蘇北盆地高郵凹陷斷層-巖性油藏斷層封閉性研究

董才源，劉震，李儲華，劉啟東

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；3.中國石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇揚州 225009）

蘇北盆地高郵凹陷斷層-巖性油藏斷層封閉性研究

董才源1，2，劉震2，李儲華3，劉啟東3

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；3.中國石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇揚州 225009）

基于蘇北盆地高郵凹陷戴南組斷層-巖性油藏斷層現(xiàn)今與成藏期垂向正應(yīng)力研究，分析了斷層垂向封閉性演化規(guī)律。高郵凹陷主要斷層-巖性復(fù)合油藏現(xiàn)今斷層正應(yīng)力分布在13.8～25.0MPa，斷層垂向封閉性正應(yīng)力臨界值為13.8MPa，成藏期正應(yīng)力分布于8.9～20.2MPa，多數(shù)控藏斷層成藏期開啟作為輸導(dǎo)通道，現(xiàn)今封閉成為遮擋條件，但偶有例外，邵深1油藏控藏斷層成藏期與現(xiàn)今皆封閉，此類油藏極有可能自生自儲。

斷層-巖性油藏；正應(yīng)力；斷層封閉性；高郵凹陷；蘇北盆地

1 研究區(qū)斷層-巖性油藏勘探概況

高郵凹陷為蘇北盆地東臺坳陷內(nèi)一典型的南斷北超的箕狀凹陷，南與通楊隆起和吳堡低凸起相鄰，北為平緩的斜坡，與柘垛低凸起相通，東接白駒凹陷，面積達2 670 km2，可劃分為南部斷階帶、中央深凹帶和北部斜坡帶3個次級構(gòu)造單元[1]。高郵凹陷縱向上發(fā)育上、中、下3個含油氣系統(tǒng)，其中上含油氣系統(tǒng)自下而上依次發(fā)育阜寧組四段、戴南組和三垛組地層。從資源探明程度來看，高郵凹陷仍處于儲量發(fā)現(xiàn)的平穩(wěn)階段，勘探前景較為樂觀，尤其是巖性類油氣藏勘探認識程度低，潛力較大[2]。斷層-巖性油藏作為高郵凹陷主要油藏類型之一，近年來在戴南組和三垛組屢有發(fā)現(xiàn)，巖性油藏將成為高郵凹陷增儲上產(chǎn)的重點領(lǐng)域（見圖1）。

斷層在油氣運聚過程中，或作為油氣運移通道，或起到遮擋作用[3-6]，其關(guān)鍵在于斷層的封閉性。高郵凹陷含油氣系統(tǒng)斷層廣布，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的油氣藏大都與斷層有關(guān)。阜四段烴源巖層下伏于戴南組和三垛組儲集層，與大部分油氣藏隔層相望，因而運移須通過斷層，斷層成為工區(qū)最重要的油氣運移通道[7-8]。專家學(xué)者對高郵凹陷斷層封閉性開展過多次研究，如陳強等[9]劃分了輸導(dǎo)體系類型，并分析了二、三、四級斷層封閉性的差異；劉玉瑞歸納出蘇北盆地斷層封閉4種基本類型及影響斷層封閉性的4項基本參數(shù)，據(jù)此建立斷層封閉性定量評價體系[10]；劉啟東等認為高郵凹陷斷層封閉性的影響因素包括斷層類型、斷距、斷層兩側(cè)巖性及泥質(zhì)體積分數(shù)[11]。但前人的研究多關(guān)注于宏觀平面大斷層，針對斷層-巖性油藏的控藏斷層封閉性的研究較少，定量研究更為薄弱。

圖1 高郵凹陷斷層-巖性油藏分布

本文旨在通過計算斷層-巖性油藏控藏斷層現(xiàn)今及成藏期的正應(yīng)力值，研究斷層封閉性能演化史，并對比不同次凹、不同構(gòu)造帶的斷層封閉性能。以期有助于深入理解斷層對斷層-巖性油藏的控制作用，為深化高郵凹陷油氣勘探提供理論指導(dǎo)。

2 斷層現(xiàn)今封閉性

斷層封閉性指斷層對油氣的遮擋作用，受制于斷層性質(zhì)、產(chǎn)狀、斷層兩側(cè)巖石類型等諸多地質(zhì)因素，從這些錯綜復(fù)雜的信息中提取正確的評價方法是斷層封閉性研究的關(guān)鍵[12-15]。本文研究的各油藏斷層類型皆為正斷層，且大多從垛二段斷至阜四段，斷層兩側(cè)巖性以砂泥對接為主，各斷圈中斷層特征較為一致，因此選用斷層正應(yīng)力作為斷層封閉性評價指標較為合理。若斷層正應(yīng)力值大于臨界值，則斷面緊閉，油氣不能沿斷面作垂向運移；反之，則斷面開啟，斷層可作為油氣輸導(dǎo)通道。斷層正應(yīng)力計算公式為

p=0.009 876H（ρr-ρw）cosθ（1）式中:p為斷面所受正應(yīng)力，MPa；H為斷面埋深，m；ρr為上覆地層密度，g/cm3；ρw為地層水密度，g/cm3；θ為斷面傾角，（°）。

斷面埋深由油層中點埋深取均值得出，斷層傾角由地震剖面求取。通過計算，高郵凹陷主要斷層-巖性油藏現(xiàn)今斷層正應(yīng)力分布在13.8～25.0MPa。由于油藏上傾方向遮擋的斷層現(xiàn)今一般封閉，因此，確定現(xiàn)今正應(yīng)力最小值（13.8MPa）為斷層封閉性臨界值，若斷層正應(yīng)力大于此值，則斷層封閉（見圖2、表1）。

圖2 戴南組主要斷層-巖性油藏古今封閉性對比

3 斷層成藏期封閉性

成藏期斷層正應(yīng)力求取的關(guān)鍵在于成藏期油藏埋深和斷層傾角的恢復(fù)。斷面古埋深可由油藏單井埋藏史分析獲得；平衡剖面恢復(fù)顯示，成藏期（三垛組沉積末期）斷層傾角與現(xiàn)今相比變化微弱，因此本文假定斷層傾角不變。根據(jù)古埋深計算結(jié)果，利用式（1），得到高郵凹陷主要斷層-巖性油藏成藏期正應(yīng)力分布范圍為8.9～20.2MPa（見圖2、表1）。

表1 戴南組主要斷層-巖性油藏斷層現(xiàn)今及成藏期正應(yīng)力分布

4 現(xiàn)今與成藏期垂向封閉性對比

高郵凹陷主要斷層-巖性油藏現(xiàn)今斷層正應(yīng)力分布在13.8～25.0MPa，斷層垂向封閉性臨界值為13.8 MPa；成藏期正應(yīng)力分布于8.9～20.2MPa，其中，大多數(shù)油藏控藏斷層現(xiàn)今正應(yīng)力大于臨界值，成藏期正應(yīng)力小于臨界值，此類斷層古啟今封，在成藏期是重要的油氣輸導(dǎo)通道，現(xiàn)今作為油氣封閉的有利條件，如馬31油藏（見圖2、圖3a）。但邵深1油藏的控藏斷層現(xiàn)今以及成藏期正應(yīng)力都大于封閉性臨界值，斷層古今皆封閉，無法成為油氣的運移通道，說明這類油藏極有可能為自生自儲型（見圖3b）。

圖3 典型油藏現(xiàn)今與成藏期斷層封閉性對比

高郵凹陷3個次凹及2個構(gòu)造帶不同的構(gòu)造演化和沉積特征，決定了其斷層封閉性也各不相同。通過各次凹內(nèi)油藏斷層正應(yīng)力均值比較可得，斷層現(xiàn)今封閉性好—差依次為樊川次凹、劉五舍次凹、邵伯次凹，成藏期輸導(dǎo)性好—差依次為樊川次凹、劉五舍次凹、邵伯次凹（見圖1、圖4）。鑒于陡坡帶油藏和緩坡帶油藏斷層正應(yīng)力均值計算，認為現(xiàn)今封閉性陡坡帶略優(yōu)于緩坡帶，成藏期輸導(dǎo)性緩坡帶略優(yōu)于陡坡帶（見圖5）。樊川次凹斷層成藏期的暢通及現(xiàn)今優(yōu)質(zhì)的封閉可能是其成為主要含油氣次凹的重要原因之一。緩坡帶與陡坡帶斷層相似的輸導(dǎo)和封閉能力則揭示了緩坡帶不亞于陡坡帶的勘探前景，為下一步勘探提供了理論支持。

圖4 高郵凹陷各次凹斷層古今封閉性對比

圖5 高郵凹陷陡坡帶、緩坡帶斷層古今封閉性對比

5 結(jié)論

1）高郵凹陷戴南組主要斷層-巖性油藏控藏斷層封閉性臨界值為13.8MPa，多數(shù)斷層古啟今封，成藏期提供重要輸導(dǎo)通道，現(xiàn)今作為主要遮擋條件。但邵深1油藏控藏斷層古今皆封閉，斷層無法作為運移通道，油藏可能為自生自儲型。

2）高郵凹陷3個次凹及2個構(gòu)造帶不同的構(gòu)造演化和沉積特征，決定了其斷層封閉性也各不相同。通過各次凹范圍內(nèi)油藏斷層正應(yīng)力均值的比較可得出，斷層現(xiàn)今封閉性好—差依次為樊川次凹、劉五舍次凹、邵伯次凹；成藏期輸導(dǎo)性好—差依次為樊川次凹、劉五舍次凹、邵伯次凹,現(xiàn)今封閉性陡坡帶略優(yōu)于緩坡帶，成藏期輸導(dǎo)性緩坡帶略優(yōu)于陡坡帶。

[1]邱旭明.蘇北盆地高郵凹陷油氣輸導(dǎo)特征及油氣分布[J].石油與天然氣地質(zhì)，2008，29（4）:437-443.

[2]張克鑫，漆家福，任紅民，等.蘇北盆地高郵凹陷斷層演化規(guī)律研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2008，27（2）:21-24.

[3]劉啟東，李儲華，盧黎霞.高郵凹陷斷層封閉性研究[J].石油與天然氣地質(zhì)，2010，32（2）:58-61.

[4]張照錄，王華，楊紅.含油氣盆地的輸導(dǎo)體系研究[J].石油與天然氣地質(zhì)，2000，11（7）:133-134.

[5]高崗，柳廣弟，黃志龍.斷層對油氣的相對封閉性和絕對開啟性分析:以準噶爾盆地西北緣八區(qū)-百口泉區(qū)二疊系油氣特征為例[J].石油實驗地質(zhì)，2010，3（23）:218-222.

[6]高平，房倩，王興武，等.濮衛(wèi)洼陷構(gòu)造-巖性氣藏勘探思路與實踐[J].斷塊油氣田，2012，19（2）:177-181.

[7]范柏江，劉成林，龐雄奇，等.南堡灘海油氣成藏主控因素研究[J].斷塊油氣田，2011，18（2）:162-164.

[8]汪書羽，李忠權(quán)，陳均亮.大慶長垣中部扶楊油層斷裂對儲層的控制作用[J].斷塊油氣田，2013，20（4）:413-416.

[9]葛巖，黃志龍，唐振興，等.長嶺凹陷葡萄花油層油源及成藏控制因素分析[J].斷塊油氣田，2013，20（4）:409-412.

[10]李明誠.石油與天然氣運移研究綜述[J].石油勘探與開發(fā)，2000，27（4）:3-10.

[11]李亞軍，李儒峰.蘇北盆地高郵凹陷現(xiàn)今地溫場特征[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2010，24（6）:1042-1047.

[12]陳強，張衛(wèi)海，黃峰，等.高郵凹陷西部油氣輸導(dǎo)體系類型及特征研究[J].石油與天然氣學(xué)報，2009，31（2）:183-192.

[13]徐田武，張光斌，張琛琛，等.東濮凹陷馬廠油田斷裂內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征對油氣成藏的意義[J].斷塊油氣田，2012，19（6）:692-695.

[14]Davies R K.Introduction to AAPG Bulletin thematic issue on fault seals[J].AAPGBulletin，2003，87:377-380.

[15]呂延防，陳章明，陳發(fā)景.非線性映射分析判斷斷層封閉性[J].石油學(xué)報，1995，6（3）:36-39.

（編輯 趙旭亞）

Fault sealing study on fault-lithologic reservoirs in Gaoyou Depression of SubeiBasin

Dong Caiyuan1，2,Liu Zhen2,Li Chuhua3,Liu Qidong3

(1.Research Institute of Petroleum Exp loration&Developm ent,PetroChina,Beijing 100083,China;2.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Research Institute of Geological Science,Jiangsu Oilfield Comm any,SINOPEC,Yangzhou 225009,Ch ina)

Faultsealingevolution isanalyzed based on thenormalstresscalculation ofDainan Formation reservoir.The favorablearea of fault-lithologic reservoirs is predicted in Gaoyou Depression of SubeiBasin.It is concluded that the presentnormal stressofmajor faultsin fault-lithologic reservoirsis from 13.8 to25MPaand thecriticalvalueof faultsealing is13.8MPa.Thenormalstressof faults in fault-lithologic reservoirs in accumulation period is from 8.9 to 20.2MPa,mostof the reservoir faultsare open in the accumulation period,butthey are closed now.However,there isone reservoirwith faultsealingall the time,which isShaoshen 1 reservoir thoughtto be theown source type.

fault-lithologic reservoir；normal stress；faultsealing；Gaoyou Depression;SubeiBasin

國家科技重大專項“中國大型氣田形成條件、富集規(guī)律及目標評價”（2008ZX05007）

TE122.3+22

A

2013-05-08；改回日期：2013-09-15。

董才源，1986年生，男，工程師，在讀博士研究生，主要從事地層巖性油氣藏勘探、天然氣地質(zhì)與勘探研究工作。E-mail: dcaiyuan@163.com。

董才源，劉震，李儲華，等.蘇北盆地高郵凹陷斷層-巖性油藏斷層封閉性研究[J].斷塊油氣田，2013，20（6）:686-689.

Dong Caiyuan，Liu Zhen，Li Chuhua，et al.Fault sealing study on fault-lithologic reservoirs in Gaoyou Depression of Subei Basin[J].Fault-Block Oil&Gas Field，2013，20（6）:686-689.

10.6056/dkyqt201306002