（地质学专业论文）东营凹陷“红层”层系构造特征与原型盆地格局.pdf

中图分类号：t e l 2 1 2 单位代码：1 0 4 2 5 学号：s 0 8 0 1 0 1 2 0 寸闺石油土学 硕士学位论文 c h i n au n i v e r s i t yo fp e t r o l e u mm a s t e rd e g r e et h e s i s 东营凹陷“红层 层系构造特征与原型盆地格局 t h es t r u c t u r a lf e a t u r ea n dp r o t o t y p eb a s i nr e s e a r c h o ft h er e db e d si nd o n g y i n g s a g 学科专业：地质学 研究方向：油区构造解析 作者姓名：郑浩 指导教师：宋明水教授级高工 吴智平教授 二。一一年六月 t h es t r u c t u r a lf e a t u r ea n d p r o t o t y p eb a s i n r e s e a r c ho ft h er e db e d si nd o n g y i n gs a g at h e s i ss u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：z h e n gh a o s u p e r v i s o r ：p r o f s o n gm i n g s h u i p r o f w uz h i p i n g s c h o o lo fg e o s c i e n c e s c h i n au n i v e r s i t yo fp e t r o l e u m ( e a s t c h i n a ) 5舢8舢6m 同 7m 8m 1 胂y 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 数立整日期：m 1 年易月f e t 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、 借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、 缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：盗造 指导教师签名： 日期： o t l 年6 月f 日 丁7 日期：，1 年6 月r e l 摘要 东营凹陷南坡孔一段一沙四下( e k l e s 4 x ) 为一套外观以红色为主色调的冲积扇一河 流相沉积地层，被称为“红层”；随着勘探的深入，“红层”层系已逐步成为胜利油田一 个重要的油气勘探接替阵地；由于“红层 层系本身并不具有生油条件，其油气主要来 源于沙四上亚段和沙三段的烃源岩，断裂输导体系及储层发育特征是“红层 层系油气 成藏的关键，因此分析东营凹陷“红层 构造演化特征、恢复“红层 沉积时期原型盆 地格局对于“红层 层系油气藏勘探具有重要意义。 本论文以各种钻井岩心、录井、测井、三维地震、地球化学等地质资料的详细分析 解释为基础，从断裂构造的静态精细描述、动态系统刻画入手，结合地层剥蚀厚度、原 始厚度的恢复，分析断裂构造对沉积与剥蚀的控制作用，恢复了“红层 沉积期原型盆 地格局。 构造几何学特征分析表明，断裂是东营凹陷南坡“红层”最主要的构造形式。现今 切割“红层”层系的断裂体系主要发育北东向、近东西向和北西向三组断裂，平面组合 特征表现为平行式、雁列式、羽列式、斜交式等多种类型；剖面特征以伸展构造样式发 育为主，主要发育反向和顺向翘倾断块、“y ”字型组合、堑垒组合、逆牵引背斜等。 依据断裂发育时间，可将影响东营凹陷“红层 层系的断裂划分为“红层 沉积前、 “红层 沉积期和“红层沉积后三大断裂体系：沉积前主要表现为n w 向断裂控盆， 陈南断层东段、石村断层将现今凹陷分隔为北部的沉积主体和南部的博兴地区两个次级 盆地；“红层 沉积期发育的断裂体系特征表现为对陈南断层东段、石村断层等“红层 沉积前n w 向断裂体系的继承性发育与改造，以及高青一平南断层、陈南断层西段、滨 南断层、博兴断层等n e e 向断裂的产生；沉积后断裂体系以n e e 或近e w 向为主，表 现为对“红层 层系的切割和改造，其剥蚀区主要位于n e e 向( 或n e 向) 的正向构造 带和南部缓坡带。 综合构造、沉积及地层剥蚀等方面的研究认识，东营凹陷“红层”沉积期的原型盆 地格局整体表现为一个北东断西南超的断陷盆地，陈南断层东段、石村一阳信断裂带等 北西向断层将盆地分割成两个次洼，最大的沉积中心位于陈南断层东段下降盘，沿n w 方向石村一滨南一林樊家一阳信一线，存在着呈串珠状展布的次级沉积中心。 关键字：构造特征，原型盆地恢复，“红层”，东营凹陷 t h es t r u c t u r a lf e a t u r ea n dp r o t o t y p eb a s i nr e s e a r c h o ft h er e db e d si nd o n g y i n gs a g z h e n g h a o ( g e o l o g y ) d i r e c t e db yp r o f s o n gm i n g s h u ia n dp r o f w uz h i p i n g a b s t r a c t e k l - e s 4 xf o r m a t i o n si nt h es o u t h e r ns l o p eo fd o n g y i n gs a gi sd e p o s i t e das e to fa l l u v i a l f a n f l u v i a lf a c i e sa n di sc a l l e d r e db e d s ”b e c a u s ei t sr e di nc o l o r w nf u r t h e re x p l o r a t i o n ， t h e “r e db e d s ”g r a d u a l l yb e c o m e sa ni m p o r t a n tb a c k u pa r e af o rp e t r o l e u me x p l o r a t i o n i ti so f g r e a ts i g n i f i c a n c ef o rt h er e s e r v o i re x p l o r a t i o no f r e db e d s t oa n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i c so f s t r u c t u r a le v o l u t i o no f r e db e d s i nd o n g y i n gs a ga n dt or e s t o r et h ep r o t o t y p eo fs t r u c t u r a l f r a m e w o r ki nt h ep e r i o dt h e r e db e d s ”d e p o s i t e d b a s e do nd e t a i l e da n a l y s i sa n di n t e r p r e t a t i o no nv a r i o u sg e o l o g i c a ld a t ao f c o r e s ，l o g g i n g ， w e l ll o g g i n g ，s e i s m i ca n dg e o c h e m i c a ld a t ae t c ，t h ep r o t o t y p eo fs t r u c t u r a lf r a m e w o r ki nt h e p e r i o dt h a t r e db e d s d e p o s i t e dw a sr e c o v e r e db yt h e d e t a i l e dd e s c r i p t i o no ff a u l t e d s t r u c t u r e sf i r s t l ya n db yt h ea n a l y s i so ft h e c o n t r o l l i n ge f f e c t o ff a u l t e ds t r u c t u r e s t o d e p o s i t i o na n de r o s i o nc o m b i n e d 、析t i lt h er e s t o r e dd e n u d e dt h i c k n e s sa n do r i g i n a lt h i c k n e s s o fs 仃a t a i ti ss h o w nb ya n a l y s i so ng e o m e t r i c a lc h a r a c t e r i s t i e so fs t r u c t u r e st h a tt h e r e db e d s ”i s t h em a i ns t r u c t u r a ls t y l e si nt h es o u t h e ms l o p eo f d o n g y i n gs a g f a u l ts y s t e m st h a td i s t r i b u t e i nt h e r e db e d s ”a r ed i v i d e di n t ot h r e eg r o u p s ：s o m ef a u l t sa r ei nn ed i r e c t i o n ，s o m ea r ei n e wd i r e c t i o na n do t h e r sa r ei nn wd i r e c t i o n f a u l t sa s s e m b l a g e so nt h ep l a n ea r ep a r a l l e l ，e n e c h e l o n ，p i n n a t ea n do b l i q u ei na r r a n g e m e n t o nt h ep r o f i l e ，s t r e n c hs t r u c t u r a ls t y l ei st h e m o s td e v e l o p e d ，w h i c hi n c l u d ec o n c o r d a n ta n da n t i t h e t i ct i t l e df a u l t b l o c k s ，y - s h a p e a s s e m b l a g e ，h o r s ta n dg r a b e na sw e l la sr e v e r s ed r a ga n t i c l i n ee t c b a s e do nt h ep e r i o dt h a tf a u l t sf o r m e d ，f a u l t st h a ta f f e c t e dt h e r e db e d s i nd o n g y i n g d e p r e s s i o nc a nb ed i v i d e dt h r e ef a u l t ss y s t e m s ：f a u l ts y s t e m sd e v e l o p e db e f o r e r e db e d s d e p o s i t e d ，d u r i n g r e db e d s d e p o s i t e da n da f t e r r e db e d s d e p o s i t e d b e f o r et h ed e p o s i t i o n o f r e db e d s ”，t h en w - t r e n d i n gf a u l t sc o n t r o l l e dt h eb a s i n t h ee a s ts e c t i o no ft h ec h e n n a n f a u l ta n ds h i c u nf a u l td i v i d e dt h ep r e s e n td e p r e s s i o ni n t ot w os u b - b a s i n s ，i e t h em a i n d e p o s i t i o n a lb o d yi nt h en o r t ha n db o x i n ga r e ai nt h es o u t h t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ef a u l t s y s t e m sd u r i n gt h ep e r i o dt h a t r e db e d s d e p o s i t e da r et h a tt h ei n h e r i t e dd e v e l o p m e n ta n d r e c o n s t r u c t i o no fn w - t r e n d i n gf a u l ts y s t e mt h a td e v e l o p e db e f o r e r e db e d s ”d e p o s i t e d ， w h i c hi n c l u d e st h ee a s ts e c t i o no ft h ec h e n n a nf a u l t ，s h i c u nf a u l ta n ds oo na n dt h ef o r m a t i o n o ft h eg a o q i n g - p i n g n a nf a u l t 、w e s t e r no fc h e n n a nf a u l t 、b i n n a nf a u l t 、b o x i n gf a u l ta n d o t h e rf a u l t sw i t i ln e ed i r e c t i o n f a u l ts y s t e mf o r m e da f t e r “r e db e d s ”d e p o s i t e da r em a i n l yi n n e eo re wd i r e c t i o n w h i c hc u ta n dr e c o n s t r u c tt h e r e db e d s ”f o r m a t i o n s 1 1 1 ed e n u d e d a r e a sl i ei nn e e ( o rn e ) - t r e n d i n gp o s i t i v ee l e m e n tz o n e sa n ds o u t h e mg e n t l es l o p e b a s e do nt h ec o g n i t i o n so fs t r u c t u r e s ，s e d i m e n t a t i o n ，a n ds t r a t ad e n u d m i o n ，t h eo v e r a l l f r a m e w o r ko fp r o t o t y p eb a s i ni nt h ed e p o s i t i o n a lp e r i o do f r e db e d s f o r m a t i o ns h o w st h a ti t i saf a u l t e db a s i n 、析maf a u l ti nt h en o r t h e a s ta n da no v e r l a pi nt h es o u t h w e s ti nd o n g y i n g s a g 1 1 1 es a gi sd i v i d e di n t ot w os e c o n d a r ys a g sb yt h ee a s t e r np a r to fc h e n n a nf a u l ta n d s h i c u n y a n g x i nf a u l tz o n ee t c 1 1 1 ed e p o s i t i o n a lc e n t e rl o c a t e so nt h ed o w n c a s ts i d eo ft h e e a s tc h e n n a nf a u l t s e c o n d a r yd e p o s i t i o n a lc e n t e r sd i s t r i b u t e dl i k eas t r i n go fb e a d sa l o n g s h i c u n - b i n n a n - l i n f a n ji a - x i n y a n gi nn w d i r e c t i o n k e yw o r d s ：s t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c s ，r e s t o r a t i o no fp r o t o t y p eb a s i n , “r e db e d s ”，d o n g y i n g s a g 目录 第一章绪论1 1 1 研究目的与研究意义1 1 2 研究现状与存在问题1 1 2 1 国内外研究现状1 1 2 2 工区概况3 1 2 3 存在的主要问题5 1 3 主要研究内容及方法6 1 4 研究思路与技术路线7 第二章“红层 层系地层发育特征8 2 1 东营凹陷“红层 层系的判识与划分8 2 1 1 地震反射特征9 2 1 2 岩心特征一1o 2 1 3 常规测井曲线特征j 1 0 2 2 东营凹陷“红层 残留展布特征一1 3 第三章“红层”层系的构造发育与演化特征1 8 3 1 “红层 断裂体系的几何学特征18 3 1 1 断裂级别的划分1 8 3 1 2 断裂的平面展布特征1 9 3 1 3 断裂的剖面构造样式2 2 3 2 “红层 断裂体系的形成与演化2 7 3 2 1 主要断层活动性的定量分析2 8 3 2 2 “红层断裂体系的演化4 0 第四章“红层 沉积期的原型盆地格局恢复4 6 4 1 平衡剖面分析4 6 4 2 “红层 顶部地层剥蚀量的恢复一5 1 4 3 构造对“红层 沉积与剥蚀的控制作用5 3 4 4 “红层”沉积期原型盆地格局一5 8 结 论一6 5 参考文献6 6 攻读硕士学位期间取得的学术成果7 0 驾c j 射7 1 v 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究目的与研究意义 本论文研究来源于中国石油大学( 华东) 地球资源与信息学院和中石化胜利油田重 点科技攻关项目东营凹陷“红层 原型盆地格局及构造对其成藏的控制。 东营凹陷南坡孔一段一沙四下( e k l e s 4 x ) 为一套外观以红色为主色调的冲积扇一河 流相沉积地层，被称为“红层”。近年来的勘探实践表明，济阳坳陷钻遇“红层 的探 井共有8 0 8 口，占总探井数的1 3 9 6 ，2 6 4 口见到油气显示，已上报三级储量1 1 亿吨， 预测济阳坳陷“红层”圈闭资源量4 7 亿吨，具有勘探潜力大、储量丰度高、产能效果 好的特点，是胜利油田继滩坝砂岩油藏之后最为现实的勘探接替阵地。 然而目前东营凹陷“红层 研究相对薄弱，南部斜坡带与洼陷带勘探程度较低，钻 遇孔店组的井数量极少，缺乏整体系统的岩心、测井、地震资料，对“红层 的原始沉 积及后期改造作用认识不明，这在一定程度上制约了下一步对东营凹陷深层油气的勘探。 基于上述考虑，本文选择东营凹陷为研究对象，以“红层 层系构造演化特征及原 型盆地格局为研究内容，系统地从几何学、动力学等方面对东营“红层 层系的构造特 征进行精细分析，探讨“红层沉积期原型盆地格局，为“红层 层系油气勘探提供指 导。 1 2 研究现状与存在问题 1 2 1 国内外研究现状 目前众多国内外学者【1 5 1 对红层的定义、分布、形成条件、地层划分做了大量的研 究工作。彭华等p l 认为红层是一套以红色为主色调的陆相碎屑岩沉积，受沉积环境的改 变和后期地质改造作用，可能会导致一些棕黄色、红褐色、灰紫色等偏差色。吴志才【5 】 对红层沉积环境进行研究后认为，红层大多形成于封闭、干燥、炎热的内陆环境，多发 育有膏岩层。刘尚仁对国外的一些红层进行研究后认为其存在海相成因。李廷勇，彭华 等在前人研究的基础上，将红层的形成条件初步概括为以下几个方面：( 1 ) 易于接受沉 积的古盆地和古湖盆环境；( 2 ) 干旱、炎热的气候条件：( 3 ) 适当的古构造运动。由于 红层油气藏的勘探程度还比较低，有关于红层中油气的运移、储集、封盖、保存的研究 还处于起步阶段。 由于红层层系本身不具有生烃条件，断裂输导体系、圈闭条件、储层发育情况是油 气成藏的主要控制因素，因此明确红层层系的构造发育特征及原型盆地格局是研究的关 第一章绪论 键。众多专家学者睁1 0 】对济阳坳陷中、新生代构造样式研究表明，其构造样式类型大体 可以划分为伸展、伸展一走滑、反转三大类( 表1 一1 ) ，具体又可划分为多种复杂形式。 宗国洪【l l 】等认为济阳坳陷经历了三叠纪逆冲造山运动期，晚侏罗世至早新世负反转时 期，中始新世至渐新世右旋扭张时期，中新世至全新世主动裂谷时期，导致了济阳坳陷 复杂多变的构造格局。王世虎【1 2 j 等认为济阳坳陷受印支挤压，中生代中期裂陷，晚期抬 升，古近纪的强烈断陷，新近纪整体拗陷等作用共同影响，再加上地幔抬升以及走滑运 动产生的拉分作用，造成了现今北断南超的构造格局。王颖i l3 j 等认为济阳坳陷在形成过 程中受到郯庐断裂带的影响。陈洁【1 4 】认为构造运动为油气藏的形成提供了大量有利的存 储空间以及必要的温度、压力条件。李丕龙【1 5 】在陆相断陷盆地油气地质与勘探卷一 中，依据中、新生代断陷盆地演化过程中所体现出的特征将其划分为裂陷期、断陷期和 拗陷期三个阶段。 表1 - 1 济阳坳陷主要构造样式类型发育特征表 曩饿颤决 锄删a 找 自磊段甄块 反自焉馈颤块蟹耋辑i 块 。 嚣动断阶 砂秽 伸展构造样式 灌山梅遣 钮会名器 重力臂辩 琴枣罗岁 奠础霄辩l 力滑动麓霄形 地层棒蕾蕾霄蓐 赢辟构造 翼公 叠主；西悉量糟浆毫肆 伸展一走滑构造样式 萝 反转构造样式 呵可 而东营凹陷作为济阳坳陷一个重要的产油区，勘探程度较高，众多学者从不同方面 对其进行研究。陈书平等【1 6 1 认为东营凹陷e s 4 - - e k 中发育大量伸展断层，并且经历了e k - - e s 4 盆地裂陷早期，e s 2e s 3 裂陷中期断块强烈活动，e s l - - e d 裂陷晚期，晚第三纪和 第四纪后裂陷阶段等四个构造演化阶段。漆家福等【1 7 】对东营凹陷主干边界断层，构造特 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 征进行研究，指出渤海湾盆地区岩石圈发生n w e s 向区域拉张作用和近n s 向拉张作 用的叠加可能是导致东营凹陷古近纪的双向伸展构造形成的原因。阳怀忠，任建业指出 东营凹陷经历了两次强烈的负反转作用，并直接影响了当时断陷盆地的发育。叶兴树等 【1 8 】认为东营凹陷的断裂活动不仅影响了构造的形成，发展演化，还控制着凹陷内沉积充 填物的类型。蒋有录【1 9 1 ，朱光有等【2 0 】，钟延秋等【2 1 1 认为构造活动可以为有机质演化生 烃的过程提供必要的温度和储存空间，也可能导致油气藏圈闭条件的改变，破坏原有油 气藏。 原型盆地的恢复一直是石油地质研究中的一个难点。e m m e 【2 2 1 于1 9 8 0 年首次提出 的盆地原型( p r o t o t y p e ) 的概念。随着时代的发展，盆地原型概念已经发生了很大的改 变，人们开始综合多种动力学机制来甄别盆地的构造演化过程。准确说来，“原型盆地 2 3 。2 4 1 只是相对于“残留盆地 而言，人为地将其定义为在某段地质历史时期内形成，未 经过后期构造运动改造，基本保持了盆地原有性质，分布范围和沉积物类型的原始沉积 盆地。如何从复杂的构造演化过程中分析出各期次构造运动的叠加和改造作用是原型盆 地恢复的关键。在对盆地进行恢复过程中，我们要整体把握，综合考虑区域构造背景， 盆地类型，沉积物类型等多方面因素，在大量钻井岩心，三维地震资料的基础上计算出 剥蚀区的剥蚀量。地层剥蚀量的计算是恢复原始盆地格局的一个重要环节，众多专家学 者【2 5 。2 刀对此进行了研究。根据不同研究区的地质特点，人们提出了( 1 ) 钻井与测井资 料对比法；( 2 ) 波动分析法；( 3 ) 声波测井曲线法；( 4 ) 孢粉法；( 5 ) 镜质体反射率( r o ) 法；( 6 ) 米氏旋回法；( 7 ) 地温法；( 8 ) 构造趋势计算法；( 9 ) 压实曲线法等多种计算 方法。 李伟等2 8 1 ( 2 0 0 5 ) 针对济阳坳陷的区域背景情况，采取不同的方法计算济阳坳陷不 同地区的中生代地层剥蚀厚度。在对济阳坳陷中生代原型盆地研究过程中，他认为济阳 坳陷中生代的主要控盆断层以n w 向为主，并经历了早一中三叠世的拗陷，晚三叠世整 体抬升剥蚀，早一中侏罗世的弱挤压，晚侏罗世一早白垩世受控于正断层，晚白垩世的 断陷。刘朝露1 2 9 1 ( 2 0 0 6 ) 认为济阳坳陷中生代原型盆地的演化主要受控于复杂多样的断 裂体系，它们大多呈北西向和北东向展布。谭明友对渤海湾盆地东营一惠民凹陷孔店期 原型盆地分析中指出地幔的上涌作用和断裂的走滑作用是影响盆地形成和发展的关键 因素。 1 2 2 工区概况 东营凹陷是位于济阳坳陷东南部的一个重要的次级构造单元1 3 0 1 ，受控于陈南断层， 3 第一章绪论 具有北断南超( 剥) 、西断东超( 剥) 的不对称复式半地堑形态。东营凹陷的构造格局 在燕山运动末期初步形成，后经多次改造，形成了基底构造相对简单，盖层相对复杂； 不同级别，不同期次的断层相互叠加复合的构造特征。北部的陈南、滨南、永安镇断层 作为边界控盆断层控制了整个凹陷的沉积演化，高青、石村、博兴、八面河等断层则控 制着内部洼陷的形成演化。东营凹陷内部自西向东可以划分为陡坡带、洼陷带( 利津、 民丰洼陷) 、中央隆起带、洼陷带( 牛庄、博兴、广利南、花沟洼陷等) 、缓坡带5 个构 造带( 图1 1 ) 。南部地区主要包含缓坡带及洼陷带，其中洼陷带是凹陷继承性发育的沉 降中心，盆内发育有坡折带控制形成的规模宏大的三角洲一浊积扇沉积体系；缓坡带地 层平缓，发育有缓坡断阶控制形成的冲积扇一低位三角洲一滩坝砂体系。 图1 - 1东营凹陷结构特征及构造带划分示意图 济阳坳陷的演化过程经历了裂陷期( 自侏罗纪至晚白垩世) 、断陷期( 自始新世至 渐新世) 和拗陷期( 自渐新世末至上新世) 三个发育阶段。裂陷期是断陷盆地发育演化 的初始阶段。根据各种地质资料，结合地层之间的接触类型将济阳坳陷划分为下、中侏 罗统，上侏罗一下白垩统，上白垩统三个亚构造层。其构造演化阶段可以分为早燕山旋 回期i 幕，燕山运动i i 幕和燕山运动i i i 幕。早燕山旋回期i 幕是济阳坳陷负反转构造时 期，拉张作用导致北西向逆断层反转为正断层。燕山运动i i 幕，济阳地区受郯庐断裂带 左旋走滑作用的影响，发育了大量北西向断层。燕山运动i i i 幕初期，郯庐断裂的左旋走 滑运动趋于静止，构造活动有所减弱。燕山运动i i i 幕末期，郯庐断裂由左旋走滑运动转 向右旋走滑运动，济阳地区遭受强烈挤压作用，断层走向逐渐转化为近东西向和北东东 向。济阳坳陷断陷期可以划分四幕演化阶段，对应各演化阶段可以将下第三系构造层划 分为孔店组、沙四段、沙三一沙二下亚段、沙二上亚段一东营组四个亚构造层。i 幕： 郯庐断裂右旋走滑作用明显，北西向断层为主要控盆断层。i l 幕：断裂活动强烈，发育 有多个沉积中心，可容空间增大。i i i 幕：济阳地区进入盆地断陷鼎盛时期，扩张速度加 快，快速沉积暗色泥岩。此时期是烃源岩发育的有利时期。幕：该时期断陷稳定，沉 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 积速率放缓。拗陷期是盆地演化末期，可以将济阳坳陷上第三系划分为馆陶组和明化镇 组两个构造层。拗陷期只有部分断层继续活动，强度已经大大减弱。 众多专家学者【3 ”3 1 结合岩心、测井、地震、地化等资料运用层序地层学和高精度地 震勘探方法对济阳坳陷中不整合界面进行识别，发现存在三个级别的不整合，其中共形 成2 个一级不整合面，4 个二级不整合面，6 个三级不整合面。东营凹陷作为济阳坳陷 一个重要的次级构造单元，有着相类似的构造演化过程，可以将其新生界划分为如表1 2 中多个不同级别的层序界面。 表1 - 2 东营凹陷第三系构造层序及演化序列( 据张升平等) 1 2 3 存在的主要问题 前人对东营凹陷构造演化特征、油气藏类型的研究多集中于下第三系东营组、沙河 街组，但对东营“红层 这一新兴油气勘探区域缺乏系统地认识，存在以下几方面的问 题需要进一步研究： ( 1 ) 东营“红层 沉积期构造特征以及其对沉积与剥蚀的控制作用如何? 东营凹陷“红层”主要发育在新生代古近系孔一段一沙四下亚段，洼陷处埋藏深度 大，钻遇和钻穿的井相对较少，同时受“红层本身特殊的沉积属性的限制，缺乏稳定 的岩电标志和横向对比标准，进一步导致了对现今东营凹陷“红层 的横向展布特征缺 乏明确的认识。此外，地震反射特征表明：东营凹陷“红层顶部地层在南北向地震剖 5 第一章绪论 面上存在明显削截现象；残留地层在同一断阶沿东西向可以对比，不同断阶南北向对比 困难。作为一个中、新生代逐渐发育而成的断陷一坳陷型叠合盆地，构造对东营凹陷“红 层 的横向展布具有极其重要的控制作用，主要体现在前第三纪构造格局控制了其基底 形态、孔店组一沙四下亚段沉积期构造控制着其原始沉积、沙四上亚段沉积期一新近纪 构造对其进行改造和剥蚀三个方面。因此，在查明“红层 现今横向展布特征的基础上， 结合构造的静态描述与动态过程分析，查明构造对“红层”沉积与剥蚀的控制作用是恢 复“红层 沉积期原型盆地格局的关键问题。 ( 2 ) “红层”沉积期的原型盆地格局如何? 原型盆地格局是控制盆地内部沉积相带展布、储层发育及规模的主要因素，准确地 恢复原型盆地格局对于寻找有利储层、评价断裂一砂体输导体系、查明油气藏分布规律 等具有重要的指导意义。由于受e s 4 。沉积期以来的构造活动影响，东营凹陷“红层”沉 积期的盆地原型已然面貌全非，现今残留盆地不能反映其原始形态，加之勘探程度相对 较低，因此必须在构造特征动态研究的基础上，采用多种方法对“红层”沉积期的原型 盆地格局进行综合恢复。 1 3 主要研究内容及方法 针对上述研究现状及需要解决的问题，本论文采用钻井岩心、录井、测井、三维地 震、地球化学等多种地质资料，从构造的静态精细描述、动态系统刻画入手，结合地层 剥蚀厚度、原始厚度的恢复，分析构造对沉积与剥蚀的控制作用，再考虑“红层 的物 源、沉积体系等综合因素的影响，重建东营凹陷“红层沉积期的原型盆地格局。 ( 1 ) “红层 地层发育与残留展布特征 本论文从地震特征、岩心特征、常规测井曲线特征三方面入手，总结“红层与上 下地层接触关系，“红层内部各地层的分界标志。再通过“点一线_ 面 的原则去延 伸，绘制出东营凹陷“红层地层残留等厚图，查明其横向展布特征。 ( 2 ) “红层”层系的构造演化特征 首先本论文以研究区丰富的三维地震资料为基础，对研究区断穿和断遇“红层的 断层进行系统判识，查明三级及以上级别断层，逐一对其走向、剖面形态、倾角等产状 要素进行分析，尤其注重对同一断层不同段( 侧向和垂向) 产状要素的差异性分析；进 一步对研究区内现今断层的平面和剖面组合特征、构造样式进行系统分析和精细描述， 确定不同断层之间的主次关系，查明现今各层系的构造特征，绘制各层系构造纲要图， 进行构造带的区划，建立北部陡坡带、中央隆起带、八面河一王家岗地区、金家一柳桥 6 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 缓坡带、平方王潜山一纯化草桥构造带、洼陷带等不同构造带的盆地结构和构造样式的 差异性对比。在此基础上，选取了断层活动速率参数来定量表征研究区主要断层的断层 活动性，采用平衡剖面技术恢复各地质时期构造发育特征，从复杂的叠加效应中离析出 各地质时期活动断层，确定各地质时期的构造应力场特征，对比分析同一地区不同地质 时期、同一地质时期不同地区盆地结构与构造样式的差异性。 ( 3 ) “红层 沉积期原型盆地格局的恢复 本论文充分利用研究区内各种地质资料，采用声波时差法、构造横剖面法、镜质体 反射率法、波动方程法等多种方法计算“红层 的剥蚀量，为了确保计算结果的准确性， 还将对一些井同时采用两种或两种以上方法进行计算，并相互验证其结果。在单井剥蚀 量计算的基础上，进一步结合构造的动态演化过程分析，依据地震剖面所反映的地层削 截、尖灭、断缺关系，确定“红层顶面地层剥蚀厚度的横向变化趋势，绘制地层剥蚀 等值线图。在此基础上结合残留展布特征，恢复“红层”原始厚度，分析构造对“红层 沉积与剥蚀的控制作用；进一步结合盆地结构的动态演化过程分析、“红层 的物源和 沉积体系分析、区域地球动力学背景分析，恢复“红层 沉积期的原型盆地格局。 1 4 研究思路与技术路线 针对以上内容，本论文设计了如下工作流程与技术路线( 图1 2 ) ： 图1 _ 2 本论文研究路线 7 第二章“红层”层系地层发育特征 第二章“红层”层系地层发育特征 东营凹陷“红层 层系主要发育在孔一段一沙四下亚段，主要为冲积扇一河流相沉 积，其分布范围广，沉积厚度大，多埋藏于3 0 0 0 - - 4 5 0 0 米间。本论文在前人研究成果 的基础上，以优选钻穿“红层 的井为突破口，对其进行岩石地层划分，并辅以生物地 层和岩石相相互印证的方法，对研究区内“红层 进行判识、归纳和总结，建立了东营 凹陷南坡“红层 判识的标准，并进一步对其展布特征进行了分析。 2 1 东营凹陷“红层”层系的判识与划分 东营凹陷“红层层系主要发育于e k - - e s 4 x 沉积期。东营凹陷孔店组地层可以划分 为三段分别是e k l 、e 小e k 3 ，东营凹陷南坡孔三段普遍遭受剥蚀，部分孔二段发现有油 气生成，因此e k l e s 4 x 是“红层 发育的重点层系。结合各种地质资料观察，“红层 沉积以红色为主色调【矧( 图2 1 ) 。红色也是判别“红层外观的一个主要特性。“红层 岩性主要为泥岩夹砂岩，可以作为良好的储层存在。 粱l2 0金3 2樊深1 i i 深l3 l m k厶 m 小趴山l i一 u - - - 一一 。一上o i - l +ill戮i 魄。囊匙蠢 _ 越；：二出! ： - j： 。 ! 删蠢。 7 i、一- 旷啊 |肿妒叩。m 呐州 hy 1 r r v 耐 n 图2 - 1 东营凹陷。红层”综合柱状图( 据胜利油田) 孔二段为一套暗色湖相沉积，可以分为上、下两个亚段：孔二下亚段岩性主要以灰 色、深灰色泥岩为主夹含砾砂岩、硬砂岩、粉砂岩和凝灰质砂岩等。孔二上亚段岩性为 灰绿色泥岩与中细砂岩、含砾砂岩不等厚互层，夹有部分炭质泥岩、钙质砂岩、薄层煤 层。 孔一段为在干燥气候环境下形成的湖相沉积，以红色泥岩沉积为主，在北部洼陷沉 积厚度最大；孔一段下部为紫红色、褐色和灰色泥岩与细粉砂岩不等厚互层，夹有少量 灰绿色泥岩；上部为一套厚层紫红色泥岩夹细粉砂岩沉积，常有含膏泥岩及薄层石膏和 钙质砂岩成组出现。 沙四段可以划分为沙四下亚段和沙四上亚段。沙四下亚段岩性是以一套厚层褐红色 泥岩夹浅灰色细粉砂岩为主。在东营凹陷中部地区还发育有厚度不等的盐膏层。沙四下 8 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 亚段在整个东营凹陷分布不均，在东营凹陷中央部位沉积较厚，在凹陷边缘地带遭受剥 蚀仅存几十米的厚度。沙四上亚段是一套灰色、深灰色泥岩夹白云岩、深褐色油页岩为 主的深湖相一半深湖相沉积。 对于东营凹陷“红层各层系具体的判识与划分，本论文从地震反射特征、岩心特 征、常规测井特征等方面进行了详细剖析。 2 1 1 地震反射特征 由于东营凹陷“红层 的钻井资料、测井数据等较少，因此地震资料成为本论文研 究的重要资料来源。地震反射界面从本质上来说是代表了物性界面，它是由波阻抗差的 层面和不整合面在地层中产生的连续性反射。地震层序的划分是依据反射波的终止形式 来确定的。层序间的接触关系可分为两类：一类是整合或整一，指上下地层之间没有明 显的沉积间断或侵蚀作用，是连续沉积的，即地质上的整合或平行不整合；另一类是不 整合接触，相当于地质上的不整合。 在地震剖面上，根据沉积层序的上部和下部边界的反射特征，可分为削截、顶超、 上超、下超和整合等五种( 图2 2 ) 。 塑，。 i z 5 4 5 图2 - 2 东营凹陷南北向地震测线反映“红层”项底界面 在地震剖面上，北部盐湖相的沙四下亚段的地震反射轴比较强，可以明显识别该层 的顶界面，其内部多为规则反射，并在纯梁地区有明显的削截现象。说明在沙四下沉积 期与沙四上沉积期存在较强烈的构造运动。 由于孔店组内部地震反射比较杂乱，顶部界面识别困难较大，但是在局部地区能观 9 第二章“红层”层系地层发育特征 察到明显的削截现象；孔店组地层的底界较为明显，在地震剖面上显示为下伏中生界项 部地层削截，与孔店组地层形成一大型的角度不整合面。因此，可以通过对不整合面的 识别来划分孔店组与中生界界线。由于中生界地层在燕山期的强烈构造运动中遭受了数 量不等的剥蚀，其与孔店组地层的接触面起伏较大，呈凹凸不平接触。 2 1 2 岩心特征 东营凹陷南坡钻遇“红层”的井有5 0 0 多口，但是取心井仅2 0 余口，只有少数井 钻遇孔店组地层，取心长度较短。因此，只依靠岩心识别地层界面是不够的，但是可以 为“红层 的划分和识别提供一定的依据( 图2 3 ) 。 上”2 ”，19 4 5 4 m _ t 2 13 0 j ，2 1 9 4 5 m 粤8 弦，2 6 9 1 2 m 冲刷庙泥2 ；颜色突变画岩栩转拽嘶 红色泥岩，高8 9 1 井，3 2 4 2 3 m红色砂岩，纯古1 井，2 3 1 3 5 m 图2 - 3 东营南坡“红层”岩心相片 东营凹陷南坡“红层 岩心上多为红色、灰色。砂岩、泥岩及含砾砂岩均可见到。 “红层 主要发育有交错层理、平行层理、浪成砂纹层理、粒序层理及生物扰动构造等 沉积构造。在研究区内王“2 井1 9 4 5 5 米处发现有水流冲刷面；王1 3 0 井2 1 9 4 5 米处 有泥岩颜色突变面；博8 井，2 6 9 1 2 米处有岩相转换面。 2 1 3 常规测井曲线特征 目前常规测井曲线已广泛应用于层序地层学的研究之中，它与地震资料相比具有高 分辨率的特征，结合取心、露头等资料可以对全井段的地层进行定量和横向对比研究。 利用测井资料识别地层界面的方法很多，其中