松遼盆地齊家北地區(qū)斷裂特征及對(duì)油氣運(yùn)聚的控制作用

于 丹，馮志朋

（1.大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江大慶163712；2.大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試分公司第四大隊(duì)，黑龍江大慶163712）

松遼盆地齊家北地區(qū)斷裂特征及對(duì)油氣運(yùn)聚的控制作用

于 丹*1，馮志朋2

（1.大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江大慶163712；2.大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試分公司第四大隊(duì)，黑龍江大慶163712）

系統(tǒng)分析齊家北地區(qū)斷裂構(gòu)造特征，研究了斷裂系統(tǒng)對(duì)油氣運(yùn)聚的控制作用。齊家北地區(qū)主要發(fā)育5套斷裂系統(tǒng)：Ⅰ型（早期伸展斷裂系統(tǒng)）、Ⅱ型（中期張扭斷裂系統(tǒng)）、Ⅰ-Ⅱ型（早期伸展中期張扭斷裂系統(tǒng)）、Ⅲ型（晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)）、Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型（早期伸展中期張扭晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)）。Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂系統(tǒng)、NNW向及NW向的Ⅱ型斷裂系統(tǒng)為油氣垂向運(yùn)移的疏導(dǎo)通道，近SN向及NNE向的Ⅱ型斷裂系統(tǒng)、Ⅰ-Ⅱ型斷裂系統(tǒng)對(duì)油氣側(cè)向運(yùn)移起到遮擋作用。受控于Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂系統(tǒng)油氣縱向上串珠分布或使油氣富集層位上移，受控于Ⅱ型斷裂系統(tǒng)、Ⅰ-Ⅱ型斷裂系統(tǒng)及Ⅲ型斷裂系統(tǒng)油藏主要富集在高四油層組中。

齊家北地區(qū)；斷裂系統(tǒng)；高臺(tái)子油層；油氣運(yùn)聚

齊家北地區(qū)位于松遼盆地中央坳陷區(qū)齊家凹陷生油中心的北部，主要包括齊家—古龍凹陷、龍虎泡—大安階地2個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，其東臨大慶長(zhǎng)垣，西接泰康隆起帶[1-5]。齊家北地區(qū)基底為剛性的花崗巖類和易變形的變質(zhì)巖類，呈NNE向條帶狀展布，基底斷裂帶走向主要以NNE、近SN向?yàn)橹?，形成東西分帶的構(gòu)造格架。坳陷沉積地層主要以上白堊統(tǒng)為主，自下而上發(fā)育泉頭組（K2q）、青山口組（K2qn）、姚家組（K2y）、嫩江組（K2n）、四方臺(tái)組（K2s）和明水組（K2m），齊家北地區(qū)油氣勘探實(shí)踐表明，主要含油層位高臺(tái)子和扶余油層，其次為葡萄花、黑帝廟油層。已發(fā)現(xiàn)的油氣其運(yùn)聚成藏過(guò)程與斷裂的發(fā)育及其演化特征密切相關(guān)，受斷裂演化的影響油氣在不同地區(qū)、不同層位聚集差異較大，因此有必要開(kāi)展該地區(qū)斷裂特征及形成演化特征研究，認(rèn)清斷裂對(duì)油氣運(yùn)聚的控制作用，進(jìn)而為齊家北地區(qū)下一步油氣勘探提供理論依據(jù)。

1 斷裂發(fā)育及演化特征

1.1 斷裂基本特征

齊家北地區(qū)充填的層序中有2個(gè)重要的構(gòu)造層序界面，自下而上分別是下斷陷構(gòu)造層頂面（T4）和嫩二段頂面（T06），依據(jù)這2個(gè)構(gòu)造層序界面，齊家北地區(qū)垂向上可以分為3個(gè)構(gòu)造層，斷陷構(gòu)造層、坳陷構(gòu)造層、反轉(zhuǎn)構(gòu)造層。齊家北地區(qū)斷裂向下多收斂于泉頭組地層，垂向上以泉頭組為界，可分為上、下兩套斷層體系，上部斷層體系主要分布于坳陷及反轉(zhuǎn)構(gòu)造層內(nèi)，下部斷層體系主要分布于斷陷地層內(nèi)。上部斷層系多為平直正斷層，斷層傾角較陡；下部斷層系主干基底斷裂因控制沉積充填，具鏟式斷層特征，斷層傾角相對(duì)較緩，次級(jí)基底斷裂多后生斷裂，以平直正斷層為主；貫穿上、下斷層系的長(zhǎng)期發(fā)育的斷裂為鏟式正斷層，在斷陷層表現(xiàn)為鏟式斷層的“下緩”，在坳陷-反轉(zhuǎn)構(gòu)造層表現(xiàn)為鏟式斷層的“上陡”。下部斷層系斷裂組合樣式主要有鏟式、犁式以及地塹式組合，反映了斷裂伸展變形為主；上部斷層系斷裂組合模式主要有“V”字型、“y”字型或反“y”字型組合。上部斷層系與下部斷層系主要為花狀組合，局部為“y”字型或反“y”字型組合。平面上坳陷層斷裂具有密集成帶的特征（圖1）。

1.2 斷裂活動(dòng)時(shí)期

斷層生長(zhǎng)指數(shù)為上盤(pán)厚度與下盤(pán)厚度之比，即：斷層生長(zhǎng)指數(shù)=上盤(pán)厚度/下盤(pán)厚度。對(duì)正斷層而言，當(dāng)生長(zhǎng)指數(shù)為1，斷層兩盤(pán)厚度相等，斷層在該時(shí)期不活動(dòng)。斷層生長(zhǎng)指數(shù)大于1時(shí)，斷層在該時(shí)期活動(dòng)，且生長(zhǎng)指數(shù)越大，斷層活動(dòng)越強(qiáng)烈。通過(guò)齊家北地區(qū)斷層生長(zhǎng)指數(shù)剖面統(tǒng)計(jì)規(guī)律（圖2），主干邊界斷裂在火石嶺組-營(yíng)城組、登婁庫(kù)組-泉頭組時(shí)期持續(xù)活動(dòng)，生長(zhǎng)指數(shù)普遍大于1，主干邊界斷層活動(dòng)伴生次級(jí)斷裂形成，生長(zhǎng)指數(shù)也普遍大于1，大部分次級(jí)斷裂向上終止于T2反射層。主干邊界斷裂在坳陷期的青山口組時(shí)期、嫩一二段時(shí)期再次活動(dòng)，同時(shí)形成大量次級(jí)蓋層斷層，這些斷層大部分向下消失于泉頭組。部分主干邊界斷層斷至T06反射層以上，表現(xiàn)出明顯的反轉(zhuǎn)變形特征。齊家北地區(qū)斷裂強(qiáng)活動(dòng)時(shí)期主要在火石嶺組-營(yíng)城組時(shí)期、登婁庫(kù)組-泉頭組時(shí)期、青山口組時(shí)期、嫩一二段時(shí)期和嫩江組末期，其它時(shí)期斷層活動(dòng)強(qiáng)度較小或基本不活動(dòng)。

圖1 齊家地區(qū)斷裂系統(tǒng)劃分圖

圖2 齊家北地區(qū)inline1394斷層生長(zhǎng)指數(shù)剖面

1.3 斷裂形成演化特征

斷陷期區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)為NNW-NNE向拉張應(yīng)力場(chǎng)，在這種區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)控制下，齊家北地區(qū)平行最大主壓應(yīng)力方向發(fā)育了林甸—哈拉海斷裂帶，主干邊界斷層依次為齊家斷裂帶、小林克斷裂帶及敖古拉斷裂帶[6]，斷層走向NNE-近SN向，主干邊界斷層的伸展派生出大量與之方向相同的次級(jí)斷層，同時(shí)產(chǎn)生少量NNW向調(diào)節(jié)斷層。

坳陷期泉頭組—青山口組時(shí)期，甚至到嫩一、二段時(shí)期為斷裂形成的另一重要時(shí)期，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)為近EW向張扭應(yīng)力場(chǎng)。在區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)作用下早期基底斷裂復(fù)活，斷裂向上延伸，形成上下2套斷裂體系，斷裂剖面組合為“似花狀構(gòu)造”，平面上具有斷裂密集成帶的特點(diǎn)。近EW向拉張應(yīng)力場(chǎng)使走向?yàn)榻黃N向基底斷裂活動(dòng)性比走向NNE向強(qiáng)，形成SN向延伸長(zhǎng)度比較大的斷裂，斷裂塹壘式組合，平面平行排列，呈密集帶狀。

齊家北地區(qū)從基底斷穿T06反射層的斷裂為小林克斷裂、齊西斷裂帶和敖古拉斷裂帶，受晚期NW-SE向擠壓應(yīng)力場(chǎng)作用均強(qiáng)烈活動(dòng)，其中齊西斷裂在剖面表現(xiàn)為為上逆下正，為典型的正反轉(zhuǎn)斷層。受晚期NW-SE向擠壓應(yīng)力場(chǎng)影響，在斷裂帶上部形成了大量淺層斷裂，平面上呈雁行式排列，剖面上與早期基底斷裂組成“似花狀構(gòu)造”。

2 斷裂系統(tǒng)劃分

齊家北地區(qū)主要發(fā)育5套斷裂系統(tǒng)：早期伸展斷裂系統(tǒng)（Ⅰ型）、中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅱ型）、早期伸展中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅰ-Ⅱ型）、晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)（Ⅲ型）、早期伸展中期張扭晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）。其中，早期伸展中期張扭斷裂系統(tǒng)、早期伸展中期張扭晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)為長(zhǎng)期發(fā)育的斷裂，是連接早期伸展斷裂系統(tǒng)與中期張扭斷裂系統(tǒng)的橋梁和紐帶（圖1）。齊家北地區(qū)主要含油層位高臺(tái)子油層（青二、三段）共發(fā)育4套斷裂系統(tǒng)，即中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅱ型）、早期伸展中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅰ-Ⅱ型）、晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)（Ⅲ型）及早期伸展中期張扭晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）。Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂系統(tǒng)主要為小林克斷裂、齊西斷裂帶和敖古拉斷裂帶，少部分發(fā)育在工區(qū)中南部，斷裂走向?yàn)镹NE向、近SN向及NNW向；Ⅰ-Ⅱ型斷裂系統(tǒng)主要發(fā)育在小林克斷裂帶、齊西斷裂帶及敖古拉斷裂帶附近，與斷裂帶走向近似平行，部分發(fā)育在小林克斷裂帶與敖古拉斷裂帶側(cè)列疊覆區(qū)，斷裂走向NNE向和近SN向；Ⅲ型斷裂系統(tǒng)主要分布在工區(qū)的南部，小林克斷裂帶和敖古拉斷裂帶連接處，斷裂走向多為NNW向；Ⅱ型斷裂系統(tǒng)全區(qū)廣泛分布，斷裂走向多位為NNW向，部分為為NNE向、近SN向。

3 斷裂對(duì)油氣運(yùn)聚的控制作用

3.1 斷裂系統(tǒng)在油氣運(yùn)移過(guò)程中的作用

在烴源巖大規(guī)模生排烴時(shí)期，活動(dòng)斷裂可作為油氣垂向疏導(dǎo)運(yùn)移的通道，不活動(dòng)斷裂對(duì)油氣側(cè)向運(yùn)移起到遮擋作用，因此不同斷裂系統(tǒng)在油氣成藏關(guān)鍵時(shí)刻起到的作用各不相同。齊家地區(qū)青山口組烴源巖大規(guī)模排烴期為明水組沉積末期[7-10]，受明水組末期NW-SE向擠壓應(yīng)力場(chǎng)作用，早期伸展中期張扭晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）在油氣成藏期繼續(xù)活動(dòng)，溝通了烴源巖及上覆各套儲(chǔ)集層，垂向上疏導(dǎo)油氣，為油氣垂向運(yùn)移的疏導(dǎo)通道。晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)（Ⅲ型）雖油氣成藏期斷裂活動(dòng)，因沒(méi)有溝通烴源巖和儲(chǔ)集層，不是油源斷層，僅調(diào)整已富集在儲(chǔ)集層中的油氣，故Ⅲ型斷裂系統(tǒng)多為調(diào)整斷層。NNW向及NW向中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅱ型）在成藏期受NW-SE應(yīng)力場(chǎng)作用下斷裂開(kāi)啟，直接連通著烴源巖和儲(chǔ)集層，是油氣垂向疏導(dǎo)通道，可作為油源斷層。近SN向及NNE向中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅱ型）及早期伸展中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅰ-Ⅱ型），油氣成藏期不活動(dòng)，對(duì)油氣側(cè)向運(yùn)移起到遮擋作用。

3.2 斷裂系統(tǒng)控制著油氣縱向上富集層位

通過(guò)對(duì)齊家北地區(qū)油氣分布縱向分布規(guī)律的統(tǒng)計(jì)可以看出（圖3），斷裂系統(tǒng)控制著油氣縱向上富集層位。早期伸展中期張扭晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）油氣成藏期斷裂活動(dòng)，可將青一段烴源巖生成排出的油氣縱向上串珠分布或使油氣富集層位上移，因此受控于敖古拉斷裂帶（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型），油氣縱向上呈串珠狀分布，富集層位為薩爾圖油層、葡萄花油層以及高零油層組，受控于齊西斷裂帶（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）和小林克斷裂帶之間的地塹帶（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型），油氣富集層位上移，主要分布高三油層組；受控于中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅱ型）、早期伸展中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅰ-Ⅱ型）及晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)（Ⅲ型），油氣成藏期斷裂不活動(dòng)，故油藏主要富集在緊鄰青一段烴源巖之上的高四油層組中。

圖3 齊家北地區(qū)油氣分布圖

4 結(jié)論

（1）齊家北地區(qū)主要發(fā)育5套斷裂系統(tǒng)：早期伸展斷裂系統(tǒng)（Ⅰ型）、中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅱ型）、早期伸展中期張扭斷裂系統(tǒng)（Ⅰ-Ⅱ型）、晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)（Ⅲ型）、早期伸展中期張扭晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）。

（2）Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂系統(tǒng)、NNW向及NW向的Ⅱ型斷裂系統(tǒng)為油氣垂向運(yùn)移的疏導(dǎo)通道，近SN向及NNE向的Ⅱ型斷裂系統(tǒng)、Ⅰ-Ⅱ型斷裂系統(tǒng)對(duì)油氣側(cè)向運(yùn)移起到遮擋作用，Ⅲ型斷裂系統(tǒng)多為調(diào)整斷層。

（3）受控于Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂系統(tǒng)油氣縱向上串珠分布或使油氣富集層位上移，受控于Ⅱ型斷裂系統(tǒng)、Ⅰ-Ⅱ型斷裂系統(tǒng)及Ⅲ型斷裂系統(tǒng)油藏主要富集在緊鄰青一段烴源巖之上的高四油層組中。

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TE112.11

A

1004-5716(2015)08-0090-04

2014-09-01

國(guó)家油氣重大專項(xiàng)課題“大氣田形成條件、成藏機(jī)制及富集規(guī)律研究”（2011ZX05007）。

于丹（1980-），女（漢族），遼寧寬甸人，工程師，現(xiàn)從事油氣成藏與資源評(píng)價(jià)工作。