断裂应力特征及其转折控油气规律研究——以南堡凹陷为例

为了分析断裂对油气宏观分布规律的控制作用,寻找有勘探潜力的油气富集带,文中以地质力学理论为指导,对南堡凹陷断裂组合应力特征、断裂转折及成因进行解析,并结合砂体分布和古今构造应力场分布特征,对南堡凹陷东营组油气分布规律和有利勘探区带做了研究。结果表明:断裂转折部位对油气分布有着控制作用,东营组已探明的油气主要在帚状断裂系、入字形断裂系、交织式断裂系转折轴部高曲率附近呈环带状分布;断裂转折凹面一侧控油性明显,从宏观上来看,油气具有沿沉积相带由细到粗的构造脊高点以及弧形断裂转折凹面一侧的选择性运移的特征,断裂转折轴部高曲率高孔、高渗域与高孔、高渗砂体沉积相带的有利对置决定了油气的主流向;综合研究指出,南堡凹陷北堡构造带是今后优势勘探的首要区带,其次是南堡构造带和南堡4号蛤坨构造带南部。     

渤海湾盆地南堡凹陷南部深层沙一段优质碎屑岩储层特征及成因机制

利用岩芯、薄片、扫描电镜和分析化验等资料,对南堡凹陷南部深层古近系沙一段（沙河街组一段）优质碎屑岩储层特征进行了分析并揭示其成因机制。研究表明：①南堡凹陷南部沙一段优质碎屑岩储层属于低孔中渗储层,发育原生孔隙、次生孔隙和微裂缝;②沙一段沉积期处于强水动力沉积环境,辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体普遍发育,岩性主要为中粗砂岩、含砾砂岩和砂砾岩等粗岩性,岩石类型主要为岩屑长石砂岩,石英、岩浆岩岩屑等刚性组分含量高,储层在强压实作用下仍保留了局部原生残余粒间孔,部分刚性组分强压条件下形成微裂缝;③沙一段与东三段为区域不整合接触,大气水的酸性流体在成岩初期以及烃源岩成熟之后产生的有机酸在成岩后期通过油源断裂和不整合面进入储层,造成长石、易溶碎屑等组分溶蚀形成次生孔隙,溶蚀作用不仅增加孔隙空间,而且扩大喉道宽度。结论认为：粗岩性和高刚性颗粒含量为原生孔隙的保存提供了物质基础;油源断层、不整合面为酸性流体的进入提供路径,促进了次生孔隙发育。     

南堡凹陷4号构造带蛤坨断层特征与油气成藏关系

南堡凹陷4号构造带断裂发育,既发育沟通烃源岩的深断裂,也发育沟通浅层圈闭的次级断裂。综合利用地震、测井、岩性等资料分析断层的空间展布,计算蛤坨断层的生长指数和断层泥比率（SGR）,分析断层的活动性、封堵性,评价其输导性能,并结合其与烃源岩生排烃期的匹配关系研究断裂与油气运移、聚集的关系及控制规律。在典型油气藏剖面解剖的基础上,建立了4号构造带油气运聚成藏模式。     

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。     

南堡1号构造馆三段断盖配置油气渗漏部位及其控藏作用

为了研究南堡凹陷南堡1号馆三段火山岩盖层上下油气分布规律,在馆三段火山岩盖层及其内油气渗漏断裂发育及分布特征研究的基础上,通过对馆三段火山岩盖层断接厚度与其封油气所需最小断接厚度相对大小的比较和对油气渗漏断裂凸面脊的确定,预测了南堡1号构造馆三段断盖配置油气渗漏部位;并结合油气分布,对断盖配置油气渗漏部位对油气成藏与分布的控制作用进行了研究。结果表明,南堡1号构造馆三段断盖配置发育10处油气渗漏部位,其中：F₂及分支断裂油气渗漏部位最发育,有3处油气渗漏部位;其次是F₁、F₆断裂,有2处油气渗漏部位;F₃、F₄、F₅和F₇断裂仅各发育1处油气渗漏部位。这些油气渗漏部位及附近有利于下伏东一段油气在上覆馆三段之上聚集成藏,应是造成南堡1-1断鼻、南堡1-3断块和南堡1-5断鼻北部油区油气既可以分布在下伏东一段又可分布在馆三段之上,而南堡1-5断鼻南部油气仅分布在下伏东一段的根本原因。     

Diagenesis and reservoir quality of sandstones with ancient “deep” incursion of meteoric freshwater——An example in the Nanpu Sag,Bohai Bay Basin,East China

An example of diagenesis and reservoir quality of buried sandstones with ancient incursion of meteoric freshwater is presented in this study. The interpretation is based on information including porosity and permeability, petrography, stable isotopic composition of authigenic minerals, homogenization temperatures (T_h) of aqueous fluid inclusions (AFIs), and pore water chemistry. These sandstones, closely beneath or far from the regional unconformity formed during the late Paleogene period, are located in the thick Shahejie Formation in the Gaoliu area of Nanpu Sag, Bohai Bay Basin, East China. Early-diagenetic calcite cements were leached to form intergranular secondary pores without precipitation of late-diagenetic calcite cements in most sandstones. Feldspars were leached to form abundant intragranular secondary pores, but with small amounts of concomitant secondary minerals including authigenic quartz and kaolinite. The mass imbalance between the amount of leached minerals and associated secondary minerals suggests that mineral leaching reactions occurred most likely in an open geochemical system, and diagenetic petrography textures suggest that advective flow dominated the transfer of solutes from leached feldspars and calcites. Low salinity and ion concentrations of present pore waters, and extensive water rock interactions suggest significant incursion of meteoric freshwater flux in the sandstones. Distances of the sandstones to the regional unconformity can reach up to 1800 m, while with significant uplift in the Gaoliu area, the burial depth of such sandstones (below sea level) can be less than 800–1000 m during the uplift and initial reburial stage. Significant uplift during the Oligocene period provided substantial hydraulic drive and widely developed faults served as favorable conduits for downward penetration of meteoric freshwater from the earth's surface (unconformity) to these sandstone beds. Extensive feldspar leaching has been occurring since the uplift period. Coupled high T_h (95∼115 °C) of AFI and low δ¹⁸O_(SMOW) values (+17∼+20‰) within the quartz overgrowths show that quartz cementation occurred in the presence of diagenetic modified meteoric freshwater with δ¹⁸O_(SMOW) values of −7∼−2‰, indicating that authigenic quartz only have been formed during the late reburial stage when meteoric fresh water penetration slowed down. Secondary pores in thin sections and tested porosity suggest that meteoric freshwater leaching of feldspars and calcite minerals generated approximately 7–10% enhanced secondary porosity in these sandstones. Meteoric freshwater leaching reactions cannot be ignored in similar sandstones that located deep beneath the unconformity, with great uplift moving these sandstones above or close to sea level and with faults connecting the earth's surface with the sandstone beds.     

南堡油田保持中深层泥页岩井壁稳定钻井液研究

在南堡油田中深层钻井过程中,东二、东三、沙一段泥页岩的剥落掉块经常造成井壁坍塌掉块、钻具阻卡、电测遇阻等井下复杂情况。分析了中深层泥页岩的理化特性,研究探讨了泥页岩的坍塌机理。在此基础上,提出了选用强封堵抑制型钻井液是有效抑制中深层泥页岩剥落掉块的根本措施。这一研究成果对于在南堡油田中深层开发工程中提高钻速、减少井下复杂情况发生具有重要意义。     

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。     

南堡凹陷南部沙一段控砂模式

南堡凹陷盆地内部构造特征复杂,砂体时空分布差异较大。为了明确砂体分布规律,首先对南部缓坡带构造-沉积背景进行研究和岩心相观察,识别了沙一段辫状河三角洲前缘砂体;进而通过对南部缓坡带层序地层格架的建立、沉积学研究和地震地质解释,发现沙一段砂体同时受到顺源和逆源两种同沉积断裂坡折带类型控制。其中,顺源坡折带控制了断槽物源通道的走向,逆源坡折带改变了水流的流向,阻止了砂体的运移。据此,建立了南堡凹陷南部缓坡带沙一段同沉积断裂的控砂模式,得出沙一段砂体具有"沙垒田凸起供砂,断槽物源通道输砂,逆源坡折带阻砂和同沉积洼槽带聚砂"的发育特点。     

南堡凹陷东营组同沉积构造活动性与沉积格局的配置关系研究

应用构造-层序地层分析的思维,通过构造格架与地层格架的关联分析,对南堡凹陷东营组沉积充填样式与过程、控制要素进行了综合研究。通过沉降史分析,并结合区域构造演化特征,古近纪可划分为4个次级构造幕。凹陷内断裂发育,同沉积断裂及其时空配置关系对凹陷内结构和沉积体系类型及其展布起着重要的控制作用。控凹断裂直接控制了局部构造带的可容纳空间变化和古地貌形态,从而形成不同的沉积展布特征。高柳断层是南堡凹陷内最为重要的二级断裂,其活动始于Es1沉积时期,在东营组沉积时期活动最为强烈。在东营组沉积时期,高柳断层将凹陷分为南、北两个独立的沉积系统,尤其在Ed3沉积期其强烈的翘倾作用使高柳地区成为一个孤立的湖盆,直接影响到了高柳地区的沉积充填。根据东营组沉积时期同沉积断裂组合样式划分出4种断裂坡折带:断崖型、断坡型、同向断阶型和反向断阶型,为研究南堡凹陷东营组同沉积断裂对沉积格局的控制作用提供了有利的指导,具有重要的石油地质意义。