成因
背斜圈閉是由於儲集層發生褶皺變形(頂面向上拱起),其上部又為非滲透性岩層(蓋層)所覆蓋遮擋而形成。按其成因,背斜圈閉的種類很多,其中最主要的是岩層受側向擠壓力而成(老君廟背斜);或差異性升降運動而造成(大慶長垣);也可以與斷層有關,如拖曳褶皺喝滾動背斜。此外,刺穿構造發育過程中由於地下塑性物質的上升活動,也可形成背斜(鹽丘背斜)。
就構造的發育歷史來看,有的可能經過一次褶皺變動形成,有的則可能經過多次變動而成,褶皺一次比一次強烈,岩層受到褶皺的強度越來越大。背斜的成因雖然不同,但作為油氣圈閉的遮擋作用來說都是一樣的。
特點
背斜圈閉內聚集了石油和天然氣,就形成背斜油氣藏,背斜油氣藏常具有以下特點:
在背斜油氣藏內,由於重力分異的結果,氣占據背斜的頂部,油居中呈環帶狀分布,水在下面托著油氣。在靜水條件下,油氣和油水界面是水平的,含氣和含油邊界都平行背斜儲集層頂面的構造等高線。有的油氣藏存在明顯的油水過渡帶。油氣藏內具有統一的壓力系統。
油氣聚集嚴格受背斜圈閉的控制,超出圈閉範圍即不含油。一般軸部含油氣性較翼部好,烴柱高度應小於或等於閉合度。
背斜油氣藏的含油層系在油氣藏範圍內分布較廣,儲集物性較好且相對穩定,具有明顯的多層性。若各油氣層之間並未完全分隔,而且相互連通,這種相互連通的多油層構成統一的塊狀儲集體,常是形成巨大油氣藏的重要條件之一。如果多層儲集層是被非滲透層封隔時,每一個儲集層均可形成獨立的圈閉和多個油氣藏。背斜油氣田中圈閉、油氣藏與油氣層的關係,可以提塔斯氣田為例。圖中1-4氣層彼此連通,構成A氣藏;5-6氣層構成B氣藏;7、8氣層各自獨立,分別構成C、D氣藏。
背斜油氣藏大多數構造形態較完整,雖然經常有斷層存在,但斷距較小,不起分割油氣藏的作用。如果斷層將背斜油氣藏切割成具有不同壓力系統和油水界面的獨立單元時,其中背斜對油氣聚集起主導作用的部分,仍稱為背斜油氣藏,而斷層對油氣聚集起主要作用的那一部分,則稱為斷層油氣藏。如我國的老君廟油田。
類型
背斜油氣藏的形態是多種多樣的,但就圈閉的成因來看,主要有以下幾種類型。
1、與褶皺作用有關的背斜油氣藏
是指在側壓應力擠壓作用下形成的背斜圈閉中的油氣藏。這類油氣藏多見於褶皺區。其背斜圈閉的特點是:兩翼地層傾角較大,不對稱,靠近褶皺山區一側較另一側平緩;閉合高度較大,閉合面積較小,且常伴有斷層發育;背斜軸向一般與區域構造線平行。從區域上看,這類背斜油氣藏分布在褶皺區的山前和山間坳陷內,常成排成帶出現。我國酒泉盆地南部山前褶皺帶中的油氣藏可作為其中的代表。
在國外的褶皺區內,也分布有很多著名的這類背斜油氣藏。例如在波斯灣盆地的扎格洛斯山前坳陷內分布有拉里、阿賈加里、加奇薩蘭等世界著名的大油田。在美國的阿巴拉契亞山前坳陷以及前蘇聯的高加索山前坳陷內,也都分布有很多這種類型背斜油氣藏。
2、與基底活動有關的背斜油氣藏
在地台區,廣泛分布著一種與基底活動有關的背斜油氣藏。這類背斜油氣藏主要是由於基底斷塊上升,使上覆地層隆起,形成背斜圈閉而產生的。其背斜圈閉的主要特點是:外形一般與其下基底隆起相符,兩翼地層傾角平緩,閉合高度較小,閉合面積較大。直接覆於基底之上的地層彎曲較明顯,向上地層彎曲漸趨平緩,而後逐漸消失。當這種背斜圈閉成組成帶分布時,則稱為背斜帶或長垣。由於這類背斜圈閉一般形成時間早,面積大,若與油氣生成及運移配合良好時,常可成為極為有利的油氣聚集場所。例如我國的大慶油田 (大慶石油管理局資料),世界上最大的加瓦爾油田等,它們的油氣藏都屬於這種與基底活動有關的背斜油氣藏。
3、與同生斷層有關的背斜油氣藏
在60年代後期的油氣勘探工作中,國內外不少地區(特別是三角洲沉積發育地區)都發現了許多與同生斷層有關的逆牽引背斜圈閉及其油氣藏。所謂逆牽引背斜是指同生斷層上盤的沉積岩層在向下滑移過程中,因逆牽引作用而形成的滾卷背斜。這類背斜的形成主要是沉積過程中同生斷層作用的結果,而與構造運動無關。其背斜圈閉的特點是:①位於同生斷層下降盤,多為小型寬緩的不對稱短軸背斜;鄰近斷層-翼較陡,遠離斷層-翼較緩;軸向與斷層線近於平行,常沿斷層成串分布。②背斜高點距斷層較近,且高點向深部逐漸偏移,其偏移的軌跡大體與斷層線平行。③逆牽引背斜的構造幅度為中間層大,向深、淺層變小。④逆牽引背斜構造形態與斷層形狀密切相關,弧形斷層的曲率及交叉斷層的交角大小控制了逆牽引背斜構造形態。弧形斷層的曲率越大,背斜形態越趨於穹窿狀。⑤同生斷層彎曲度及其活動強度對逆牽引背斜的寬度和幅度起著較為重要的作用。一般斷層面的彎曲度愈大,傾角愈緩,斷距愈大,造成的逆牽引背斜的寬度和幅度也愈大。
與同生斷層有關的逆牽引背斜圈閉,由於其距油源區近,又是與沉積作用同期形成,同生斷層又可作為其油氣運移的有利通道,因而常可形成富集高產的油氣藏。例如我國華北盆地黃驊坳陷的港東油田,奈及利亞的第一個海上油氣田-奧坎油田等,都是這類背斜油氣藏的典型代表。
4、與古地形凸起和差異壓實作用有關的背斜油氣藏
在沉積基底上常存在各種地形突起。它們可以是結晶基岩、緻密堅硬的沉積岩或生物礁塊等。在地殼坳陷接受沉積時,古地形突起最初以隆起形式存在,頂部未接受沉積,只有在隆起周圍的低洼地區填平補齊後,隆起頂部才逐漸被沉積物所覆蓋。因而隆起頂部的沉積岩層相應較薄,而向突起的周圍,沉積岩層逐漸加厚,且逐層依次向突起上方超覆。由於突起和其周圍沉積物的厚度不同,負荷懸殊,因而就引起了差異壓實作用。在突起頂部沉積物薄,其壓實程度小,周圍沉積物較厚,壓實程度大。結果就在突起的上覆岩層中,形成了差異壓實背斜,這種背斜通常又稱為披蓋構造。差異壓實背斜通常可直接反映下伏古地形突起的分布範圍和形狀,高點位置也基本一致,但其閉合度則總是比古地形突起的高度小,且向上逐漸遞減直到消失,地層傾角向上也逐漸變小。
與差異壓實作用有關的背斜油氣藏國內外均有發現。它們不僅可形成中小型油氣田,而且也可形成大型油氣田。例如華北盆地濟陽坳陷的孤島油田,北美地台二疊盆地中的希莫爾油田的賓夕法尼亞系油藏等,它們都可作為這類油氣藏的典型代表。
5、與地下柔性物質流動有關的背斜油氣藏
是指地下塑性地層(如鹽岩、石膏和軟泥等)由於受不均衡壓力的作用,由高壓區向低壓區流動,使上覆地層彎曲形成的背斜圈閉及其油氣藏。這種類型的背斜油氣藏在國外有廣泛的分布,在我國發現較少。以江漢盆地的王場油田比較典型。王場油田是一個長軸背斜,走向北北西,西南翼陡,東北翼緩,隆起幅度高達800米,在剖面上,地層傾角上緩下陡,上部僅20°左右,下部達60°-70°;地下核部為鹽岩隆起;根據地震資料,在6000-7000米深外,構造已全部消失。