杏樹崗地區(qū)正向反轉(zhuǎn)構(gòu)造與裂縫研究

王本強，呂 樂，王 彭，周 坤，劉志毅

（西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，四川成都 610500）

伸展盆地的反轉(zhuǎn)構(gòu)造是近些年來含油氣盆地研究的重點之一，伸展盆地的油氣勘探開發(fā)實踐說明反轉(zhuǎn)構(gòu)造尤其正反轉(zhuǎn)構(gòu)造在伸展盆地的油氣成藏中具有重要的作用[1-2]。致密碎屑巖儲層在反轉(zhuǎn)構(gòu)造的過程中，產(chǎn)生了不同類型、不同性質(zhì)的裂縫，而這些裂縫在致密儲層中擔(dān)當(dāng)運移通道和儲集空間的重要角色[3-4]。因此，有必要對反轉(zhuǎn)構(gòu)造與裂縫的形成機制進行深入研究，為油田的增產(chǎn)增量采取有效地措施提供有力依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

杏樹崗地區(qū)在構(gòu)造位置上位于松遼盆地中部中央坳陷區(qū)大慶長垣杏樹崗構(gòu)造位置上，北臨薩爾圖油田，南接杏北油田，其油藏類型為背斜型油藏，構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)出西翼陡東翼緩的特征[5]。杏樹崗油田泉頭組扶楊油層儲層巖性主要以巖屑長石砂巖或長石巖屑砂巖為主，少量巖屑砂巖；儲層沉積環(huán)境主要受到河流相和三角洲相控制，砂體厚度不大，主要為條帶狀，橫向變化快。泉頭組儲層孔隙度介于8.1%～14.2%，滲透率大都小于1.2×10-3μm2，是典型的低孔-低滲致密碎屑巖儲集層。

2 區(qū)域構(gòu)造演化

松遼盆地白堊紀(jì)以來的構(gòu)造演化可以分為3個主要演化階段（見表1）:斷陷階段、坳陷階段和反轉(zhuǎn)構(gòu)造階段[6-7]。

表1 松遼盆地構(gòu)造演化階段劃分

盆地在發(fā)展過程中具有張、壓兩重性，表現(xiàn)為早期裂谷、中期坳陷和晚期褶皺的特點[8-9]。杏樹崗地區(qū)早白堊紀(jì)晚期以來的構(gòu)造演化與松遼盆地同時期的構(gòu)造演化形成過程類似，主要經(jīng)歷了伸展構(gòu)造階段-反轉(zhuǎn)構(gòu)造階段兩個階段。同時，以嫩江末為分界線，嫩江末之前主要為拉張垂向沉降期，嫩江末之后為構(gòu)造擠壓反轉(zhuǎn)期。杏樹崗地區(qū)泉頭組地層在泉頭組末-嫩江組末主要經(jīng)歷了拉張垂向沉降作用，在嫩江組末-明水組末主要經(jīng)歷了區(qū)域性的反轉(zhuǎn)構(gòu)造作用。

2.1 伸展構(gòu)造期

在泉頭組末-嫩江組末沉積期，泉頭組地層的沉積物基本上處于塑性狀態(tài)，杏樹崗地區(qū)受到NE-SW向的區(qū)域性拉張力，發(fā)生伴隨垂向沉降的伸展構(gòu)造運動，在該構(gòu)造運動下研究區(qū)主要形成了一系列NNW向的高角度正斷層。

2.2 反轉(zhuǎn)構(gòu)造期

在嫩江組末-明水組末沉積期，泉頭組地層已經(jīng)成巖處于剛性狀態(tài)。太平洋板塊向亞洲大陸大角度俯沖，工區(qū)受NW-SE向區(qū)域性左旋擠壓應(yīng)力作用，杏樹崗地區(qū)內(nèi)普遍形成了一系列壓扭性反轉(zhuǎn)構(gòu)造，反轉(zhuǎn)構(gòu)造以正斷式反轉(zhuǎn)構(gòu)造為主。這些正斷式反轉(zhuǎn)構(gòu)造沿著NNE向基底大斷裂的局部區(qū)段分布。由于NNE向基底大斷裂對反轉(zhuǎn)構(gòu)造的控制作用，杏樹崗地區(qū)正斷式反轉(zhuǎn)構(gòu)造呈NNE-NNW向展布。

3 正向反轉(zhuǎn)構(gòu)造發(fā)育模式

正向反轉(zhuǎn)構(gòu)造是在“先張后壓”的構(gòu)造背景下，在同生沉積斷層上推覆形成的[10]，其形成模式（見圖1）。

Ⅰ為拉張期，地塊沉降形成角度正斷層；Ⅱ為應(yīng)力平靜期，地塊接受沉積；Ⅲ為擠壓上隆期，地塊受到強烈擠壓地層發(fā)生褶皺隆起，形成背斜；Ⅳ為反轉(zhuǎn)構(gòu)造期，地塊持續(xù)受到同一方向的構(gòu)造擠壓應(yīng)力作用，地層發(fā)生逆沖，斷層性質(zhì)發(fā)生變化，由正斷層向逆斷層轉(zhuǎn)變，并形成斷背斜；Ⅴ為反轉(zhuǎn)構(gòu)造定型期，地塊處于應(yīng)力平衡階段，正斷層轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬?。?Ⅴ是一個完整的正向反轉(zhuǎn)構(gòu)造的形成演化模式圖。圖中A、B、C、D均表示地層界面。

杏樹崗地區(qū)正斷式反轉(zhuǎn)構(gòu)造的形成，基本上與上述正向反轉(zhuǎn)構(gòu)造的發(fā)育模式類似。在早期NE-SW向的區(qū)域性拉張力作用下形成了一系列NNW向的高角度正斷層，在晚期NW-SE向區(qū)域性左旋擠壓應(yīng)力作用下形成了一系列NNE-NNW向正斷式反轉(zhuǎn)構(gòu)。杏樹崗地區(qū)所受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力較?。ɑ蛘邥r間較短），地層褶皺變形相對不強烈，早期形成的正斷層沒有徹底逆推轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬樱匝芯繀^(qū)只經(jīng)歷了Ⅰ-Ⅲ這三個構(gòu)造階段，反轉(zhuǎn)構(gòu)造在剖面上表現(xiàn)出來構(gòu)造形式的仍然是正斷層。杏樹崗背斜型油藏便是反轉(zhuǎn)構(gòu)造作用的產(chǎn)物。

4 反轉(zhuǎn)構(gòu)造與裂縫的關(guān)系

4.1 裂縫特征

4.1.1 裂縫產(chǎn)狀 杏樹崗地區(qū)泉頭組地層沉積后，經(jīng)歷了拉張斷陷，坳陷沉降和反轉(zhuǎn)構(gòu)造等多期次的構(gòu)造運動，形成了不同性質(zhì)、不同組系的裂縫。通過對杏樹崗地區(qū)泉頭組多口取心井觀測結(jié)果表明：構(gòu)造裂縫主要以≥75°的高角度裂縫和直立縫為主（約80%）；低角度裂縫和水平縫發(fā)育較少。同時，對生產(chǎn)井的裂縫方位進行微地震監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明：泉頭組儲層裂縫總體上表現(xiàn)出多方向性，但具有優(yōu)勢方位的裂縫較明顯。裂縫發(fā)育的主要方位為 NE 向（55°±10°）、NW 向（320°±10°）和近 SN 向（0°±10），其中 NE 向裂縫最為發(fā)育，其次是NW 向和近SN向（見圖2）。

4.1.2 裂縫充填情況 工區(qū)巖心裂縫充填程度較低，未充填裂縫約占50%左右，半充填裂縫約占38%，全充填裂縫約占12%。裂縫充填物主要為瀝青質(zhì)，其次是方解石和泥質(zhì)（碳質(zhì)）。部分觀測井巖心發(fā)現(xiàn)裂縫縫面有明顯的油氣浸染現(xiàn)象，這表明構(gòu)造裂縫對油氣在儲層中的儲集和運移具有重要作用。

4.1.3 裂縫類型 根據(jù)巖心觀測表明，杏樹崗地區(qū)泉頭組構(gòu)造裂縫主要發(fā)育張性縫和剪切縫（見圖3，圖4）。在早期的拉張沉降期時期，主要形成張性縫，且該期張性縫走向主要平行于斷層，裂縫規(guī)模較小，縫面粗糙，且延伸較短。晚期反轉(zhuǎn)構(gòu)造期主要發(fā)育縱張縫和兩組共軛剪切縫，其中一組剪切縫發(fā)育較好，而另一組發(fā)育較差。剪切縫面光滑平直，具有明顯擦痕及磨光鏡面,縫面兩側(cè)有時具有一定剪切錯動。

4.2 反轉(zhuǎn)構(gòu)造與裂縫的關(guān)系

4.2.1 拉張沉降期產(chǎn)生的裂縫 在泉頭組末—嫩江組末為拉張沉降時期，工區(qū)受到區(qū)域性的NE-SW向的拉張應(yīng)力作用，形成了一系列近NW向的正斷層。由于泉頭組的沉積物基本處于塑性狀態(tài),因此構(gòu)造裂縫相對不發(fā)育。此時期主要形成了一組拉張破裂縫，該組裂縫由拉張應(yīng)力產(chǎn)生，其走向和拉張應(yīng)力作用下產(chǎn)生的正斷層走向一致。同時，在斷層附近還可能產(chǎn)生了少量的斷層伴生縫。該時期形成的構(gòu)造縫經(jīng)歷了較長時間的成巖作用,裂縫多被方解石充填，因此其有效性較低。

4.2.2 反轉(zhuǎn)期產(chǎn)生的裂縫 在嫩江組末—明水組末為反轉(zhuǎn)構(gòu)造時期，杏樹崗地區(qū)處于一種左旋壓扭的構(gòu)造應(yīng)力場中，運用地質(zhì)力學(xué)原理，將所受應(yīng)力場分解為NE-SW向的拉張應(yīng)力和NW-SE向的擠壓應(yīng)力（見圖5），這樣整個工區(qū)就處于一個拉張和擠壓的復(fù)合構(gòu)造環(huán)境中。根據(jù)應(yīng)力場分解結(jié)果，NE-SW向的拉張應(yīng)力對杏樹崗地區(qū)的構(gòu)造演化和構(gòu)造形態(tài)占主導(dǎo)地位，對早期形成的NW向斷層進一步加強，因此杏樹崗地區(qū)的NW向正斷層非常發(fā)育；同時，由于NW-SE向的擠壓應(yīng)力對研究區(qū)影響相對較小，杏樹崗地區(qū)地層只發(fā)生了褶皺變形而未進一步將早期形成的正斷層逆推形成逆斷層，只形成了背斜型構(gòu)造。

在該時期，泉頭組地層已經(jīng)成巖,在構(gòu)造擠壓作用下形成了一系列的構(gòu)造裂縫。因此,泉頭組儲層的構(gòu)造裂縫主要是在反轉(zhuǎn)構(gòu)造時期形成的。根據(jù)上述應(yīng)力場分解分析結(jié)果及裂縫發(fā)育模式（見圖5），該時期主要形成以下幾組裂縫：

（1）在NE-SW向的拉張應(yīng)力作用下，主要產(chǎn)生走向與NW向斷層平行的一組拉張破裂縫，該組裂縫在工區(qū)較發(fā)育，其次斷層附近產(chǎn)生少量伴生縫。

（2）在NW-SE向的擠壓應(yīng)力作用下，在巖層尚未發(fā)生褶皺變形之前，主要形成兩組垂直于巖層的近NS、NNW向的平面共軛剪切縫；隨著構(gòu)造應(yīng)力的持續(xù)作用，巖層褶皺變形，主要產(chǎn)生了一組發(fā)育在背斜型構(gòu)造轉(zhuǎn)折端（脊部和樞紐位置）NE向的縱張縫和兩組斜交的剖面共軛剪切縫（發(fā)育較少）。

在反轉(zhuǎn)期形成的這幾組裂縫，以高角度裂縫和直裂縫為主，充填程度不高，尤其是NE向裂縫與杏樹崗地區(qū)現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力方向（NE向）大致一致，使該方位的裂縫在儲層中保持開啟狀態(tài)。

5 結(jié)論

（1）杏樹崗地區(qū)主要經(jīng)歷了拉張沉降期和反轉(zhuǎn)構(gòu)造期。拉張沉降期杏樹崗地區(qū)主要形成一系NNW向的高角度正斷層，同時形成一組NW向的拉張破裂裂縫；由于拉張沉降期間泉頭組地層的沉積物基本處于塑性狀態(tài),因此構(gòu)造裂縫不發(fā)育，且此期間形成的構(gòu)造裂縫經(jīng)歷了較長時間的成巖作用,多被方解石充填，有效程度低。

（2）反轉(zhuǎn)構(gòu)造期杏樹崗地區(qū)主要形成呈NNENNW向展布的正斷式反轉(zhuǎn)構(gòu)造，同時形成一組近NE向的縱張縫、一組NW向的拉張破裂縫和近NS、NNW向的兩組共軛剪裂縫。該時期形成的裂縫以高角度裂縫和直裂縫為主，充填程度較低。反轉(zhuǎn)構(gòu)造期是杏樹崗地區(qū)構(gòu)造裂縫形成的主要時期。

［1］楊克繩，袁秉衡.反轉(zhuǎn)構(gòu)造與重力滑動構(gòu)造及油氣［J］.石油勘探與開發(fā)，1993，20（1）：1-8.

［2］侯貴廷，馮大晨，王文明，等.松遼盆地的反轉(zhuǎn)構(gòu)造作用及其對油氣成藏的影響［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2004，25（1）：49-53.

［3］曾聯(lián)波.低滲透砂巖油氣儲層裂縫及其滲流特征［J］.地質(zhì)科學(xué)，2004，39（1）：11-17.

［4］宋惠珍，賈承造，歐陽健.裂縫性儲集層研究理論與方法［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001：78-82.

［5］郭學(xué)斌，李子順.應(yīng)用高分辨率地震技術(shù)識別下切谷-松遼盆地杏樹崗泉頭組解釋實例［J］.石油地球物理勘探，2010，45（增刊 1）：154-157.

［6］陳昭年，陳發(fā)景.松遼盆地反轉(zhuǎn)構(gòu)造運動學(xué)特征［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，1996，10（3）：390-396.

［7］趙斌，劉財，王世煌，等.大慶長垣反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式及其識別方法［J］.吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版），2006，36（專輯）：101-103.

［8］胡望水.松遼盆地北部正反轉(zhuǎn)構(gòu)造與油氣聚集［J］.天然氣工業(yè)，1996，（5）：20-24.

［9］沈華，陳發(fā)景，尹徽.伸展構(gòu)造體系中反轉(zhuǎn)構(gòu)造研究［J］.特種油氣，2005，12（1）：23-25.

［10］李晶.松遼盆地大慶長垣形成機制的討論［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1995，14（2）：1-3.