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综合应用油气地质学、构造地质学、地球物理、岩石力学、矿物岩石学、油气地球化学等学科的理论和方法,以断裂-盖层的时空有效性为核心,深入探讨了长岭断陷龙凤山-东岭地区断-盖耦合控藏机制机理,对断-盖耦合控藏模式进行了系统研究。
结合区域地质背景,定量评价了研究区断层活动性和封闭性,明确了断裂的时空有效性与油气运聚的关系。龙凤山地区断裂仅在第一期成藏早中期(距今106.3~103.0Ma)对油气起到垂向输导作用,第一期成藏晚期(距今103.0~101.5Ma)和第二期(距今94.5~81.5Ma)主要表现为封闭性,从而导致油气在封闭断层形成的“走廊空间”中沿连通砂体自北向南运移。东岭地区断裂在第一期(距今106.3~101.5Ma)和第二期成藏早期(距今94.5~90.0Ma)具有较强的垂向输导作用,油气主要沿断层-砂体复合输导体系呈“阶梯式”运移;第二期成藏中后期(距今90.0~81.5Ma)断裂封闭性较差,油气主要沿断层侧向运移。
从宏观和微观两方面评价盖层的静态特征。宏观上,龙凤山地区营Ⅲ砂组泥岩盖层厚度较大,连续性较好,为主力盖层;东岭地区在营城组-泉头组发育多套盖层,其中营三段和泉二段泥岩盖层分布广泛,厚度较大,为主力盖层。微观上,与东岭地区相比,龙凤山地区主力盖层的孔隙度和渗透率较低,排替压力较大,粘土矿物含量较多,封盖能力较强。
利用三轴压缩实验和三轴卸压实验评价盖层的力学性质,结合盖层埋藏史,明确其动态演化规律。龙凤山地区营Ⅲ砂组泥岩盖层第一期油气成藏时处于脆性变形阶段,第二期油气成藏时为脆-塑变形阶段,现今为塑性-半塑性盖层,封闭能力相对较好;东岭地区泉头组和营城组在油气成藏时均为脆性变形阶段,封闭能力相对较差。
利用断接厚度法和SGR下限法及其动态演化规律评价了断-盖配置的时空有效性。龙凤山地区营Ⅲ砂组盖层断接厚度较大,SGR均大于断-盖配置有效性的SGR下限,可为油气提供良好的垂向遮挡条件,油气主要聚集在营城组;东岭地区第一期油气成藏时,营三段断接厚度较大,连续性较好,断-盖配置关系较好,形成原生油气藏,随着断裂持续活动,至第二期油气成藏时营三段盖层连续性遭到严重破坏,营城组油气分散聚集,油气沿断裂向浅层逸散,在断-盖配置关系较好的泉二段盖层下聚集成藏,油气分布叠合连片。
在判识研究区断裂带结构类型的基础上,结合盖层的力学性质,认为盖层的脆塑性控制了断裂带结构的有序性变化和泥岩涂抹的连续性,进而控制了静止期时断裂与油气运聚的关系。随着地层由浅至深、力学性质由脆性转变为塑形,其发育模式呈现出残缺Ⅰ1型-完整型-残缺Ⅱ型-残缺Ⅰ2型的有序的变化规律。东岭地区为盖层处于脆性阶段,泥岩涂抹连续性较差,主要发育残缺Ⅰ1型-完整型断裂带结构,封闭性相对较差,油气可发生侧向运移;龙凤山地区为脆-塑性或塑性盖层,泥岩涂抹连续性较好,主要发育完整型-残缺Ⅱ型-残缺Ⅰ2型断裂带结构,断裂封闭性较好,可作为油气成藏的侧向遮挡条件。
综合分析断裂和盖层的时空有效性及其配置关系,定量评价了断-盖耦合控藏作用,建立了龙凤山地区“顺源输导-反向遮挡-脆塑封盖”的断-盖耦合控藏模式,东岭地区“背源输导-阶梯运移-脆性封盖”的断-盖耦合控藏模式。
结合区域地质背景,定量评价了研究区断层活动性和封闭性,明确了断裂的时空有效性与油气运聚的关系。龙凤山地区断裂仅在第一期成藏早中期(距今106.3~103.0Ma)对油气起到垂向输导作用,第一期成藏晚期(距今103.0~101.5Ma)和第二期(距今94.5~81.5Ma)主要表现为封闭性,从而导致油气在封闭断层形成的“走廊空间”中沿连通砂体自北向南运移。东岭地区断裂在第一期(距今106.3~101.5Ma)和第二期成藏早期(距今94.5~90.0Ma)具有较强的垂向输导作用,油气主要沿断层-砂体复合输导体系呈“阶梯式”运移;第二期成藏中后期(距今90.0~81.5Ma)断裂封闭性较差,油气主要沿断层侧向运移。
从宏观和微观两方面评价盖层的静态特征。宏观上,龙凤山地区营Ⅲ砂组泥岩盖层厚度较大,连续性较好,为主力盖层;东岭地区在营城组-泉头组发育多套盖层,其中营三段和泉二段泥岩盖层分布广泛,厚度较大,为主力盖层。微观上,与东岭地区相比,龙凤山地区主力盖层的孔隙度和渗透率较低,排替压力较大,粘土矿物含量较多,封盖能力较强。
利用三轴压缩实验和三轴卸压实验评价盖层的力学性质,结合盖层埋藏史,明确其动态演化规律。龙凤山地区营Ⅲ砂组泥岩盖层第一期油气成藏时处于脆性变形阶段,第二期油气成藏时为脆-塑变形阶段,现今为塑性-半塑性盖层,封闭能力相对较好;东岭地区泉头组和营城组在油气成藏时均为脆性变形阶段,封闭能力相对较差。
利用断接厚度法和SGR下限法及其动态演化规律评价了断-盖配置的时空有效性。龙凤山地区营Ⅲ砂组盖层断接厚度较大,SGR均大于断-盖配置有效性的SGR下限,可为油气提供良好的垂向遮挡条件,油气主要聚集在营城组;东岭地区第一期油气成藏时,营三段断接厚度较大,连续性较好,断-盖配置关系较好,形成原生油气藏,随着断裂持续活动,至第二期油气成藏时营三段盖层连续性遭到严重破坏,营城组油气分散聚集,油气沿断裂向浅层逸散,在断-盖配置关系较好的泉二段盖层下聚集成藏,油气分布叠合连片。
在判识研究区断裂带结构类型的基础上,结合盖层的力学性质,认为盖层的脆塑性控制了断裂带结构的有序性变化和泥岩涂抹的连续性,进而控制了静止期时断裂与油气运聚的关系。随着地层由浅至深、力学性质由脆性转变为塑形,其发育模式呈现出残缺Ⅰ1型-完整型-残缺Ⅱ型-残缺Ⅰ2型的有序的变化规律。东岭地区为盖层处于脆性阶段,泥岩涂抹连续性较差,主要发育残缺Ⅰ1型-完整型断裂带结构,封闭性相对较差,油气可发生侧向运移;龙凤山地区为脆-塑性或塑性盖层,泥岩涂抹连续性较好,主要发育完整型-残缺Ⅱ型-残缺Ⅰ2型断裂带结构,断裂封闭性较好,可作为油气成藏的侧向遮挡条件。
综合分析断裂和盖层的时空有效性及其配置关系,定量评价了断-盖耦合控藏作用,建立了龙凤山地区“顺源输导-反向遮挡-脆塑封盖”的断-盖耦合控藏模式,东岭地区“背源输导-阶梯运移-脆性封盖”的断-盖耦合控藏模式。