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南黄海崂山隆起中、古生界油气保存条件分析

许振强 梁杰 陈建文 张鹏辉 张银国 王建强 雷宝华 杨传胜

许振强, 梁杰, 陈建文, 张鹏辉, 张银国, 王建强, 雷宝华, 杨传胜. 南黄海崂山隆起中、古生界油气保存条件分析[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2018, 38(3): 125-133. doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.03.012
引用本文: 许振强, 梁杰, 陈建文, 张鹏辉, 张银国, 王建强, 雷宝华, 杨传胜. 南黄海崂山隆起中、古生界油气保存条件分析[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2018, 38(3): 125-133. doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.03.012
XU Zhenqiang, LIANG Jie, CHEN Jianwen, ZHANG Penghui, ZHANG Yinguo, WANG Jianqiang, LEI Baohua, YANG Chuansheng. Evaluation of hydrocarbon preservation on the Laoshan uplift[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2018, 38(3): 125-133. doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.03.012
Citation: XU Zhenqiang, LIANG Jie, CHEN Jianwen, ZHANG Penghui, ZHANG Yinguo, WANG Jianqiang, LEI Baohua, YANG Chuansheng. Evaluation of hydrocarbon preservation on the Laoshan uplift[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2018, 38(3): 125-133. doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.03.012

南黄海崂山隆起中、古生界油气保存条件分析


doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.03.012
详细信息
    作者简介:

    许振强(1980—),男,高级工程师,主要从事海洋油气调查与管理工作, E-mail:xzq17@aliyun.com

    通讯作者: 梁杰(1979—),男,高级工程师,主要从事海洋油气调查与评价工作, E-mail:lj_100@163.com
  • 基金项目:

    国家专项项目 DD20160147

    国家专项项目 DD20160152

    南黄海崂山隆起和滩海区海相地层油气资源战略选区 2009GYXQ10

    山东省自然科学基金博士基金项目“松辽盆地南部下白垩统辫状三角洲致密气砂岩储层差异性成岩演化过程对储层储集性能的影响” ZR2017BD034

    油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放基金 PLC201712

    南黄海前第三系油气前景研究 XQ-2005-01

    国家自然科学基金青年基金项目“下扬子地区下寒武统深水陆棚相富有机质泥页岩差异性成岩演化过程及其对孔隙发育的控制作用” 41702162

  • 中图分类号: P418.130.2

Evaluation of hydrocarbon preservation on the Laoshan uplift

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-26
  • 修回日期:  2018-04-17
  • 刊出日期:  2018-06-28

南黄海崂山隆起中、古生界油气保存条件分析

doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.03.012
    作者简介:

    许振强(1980—),男,高级工程师,主要从事海洋油气调查与管理工作, E-mail:xzq17@aliyun.com

    通讯作者: 梁杰(1979—),男,高级工程师,主要从事海洋油气调查与评价工作, E-mail:lj_100@163.com
基金项目:

国家专项项目 DD20160147

国家专项项目 DD20160152

南黄海崂山隆起和滩海区海相地层油气资源战略选区 2009GYXQ10

山东省自然科学基金博士基金项目“松辽盆地南部下白垩统辫状三角洲致密气砂岩储层差异性成岩演化过程对储层储集性能的影响” ZR2017BD034

油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放基金 PLC201712

南黄海前第三系油气前景研究 XQ-2005-01

国家自然科学基金青年基金项目“下扬子地区下寒武统深水陆棚相富有机质泥页岩差异性成岩演化过程及其对孔隙发育的控制作用” 41702162

  • 中图分类号: P418.130.2

摘要: 崂山隆起位于南黄海盆地中部,海相中-古生界分布广泛且厚度大,其构造演化经历了加里东、海西、印支、燕山和喜山等多期构造运动,早期油气聚集可能在后期受到不同程度的破坏,因此,油气保存条件是崂山隆起油气勘探能否取得突破的关键因素。通过综合分析构造运动中抬升剥蚀作用和断裂作用与油气保存的关系,以及盖层条件与油气保存的关系,探讨崂山隆起内部油气保存条件的差异性以指导该区油气勘探。结果表明:崂山隆起呈差异性油气保存特点,位于崂山隆起中南部的高石稳定带是一个早期断裂不发育的弱变形区,后期构造运动改造破坏程度较弱,特别是下古生界具备较为优越的生储盖组合,构造多以断背斜和低幅宽缓背斜为主,发育多个大型圈闭,岩浆活动相对较弱,油气保存条件较为优越;而崂山隆起北部的青峰变形带断裂系统发育,地层褶皱变形强烈,单个圈闭规模较小,油气保存条件相对较差;高石稳定带中南部是进一步油气勘探和调查参数井钻探的重点目标区。

English Abstract

  • 南黄海盆地—下扬子陆域地区海相中-古生界油气显示呈现多样性,在不同层位见凝析油、轻质油、油斑、油迹、荧光、天然气、CO2及固体沥青等油气显示[1-5]。通过对下扬子陆域地区海相地层现有的3个油气藏(句容油田、朱家墩油气田、黄桥油气田)、代表性的古油藏(余杭泰山古油藏)以及位于南黄海崂山隆起西部的大陆架科学钻探CSDP-2井的油气显示和分布情况的分析表明,南黄海盆地—下扬子陆域地区海相地层在地史上曾发生大规模的油气生成、运移以及聚集成藏,具有多源多期成藏的特征[2, 5-7]。目前,南黄海盆地已历经五十余年的油气勘探历程,实施钻井共29口,但尚未有工业性油气流的发现,南黄海盆地在其形成过程中经历了多期多幕构造运动的叠加改造,因而油气保存条件涵盖油气生成、运移和聚散的全过程,是制约其油气勘探突破的关键。越来越多研究成果表明,位于南黄海盆地中部的崂山隆起发育多个油气地质条件良好且生储盖组合完整的大型构造圈闭[8, 9],然而针对该区域的油气保存条件尚未涉及。本文围绕崂山隆起地层发育特征、构造运动与油气保存、盖层条件与油气保存等多角度综合分析其油气保存条件,将有助于开展崂山隆起圈闭评价,对于分析今后的油气勘探方向具有重要的意义。

    • 南黄海是下扬子地块的主体,其沉积构造演化与苏北地区具有相似性[10, 11],中新生代自北向南可分为3部分:烟台坳陷、崂山隆起和青岛坳陷(图 1)。崂山隆起位于南黄海盆地中部,处于烟台坳陷和青岛坳陷之间,呈近EW向展布。重磁资料及下扬子陆域地表露头揭示,崂山隆起位于重力场正异常区、NE向宽缓磁异常区,其基底是由高度混合岩化或花岗岩化的深变质片麻岩组成,基底固结程度高,推测是一个具刚性的古陆核[11]

      图  1  南黄海及邻区大地构造位置略图

      Figure 1.  Tectonic map showing location of the South Yellow Sea Basin and adjacent area

    • 下扬子陆域地区野外观测及南黄海海域钻井揭示均表明[1, 5, 11],作为下扬子地块主体的南黄海盆地,海相中-古生界分布广泛,厚度大(图 2a)。结合南黄海盆地海相地层占主导,可将海相中-古生界划分为烟台冲断带、崂山断隆带、青岛断褶带(图 2b)。崂山隆起震旦系-三叠系各套地层发育较为齐全(图 2c),局部零星分布有白垩系—古近系。其中下古生界主要发育志留系、奥陶系、寒武系,从地震剖面反射结构和特征来看,下古生界内部地层基本呈整合或平行不整合接触关系,因此整体上来看,下古生界各段地层的现今构造特征基本一致;上古生界发育泥盆系、石炭系和二叠系;中生界基本只发育青龙组灰岩地层,侏罗系和白垩系整体不发育。根据生储盖组合的配置关系,崂山隆起海相古生界地层共发育3套生储盖组合[9, 11]:第Ⅰ套组合:下寒武统幕府山组泥质岩(烃源岩)+上震旦统灯影组白云岩(储层)+下寒武统幕府山组泥质岩(盖层);第Ⅱ套组合:下寒武统幕府山组泥质岩(烃源岩)+中上寒武统—奥陶系白云岩及灰岩(储层)+下志留统高家边组泥质岩(盖层);第Ⅲ套组合:下志留统高家边组泥质岩(烃源岩)+中上志留统砂岩以及石炭系—下二叠统栖霞组灰岩+上二叠统龙潭—大隆组泥质岩(盖层)(图 2a)。

      图  2  南黄海崂山隆起海相地层特征

      Figure 2.  Characteristics of marine strata on Laoshan uplift of South Yellow Sea basin

    • 综合分析南黄海盆地地震地质解释剖面和地层发育特征,发现南黄海盆地海相地层遭受不同程度剥蚀,全区残余厚度变化较大,局部高部位可能剥蚀至奥陶系,中生界和古近系也有一定程度剥蚀(图 3)。

      图  3  构造演化史剖面

      Figure 3.  Tectonic evolutionary sections

      崂山隆起处于下扬子地台构造相对稳定区,其地震剖面结构特征和地层发育特征反映了加里东和海西两期构造运动总体上对崂山隆起区影响相对较弱,崂山隆起震旦纪—三叠纪地层形成广覆式沉积,经历了加里东和海西运动后仍处于稳定克拉通沉积阶段,志留系—石炭系在崂山隆起区厚度变化不大(图 3),表现为整体上对下寒武统幕府山组泥质岩和下志留统高家边组泥质岩两套盖层的剥蚀程度较小,反映出对油气保存的破坏作用较弱。而对崂山隆起南北两侧的青岛坳陷和烟台坳陷改造作用较为强烈,志留纪晚期的加里东运动(广西事件)导致包括南黄海盆地在内的下扬子地块整体隆升并接受剥蚀[12-14],造成上志留统、中—下泥盆统沉积的大面积缺失,并发生轻微的褶皱运动,对油气保存具有较强的破坏作用。印支期华北块体与扬子块体的碰撞,使下扬子地台形成广泛的褶皱体系[15-18],结束了崂山隆起长期总体沉降稳定的格局,造成三叠系抬升普遍遭受剥蚀,北部烟台坳陷与崂山隆起局部高部位甚至剥蚀了二叠系龙潭组(图 3),上二叠统—三叠系的剥蚀程度与印支运动挤压褶皱作用形成的局部高低密切相关。印支末期崂山隆起并没有形成现在的明显隆起,推测只有隆起的雏形,相对高部位地层剥蚀程度高,相对低部位形成了一定厚度的三叠系青龙组灰岩沉积。

    • 加里东—海西期,崂山隆起断裂系统受运动主应力方向影响,以NE-NEE向为主,该期断裂活动强度不大,少见高角度穿透型冲断层。印支期,作为崂山隆起中-古生界断裂的主要形成期,主要发育逆冲和逆掩断层,逆断层的冲断活动在南部形成了NE-SW向的褶皱构造带,在北部发育一系列的NE向的控制断层形成多个逆冲带。燕山—喜山期,则以拉张断裂体系发育为主,海相上古生界—中生界的浅部地层发育一些浅层正断层。

      综观崂山隆起中-古生界变形程度,反映出崂山断隆带南北两侧构造变形差异明显:北部构造变形程度大,中-古生界发育大型的逆冲断层,受断层的控制和影响形成多个逆冲带或逆冲推覆带;中、南部中-古生界变形程度较小,属于构造相对稳定区,该区断层发育少,规模小,地层变形幅度小,产状整体平缓。因而,根据崂山断隆带沉积展布特征、构造变形样式、地层保存状况的区别,可大致划分出两个次级构造带,分别是北部的青峰变形带和中、南部的高石稳定带(图 4)。这两个次级构造带的存在,反映出南黄海盆地北强南弱的不对称对冲格局。其中青峰变形带整体上为一个盖层滑脱型逆掩推覆体系,断裂系统发育,地层褶皱变形强烈,局部构造圈闭以断鼻为主,圈闭形态深浅变化大,一致性差,单个规模较小;而高石稳定带则是一个早期断裂不发育的弱变形区,深大断裂不发育,浅层断层较发育,变形较弱,构造以宽缓褶皱或断鼻、断块为主,局部圈闭以断背斜或受晚期正断层复杂化的背斜为主,圈闭形态较北部变形区完整,圈闭类型优越,圈闭单个面积较大,深浅层一致性好。

      图  4  崂山隆起断裂系统与次级构造带

      Figure 4.  Fault system and secondary tectonic belt of the Laoshan Uplift

    • 崂山隆起中-古生界具备下扬子陆域的盖层特征,盖层以泥质岩为主[9, 19-21],主要包括下寒武统幕府山组、下志留统高家边组和上二叠统龙潭组-大隆组泥页岩。

    • 下扬子陆域早寒武世沉积时期发生大规模海侵,区域沉积了大套泥质岩,南黄海盆地的沉积格局延续了下扬子陆域的沉积格局,南北为斜坡-陆棚相沉积,中央为台地相沉积,其中崂山隆起东部主要为台地相沉积区,中南部及北部则以斜坡-陆棚相沉积为主。下扬子陆域钻井揭示下寒武统泥质岩的突破压力主要为14.2~21.1MPa,总体反映出突破压力较大[6]。地震资料解释、海陆对比分析揭示,幕府山组泥质岩厚度多为50~200m,厚度较大且分布较广,反映出第Ⅰ套组合盖层具有较好的封盖能力,但该套地层目前在南黄海尚未钻遇,推测崂山隆起中南部及北部斜坡-陆棚相的泥质岩发育带为有利的区域性盖层区。

    • 下扬子陆域高家边组现今保留较为完整、基本上连片分布,属岩性单一的盆地-陆棚区沉积的均质盖层,泥质岩厚度大,分布稳定[22-24]。江苏大部分地区该套泥质岩厚度大于600m,其中句容、黄桥地区可达1400m。下扬子地块兴参1井突破压力大于12MPa,最大达85.9MPa。此外,圣科1井突破压力大于16MPa,句参2井突破压力为12~16 MPa[9],具备较好的封盖能力。位于崂山断隆带青峰变形带的CSDP-2井钻遇高家边组泥质岩,其泥质较纯、厚度大,断层不发育,单套泥岩厚度可达115m(图 5)。整体而言,高家边组泥质岩全区分布、厚度稳定,反映出第Ⅱ套组合盖层具有较好的封盖能力,是崂山隆起下古生界最为有利的盖层。

      图  5  CSDP-2井古生界盖层特征

      Figure 5.  Cores of Palaeozoic cap-rock of the Well CSDP-2

    • CSDP-2井钻遇龙潭-大隆组泥质岩,单套泥岩厚度偏小,泥质不纯,发育一定的高角度裂缝(图 5),累计厚度合计超过700m,可能存在地层叠置,究其原因,推测认为CSDP-2井位于青峰变形带,地层在构造应力作用下沿泥质岩层面滑动,导致地层叠置现象。整体而言,崂山隆起高石稳定带和青峰变形带的龙潭-大隆组泥质岩遭受一定程度剥蚀,保存不完整,削弱了第Ⅲ套组合盖层的整体封盖能力,难以构成良好的区域性盖层,仅发育局部盖层;但由于受南北不对称作用的影响,高石稳定带盖层条件要优于青峰变形带。

    • 南黄海盆地—下扬子陆域及邻区岩浆侵入活动主要始于中侏罗世,但岩浆活动相对较弱[9]。在晚侏罗世—早白垩世岩浆活动变强,岩浆岩以中酸性、弱酸性侵入岩为主,航磁资料显示,岩浆活动主要集中在崂山隆起东南部,分布较为局限[25],仅可能对一些早期形成的油气藏有一定破坏作用,而在其他地区油气保存条件受岩浆活动影响则相对较小。整体而言,崂山隆起岩浆活动相对较弱。

    • 尽管多期构造事件造就了南黄海叠合盆地复杂的构造格局[20, 25-28],但是崂山隆起整体上断层活动规模最小,断裂活动最弱,构造相对简单,更有利于海相地层油气成藏及保存。下志留统高家边组及以下地层保持相对完整[9, 11, 29],后期构造运动影响较弱,且有志留系滑脱层的存在,断裂不发育,油气保存条件较好,生储盖配置良好,有利于下古生界(第Ⅰ套组合和第Ⅱ套组合)成藏;高家边组以上的浅部地层断裂相对较为发育,特别是印支运动挤压剥蚀作用显著,基本缺失中、新生界,以致下三叠统遭受严重剥蚀,因此浅部(第Ⅲ套组合)保存条件相对较差。

      崂山隆起磁力资料、地震剖面精细解释反映了高石稳定带东部发育有火成岩,青峰变形带构造复杂、断裂多、地层成像不清(图 6a)。与之相比,高石稳定带中南部地震资料品质相对较好,标志层特征清晰,古生界分布稳定,产状特征较清楚(图 6b);其下古生界具有优越的烃源条件、完整的生储盖组合;构造多以断背斜和低幅宽缓背斜为主,目的层埋藏相对较浅,发育多个大型圈闭,最大圈闭面积达220km2;油气成藏条件好,下古生界后期改造破坏较弱,有利于原生油气藏的保存,上古生界虽然遭受破坏,但具有多源成藏的优势。综上,高石稳定带中南部构造稳定、生储盖配置较为良好、岩浆活动相对较弱,油气保存条件较为优越,是崂山隆起海相古生界油气调查首选有利区带。

      图  6  崂山隆起次级构造带构造特征与地层分布

      Figure 6.  Structural characteristics and stratigraphic distribution of secondary structural belt of the Laoshan Uplift

    • (1) 崂山隆起海相中—古生界保存相对齐全、分布稳定,构造强度弱于其南北两侧的青岛坳陷和烟台坳陷。

      (2) 南黄海盆地受北强南弱的不对称对冲作用的影响,在崂山隆起区形成了两个次级构造带——北部的青峰变形带和中、南部的高石稳定带;其中青峰变形带断裂系统发育,地层褶皱变形强烈;而高石稳定带则是一个早期断裂不发育的弱变形区,深大断裂不发育,浅层断层较发育,与青峰变形带相比更有利于海相地层油气成藏及保存。

      (3) 高石稳定带中南部断裂活动弱、断层活动规模小、断裂发育少,上古生界区域盖层后期遭受剥蚀、断裂破坏,油气保存条件相对较差;下古生界构造稳定、生储盖保存完整、大型圈闭发育、岩浆活动相对较弱,油气保存条件较为优越且埋藏较浅,是崂山隆起海相古生界油气调查首选目标区。

参考文献 (29)

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