廊固凹陷舊州斷層封閉性研究

鄧婷婷，查 明，高長海

（1.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島 266580）

大量研究和勘探實(shí)踐表明，生長斷層在油氣成藏過程中具有雙重作用，它既可以作為油氣運(yùn)移的通道，溝通烴源巖與儲(chǔ)集層，又可以作為遮擋阻止油氣運(yùn)移，使之聚集成藏。因此研究斷層封閉性在油氣勘探及開發(fā)中有著重要的作用［1－5］。

1 地質(zhì)背景

廊固凹陷位于渤海灣盆地冀中坳陷北部，北與大廠凹陷相接，西鄰大興凸起，東南部以牛駝鎮(zhèn)凸起與霸縣凹陷相接，東以河西務(wù)東主斷層與武清凹陷相鄰。凹陷受北東向斷裂構(gòu)造控制，總體表現(xiàn)為西斷東超的箕狀斷陷特征。凹陷內(nèi)部發(fā)育了大興斷裂帶、大柳泉構(gòu)造帶、河西務(wù)構(gòu)造帶、鳳河營侯尚村構(gòu)造帶以及南部的牛北斜坡構(gòu)造帶等二級(jí)構(gòu)造單元。

圖1 大柳泉構(gòu)造帶及舊州斷層位置圖

舊州斷層位于廊固凹陷內(nèi)舊州至柳泉一線，以鏟式為主，呈北東（東）走向，延伸距離約40 km，斷開層位為沙三段及以上層系，最大斷距達(dá)1000 m以上，向南（前石家務(wù)）、北（桐南洼槽）斷距變小，逐漸消失。該斷層對(duì)大柳泉局部構(gòu)造的形成和油氣藏的分布起著控制作用（圖1），使之成為該地區(qū)主要的油源斷層。

2 舊州斷層封閉性

2.1 斷層活動(dòng)與油氣配置關(guān)系

本文通過計(jì)算斷層古落差來判斷舊州斷層的活動(dòng)性［6］?？傮w上舊州斷層在沙三期－東營期活動(dòng)強(qiáng)烈，直到新近紀(jì)晚期仍有微弱活動(dòng)（圖2）。南北段活動(dòng)存在差異，從而造成了研究區(qū)南高北低的地勢(shì)特點(diǎn)。舊州斷層南段（測(cè)線1與測(cè)線2）沙三晚期活動(dòng)強(qiáng)烈，最大落差達(dá)到500 m，北段（測(cè)線3與測(cè)線4）沙二和沙一期活動(dòng)強(qiáng)烈，最大落差達(dá)到750 m；北部斷層南段活動(dòng)持續(xù)時(shí)間較北段短；斷層南段活動(dòng)發(fā)育較早，開始于沙三早期，但只持續(xù)到沙三晚期，往北活動(dòng)開始時(shí)間逐漸變晚，過渡到了沙三中期到晚期，但持續(xù)時(shí)間加長，一直活動(dòng)到新近紀(jì)。

對(duì)斷層活動(dòng)與運(yùn)移成藏期的對(duì)比分析（圖3）表明，沙二段與沙一段沉積期斷層活動(dòng)與油氣運(yùn)移時(shí)期配置關(guān)系好，故該期是本區(qū)最有效的油氣運(yùn)聚成藏時(shí)期。東營組沉積期盡管仍是本區(qū)主要運(yùn)移成藏期，但斷層活動(dòng)逐漸減弱，因而斷層活動(dòng)對(duì)油氣的輸導(dǎo)作用有限。新近紀(jì)以后除了舊州斷層以外其他多數(shù)斷層停止活動(dòng)，斷層逐漸封閉，對(duì)油氣主要起遮擋作用，為油藏的保存提供圈閉條件。

圖2 舊州斷層測(cè)線位置及古落差分析

圖3 舊州斷層活動(dòng)性與油氣配置關(guān)系

2.2 斷層兩盤的巖性配置與泥巖涂抹

斷層兩盤的巖性配置關(guān)系是決定斷層是否具有側(cè)向封堵的重要條件之一。一般認(rèn)為，當(dāng)斷層兩盤發(fā)生砂巖和泥巖對(duì)接時(shí)，斷層封閉性好；當(dāng)發(fā)生砂巖和砂巖對(duì)接時(shí)，斷層的封閉能力則取決于斷層兩盤砂巖的排驅(qū)壓力之差?！吧埃啊睂?duì)接的斷層封堵油氣的現(xiàn)象與泥巖涂抹作用有關(guān)。本文運(yùn)用斷層泥比率（SGR）［7］從整體上評(píng)價(jià)泥巖涂抹效應(yīng)。

由于舊州斷層延伸距離較長，為了對(duì)其斷層封閉性特征進(jìn)行較為全面的評(píng)價(jià)，本次研究在該斷層的北段和南段選取了2條剖面。

舊州斷層兩側(cè)多以“砂泥互層”對(duì)接為主，具較差的巖性配置關(guān)系，由于斷層斷距較大，斷面各處受到了良好的泥巖涂抹作用，連續(xù)性較好（圖4）。通過計(jì)算，舊州斷層的SGR值均在0.6以上，南北段存在差異：北段SGR值以0.7～0.8為主，而南段SGR值相對(duì)較差，多以0.6～0.7為主。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，大柳泉構(gòu)造帶泥巖涂抹封閉極限為0.5，舊州斷層SGR值大于封閉性斷層所要求的極限值。所以，斷層具備了形成封閉性斷層的物質(zhì)條件，可成為封閉性斷層。

2.3 斷裂帶內(nèi)充填物泥質(zhì)含量

斷裂帶泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)法是目前評(píng)價(jià)斷裂帶垂向運(yùn)移效果的主要方法，即通過計(jì)算斷裂帶泥質(zhì)充填物的含量來研究斷裂帶充填物的性質(zhì)，從而達(dá)到評(píng)價(jià)斷裂帶封閉性的目的［8］。

舊州斷層斷裂帶泥質(zhì)充填物含量Rm值基本都在0.5～0.7之間，平均值0.634，含量較高，連通性較差，封閉性較好，有利于油藏的保存。

圖4 舊州斷層北段巖性對(duì)置圖

2.4 斷面正應(yīng)力和緊閉指數(shù)

影響斷層垂向封閉性的因素除了斷裂充填物的泥質(zhì)含量外，另一個(gè)是斷層面的緊閉程度，斷層面的緊閉程度的好壞主要與斷層面所受到的壓應(yīng)力大小有關(guān)，斷層面所受到的壓應(yīng)力越大，斷面的緊閉程度越好；反之則越差［6］。

前人實(shí)驗(yàn)測(cè)試、研究表明，泥頁巖在7.5～23 MPa之間處于塑性變形范圍，當(dāng)斷層面的正壓力在此范圍時(shí)，泥巖就會(huì)發(fā)生塑性變形流動(dòng)，堵塞由于斷面凸凹起伏所遺留的油氣滲漏空間，從而使斷層封閉性大大增強(qiáng)［9－13］。由斷層面正壓應(yīng)力的計(jì)算公式求出了舊州斷層壓力狀況，并結(jié)合斷移地層巖性抗壓強(qiáng)度得到緊閉指數(shù)（表1）。結(jié)果表明，舊州斷層斷面普遍承受了較大的壓應(yīng)力，但是由于其斷移地層泥質(zhì)含量差異，影響了斷層垂向封堵性。沙三下和沙三中段斷層緊閉指數(shù)大部分在1以上，斷層處于緊閉狀態(tài)，具較好的封閉性；而沙一段、沙二段和沙三上段緊閉指數(shù)小于1，斷層處于開啟狀態(tài)，封閉性相對(duì)較差。

2.5 綜合評(píng)價(jià)

通過對(duì)各種斷層封閉性評(píng)價(jià)方法的分析和對(duì)比，結(jié)合舊州斷層實(shí)際地質(zhì)特征，分析斷層兩盤巖性對(duì)置、地層傾角、泥巖涂抹、斷面所受正壓力、斷裂帶泥質(zhì)充填物含量和斷層緊閉指數(shù)等6種因素對(duì)斷層封閉性的影響程度，對(duì)舊州斷層進(jìn)行了模糊綜合評(píng)價(jià)。

因素一（U1）：斷面正壓力（正壓力＞18，取1.0；9≤正壓力≤18，取0.5；正壓力＜5，取0）；

因素二（U2）：斷層泥比率（SGR＞0.5，取1.0；0.25≤SGR≤0.5，取0.5；SGR＜0.25，取0）；

表1 舊州斷層主要巖層斷面應(yīng)力及緊閉指數(shù)值

因素三（U3）：斷裂帶泥質(zhì)充填物（Rm＞0.75，取1.0；0.5≤Rm≤0.75，取0.5；Rm＜0.5，取0）；

因素四（U4）：斷層傾角（θ＞80°，取0；60°＜θ＜80°，取0.4；45°＜θ＜60°，取0.6；30°＜θ＜45°，取0.8；θ＜30°，取1）；

因素五（U5）：緊閉指數(shù)（緊閉指數(shù)＞1.0，取1.0，0.5≤緊閉指數(shù)≤1.0，取0.5，緊閉指數(shù)＜0.5，取0）；

因素六（U6）：巖性對(duì)接（跟泥巖層對(duì)接，取1.0；跟砂泥互層對(duì)接，取0.5；跟砂巖層對(duì)接，取0）。

在總結(jié)分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合專家調(diào)查法，確定上述6個(gè)評(píng)價(jià)因素U1－U6的權(quán)系數(shù)（見表2），最終得出舊州斷層封閉性綜合評(píng)價(jià)表（見表3）。

表2 舊州斷層封閉性單因素權(quán)重系數(shù)

表3 舊州斷層綜合評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)結(jié)果表明舊州斷層存在不同部位、不同層位的封閉性不同的特征。整體上具“下好上差”的特征，沙三中和沙三下的封閉性要略好于沙一段、沙二段和沙三上的封閉性，為大柳泉地區(qū)沙三段油藏的保存起到了良好的作用。舊州斷層北段評(píng)價(jià)結(jié)果為較好－好，南部為中等－較好，因此舊州斷層封閉性較好，有利于油氣聚集。

3 結(jié)論

（1）舊州斷層在沙三中沉積期開始發(fā)育，到東營期活動(dòng)強(qiáng)烈，與研究區(qū)的油氣運(yùn)移成藏期配置關(guān)系好，為沙三中油藏的形成提供了有效的運(yùn)移通道。東營期以后舊州斷層活動(dòng)強(qiáng)度逐漸減弱，經(jīng)過明化鎮(zhèn)期斷層逐漸封閉，使油氣得以保存，從而形成了下生上儲(chǔ)的成藏組合。

（2）舊州斷層沙三中和沙三下的封閉性要略好于沙一段、沙二段和沙三上的封閉性，為研究區(qū)沙三中段油氣藏有利區(qū)帶預(yù)測(cè)打下基礎(chǔ)。

［1］崔殿，查明，高長海，等.饒陽凹陷任西斷層的封閉性［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，34（6）：20－25.

［2］黃峰，張衛(wèi)海，王有.智高郵凹陷西部控油斷層封閉性研究［J］.斷塊油氣田，2009，16（2）：36－39.

［3］王東曄，查明，楊勇.運(yùn)用模糊綜合評(píng)判方法定量研究斷層封閉性［J］.斷塊油氣田，2006，13（4）：5－7.

［4］程榮，吳智平.埕島地區(qū)輸導(dǎo)體系發(fā)育特征［J］.石油地質(zhì)與工程，2008，22（1）：15－18.

［5］石紅霞.博興洼陷南坡地區(qū)輸導(dǎo)體系分析［J］.石油地質(zhì)與工程，2009，23（3）：36－39.

［6］趙勇，戴俊生.應(yīng)用落差分析研究生長斷層［J］.石油勘探與開發(fā)，2003，30（3）：13－15.

［7］Yielding G，F(xiàn)reeman B，Needham D T.Quantitative fault seal prediction［J］.AAPG Bulletin，1997，（81）：897－917.

［8］付廣，薛永超，楊勉.利用斷裂填充物中泥質(zhì)含量研究斷層封閉性的方法［J］.斷塊油氣田，1998，6（1）：9－12.

［9］呂延防，沙子萱.斷層垂向封閉性定量評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用［J］.石油學(xué)報(bào)，2007，28（5）：35－40.

［10］呂延防，王帥.斷層封閉性定量評(píng)價(jià)［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，34（5）：35－43.

［11］呂延防，馬福建.斷層封閉性影響因素及類型劃分［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2009，33（2）：163－167.

［12］劉文碧，周文，李德發(fā).川西拗陷上三疊統(tǒng)斷層封閉性研究［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，18（3）：10－17.

［13］田輝，查明，石新璞.斷層緊閉指數(shù)的計(jì)算及其地質(zhì)意義［J］.新疆石油地質(zhì)，2003，24（6）：530－533.