The Dongpu sag is located in the south of the Bohai Bay basin, China, and has abundant oil and gas reserves. To date, there has been no systematic documentation of its geothermal fields. This study measured the rock thermal conductivity of 324 cores from 47 wells, and calculated rock thermal conductivity for different formations. The geothermal gradient and terrestrial heat flow were calculated for 192 wells on basis of 892 formation-testing data from 523 wells. The results show that the Dongpu sag is characterized by a medium-temperature geothermal field between stable and active tectonic areas, with an average geothermal gradient of 32.0°C/km and terrestrial heat flow of 65.6 mW/m2. The geothermal fields in the Dongpu sag is significantly controlled by the Changyuan, Yellow River, and Lanliao basement faults. They developed in the Paleogene and the Dongying movement occurred at the Dongying Formation depositional period. The geothermal fields distribution has a similar characteristic to the tectonic framework of the Dongpu sag, namely two subsags, one uplift, one steep slope and one gentle slope. The oil and gas distribution is closely associated with the present geothermal fields. The work may provide constraints for reconstructing the thermal history and modeling source rock maturation evolution in the Dongpu sag.     

南堡凹陷东营组层序地层格架与沉积体系

通过对地震、岩心、钻、测井资料综合分析,将东营组划分为1个二级层序、3个三级层序。并根据初次湖泛面和最大湖泛面特征将每个层序进一步划分为低位域、湖侵域和高位域等三个体系域。层序格架和展布受凹陷结构和断裂活动影响,高柳断层以北地区东营组沉积厚度薄,且后期剥蚀严重。南部滩海地区的各层序完整,厚度相对稳定。在层序格架内分析了南堡凹陷东营组的沉积体系,东北部陡坡带以发育水下扇、扇三角洲为主,西北部和南部缓坡带发育三角洲、扇三角洲和辫状河三角洲。层序界面、准层序（组）叠加样式以及沉积体系空间展布均受到构造活动的控制,强构造活动期形成退积式叠加模式,而弱构造活动期对应进积式叠加模式。对层序发育和油气成藏条件分析认为层序1低位域的扇三角洲砂体和层序2中的浊积砂体为寻找岩性油气藏的有利部位。     

Origin and Source of Deep Natural Gas in Nanpu sag,Bohai Bay Basin,China

Natural gas exploration in Nanpu sag, Bohai Bay Basin, has achieved breakthroughs in recent years, and a number of natural gas and condensate wells with high yield have been found in several structures in the beach area. Daily gas production of single wells is up to 170,000 m3, and high-yield wells are mainly distributed in?the Nanpu No. 1 structural belt.?Studies have shown that these natural gases are mainly hydrocarbon gases, with methane content about 80% to 90% and ethane 6%-9%, so they are mainly wet gas; and non-hydrocarbons are at a low level.?Carbon isotopes of methane range from -42‰ to -36‰, and ethane from -28‰ to -26‰. Calculated maturity based on the relationship between δ13C and Ro of natural gas, the gases are equivalent to those generated from organic matter when Ro is 1.0%-1.7% (mainly 1.25%-1.32%). The natural gas is oil-type gas generated from the source rocks at mature to high mature stage, associated with condensate, so carbon isotopes of the gases are heavier. Natural gas in the Nanpu No.1 structural belt is mainly associated gas with condensate. The analysis of the origin and source of natural gas and condensate, combined with the monomer hydrocarbon carbon isotopes and biomarker, indicated that the main source rocks in the Nanpu No.1 structural belt were Es3 (the lower member of the Shahejie Formation), followed by Es1 (the upper member of the Shahejie Formation).?The high-mature hydrocarbons from source rocks in the deep sag mainly migrated through deep inherited faults into shallow traps and accumulated to form oil and gas pools. Therefore, there is a great potential for exploring gas in deep layers.     

古新世以来郯庐断裂的位移量及其对莱州湾凹陷的控制

高分辨三维地震可视化及方差切片分析显示,郯庐断裂渤海海域莱州湾段北北东向断裂系发育。断层在水平方差切片上的拖拽现象、断裂带内部断层的组合关系以及凹陷沉积中心的迁移等,表明古新世以来该区存在右旋走滑运动。假设在东、西两支断层的走滑拉分作用下,根据可容纳空间不变原理,设计了三角形模型、长方形模型、半地堑型模型以及地堑型模型共四种模型,计算莱州湾凹陷南北长度和凹陷深度的关系,其中半地堑模型计算得到的郯庐断裂的水平位移为7km。结合断层的平面分布和断层的切割关系,表明古新世以来郯庐断裂的走滑拉分作用难以控制莱州湾凹陷的形成,走滑拉分作用只是在走滑断裂带内部形成了局部小型洼地,其规模很小,影响非常有限。     

渤海湾盆地南堡凹陷滩海潜山裂缝特征及其形成机制

裂缝是渤海湾盆地南堡凹陷滩海碳酸盐岩潜山储层的主要储集空间之一,其发育与否制约着南堡凹陷潜山油气藏成藏与产量。应用成像测井、镜下观察、岩心描述以及露头考察资料研究了南堡凹陷滩海碳酸盐岩潜山裂缝特征,并探讨了裂缝控制因素与形成机制。南堡凹陷滩海潜山裂缝以构造缝为主,裂缝比较发育,以微—窄缝(主要为5~50μm)为主。控制南堡凹陷滩海潜山裂缝发育的因素主要为拉张断陷作用与古风化作用,前者形成与正断层伴生的构造缝,后者形成非构造缝,包括风化缝、层面缝、溶塌碎裂缝,主要分布在古岩溶垂直渗流带内。构造缝形成经历了前始新世挤压、沙河街阶-东营阶拉伸断陷以及馆陶阶以来的走滑拉张三个过程,但有效的开启裂缝主要形成于沙河街阶-东营阶的拉伸断陷时期。     

南堡凹陷油气分布特征与主控因素分析

南堡凹陷已发现的油气储量分布具不均衡性。平面上,石油主要分布在南堡1号、2号和高尚堡构造带,天然气主要分布在南堡1、2、5号构造带。纵向上,油气主要分布在源上组合,源内和源下组合的油气储量相对较少。依据油气成藏要素的综合分析,确定了南堡凹陷油气分布主控因素：（1）烃源岩控制了油气的分布范围,已发现的80％以上的油气藏分布在距排烃中心15 km以内;（2）有利的沉积相带控制了沉积砂体,进而控制了油气的分布层位,目前已发现的油气储量主要分布在三角洲、河流沉积体系内;（3）断裂一方面控制了圈闭的类型和空间展布,进而控制油气藏的规模和位置,另一方面,断层作为油气纵向运移的通道,控制了油气纵向运移距离,已发现的油气藏90％以上分布在断裂带附近。综合而言,南堡凹陷油气分布受烃源岩、沉积相和断裂的多重控制。