唐莊地區(qū)沙河街組構造特征及油氣富集

王明健　國景星　梁金萍　王　穎

文章編號：1006-6535(2009)02-0027-03

摘要：利用測井資料合成地震記錄對三維地震剖面進行標定，以此為基礎對唐莊地區(qū)沙河街組構造進行精細解釋。構造研究發(fā)現(xiàn)，唐莊地區(qū)斷層極為發(fā)育，平面和剖面組合形態(tài)多樣，組成不同類型構造帶。通過對構造特征和油氣分布特征的綜合分析認為，斷裂控制了唐莊地區(qū)油氣運移和聚集，并指出了油氣聚集的有利區(qū)域，為后期油氣開發(fā)提供了依據(jù)。

關鍵詞：沙河街組；斷層；構造帶；油氣聚集；唐莊地區(qū)；惠民凹陷

中圖分類號：TE122.2

文獻標識碼：A

前 言

唐莊地區(qū)位于惠民凹陷西部，地層總體北高南低，為東南傾地層、大型單斜構造基礎上繼承性發(fā)育的后期洼中隆構造，受區(qū)內(nèi)斷層(近平行排列的北北東向臨邑大斷層、張集斷層和唐莊斷層)影響^[1]，形成鼻狀構造背景上的復雜斷裂帶^[2]，構造延伸方向與凹陷走向一致，為北東東向。唐莊地區(qū)沙河街組斷層多、區(qū)塊分割性強、巖性巖相變化快、儲層非均質(zhì)性嚴重等，加之先前并未作為重點區(qū)塊開展深入研究，導致開發(fā)過程中對主力產(chǎn)油層位、產(chǎn)油區(qū)塊等認識不清，存在一定的盲目性和隨機性。因此，通過利用測井資料合成地震記錄對三維地震剖面進行標定，對目的層構造進行了精細解釋，對其構造特征及構造對油氣聚集的控制作用進行了研究。

1 構造特征

1.1 斷層級別及特征

唐莊地區(qū)自第三紀以來持續(xù)遭受強烈區(qū)域引張作用，并可以劃分為早(沙四段—孔店組)、中(沙三段—沙二下段)、晚(沙二上亞段—東營組)3個斷陷階段。持續(xù)的引張作用導致區(qū)內(nèi)斷裂活動十分強烈，發(fā)育不同規(guī)模斷層60余條，均為正斷層，根據(jù)斷層走向可以將其分為北東向(或北北東向)和近南北向2組，北東向斷層發(fā)育數(shù)量較多。根據(jù)斷層規(guī)模及其對構造、沉積、油氣的控制作用，將區(qū)內(nèi)斷層分為二、三、四級。

1.1.1 二級斷層

區(qū)內(nèi)二級斷層具有發(fā)育早、延伸距離長、斷距大、繼承性強等特征，是控制構造帶發(fā)育的斷層，包括張集斷層、臨邑斷層和唐莊斷層，其中臨邑斷層是研究區(qū)最重要的二級斷層。臨邑斷層位于臨邑斷裂構造帶西部，形成于孔店組沉積期，是控制中央構造帶的一條主斷層，走向為近北東—北東東向，傾向南東，研究區(qū)內(nèi)延伸長度約為60 km，向下斷開基底，向上斷至明化鎮(zhèn)組^[3]，剖面形態(tài)為鏟形或座椅式，常伴生次級斷層。臨邑斷層為研究區(qū)構造變形主要應力來源，明顯控制斷層兩盤古近系地層厚度，強烈活動時期為沙二段沉積晚期至沙一段沉積期。

1.1.2 三級斷層

區(qū)內(nèi)三級斷層主要發(fā)育于漸新世，為控制斷塊發(fā)育的主斷層，同時也控制了斷層上、下盤巖層厚度，屬于一級或二級斷層派生斷層。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育多條北東東向三級斷層，延伸長度一般為1.5～4.5 km，斷距為20～100 m，斷層面多呈弧形。三級斷層與二級斷層相切或相交，斷裂平面組合呈明顯“網(wǎng)格化”。三級斷層對古近系沉積有一定的控制作用，并產(chǎn)生少量斷裂伴生構造。

1.1.3 四級斷層

區(qū)內(nèi)四級斷層為三級斷層的次級派生斷層，多發(fā)育于東營運動時期，主要分布于局部構造上，具有多方向性，是劃分斷塊的依據(jù)。四級斷層延伸距離一般較短，上部斷距相對較大，向下斷距減小直至消失。

1.2 斷層空間分布

1.2.1 斷層平面組合形態(tài)

唐莊地區(qū)斷層平面組合樣式以網(wǎng)格狀、平行式和斜交式為主。

(1) 網(wǎng)格狀斷層組合常見于研究去中部，由北北東向三級斷層與近東西向四級斷層相互交織而成，斷裂作用以伸展作用為主，并疊加了走滑作用和重力作用。

(2) 平行式斷層組合多見于研究區(qū)中西部，張集、臨邑斷層間及臨邑、唐莊斷層間，三級斷層平行排列，斷層性質(zhì)相同，規(guī)模相當，相鄰斷層間距離相差不大。其中，位于臨邑、唐莊斷層間(臨邑斷層下盤)的三級斷層基本為北東走向，而臨邑、唐莊斷層間(臨邑斷層上盤)三級斷層多為北東東走向。

(3) 斜交式斷層組合在研究區(qū)內(nèi)較為常見，由三、四級斷層與二級斷層斜交而成，并導致三、四級斷層發(fā)生終止。

1.2.2 斷層剖面組合形態(tài)

唐莊地區(qū)斷層剖面組合形式以階梯狀、地塹-地壘式和“y”字形組合較為常見。

(1) 階梯狀斷層在研究區(qū)內(nèi)較為常見，主要分布于研究區(qū)東北部、西部和中部。階梯狀斷層由若干條產(chǎn)狀基本一致的正斷層組合而成，各斷層上盤依次向同一方向降落，構成階梯(圖1)，各斷層面常呈板式或鏟式。

(2) 地塹-地壘式剖面組合主要分布于研究區(qū)中部和東南部，由2條或2條以上大致平行的正斷層組成地塹和地壘(圖2)，斷層面多為鏟式。

(3) “y”字形和反“y”字形剖面組合在研究區(qū)最為常見，由主干斷層與其上盤低級別斷層組合而成，剖面上呈“y”字和反“y”字形(圖1、2)?！皔”字形和反“y”字形斷層組合由于斷層相互切割，易形成斷塊圈閉。

1.3 構造帶類型

唐莊地區(qū)位于唐莊—肖莊斷裂帶，經(jīng)歷多期構造演化階段，斷裂極為發(fā)育，并具有多期疊加特征，構造格局主要表現(xiàn)為主干斷裂和斷裂伴生的系列局部構造共同控制的一系列斷塊、斷鼻、斷階。

1.3.1 復雜斷裂構造帶

唐莊地區(qū)位于臨邑斷裂構造帶西部，被北東東向臨邑大斷層貫穿。研究區(qū)東北部主要發(fā)育反向正斷層構造帶，北以張集斷層為界，東南部至臨邑大斷層(即臨邑斷層下盤)，區(qū)內(nèi)發(fā)育多條反向正斷層，斷層走向近于平行，斷層面西北傾或近北傾；區(qū)內(nèi)地層傾向多變，包括南東向、西南向和北西向三種，與反向斷層一起構成了典型的屋脊小斷塊，是本區(qū)油氣聚集的有利地帶。

1.3.2 斷階帶

斷階帶主要發(fā)育于凹陷緩坡一側(cè)，為斜坡向深洼陷過渡的轉(zhuǎn)折帶被多條走向平行于斜坡的斷層切割的結(jié)果。受古地形控制，斷階帶往往為沉積巖性變化帶，巖性變化與斷層組合易形成良好斷層-巖性封閉。唐莊地區(qū)主要發(fā)育2個大型斷階帶：其一位于研究區(qū)的西南部，張集、臨邑斷層之間，斷層走向為北東—南西向，斷層面傾向為南東向，與區(qū)域地層傾向相同或相近，但與局部地層傾向相反，一般發(fā)育3～5個臺階；另一斷階帶分布于研究區(qū)中部和中東部，臨邑斷層上盤，斷層走向為北東—南西向，斷層面傾向為西北向，與地層傾向相反，地層整體上由西北向東南降低，發(fā)育3～4個以反向斷階為主的臺階，被近東西向四級斷層切割形成眾多排列整齊的小型斷塊，油氣聚集于斷塊高部位，使該斷階帶成為唐莊地區(qū)油氣最富集區(qū)域。

1.3.3 地塹-地壘帶

地塹-地壘構造帶在研究區(qū)內(nèi)發(fā)育較少，主要分布于研究區(qū)中部、南部和東南部地區(qū)，且地塹與地壘相間排列，勘探尚未發(fā)現(xiàn)油氣聚集。

2 斷裂對油氣聚集的控制作用

唐莊地區(qū)勘探工作表明，油氣主要分布于構造高部位，構造是油氣聚集的主要控制因素^[4]。斷裂系統(tǒng)對油氣富集的控制作用最為明顯，不僅控制了生油洼陷的發(fā)生和發(fā)展、斷裂伴生構造的發(fā)育及斷塊圈閉的形成，而且控制了油氣的運移和聚集。

第2期王明健等：唐莊地區(qū)沙河街組構造特征及油氣富集 2.1 斷裂系統(tǒng)控制油氣富集與分布

研究區(qū)內(nèi)不同級別斷層對構造演化和油氣運聚具有不同的作用：二、三級斷層控制油氣的運移和聚集，三、四級斷層則對油氣的局部富集具有關鍵性作用，使臨南洼陷沙三段烴源巖生成的油氣沿切穿源層的斷層向淺部運移，聚集于三、四級(特別是三級)斷層附近的斷塊高部位，復雜小斷塊、斷鼻等構造成為油氣富集的重點區(qū)域(圖3、4)。實踐表明，研究區(qū)北部含油層段主要為沙一段和沙二段，研究區(qū)中部含油層段主要為沙二段，少量油氣分布于沙三上亞段，含油層位依次抬升，反映由北向南油氣由低部位向高部位運移。由此推斷，研究區(qū)南部沙三上亞段可能存在油氣聚集。

2.2 斷層封閉性影響油氣富集

斷層封閉機理主要包括對置封閉、泥巖涂抹封閉、顆粒碎裂封閉和成巖封閉等^[5]。研究區(qū)斷層封閉以對置封閉為主：沙一段、沙二段和沙三上段單層砂體厚度適中，與斷層另一盤非滲透巖層形成對置封閉，富集油氣成藏；沙三中亞段中上部和沙三下亞段由于單砂體厚度過大，斷層封閉作用較差，少見油氣聚集(圖3、4)。

2.3 斷層活動影響油氣富集

唐莊地區(qū)斷層活動的多期性和長期性導致早期聚集的油氣破壞或部分破壞，油氣沿斷層繼續(xù)運移并在新的圈閉內(nèi)再次聚集，使縱向含油井段長，含油層位多，而含油富集程度不高；同時，也使平面上油氣沿主控斷層呈條帶狀展布^[6]。由于不同期次構造運動斷裂活動性質(zhì)不同，油氣運移形式也不同：東營運動(喜馬拉雅運動二幕，即沙一段—東營組沉積時期)產(chǎn)生大量新斷層，構造應力成為該時期油氣運移的主要動力^[7]，油氣主要沿斷層由下部層系向上部層系運移，形成構造高部位的油氣藏；喜馬拉雅運動三幕(館陶組—明化鎮(zhèn)組沉積時期)，唐莊地區(qū)整體下沉進入拗陷階段^[8]，地層埋藏深度增加，地層溫度升高，烴源巖進入高成熟—過成熟階段，生成烴類流體沿儲層由構造低部位向高部位運移，并在鄰近生油洼陷的圈閉中聚集成藏(圖5)。

3 結(jié) 論

(1) 構造研究落實，唐莊地區(qū)斷層發(fā)育數(shù)量多、構造形態(tài)復雜，斷層平面和剖面組合多樣，同時發(fā)育復雜斷裂、斷階和地塹-地壘3種構造帶。

(2) 沙河街組油氣主要富集于臨邑斷層附近的三級斷層控制的斷塊高部位，同時發(fā)育復雜斷塊油藏、斷鼻油藏和構造-巖性油藏，油水關系復雜，含油層系多，單斷塊含油范圍較小，油氣富集程度不高。

(3) 研究區(qū)油氣空間分布研究表明，油氣具有北多南少，北低南高的特征，由北向南含油層位由沙一段、沙二段過渡為沙二段、沙三上亞段，反映斷裂作用促使油氣由構造低部位向構造高部位運移，同時預示南部沙三上亞段可能發(fā)育油氣藏。

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編輯 董志剛