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南堡凹陷复杂断块油气藏发育,是目前勘探的主要油气藏类型.开展复杂断块油气藏的成藏机理与模式研究,对于深化断块油气藏成藏理论,指导南堡凹陷断块油气藏勘探具有重要的理论和现实意义.论文通过地质研究、物理模拟实验、地球化学分析等多种手段相结合,研究了南堡凹陷断层的控藏作用,识别了油气运移的优势通道,探讨了断块圈闭油气充注的机理,确定了油气成藏的期次,建立了不同区带油气的成藏模式,总结了油气成藏的主控因素.
通过地质统计和物理模拟实验综合研究,认为南堡凹陷油水边界侧向一致性是由断层封闭的有限性造成的,圈闭含油面积受断层封堵能力和储层倾角共同控制.反向遮挡断块圈闭含油气性明显好于顺向遮挡断块圈闭,这是由断层带内部的分带性及各带封闭能力的差异性造成的.
地球化学分子示踪分析结果表明,南堡凹陷存在多种类型的油气运移优势通道,由深切断层、高渗透砂层和不整合面构成了南堡凹陷复合型优势通道.断层优势通道在油气从深层向浅层运移过程中扮演重要角色,油气沿断层垂向运移过程中受断面优势控制,向上盘储层分流效应明显.西南庄断层、柏各庄断层和高柳断层输导性具有明显的分段性,南堡断层和蛤坨断层是重要的油源断层.
利用二维物理模拟实验装置模拟了复合"Y"字型断块圈闭和断阶型断块圈闭的油气运聚过程,揭示出油源断层是断块圈闭油气成藏重要通道,油气沿油源断层向浅层运移至断层封堵能力相对较好部位(泥岩发育段)开始向两侧储层中充注,区域盖层控制油气的纵向分布.
依据主力烃源岩生、排烃史和构造发育史,结合流体包裹体研究对南堡凹陷油气成藏进行综合分析,认为南堡凹陷主要有两期大规模的成藏事件:第Ⅰ期主要发生在距今约29～23 Ma的东三末期—东营期末时期,油源为沙三段烃源岩,一方面油气在烃源岩层的异常高压作用下倒灌入奥陶系潜山,形成古潜山油气藏,另一方面,沙三段烃源岩排出的油气向沙三段内部及上覆沙二段—东三段砂岩储集层注入形成原生油气藏;第Ⅱ期主要发生在距今约8～0 Ma的明化镇早期—现今,油源包括沙一段—东三段源岩排出的成熟油气,以及第Ⅰ期形成的原生油藏调整运移上来的油气,成藏层位主要为沙一段—明化镇组下段砂岩储集层.在此基础上,建立了南堡凹陷3种主要的成藏模式:即古近系和新近系"向心式运移花状富集"成藏模式、"F式运移梳状富集"成藏模式和奥陶系古潜山成藏模式.
研究表明,南堡凹陷油气藏形成与分布受源、相、势和油源断层四个地质因素联合控制,近源-优相-低势即为油气藏发育的最为有利条件,而油源断层在油气藏形成演化过程中扮演了重要角色,是控制油气藏分布的关键因素.