元壩地區(qū)陸相層序斷層特征與油氣成藏關(guān)系

黃進(jìn)臘 張哨楠 劉成川 曾 焱

（1.西南石油大學(xué)博士后科研流動站，四川 成都 610500；2.中國石化西南油氣分公司博士后科研工作站，四川 成都 610041）

元壩地區(qū)陸相層序斷層特征與油氣成藏關(guān)系

黃進(jìn)臘1，2張哨楠1劉成川2曾 焱2

（1.西南石油大學(xué)博士后科研流動站，四川 成都 610500；2.中國石化西南油氣分公司博士后科研工作站，四川 成都 610041）

川東北元壩地區(qū)陸相層序展現(xiàn)了良好的勘探潛力，成為油氣增儲上產(chǎn)的重要接替陣地之一。根據(jù)研究區(qū)三維地震解釋資料，結(jié)合構(gòu)造演化史、區(qū)域應(yīng)力擠壓對構(gòu)造斷層形成的作用分析，通過多套陸相典型層位與斷層展布和交切關(guān)系的研究，總結(jié)了斷層分布特征、斷層發(fā)育期次與成因以及斷層與油氣成藏的關(guān)系。認(rèn)為構(gòu)造斷層與其伴生裂縫的展布和發(fā)育特征是研究區(qū)陸相天然氣聚集成藏的主控因素之一。

元壩氣田 陸相層序 斷層特征 成藏 構(gòu)造演化

0 引言

元壩地區(qū)位于四川盆地東北部，地跨巴中市、蒼溪縣、通江縣和南江縣等行政區(qū)域，為中國石化在四川盆地的重點勘探區(qū)塊之一。在元壩地區(qū)中淺層陸相層序部分組段見到了良好的油氣顯示，獲得了一定的突破，表明也具備良好的勘探潛力。獲得突破的部位主要表現(xiàn)為構(gòu)造—巖性—裂縫復(fù)合型氣藏［1-10］。為此，有必要對其構(gòu)造斷層特征與油氣成藏的關(guān)系進(jìn)行探討和總結(jié)，以便更好地推動該區(qū)的天然氣勘探和開發(fā)。

1 斷層分布特征

1.1 研究區(qū)構(gòu)造背景

根據(jù)地表地形和區(qū)域構(gòu)造帶劃分可將研究區(qū)劃分為3個二級構(gòu)造單元：一隆（北部隆起帶），一凹（中央凹陷帶），一凸起（南部褶皺突起帶），區(qū)帶邊界劃分主要依據(jù)須家河組底構(gòu)造圖（圖1）。

3個二級單元的構(gòu)造特征為：①北部隆起帶：為九龍山背斜向川北坳陷延伸部分，構(gòu)造為NE走向，隆升幅度大，北與九龍山主體構(gòu)造相接，構(gòu)造北東部寬，向西南收斂變窄，南東與川北坳陷相接，形成一個巨大的向西南傾沒的鼻狀構(gòu)造。②中央凹陷帶：該帶位于川北坳陷內(nèi)，此凹陷帶現(xiàn)今被大巴山—米倉山—龍門山斷裂褶皺帶所挾持，呈NE向展布，在該帶內(nèi)發(fā)育了楊家梁背斜、周家嘴背斜、龍山場構(gòu)造等多個凹中凸，是凹陷油氣運移的指向帶。③南部褶皺突起帶：受來自后期川中隆起的改造作用，其構(gòu)造走向以NNW向為主，所形成的圈閉也以斷背斜為主要形態(tài)出現(xiàn)。該帶主要構(gòu)造有鶴峰寺構(gòu)造、獅子坪構(gòu)造、尹家鋪構(gòu)造等。

圖1 元壩地區(qū)須家河組底界構(gòu)造圖

1.2 斷層分布特征

元壩地區(qū)大地構(gòu)造背景為龍門山臺緣斷褶帶、

大巴山斷褶帶、米倉山突起向外圍地槽區(qū)逐漸變化的臺緣過渡帶的前緣，構(gòu)造活動在研究區(qū)中活動的期次界限明顯，由淺層到深層斷層發(fā)育具有顯著的分層特性，雷口坡組膏巖層以下斷層不發(fā)育。

根據(jù)研究區(qū)斷層解釋結(jié)果，累計解釋一、二、三級斷層共178條，其中逆斷層88條，主要分布于須家河組至千佛崖組的地層中；正斷層90條，主要分布于下沙溪廟至遂寧組地層中。縱向上斷層分布可分為3個帶：高陡逆沖斷層帶（T3x-J2q）、正斷層帶（J2）、低角度逆斷層帶（J3sn-J3p），自下而上斷層發(fā)育程度呈減弱趨勢。一級斷層5條，二級斷層17條，三級斷層156條，其中一、二級斷層主要分布于自流井組—須家河組中（圖2）。

圖2 元壩地區(qū)斷層分布特征（Trace962）圖

斷層分布規(guī)律：①主要分布在三疊系和侏羅系，在雷口坡組以下斷層不發(fā)育；②在縱向上主要發(fā)育在雷口坡組底部、須家河組底部和侏羅系底部，正斷層主要發(fā)育于沙溪廟至遂寧組地層中；③斷層在北部隆起帶和中央凹陷帶內(nèi)主要呈NE走向，在南部褶皺突起帶斷層主要呈NNW走向，斷層在平面上主要發(fā)育在獅子坪構(gòu)造和龍山場構(gòu)造地區(qū)。在龍山場構(gòu)造區(qū)斷層呈近SN走向（圖1）；④一級斷層主要分布于東部，走向主要為NNW和SN，傾向以SW為主；二級斷層主要分布于中東部，走向主要為NNW，其次為NE，傾向以SW和SE為主；三級斷層分布較廣，走向和傾向具有多方向性。

2 斷層發(fā)育期次與成因

據(jù)四川盆地和大巴山的形成與演化研究成果［10-16］，龍門山北段（龍門山斷裂帶）自安縣運動開始強烈隆升，在侏羅紀(jì)及其以后的歲月中，龍門山地區(qū)沖斷推覆構(gòu)造向沉積盆地內(nèi)遞進(jìn)遷徙，經(jīng)多次構(gòu)造活動形成現(xiàn)今龍門山。米倉山印支期產(chǎn)生沖斷變形，形成于燕山晚期。大巴山（南大巴山?jīng)_斷帶）主要是兩期逆沖推覆構(gòu)造的復(fù)合產(chǎn)物，主要形成于早白堊世。

研究區(qū)位于龍門山、米倉山及大巴山前緣，不僅受到3個方向構(gòu)造應(yīng)力的影響，還受到川中古隆起的影響，構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜，具有多期次、多方向性。根據(jù)元壩三維區(qū)構(gòu)造演化研究及斷層分布特征分析，斷層主要分布于陸相地層中，雷口坡組以下斷層不發(fā)育。因此，研究認(rèn)為，研究區(qū)斷層的發(fā)育期次及形成主要分3個階段：

1）印支期（晚三疊世—早侏羅世）前陸盆地形成階段

印支早中期，盆地全面隆升，形成龍門山推覆構(gòu)造帶，至晚三疊世末的印支晚幕運動，形成四川盆地雛形，屬類前陸盆地。此階段早期主要受到龍門山北東向構(gòu)造應(yīng)力的作用，形成一系列NE向斷層（Ⅰ期）。由于研究區(qū)遠(yuǎn)離龍門山區(qū)，受到構(gòu)造應(yīng)力影響較弱，因而形成的斷層以逆沖斷層為主，但規(guī)模不大。中晚期由于龍門山斷裂帶和大巴山?jīng)_斷帶構(gòu)造作用強烈，波及范圍較廣，研究區(qū)受到兩個方向應(yīng)力的復(fù)合作用，形成NNW、近SN向斷層（Ⅱ期），斷層規(guī)模較大，分布較廣。

2）燕山早中期（中侏羅世—早白堊世）類前陸盆地發(fā)展階段

該期受燕山早幕運動的影響，周緣山系進(jìn)一步隆升。此階段早中期（沙溪廟期）由于龍門山持續(xù)隆升，米倉山和大巴山處于相對穩(wěn)定階段，盆地局部呈現(xiàn)拉張作用，受其影響，形成一系列多方向小型正斷層（Ⅲ期）。晚期（蓬萊鎮(zhèn)—遂寧期）由于龍門山、米倉山和大巴山等共同進(jìn)一步向盆地推覆、擠壓，九龍山、通南巴構(gòu)造形成，受多方向較小應(yīng)力作用，形成小規(guī)模逆斷層（Ⅳ期），走向和傾向具有多樣性。

3）燕山晚期—喜山期（晚白堊世—第四紀(jì)）構(gòu)造殘余盆地改造階段

晚白堊世之后，由于受到多個方向應(yīng)力的影響，應(yīng)力強度較大，使早期形成的各期斷層和構(gòu)造進(jìn)一步發(fā)生變形和改造，因而形成現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)和斷層展布特征（Ⅴ期）。

3 主要斷層帶與主斷層的特征

3.1 斷層級次的劃分

根據(jù)斷層活動的規(guī)模及其對構(gòu)造的控制作用，將研究區(qū)內(nèi)的斷層劃分為一級、二級和三級。平面

上一、二級斷層主要分布于研究區(qū)東部（圖1）。一級斷層：基本上控制了元壩陸相層構(gòu)造的形成和演化，規(guī)模較大，在縱向上斷穿四套或四套以上地層，可以對烴源巖與儲層在垂向上有很好的連通作用；二級斷層：縱向上斷穿三套地層，規(guī)模中等，其主要對圈閉的形態(tài)起控制作用，也是烴源巖與儲層之間的良好運移通道；三級斷層：縱向上斷穿一套至兩套地層，規(guī)模一般較小，派生出大量的微裂縫，即斷層伴生裂縫，改善儲層的儲集性能。

3.2 主要斷層帶與主斷層的特征

根據(jù)構(gòu)造發(fā)育程度和斷層分布特征，研究區(qū)分為多個斷裂帶，其中獅子坪和龍山場構(gòu)造是一、二級斷層主要分布帶。具體特征如下：①獅子坪斷層帶：該斷層帶包括其附近斷層F1和斷層F6（圖3），位于獅子坪構(gòu)造的東翼，是兩條重要的斷裂，對獅子坪構(gòu)造的油氣成藏具有重要意義。

圖3 元壩獅子坪構(gòu)造地震剖面（Trace562）圖

F1斷層走向NNW，與獅子坪構(gòu)造的走向基本一致，傾向SW，在研究區(qū)內(nèi)平面延伸距離約17km，垂直斷距約175m，斷層傾角大于70°，屬于典型的高陡斷層。斷層斷穿須家河組，向下切割并滑入雷口坡組的膏泥巖層中，向上斷入侏羅系中，該斷層隨著向研究區(qū)的北部延伸，在縱向上向上逐漸延伸切入侏羅系上統(tǒng)的遂寧組中；F6斷層走向NNW，傾向NE，與F1斷層形成塹式對沖，向下滑入雷口坡組的膏泥巖中，向上消失在須家河組的頂部。F1斷層延伸距離長，橫向連通性好，有利于橫向上油氣沿斷層面運移向圈閉聚集。②龍山場斷層帶：龍山場構(gòu)造帶包括斷層F4、F13和F2，斷層F4和F13位于龍山場構(gòu)造的西翼，F(xiàn)2位于龍山場構(gòu)造的東翼（圖4）。F13和F2對龍山場構(gòu)造的形成以及油氣成藏具有重要意義。

圖4 元壩龍山場構(gòu)造地震剖面（Trace982）圖

F2斷層走向NS，與龍山場構(gòu)造的走向一致，傾向NW，在研究區(qū)須家河組底構(gòu)造層的平面延伸距離為6.6km，垂向斷距達(dá)225m，斷層傾角接近90°，屬于高陡斷層。F13斷層走向大致與F2平行，斷層在平面上延伸出研究區(qū)之外，斷層傾向NE，傾角大于85°，與F2斷層形成“Y”字型對沖，兩斷層圍限形成龍山場背斜構(gòu)造，F(xiàn)4斷層與F13斷層形成塹式對沖。

4 斷層與油氣成藏的關(guān)系

元壩地區(qū)一級斷層以NNW向為主，其次為近SN向，延伸遠(yuǎn)，斷距大，由下而上斷距均具有逐漸減小的規(guī)律。如F2號斷層，須家河組內(nèi)斷距為125～225m，至上沙溪廟組底時則基本閉合，斷距不足5m。

根據(jù)川西、川中、川東北等地區(qū)的陸相勘探研究成果，大型斷層對油氣成藏具有重要意義［1-2，4-5，8-9］：

1）大型構(gòu)造圈閉的形成與大型斷層的發(fā)育程度密不可分，尤其區(qū)域大斷層可形成大面積、大幅度構(gòu)造，對油氣的大規(guī)模成藏提供較大的富集場所，如中壩須二段氣藏、平落壩須二段氣藏等。

2）大斷層一方面是有利于油氣運移的通道，讓深部烴源或早期油氣藏的油氣沿斷層運移至中淺層中聚集，形成遠(yuǎn)源次生油氣藏。另一方面，也可讓排烴產(chǎn)生的大量有機酸沿斷層運移至致密儲層發(fā)育段，使其產(chǎn)生選擇或非選擇性溶蝕，儲集空間得到改善。

3）裂縫發(fā)育程度是油氣高產(chǎn)的關(guān)鍵因素，而裂縫的發(fā)育程度和裂縫系統(tǒng)均與斷裂密切相關(guān)，在靠近斷層且構(gòu)造形變強的區(qū)域有利于發(fā)育張開型裂縫系統(tǒng)，易形成油氣高產(chǎn)。如研究區(qū)元壩3井和元陸5井，靠近斷層因斷層伴生裂縫發(fā)育而獲高產(chǎn)（圖5）。

4）通天斷層不利于油氣成藏。綜上所述，斷層（大斷層）對油氣成藏既有相對于運移、聚集的有利因素，也有不利破壞因素。因此，只有在斷層成因、發(fā)育期次及各時期的封堵性等取得較為準(zhǔn)確的認(rèn)識后，才能正確評價斷層對油氣成藏過程的作用。

5 結(jié)論

1）研究區(qū)斷層主要分布在三疊系和侏羅系，在雷口坡組以下，斷層不發(fā)育；斷層在北部隆起帶和中央凹陷帶內(nèi)主要呈NE走向，在南部褶皺突起帶斷層主要呈NNW走向，一二級斷層主要發(fā)育在獅子坪構(gòu)造和龍山場構(gòu)造地區(qū)，在龍山場構(gòu)造區(qū)斷層呈近SN走向。

2）斷層與其伴生裂縫的展布和發(fā)育特征是研究區(qū)陸相天然氣聚集成藏的主控因素之一。

3）斷層對油氣的影響是一個復(fù)雜過程，只有在斷層成因、發(fā)育期次及各時期的封堵性等取得較為準(zhǔn)確的認(rèn)識后，才能正確評價斷層對油氣成藏過程的作用。

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（編輯：盧櫟羽）

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2095-1132（2014）01-0012-04

10.3969／j.issn.2095-1132.2014.01.004

2013-09-12

2014-01-06

“十一五”國家科技重大專項（2011ZX05002-004）。

黃進(jìn)臘（1980-），在站博士后，從事油氣田地質(zhì)與開發(fā)方面的科研工作。E-mail：huangjinla@126.com。