小洼地區(qū)古潛山裂縫特征及油氣成藏模式

于蓬勃

(中國石油遼河油田金馬油田開發(fā)公司，遼寧盤錦 124010)

小洼地區(qū)古潛山裂縫特征及油氣成藏模式

于蓬勃

(中國石油遼河油田金馬油田開發(fā)公司，遼寧盤錦 124010)

遼河盆地中部小洼地區(qū)古潛山裂縫系統(tǒng)主要由中生代臺安-大洼斷層左行走滑活動形成，新生代強烈伸展對裂縫產(chǎn)生疊加改造作用，改善了裂縫儲集性能。巖心薄片鑒定表明古潛山巖性主要為混合花崗巖，潛山裂縫發(fā)育較規(guī)則、連通性較好、開度大，裂縫傾角多在60°～85°，以高角度縫為主，油氣顯示良好。油氣成藏研究表明，小洼古潛山靠近生油洼陷，油氣供給充足，存在斷層運移、頂部不整合面運移、內(nèi)部裂縫運移等多種油氣運移通道及多套儲集體系，具有較大的油氣成藏潛力。

遼河盆地；小洼地區(qū)；太古界潛山；裂縫特征；成藏機理；構(gòu)造演化

小洼地區(qū)構(gòu)造上位于遼河盆地中央凸起南部傾沒帶的北端，西邊界為臺安-大洼斷裂帶，與大洼油田和清水洼陷相臨，西南側(cè)為海外河油田，東北部為冷家油田[1]，鉆井揭露的地層包括太古界、中生界、古近系沙河街組、東營組、新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系地層。該區(qū)1991年投入開發(fā)，主要開發(fā)目的層為沙河街組沙三段和東營組，目前油田處于吞吐開發(fā)末期，儲量接替成為制約油田開發(fā)的關(guān)鍵問題。因此，深化小洼地區(qū)古潛山裂縫成因及成藏模式研究對區(qū)塊勘探增儲有重要意義。

1 小洼太古界潛山裂縫成因

遼河盆地是受郯廬斷裂帶北段控制的中、新生代裂谷盆地,大洼斷層是郯廬斷裂帶在遼河盆地延伸的分支。小洼古潛山位于臺安-大洼這一深大斷裂的上升盤，其形成演化受大洼斷層的控制。因此，從源頭上看，郯廬斷裂帶中生代以來的活動對小洼古潛山裂縫形成起到關(guān)鍵性作用。

平衡地質(zhì)剖面分析表明[1]，小洼地區(qū)經(jīng)歷了三期的伸展構(gòu)造和擠壓抬升、暴露剝蝕歷史，其中第一期中生代伸展裂陷與郯廬斷裂帶晚侏羅世至早白堊世大規(guī)模左行走滑及隨后的伸展有關(guān)；第二期新生代伸展構(gòu)造是遼河盆地大陸裂谷作用的結(jié)果，是遼河盆地主要的伸展構(gòu)造期；第三期始新世晚期至漸新世的伸展與郯廬斷裂帶右行走滑及其派生拉張有關(guān)。

1.1 裂縫雛形

在晚侏羅世至早白堊世郯廬斷裂帶大規(guī)模左行走滑活動的影響下，遼河盆地內(nèi)的臺安-大洼斷層也相應(yīng)發(fā)生強烈的左行走滑活動。小洼古潛山頂面斷裂系統(tǒng)在這一期左行走滑活動形成的派生節(jié)理基礎(chǔ)上形成，斷裂的雛形應(yīng)該是NE向臺安-大洼斷層左行走滑活動派生的次級節(jié)理構(gòu)造，其性質(zhì)和左行走滑派生節(jié)理系統(tǒng)相一致。

巖層的裂縫發(fā)育程度與巖石軟弱程度有直接關(guān)系，在同樣的應(yīng)力條件下，脆性較強的巖石裂縫往往較發(fā)育。小洼古潛山巖性為太古界花崗巖、混合花崗巖及少量花崗片麻巖，皆為脆性較強的巖石，有利于構(gòu)造裂縫的形成。

古潛山表面斷裂的走向表明，古潛山斷裂系統(tǒng)符合NE向左行走滑斷裂派生的次級破裂構(gòu)造，據(jù)此認(rèn)為古潛山裂縫應(yīng)該是以這些破裂為雛形，受局部構(gòu)造影響形成優(yōu)勢走向裂縫，并在此基礎(chǔ)上進一步發(fā)展成為斷裂構(gòu)造。

由于斷裂是在裂縫的基礎(chǔ)上形成的，因此斷裂破碎帶往往是裂縫發(fā)育最好的地帶，是油氣運移的良好通道。斷層形成后，其端點、轉(zhuǎn)折處、交匯點構(gòu)造應(yīng)力相對集中，此類地方在后期的構(gòu)造活動過程中一般裂縫較為發(fā)育。據(jù)此形成了小洼古潛山表面構(gòu)造裂縫分布圖(圖1)，并根據(jù)左行走滑派生次級破裂性質(zhì)對古潛山裂縫性質(zhì)開展預(yù)測，將小洼古潛山分為三個帶，北部洼53井區(qū)為剪性裂縫區(qū)，主要為NE和NW向剪性裂縫，南部洼36井區(qū)為張性裂縫區(qū)，主要發(fā)育SN向張性裂縫，中間洼38斷層為兩者之間的過渡帶。

圖1 小洼古潛山裂縫發(fā)育區(qū)及其性質(zhì)預(yù)測

1.2 裂縫改造

裂縫形成之后受到不同方式的改造，一種是后期構(gòu)造活動對前期裂縫的改造，對應(yīng)形成適應(yīng)新的構(gòu)造應(yīng)力場狀態(tài)的新裂縫，另一種改造主要為古潛山埋藏過程中壓實、溶蝕、充填等各種地質(zhì)作用。

小洼古潛山裂縫在中生代晚期形成之后，在古近紀(jì)遼河盆地強烈伸展裂陷階段，受NW-SE向拉張應(yīng)力場作用，盆地基底伸展沉降，在沙四、沙三時期形成深陷湖盆，古潛山表面原先裂縫被強烈改造，最明顯的標(biāo)志是洼53井區(qū)NE向次級斷裂發(fā)展成為張性正斷層并與臺安-大洼斷層交接，成為邊界斷層的一部分，表明NE向剪性裂縫此階段張性大大增強，裂縫開度增加?？梢姡缙谛纬傻牧芽p在強烈的區(qū)域伸展背景下表現(xiàn)出一定的張性，這增加了裂縫的開度，提高了裂縫儲層的儲集性能。另外在古潛山的埋藏過程中，在上覆巖石重力作用下，古潛山裂縫趨于緊閉，由于裂縫的竄通作用及后期各種流體沿裂縫運移形成溶蝕及孔洞[2]，增加了古潛山裂縫儲集性能。

2 古潛山裂縫特征研究

小洼地區(qū)揭示太古界潛山完鉆井465口，超過80%的井是因為潛山上部開發(fā)目的層工程需要鉆遇的，揭示潛山地層厚度大于70 m的完鉆井只有36口，其中有6口探井針對潛山目的層進行取心，心長52.19 m(表1)。

2.1 巖性特征

潛山取心井巖性主要為混合花崗巖，顏色以肉紅色、褐色為主，部分由于蝕變作用呈現(xiàn)暗綠、灰白色，具花崗斑狀結(jié)構(gòu)，輝綠巖呈灰綠色，具輝長結(jié)構(gòu)。

表1 小洼油田洼38井區(qū)潛山鉆井試油基礎(chǔ)資料情況統(tǒng)計

2.2 裂縫傾角

巖心觀察表明，潛山裂縫傾角大部分布在60°～85°之間，以高角度縫為主，有的近于直立(垂直縫)，其次是斜交縫、網(wǎng)狀縫和低角度縫(40°～55°)，近水平裂縫很少。

2.3 裂縫密度

巖心觀察發(fā)現(xiàn)大的裂縫發(fā)育較規(guī)則，密度從十幾條/米到數(shù)十條/米不等，連通性較好，網(wǎng)狀縫密度可高達數(shù)百條/米。

2.4 風(fēng)化帶及裂縫充填性

在太古界潛山頂界，潛山裂縫中普遍發(fā)現(xiàn)了紅色泥質(zhì)充填物，分析為混合花崗巖暴露地表強氧化環(huán)境形成的。此外，常見鉀長石斑晶微裂縫發(fā)育，且亦被紅色泥質(zhì)充填。這些特點表明其在地質(zhì)歷史過程中曾長期暴露，經(jīng)過了很好風(fēng)化作用和充填。

2.5 裂縫組系與開度

根據(jù)巖心中裂縫的交切關(guān)系、裂隙面充填物的差異、油氣顯示的程度，可以準(zhǔn)確判斷裂縫發(fā)育的先后關(guān)系和組系，精細的測量、結(jié)合薄片分析鑒定，可以確定地表條件下裂縫的開度。

本區(qū)裂縫面均較平直，裂縫常被瀝青質(zhì)或泥質(zhì)充填而顯灰黑色或暗綠色，被鐵泥充填與浸染而顯紅褐色。對于較大的直立縫，由于溶蝕作用呈現(xiàn)溶蝕縫洞相連的不規(guī)則裂縫，大溶洞內(nèi)被晶形較好的石英充填。

裂縫開度變化較大，從幾個微米到數(shù)厘米不等。從巖心觀察看，微細裂縫大部被溶蝕充填，對儲油意義不大，而裂縫開度大，且與溶蝕、孔洞相連，油氣顯示良好。

3 古潛山油氣成藏機理

3.1 油氣供給條件

清水洼陷是遼河油田西部凹陷主力生油洼陷之一，清水洼陷沉積的巨厚沙四段、沙三段地層是清水洼陷兩套主要烴源巖。其中沙四段烴源巖厚度一般150～300 m，有機質(zhì)豐度高(TOC2%～5%)、類型優(yōu)(Ⅰ型為主)，分布較廣。沙三段烴源巖厚度巨大900～1500m，有機質(zhì)豐度高，有機碳含量值為2.0%～2.5%，平均值2.2%；烴源巖品質(zhì)優(yōu)良，有機質(zhì)類型以ⅡA型干酪根為主。

數(shù)值模擬表明[3]，清水洼陷沙四段、沙三段烴源巖在沙一、二段早期開始生排烴，到東營組早期為生排烴高峰。生成的大量油氣通過垂向、平面多種通道運移，聚集到洼陷周邊的有利圈閉中。

小洼古潛山處于清水洼陷生成的大量油氣通過大洼-臺安斷裂向北部中央凸起帶運移的必經(jīng)之路。古潛山西南部斜坡帶與清水洼陷生油巖直接對接，是清水洼陷油氣運移的長期主要指向，油氣供給十分充足(圖2)。

3.2 油氣運移條件

圖2 小洼地區(qū)太古界潛山油氣成藏模式

小洼油田主要存在三種油氣運移通道，即斷層運移、古潛山頂部不整合面運移通道和古潛山裂縫運移。

3.2.1 斷層運移

臺安-大洼斷層是控制清水洼陷沉積的東部邊界斷裂。臺安-大洼斷層直接和清水洼陷生油巖相接觸，其構(gòu)造活動從沙三-沙四沉積前一直延續(xù)到東營組晚期至上第三系早期，為清水洼陷生成的大量油氣提供了良好的運移通道。

3.2.2 不整合面運移

小洼古潛山經(jīng)歷了長期的暴露剝蝕歷史，表面形成古風(fēng)化殼，到沙三段和東營組時期形成水進體系域下的超覆不整合[4-5]。近年研究發(fā)現(xiàn)，不整合面是油氣運移的有效通道[6-7]。

小洼古潛山經(jīng)歷了長期暴露歷史，形成了較厚的古風(fēng)化殼，例如洼84井1452.5～1 498 m井段發(fā)育風(fēng)化殼，厚度約45.5 m。洼38斷層上盤地形相對較高，沙三段和東營組水進時可以形成近距離搬運堆積的底礫巖，再加上風(fēng)化殼半風(fēng)化太古界花崗巖，可以成為良好的運移空間。洼38井區(qū)古潛山向SW方向緩傾，不整合面直接和清水洼陷相連，因此油氣可沿不整合面向上運移至洼38井區(qū)。同時不整合面覆蓋整個古潛山，油氣沿不整合面運移使整個古潛山表面普遍含油，在遇到合適的圈閉時即可成藏。

3.2.3 古潛山裂縫運移

經(jīng)過中生代晚期左行走滑和新生代強烈伸展改造，小洼古潛山內(nèi)部構(gòu)造裂縫發(fā)育程度較高，開度良好，有較高的孔隙度和連通性，可以作為油氣運移的通道。清水洼陷直接與古潛山西界相對接，排出的油氣可直接通過裂縫進入古潛山內(nèi)部，使其含油氣性提高，當(dāng)遇到古潛山內(nèi)部破碎弱的巖塊的封堵便可在古潛山較深部位成藏。因此古潛山裂縫油藏也可形成在古潛山內(nèi)較深部位。

3.3 油氣儲集條件

3.3.1 古風(fēng)化殼儲集層

小洼古潛山經(jīng)歷了長期暴露風(fēng)化歷史，發(fā)育有可觀的風(fēng)化殼，加上不整合面直接或通過長期活動的臺安-大洼斷層和生油凹陷接觸，具備形成風(fēng)化殼圈閉及油氣藏的有利條件。

3.3.2 古潛山裂縫儲集層

小洼古潛山經(jīng)過新生代強烈伸展構(gòu)造的改造，原先剪性裂縫和張性裂縫開度都會有所增加，儲集性能加強。裂縫儲集層可與風(fēng)化殼半風(fēng)化巖石連通，形成統(tǒng)一的古潛山油氣藏，也可由風(fēng)化殼底部溶濾淀積形成的隔水層與之相隔，形成單獨油氣藏，還可由古潛山內(nèi)部裂縫發(fā)育較差而封閉性能較好的巖塊封堵在古潛山深部形成油氣藏。

4 結(jié)論與建議

(1)郯廬斷裂的分支臺安-大洼斷層控制小洼古潛山構(gòu)造演化，晚中生代左行走滑形成區(qū)域古潛山裂縫雛形，新生代強烈伸展改造增加了裂縫開度，提高了裂縫的儲集性能。

(2)小洼油田太古界潛山裂縫發(fā)育，裂縫以高角度縫為主，裂縫的普遍發(fā)育為油氣聚集提供了良好空間。

(3)清水洼陷為小洼古潛山提供充足的油源供給，斷層運移、頂部不整合面運移、內(nèi)部裂縫運移等多種油氣運移通道及多套儲集體系使得小洼古潛山具有較大成藏潛力。

(4)太古界潛山頂面不整合面及古潛山內(nèi)幕裂縫發(fā)育帶是未來油氣勘探的重點方向。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)04-0054-04

2015-02-11

于蓬勃，工程師，碩士，1982年生，2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事石油地質(zhì)研究工作。

TE112.222

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