復雜斷塊區(qū)斷層封閉性多因素綜合分析——以金湖凹陷東陽地區(qū)為例

張偉忠，張衛(wèi)海，張秋實

（1．中國石化勝利油田分公司物探研究院，山東東營257000；2．中國石油大學（華東）地球科學與技術學院；3．中國石化勝利油田分公司地質科學研究院）

斷裂作為油氣輸導體系的重要組成部分對油氣運聚具有決定性的意義，特別是在中國東部裂谷型盆地，斷裂極其發(fā)育，對油氣藏形成、演化和分布的控制作用比較明顯。國內外許多學者就斷裂對油氣藏形成與分布的控制作用從不同的方面和角度進行了深入研究，取得了許多規(guī)律性的重要認識［1－9］，總結出了不同類型、不同級別及不同時期斷層對油氣生成、運移及聚集的作用，進一步將斷裂形成機制與其演化過程與油氣生運聚散成藏機理及油氣藏分布有機地聯(lián)系在一起。斷裂不但可以作為主要的垂向運移通道輸導油氣，也能作為側向封擋條件圈閉油氣，這種對油氣藏的控制作用的雙重性已為絕大多數(shù)人所接受［10－14］。

金湖凹陷位于蘇北盆地東臺坳陷西部，是晚白堊世發(fā)育起來的南斷北超的箕狀凹陷，地質條件復雜，先后經(jīng)歷了吳堡、真武、三垛、鹽城四期構造運動，發(fā)育多期不同規(guī)模不同性質的斷裂。凹陷內油氣資源豐富，是重要的油氣產區(qū)。斷裂體系廣泛發(fā)育，油氣富集程度較高，斷層控藏作用十分明顯。復雜的斷裂體系和油氣分布規(guī)律的多樣性使得對斷層封閉性的研究變得較為迫切和重要。

1 斷裂基本特征

金湖凹陷從晚白堊世開始發(fā)育，至新近紀結束，形成了南斷北超的箕狀凹陷。凹陷內主要發(fā)育NEE、EW、NE和NS向四組斷裂，其中NEE和EW方向的斷裂為主導斷裂（圖1）。主要的斷裂體系有楊村斷裂系和銅城斷裂系。受到郯廬斷裂帶右旋扭動的影響，金湖凹陷整體上處于拉張－扭動并存的應力場中。凹陷內斷層在表現(xiàn)為張性特征的同時，也產生了右旋扭動作用。在這拉張－扭動并存的應力場中，斷裂不同剖面組合樣式反映在平面上主要表現(xiàn)為平行式、斜交式及帚狀。東陽次凹位于金湖凹陷南部，發(fā)育多條北東南西走向的三四級斷裂（表1），斷距最大達350 m，主要活動期在古近紀－新近紀，在新近紀三垛期停止活動，不同級別斷層對油氣控制作用有差異［12］，一級、二級斷層控制整體的油氣運移，三、四級斷層控制了構造塊的形成，對油氣藏的形成起到了直接控制作用。

2 斷層封閉性多因素綜合分析

2．1 斷層封閉性影響因素及研究方法

針對目前金湖凹陷斷層封閉性存在的問題及東陽地區(qū)地層結構、斷裂特點，提出應用多因素綜合分析的方法研究本區(qū)斷層的封閉性特征。在眾多斷層封閉性影響因素中遴選出主要因素5種，并對應選擇不同的研究方法，綜合判斷斷層封閉性特征（表2）。

2．2 側向封閉性綜合分析

圖1 金湖凹陷南部斷裂體系分布

表1 東陽地區(qū)所選斷層性質

表2 斷層封閉性影響因素及研究方法

通過對現(xiàn)今含油性層段對接系數(shù)的計算發(fā)現(xiàn)，當對接系數(shù)K值分布在1．0～1．5之間時，儲層的含油性表現(xiàn)為油干層、油水同層、低產油層與油層的混合（圖2），這表明對接系數(shù)處于這個范圍內斷層封閉性較好，能在一定程度上封擋油氣；當對接系數(shù)K值小于1時，儲層含油性主要表現(xiàn)為水層、含油水層、油水同層及低產油層，表明當對接系數(shù)小于1時斷層側向封閉能力變差，基本不能封擋油氣；當對接系數(shù)大于1．5時儲層以油層為主，表明當對接系數(shù)大于1．5時斷層側向封擋性較好。

通過東陽地區(qū)砂層含油性與SGR分布散點圖看 出，東陽地區(qū)油層SGR均大于0．6，0．4～0．6之間分布低產油層，含油水層和水層，低于0．4均為水層。油層厚度主要1．0～3．5 m之間（圖3）。

圖2 含油性與對接系數(shù)相關性散點分布

對比分析發(fā)現(xiàn)，東陽地區(qū)斷層側向封閉層段主要分布在對接系數(shù)大于1．5，泥巖涂抹SGR大于0．6的范圍內。根據(jù)這一判斷標準研究認為，除了次凹邊部的陽5斷層阜四段封閉性較差外，其余斷層阜四段側向封閉性均較好，阜三段側向封閉性中等，陽5斷層較差，天59斷層側向封閉性好。

圖3 含油性與SGR散點分布

2．3 斷層垂向封閉性綜合分析

利用斷面壓力及斷裂帶泥巖含量［13］兩種方法分析了東陽地區(qū)主要控藏斷層垂向封閉性特征，通過不同層段開啟性、封閉性與斷距、傾角和斷移地層泥巖含量三個因素的關系確定出三個因素對斷層垂向封閉性的影響程度，并且用已知可能開啟的層段進行標定，從而對其他斷層進行垂向封閉性的分析。最終建立了封閉性與三種影響因素的對應關系。

分析斷層封閉性特征與斷距、傾角、斷移地層泥巖含量的關系，若斷距小于120 m，傾角小于60°，斷移地層泥巖含量大于于60%，斷層傾向于封閉。根據(jù)這一判斷標準，次凹邊部的陽5斷層阜四段垂向封閉性差，其余斷層阜三段及阜二段垂向封閉性中等－差，油氣可沿斷層垂向調整層位。

圖4 垂向封閉性與斷距、斷移地層泥巖含量關系

3 東陽地區(qū)斷層控藏分析

斷層對油氣成藏控制作用的雙面性在本區(qū)體現(xiàn)的較為明顯，由于東陽地區(qū)各主要斷層在阜二段與阜三段側向與垂向均具有一定的開啟性，因此對油氣側向的運移限制性較小，為側向運移提供了良好的通道和可能性，而斷層在側向的泥巖涂抹和對接關系又在局部層段形成較好的斷層封擋圈閉，形成油氣藏（圖5）。

整體看來本區(qū)斷層對油氣的控制作用主要表現(xiàn)在兩個方面：近源區(qū)油氣沿斷層垂向運移；斜坡帶油氣穿越斷層側向運移并逐次向上傾方向調整。本區(qū)的油氣成藏規(guī)律可以總結為“縱向多層系，橫向遠距離”的成藏模式。

圖5 東陽地區(qū)斷層控藏模式

4 結論

（1）金湖凹陷東陽次凹斷裂發(fā)育，以三四級斷層為主，主要活動期在古近紀－新近紀，在新近紀三垛期停止活動。

（2）東陽地區(qū)不同斷層在不同層位上封閉性有所差異，大多數(shù)斷層在阜三段及阜二段具有中等的側向及垂向封閉性，油氣可沿斷層垂向運移也可穿越斷層側向運移，使得油氣橫向上遠距離，垂向上多層系成藏。

［1］Smith D A ．Theoretical consideration of sealing and nonsealin faults［J］．AAPG，1966，50（2）：363－371．

［2］Bouvier J D，Sijpesteijn K，Kluesner D F，et al．Three－dimensional seismic interpretation and fault sealing investigations，Nun Ricer field，Niggeria［J］．AAPG，1989，73（11）：1397－1414．

［3］Yielding G B，F(xiàn)reeman and Needham D T．Quantitative fault seal prediction［J］．AAPG，1997，81（6）：897－917．

［4］陳發(fā)景，田世澄．壓實與油氣運移［M］．武漢：中國地質大學出版社，1989．

［5］曹瑞成，陳章明．早期探區(qū)斷層封閉性評價方法［J］．石油學報，1992，13（1）：33－37．

［6］劉澤容．斷塊群油氣藏形成機制和構造模式［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1998．

［7］呂延防，付廣．斷層封閉性研究［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2002．

［8］高長海，張新征，查明．歧口凹陷埕北斷階帶輸導體系特征及其對油氣分布的控制［J］．石油地質與工程，2012，26（2）：2－5．

［9］查明，吳孔友，曲江秀．斷陷盆地油氣輸導體系與成藏作用［M］．東營：中國石油大學出版社，2008．

［10］張文華．關于斷層在斷陷盆地中對油氣運聚作用的幾點認識［J］．現(xiàn)代地質，1994，8（2）：45－67．

［11］費永濤，林正良，許勝利，等．新莊油田泌淺57區(qū)封閉性研究［J］．石油地質與工程，2006，20（1）：17－28．

［12］王平．為什么二、三級斷層對油氣聚集起控制作用［J］．斷塊油氣田，1994，1（5）：1－5．

［13］付廣，楊勉．利用斷裂填充物中泥質含量研究斷層封閉性的改進方法［J］．江漢石油學院學報，2002，24（1）：1－4．

［14］陳志剛．新莊復雜小斷塊稠油油藏成藏規(guī)律分析［J］．石油地質與工程，2010，24（4）：29－31．