埕北斷階帶沙二、三段油藏的構(gòu)造差異性研究*

孔令江

(中國石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院,天津 300280)

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埕北斷階帶沙二、三段油藏的構(gòu)造差異性研究*

孔令江

(中國石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院,天津 300280)

應(yīng)用埕北斷階帶中、低斷階鉆井地質(zhì)及三維地震資料，分析埕北斷階帶構(gòu)造差異性。埕北斷階帶沙二、三段油藏于北東向斷裂系以東斷塊、斷鼻區(qū)呈集中分布，主要受控于沙一沉積期北東向斷裂活動與斷塊翹傾和部分北東向斷裂的繼承性發(fā)育。在低斷階及中斷階開展油藏構(gòu)造差異性分析，為該區(qū)油藏開發(fā)指明方向，對埕北低斷階的儲量評價具有指導意義。

埕北斷階帶；沙二段；構(gòu)造差異性；北東向斷裂；北西西向斷裂

埕北斷階帶位于埕寧隆起與歧口主凹之間，斷陷期構(gòu)造活動強烈，以二級斷層為界劃分為三部分，由隆起向凹陷依次稱為高斷階、中斷階和低斷階(圖1)。埕海油田上第三系及下第三系沙一段油藏主要分布于羊二莊斷裂帶以南的埕寧隆起斜坡區(qū)。沙二、三段油藏主要分布于斷階區(qū)，中斷階是埕海油田主要產(chǎn)區(qū)。該區(qū)張東、張北二級斷裂構(gòu)成獨特的“人”字型[1]，前人構(gòu)造類型與特征、成因機制、演化模式及油氣成藏等針對斷階區(qū)開展大量研究[2-8]。2007年以來，埕北中斷階積累了大量鉆井、測井資料，但仍存在以下問題：(1)受控于二級斷層的次級斷層僅發(fā)育于張東斷層上升盤，未見張北及趙北斷層同走向的次級斷裂；埕北斷階帶中、低斷階最顯著的是北西傾、北東走向次級斷裂系斜切菱形地塊，這一斷裂系垂直于張東斷層。(2)中斷階西部為壘、塹，中部為斷塊、斷鼻，東部為斜坡，目前證實僅有北東向斷裂系以東的中部斷塊、斷鼻構(gòu)造區(qū)含油氣性好，西部壘塹及東部斜坡靠近二級斷層且構(gòu)造位置高的地區(qū)無突破。(3)夾于張東斷裂與北東向斷裂系的ZH5斷塊產(chǎn)量占全區(qū)一半以上；中部臨近二級斷裂的馬鞍型構(gòu)造南翼產(chǎn)量低，靠近次級斷裂的北翼產(chǎn)量高。2007年以來，埕北中斷階積累了大量鉆井、測井資料，結(jié)合埕北低斷階構(gòu)造解釋，可以在該區(qū)開展構(gòu)造及斷裂發(fā)育差異性與斷階區(qū)油氣分布差異性研究，從而揭示坳陷斷階帶斷陷期的構(gòu)造時空演化差異性。

圖1　埕北斷階帶構(gòu)造位置圖Fig.1　Tectonic map showing location of the Chengbei fault belt

1　構(gòu)造、斷裂發(fā)育特征

1.1古近紀主要斷裂發(fā)育期及構(gòu)造特征

黃驊坳陷新生代構(gòu)造、斷裂活動受西緣向東傾的滄東拆離斷層控制，由南向北，新近紀時遷移至現(xiàn)今最大沉降中心歧口凹陷[9-10]。埕北斷階帶古近紀各沉積期斷裂、構(gòu)造活動具有繼承性和差異性。古近紀沙三沉積晚期張東斷層上升盤斷塊掀斜，南西翹北東傾，下降盤平緩，地震反射呈平行反射結(jié)構(gòu)(圖1、圖2a)。沙二期各二級斷裂活動不明顯，呈南西—北東斜坡，地層向南西超覆，向北東增厚。沙一中、晚期羊二莊斷裂活動強烈，斷塊內(nèi)發(fā)育北東向背斜并于頂部破裂形成北東向斷裂系；張東斷層控制上、下兩盤地層厚度(圖1、圖2a)，斷裂活動強、斷塊掀斜程度存在差異，形成張東斷層的分段性。東營期受趙北—羊二莊斷裂活動控制，地層向南東減薄。東營早期除北東向趙北—羊二莊—海4井斷層斷裂系仍活躍外，二級斷裂活動減弱，較多次級斷裂停止發(fā)育，與沙二期不同，地層向南東超覆，北西增厚(圖1、圖2b)。北東向趙北—羊二莊—海4井斷裂系沙三晚期、沙一中晚期及東營期強烈活動，北北東向張北斷層和北西西向張東斷層主要在沙一中晚期強烈活動，張北斷層活動更強烈且持續(xù)至東營組沉積期，而歧東斷層活動顯著時期為東營組沉積期。在構(gòu)造活動以沉降為主的沙二沉積期，形成斷階區(qū)近南北向斜坡，早期近北東向，晚期偏轉(zhuǎn)為北西向，來自南部物源經(jīng)斜坡輸送，可達歧北凹陷中心[11]。斷階區(qū)古近紀總體表現(xiàn)為沙三沉積期二級斷裂活動斷塊翹傾；沙二沉積期繼承性沙三沉積晚期構(gòu)造格局，發(fā)育斜坡；沙一沉積期強烈構(gòu)造活動裂解沙二期斜坡，形成北東向構(gòu)造及斷裂體系，臨近二級斷層地層翹傾強烈，歧南凹陷及歧口主凹則在東營組沉積期仍持續(xù)沉降，斷階區(qū)以二級斷裂與歧口主凹及歧南凹陷分割而逐步定型為斷階帶(圖3)。

圖2　中部斷階地震地層格架Fig.2　Seismic stratigraphic framework of the middle part of the fault terrace

1.2次級斷裂系發(fā)育特征

下第三紀沙一中晚期及上第三紀埕北中、低斷階次級斷裂發(fā)育。早期受斷塊翹傾及局部隆起控制，斷裂發(fā)育于上翹端及隆起部位；晚期受近似等距的二級主斷裂控制發(fā)育次級斷裂。

沙一中晚期發(fā)育北東向、北西西向兩個延伸方向的次級斷裂系，中、低斷階區(qū)沙一中、晚期出現(xiàn)三組北東向斷裂系，均發(fā)育于隆起背斜之上。東部及中部斷裂均只發(fā)育在中斷階，中部斷裂局限在趙北斷層中部(圖3)；西部斷裂系規(guī)模大，橫跨中、低斷階區(qū)，向東南延伸至歧南凹陷，由拉張應(yīng)力場中縱向褶皺軸部破裂形成[12-13]。西部斷裂區(qū)中斷階南部沙一中、晚期北西翹南東傾，被斷裂復雜化(圖3、圖4a)。北部背斜被北東向解裂，構(gòu)成地塹構(gòu)造(圖3、圖4b)。西部斷裂區(qū)低斷階南部下第三系隆起形成背斜幅度較小，斷塊掀斜翹傾集中于張北斷層附近，CH36井北斷層及CH34井北斷層沙一下段沉積期后持續(xù)活動，下降盤發(fā)育次級斷層，沙一段底界斷距達400m以上(圖3、圖4c)。中北部中間隆，東西兩側(cè)形成洼陷，CH34井北斷層上升盤翹傾(圖3、圖4d)，該斷層沙一下段沉積期后持續(xù)活動；北部靠近歧東斷層部位沙二沉積期為構(gòu)造低部位，該期也隨抬升及斷裂活動轉(zhuǎn)化為獨立地壘。東部斷裂與羊二莊斷裂活動強度大部位相對應(yīng)，西部斷裂的四段也與邊界北東向斷裂系中的趙北斷裂、羊二莊斷裂、羊二莊與海4斷裂過渡區(qū)及海4井斷層相對應(yīng)；北東向次級斷裂系各段與主控的北東向邊界斷裂系各段間近似平行，而與張東、張北斷層等其他二級斷裂斜交，斷階區(qū)缺乏二級斷層的伴生次級斷層或構(gòu)造，中、低斷階區(qū)古近系沙一沉積期主要受北東向邊界伸展斷裂系控制。

圖3　埕北斷階帶沙一底界斷裂分布Fig.3　Fault distribution at the bottom boundary of the first member of the Shahejie Formation in the Chengbei fault terrace zone

北西西向斷裂主要分布于張東斷層上升盤，對應(yīng)北東向邊界斷裂系羊二莊與海4井斷層之間的過渡帶，兩向斷裂同期形成，但北西西向斷裂規(guī)模遠小于北東向斷裂。北西西向斷裂沙一中、晚期活動性強，該向斷層也在東營期停止活動，與北東向斷裂形成于背斜軸部不同，北西西向斷裂區(qū)無北西西向構(gòu)造，北西西向斷裂斜向切割北東向構(gòu)造體系。沙一期應(yīng)力場方向斜交二級斷層，形成張—剪局部應(yīng)力場[14-15]，二級斷裂具有右旋走滑性質(zhì)[16]，次級斷裂左階雁列排布。區(qū)域拉張應(yīng)力場控制下的埕北斷階區(qū)下第三系構(gòu)造及斷裂具有差異性，這種差異性由統(tǒng)一應(yīng)力場下受不同構(gòu)造、斷裂格局環(huán)境約束形成。

新近系次級斷裂受近似等距的二級主斷裂控制，CH34井北斷裂斷距大，控制兩盤地層厚度，次級斷裂依托該斷裂發(fā)育(圖3、圖4c、圖4d)，成為上第三系的重要斷裂，具有二級斷層特點。沙一中、晚期強烈發(fā)育的次級斷裂大部分在東營早期停止發(fā)育，部分斷裂持續(xù)發(fā)育至上第三系。

埕北斷階帶沙三段烴源巖在沙一沉積期末開始排烴，東營組沉積期規(guī)模增大，明化鎮(zhèn)組下段沉積末為最大排烴高峰期[5-6]。由鏟式滄東斷層控制的斷階帶沙一沉積期強烈活動為油氣成藏提供了圈閉，隨后斷階區(qū)及北部歧口均有大量次級斷層停止發(fā)育，構(gòu)造、斷裂活動性減弱，部分斷層繼承性發(fā)育為油氣運移提供通道。

2　沙三油藏的分布

沙三段油氣主要分布于北東向斷裂東側(cè)的南部馬鞍構(gòu)造及北部ZH5斷塊，其中ZH5斷塊夾于張東斷層與北東向斷裂之間(圖3)。油藏方案編制研究時，鉆遇沙三地層的3口探井揭示含油層段沙三下地層及砂層由低部位ZH15、ZH503向高部位ZH5井減薄，因此油期藏方案編制研究時認為該油藏為砂巖上傾尖滅油藏，尖滅線在ZH5與ZH503之間。方案實施前構(gòu)造、地層分析表明地層厚度變化主要為南北向,減薄主要為沙三上亞段，而沙三中、下部地層地震反射近平行(圖3、圖5)，西翹東傾格局形成于沙一沉積期，東西向厚度變化也由沙三沉積末期至沙二沉積早期的構(gòu)造活動及水退侵蝕造成。認為ZH5斷塊不存在形成上傾尖滅油藏的地質(zhì)條件，斷塊內(nèi)沙三下地層基本呈等厚分布。通過優(yōu)化沙二段方案井位兼顧沙三段實施了ZH28-33井，新井的實施證實地層及砂體向高部位變化不明顯。隨后在ZH5井以西構(gòu)造高部位實施了兼顧評價井ZH29-29井，進一步證實地層及砂體沒有向高部位減薄。通過井震結(jié)合構(gòu)造解釋及分析，在不增加鉆井的條件下使該斷塊預(yù)計的含油面積與儲量增加30%，獲得良好的經(jīng)濟效益。

3　沙二段油藏分布差異性

3.1馬鞍型構(gòu)造兩翼沙二段油藏的差異性

中斷階馬鞍型構(gòu)造由臨近北東斷裂的Z27×1斷塊和臨近趙北斷層的Z29×1斷塊構(gòu)成(圖3)，兩斷塊的形成、演化存在較大差異。馬鞍型構(gòu)造在方案實施前被認為是連片并具有統(tǒng)一的油水界面的構(gòu)造油藏，方案實施后表明不僅油藏不連片，主力含油小層及油水界面也都不相同，Z27×1斷塊單井產(chǎn)量至少是Z29×1斷塊單井產(chǎn)量的2倍以上，單井累產(chǎn)約為6倍，后者見水快、遞減快，兩者產(chǎn)能差異大。Z29×1斷塊斷層主要活動期為沙一中、晚期并在沙一沉積末期到東營組沉積早期停止發(fā)育，北東向延伸，斷層上升盤地層與斷層近垂直(圖3、圖6)，該構(gòu)造演化過程為早期形成背斜后斷層對掉構(gòu)成地塹，東營期構(gòu)造幅度略有增加。Z27×1斷塊內(nèi)部不發(fā)育斷層，斷塊北東向的邊界斷層沙一沉積期后持續(xù)發(fā)育至第四系(圖3、圖6)，斷塊北西端持續(xù)翹傾至東營沉積期，向南西向歧南凹陷方向東營組沉積期持續(xù)沉降，該構(gòu)造幅度增大，逐漸成型。兩斷塊成因不同，Z27×1斷塊為斷層上升盤翹傾形成，同時北部斷層持續(xù)活動，是拉張為主應(yīng)力場下的持續(xù)應(yīng)變區(qū)；Z29×1斷塊為背斜頂部強烈拉張破裂，活動性強、活動時間短，不利于油氣運移成藏。

圖5　過ZH5井北西向切構(gòu)造地震剖面Fig.5　Seismic profile of the NW-trending structures crossing well ZH5

圖6　過Z29×1井Line1454地震剖面Fig.6　Seismic profile of the Line1454 crossing well Z29×1

3.2Z28×2斷塊構(gòu)造差異與油藏

低斷階Z28×2斷塊夾于張東斷層與張北斷層之間(圖3)，東傾西翹，Z28×2斷層分割南北兩部分，形成上、下兩盤構(gòu)造形態(tài)的差異，南部呈坡—坪—坡形態(tài)，北部為單斜(圖3、圖7)。南部面積僅2 km2，但油藏復雜，不同構(gòu)造位置含油氣性存在差異，主力層沙二上四小層表現(xiàn)為與張東斷層接觸的砂體以水層為主，與張東斷層不接觸的砂體含油，斷塊南部砂體含油氣性受張東斷層封閉性及砂體與斷層關(guān)系控制。試油、試采資料證實同一砂組內(nèi)，中部構(gòu)造平緩處的ZH42-16砂體異常高壓而其他砂體壓力正常，構(gòu)造中部砂體上的各井均能自噴，構(gòu)造高部位及低部位砂體上的井則無自噴能力，ZH42-16砂體試采初期日產(chǎn)高、砂體累產(chǎn)占斷塊95%以上，這種差異由斷裂及坡—坪形態(tài)控制。Z28×2斷塊南、北兩側(cè)構(gòu)造不同，目前新鉆井證實斷塊兩側(cè)含油氣性存在差異，張28×2斷層具有封閉性(圖3、圖8)。埕北低斷階探明儲量區(qū)實踐預(yù)示埕北低斷階沙二段油藏的構(gòu)造差異性復雜，既可受構(gòu)造活動與演化影響，也可受斷裂封閉及演化控制，油藏構(gòu)造差異性顯著。

圖7　Z28×2斷塊構(gòu)造特征Fig.7　Structural characteristic of fault block Z28×2

圖8　Z28×2斷塊油藏剖面圖Fig.8　Reservoir profile of fault block Z28×2

3.3北東向斷裂系兩側(cè)及東部背斜間的差異性

中斷階沙二段油藏產(chǎn)量絕大部分集中在Z27×1斷塊、Z29×1斷塊及ZH5斷塊，沙三儲量也主要集中于此，井位實施證實西部北東向斷裂系以西儲量無效果，東部背斜、斜坡勘探尚無突破。西部塹、壘塊及東部背斜、斜坡上的斷層沙-沉積期短期活動后，大量斷層停止發(fā)育，與Z29×1斷塊類似均為背斜軸部破裂形成的斷裂系，斷層活動時間短，不利于油氣運移成藏。ZH5及Z27×1斷塊均具有斷塊掀斜、沙一期沉積期后斷層繼續(xù)活動的特點，為油氣成藏提供了疏導體系、儲集條件及油氣運移動力。受北東向斷裂活動控制、一側(cè)上翹明顯并具有斷層持續(xù)活動的斷塊是油氣成藏的最佳位置，即控制古近系油氣分布的為北東向斷裂系而非二級斷裂。

埕北低斷階構(gòu)造及斷裂活動與埕北中斷階類似，預(yù)計古近系油氣主要分布于ZH19井斷層東部圈閉、CH34井北斷層上升盤的圈閉、張北斷層附近圈閉及CH35地壘附近，對遠離北東向斷裂體系的圈閉，方案部署時應(yīng)謹慎。東營沉積期活動明顯的張北斷層、歧東斷層及趙北—羊二莊斷層為東營組及新近系油氣成藏提供疏導條件，這些斷裂周邊構(gòu)造可成為勘探目標區(qū)。在中斷階開發(fā)中，需圍繞北東向斷裂系，同時研究新近紀圈閉含油氣性。

沙一沉積期是黃驊凹陷北部重要的構(gòu)造活動、斷裂發(fā)育期，破壞沙二期水退斜坡沉積體系，形成翹傾的斷塊、斷鼻及背斜等構(gòu)造，至東營期構(gòu)造活動減弱，斷層停止活動，部分斷層繼承發(fā)育，強化沙一期形成的構(gòu)造格局。沙一期構(gòu)造及其后斷裂持續(xù)活動為油氣運移、成藏提供條件，遭受沙一期構(gòu)造活動改造形成圈閉的中生界、沙三及沙二段地層及斷層持續(xù)活動的新近系地層，尤其歧口凹陷周緣低位體系發(fā)育的沙二段地層等為有利目標。

4　結(jié)論

(1)埕北斷階區(qū)沙二、三段油藏于北東向斷裂系以東斷塊、斷鼻區(qū)的集中分布受控于沙一沉積期北東向斷裂活動與斷塊翹傾及部分北東向斷裂的繼承性發(fā)育。

(2)斷階區(qū)、歧南、歧北凹陷及歧口主凹間的構(gòu)造、沉積體系演化關(guān)系及差異性對沙二、三段及沙一段油氣勘探意義重大。關(guān)于羊二莊斷層及其臨近構(gòu)造單元需深入研究，可能對構(gòu)造、沉積及油氣分布具有指導意義。

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Structure difference analysis of oil reservoirs in the second and third members of Shahejie Formation in the Chengbei fault terrace zone of Qikou Sag, Bohai bay Basin

KONG Ling-jiang

(Dagang Oilfield Company, CNPC, Tianjin 300280, China)

The study carried out the integrated analysis on structure difference of the Chengbei fault terrace using drilling geological and 3-D seismic data. The results show that oil reservoirs of the second and third members of the Shahejie Formation occur mainly in the eastern fault terrace of the NW-trending fault, mainly concentrating in the Duanbi area and being controlled by the fault activities and successive development of some NE-trending faults during the sedimentation stage of the first member of Shahejie Formation. The study of structure difference of the middle and low fault terrace zone will provide a guideline for future exploration of oil reservoirs and be of some significance for the evaluation of oil reserves in the low Chengbei fault terrace zone.

Chengbei fault terrace zone; the second member of Shahejie Formation; structure difference; NE-trending faults; NWW-trending faults

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2016.03.004

2015-12-23改回日期：2016-01-27責任編輯：譚桂麗

國家科技重大專項“歧口灘海油田高效開發(fā)綜合配套技術(shù)研究與應(yīng)用”(項目編號：2008ZX05015-005)，中國石油天然氣股份公司重大科技專項“大港油區(qū)大油田勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”(項目編號：2014E-06)部分成果。

孔令江，1979年生，男，工程師，研究方向為構(gòu)造解釋與儲層橫向預(yù)測。

TE122

A

2096-1871(2016)03-182-08