遼河灘海東部地區(qū)斷裂活動與油氣成藏關(guān)系初探

杜慶國

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010）

1 勘探概況

遼河灘海東部地區(qū)的勘探始于上世紀(jì)九十年代早期，在太陽島、葵花島構(gòu)造部署實(shí)施的遼海13–1–1、遼海18–1–1井在東營組均獲得了工業(yè)油氣流，灘海東部的油氣勘探首次獲得了突破。隨后在太葵構(gòu)造帶部署的 10口探井也均獲得了工業(yè)油氣流，建成了太陽島、葵花島兩個油田。“十五”期間，灘?？碧焦ぷ鬟M(jìn)行了第二次戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，東部凹陷再次成為勘探主戰(zhàn)場[1]。在新一輪的地震資料采集處理基礎(chǔ)上，優(yōu)選有利勘探目標(biāo)，取得了較好效果。燕南潛山披覆層館陶組發(fā)現(xiàn)稠油層；太陽島、葵花島構(gòu)造中淺層獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流；燕南斷裂帶下降盤的葵東1號構(gòu)造獲得重大突破，部署的葵東1井在東營組試油4層，均獲得了百噸以上的工業(yè)油氣流。近年來圍繞灘海東部太葵–龍王廟復(fù)雜斷裂帶，開展了相應(yīng)的研究部署工作，取得了一定的成果和認(rèn)識。從最新的四次資評結(jié)果得知，灘海東部地區(qū)目前探明率僅為1.8%，還有很大的勘探潛力。

2 斷裂特征及活動性分析

從區(qū)域構(gòu)造背景分析看，灘海東部處于郯廬斷裂帶活動區(qū)域[2]，其斷裂及構(gòu)造特征與郯廬斷裂帶密切相關(guān)，經(jīng)歷了早期伸展、晚期走滑改造的復(fù)雜演化過程。由于其斷裂系統(tǒng)復(fù)雜，構(gòu)造及其演化認(rèn)識比較困難（圖1）。本文按照三維構(gòu)造研究的技術(shù)思路，結(jié)合最新技術(shù)和方法，開展構(gòu)造精細(xì)解釋，進(jìn)一步落實(shí)東部凹陷斷裂活動及構(gòu)造特征。

圖1 灘海東部太葵–龍王廟構(gòu)造帶東三上段斷裂展布

2.1 斷裂特征

灘海東部地區(qū)的構(gòu)造活動與遼河坳陷整體的構(gòu)造活動相似，區(qū)內(nèi)斷裂可分為兩大類：一是控盆、控凹的主干斷裂，如燕南斷裂（Fa）；二是控帶、控藏的蓋層斷裂，數(shù)量眾多，如龍北斷層（f1）、遼海18–1–1斷層（f6）等（圖1）。

2.1.1 主干斷裂特征

燕南斷裂是營口–佟二堡斷裂帶的一個組成部分[3]，自油燕溝從北向東延伸至本區(qū)，在區(qū)內(nèi)延伸約30 km。燕南斷裂具有分段性，南、北部被走滑伴生斷層錯斷成逆沖斷階帶。中部葵花島附近為高角度正斷層，斷層下降盤第三系地層具逆牽引現(xiàn)象，形成局部斷鼻構(gòu)造。它的北端在油燕溝地區(qū)消亡，通過斷裂轉(zhuǎn)換帶與駕掌寺斷層（佟二堡–營口斷層中南段）相銜接。在斷層上盤發(fā)育一系列與之斜交的近東西走向的蓋層斷裂，這些走滑斷層是在漸新世受右旋走滑作用改造形成的，一般斷至東營組。

2.1.2 蓋層斷裂特征

受主干斷層多期次、多種性質(zhì)的活動的控制和影響，研究區(qū)發(fā)育了大量的蓋層斷裂，這些斷裂一般延伸短、斷距小，但數(shù)量較多，以錯斷漸新統(tǒng)的蓋層斷層最為發(fā)育。具有多種剖面組合類型、多方向的平面展布、多套斷裂系統(tǒng)，構(gòu)成本區(qū)既復(fù)雜又有一定規(guī)律的斷裂體系。

研究區(qū)斷裂體系是以伸展運(yùn)動為主，后經(jīng)走滑、反轉(zhuǎn)作用改造，剖面上具有階狀組合、羽狀組合、Y字型組合、馬尾狀組合、地壘狀組合、花狀組合等組合類型。平面上以近東西向為主，兼有北東向和北西向。近東西向斷層大多發(fā)育時間較晚，斷至層位淺，一般在東三或沙一段泥巖層中消亡，但也有較早發(fā)育和斷至基底的斷層；對沉積起一定的控制作用，特別是對東一、二段的控制作用更為明顯。北西向斷層分布局限，數(shù)量較少。這些多期發(fā)育、多方位展布的斷層，在平面上相互交錯或與主干斷層構(gòu)成多種平面組合類型，主要有：分支式、階狀式、雁列式等。

2.2 斷層活動速率

通過對控制灘海東部葵花島構(gòu)造帶的 22條主要斷層從沙河街期至館陶期斷層活動速率的計算和分析（圖2），控制龍王廟構(gòu)造的龍北斷層f1和龍王1斷層沙一期活動速率達(dá)95 m/Ma，東三期活動速率可達(dá)170 m/Ma，東二期至館陶期活動速率減小。控制遼海18–1–1圈閉的遼海18–1–1斷層f6從沙三期開始活動，活動速率100 m/Ma，沙一二期活動速率76 m/Ma，東二期活動速率71 m/Ma；控制葵花8圈閉的f8斷層沙一二段活動速率129 m/Ma，東二期活動速率74 m/Ma。綜合分析表明，龍王廟構(gòu)造的斷層?xùn)|三期活動強(qiáng)，葵花島主體的斷層?xùn)|二、東一期活動強(qiáng)，并且龍王廟構(gòu)造的斷層活動性比葵花島主體強(qiáng)。

3 斷裂與油氣成藏關(guān)系分析

灘海東部發(fā)育有葵花島、龍王廟、葵東等多個復(fù)雜斷裂構(gòu)造，油氣成藏與斷裂活動密切相關(guān)，其油氣藏垂向含油層系多、規(guī)模小，油氣分布疊合連片，各斷塊自成獨(dú)立油水系統(tǒng)（圖3）。

圖3 過錦州17–3–1井–葵花4井預(yù)測油藏剖面

3.1 斷裂與烴源巖關(guān)系

復(fù)雜斷裂帶油氣運(yùn)移與斷裂活動密切相關(guān)，而油源斷裂的存在是圈閉油氣聚集成藏的最關(guān)鍵因素之一[4]。研究區(qū)與油源有關(guān)系的斷層可以分為 A、B兩類，A類為斷至沙一段或沙三段的斷層，B類則是僅斷至東三段的斷層。通過對井的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，葵花島構(gòu)造主體部位未出油井均位于B類或者非油源斷裂附近，因此，A類斷層為次級斷裂中的相對有利的油源斷裂,即為圖1中f6、f7和f18。

3.2 斷裂斷距與蓋層關(guān)系

蓋層是油氣聚集成藏不可缺少的條件之一，蓋層的好壞決定了研究區(qū)的勘探前景。灘海東部太葵構(gòu)造帶古近系發(fā)育多套優(yōu)質(zhì)蓋層，其中沙一晚期和東二早期泥巖為典型的區(qū)域蓋層。

當(dāng)斷距同時小于儲層厚度和蓋層厚度時，斷層側(cè)向開啟；當(dāng)斷距大于儲層厚度而小于蓋層厚度時，斷層側(cè)向完全封閉[5-11]。研究區(qū)東二段發(fā)育區(qū)域蓋層，根據(jù)已知井鉆探成果，可通過東二段區(qū)域蓋層與各時期斷距關(guān)系，對油氣成藏的有利位置進(jìn)行預(yù)測。表1統(tǒng)計結(jié)果表明，當(dāng)東二段、東三段斷層斷接厚度絕對值小于100 m時，探井獲得油氣層概率較大，這對區(qū)內(nèi)未鉆遇復(fù)雜斷塊目標(biāo)選取具有一定指導(dǎo)意義，即圖1中有利斷層為：f4、f6、f8、f9、f10、f12、f14、f18、f19、f20。

3.3 斷裂活動性與油氣運(yùn)聚

表1 灘海東部蓋層厚度與油氣及斷距關(guān)系

斷層活動不僅控制斷陷盆地的形成與構(gòu)造格局,也控制凹陷的沉積和發(fā)育,而且影響絕大多數(shù)圈團(tuán)的形成與發(fā)展，因此在一定程度上斷層決定了油氣的運(yùn)移、聚集、保存等條件。準(zhǔn)確分析和判識斷層活動的時間和強(qiáng)度對油氣勘探具有重要意義[5，9]。遼河灘海東部凹陷的形成與發(fā)育過程非常復(fù)雜，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動，為了對其斷層作進(jìn)一步研究，通過分析斷層活動速率，研究了斷層的發(fā)育與形成情況，進(jìn)一步探討灘海東部凹陷的構(gòu)造形成與發(fā)育。

館陶組、東一段、東二段、東三段斷層活動速率分析結(jié)果表明，研究區(qū)斷裂活動與油氣運(yùn)聚成藏具有一定關(guān)系[12–13]。當(dāng)館陶組斷層活動速率小于 2.5 m/Ma時，與其斷層相關(guān)圈閉的含油氣性都較好，獲工業(yè)性油氣流的井?dāng)?shù)也明顯增多（圖4a）；以東一段斷層活動速率與東一段以下地層油氣成藏關(guān)系來看，兩者不存在明顯規(guī)律（圖4b）；東二期斷層活動速率對東二段以下地層油氣成藏產(chǎn)生影響，當(dāng)斷層活動速率小于 35 m/Ma，明顯有利于油氣匯聚保存（圖4b）；東三期斷層活動速率小于66 m/Ma，有利于東三段及以下地層油氣匯聚保存（圖4d）。

根據(jù)斷層活動速率與油氣的研究結(jié)果，可以按照斷層活動性與油氣的關(guān)系，將斷層分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類，其中Ⅰ類為最好，Ⅱ類次之，Ⅲ類最差（表2）。從三類斷層的分布來看，龍王廟構(gòu)造4條主要斷層，3條均為Ⅲ類，整體油氣成藏條件差于太葵構(gòu)造；同時再結(jié)合油源斷裂和斷層斷接厚度優(yōu)選出太葵構(gòu)造的兩條有利斷層為：f6和f18。

表2 太葵–龍王廟構(gòu)造帶斷層分類評價

4 勘探成效與潛力分析

太葵–龍王廟復(fù)雜斷裂帶受早期伸展、晚期走滑作用的影響，不同位置、不同時期斷裂活動速率等方面存在差異，造成不同斷層控制形成圈閉油氣聚集成藏具有明顯不同。近年來在該構(gòu)造帶先后鉆探龍王3井以及龍王5井，鉆探結(jié)果充分表明斷層活動性對油氣成藏具有影響，使得對研究區(qū)下步勘探潛力及方向有明確認(rèn)識，進(jìn)一步堅定了勘探信心。

圖4 太葵–龍王廟斷裂帶斷層活動速率與油氣成藏關(guān)系

龍王3井為2009年在龍王廟構(gòu)造南側(cè)實(shí)施的一口探井，完鉆井深3 661 m，東三段3 127.8～3 157.0 m試油，10 mm油嘴日產(chǎn)氣48 638 m3。龍王5井位于龍王廟構(gòu)造北側(cè)翼，圈閉受龍北斷層（f1）控制明顯，該井僅見到熒光油氣顯示。分析該井失利原因，一方面由于龍北斷層是長期活動斷層，對東營組沉積有一定的控制作用，其所在上升盤位置砂體不發(fā)育；另一方面由于龍北斷層長期活動，活動速率較大，綜合評價為Ⅲ類斷層，對油氣運(yùn)聚成藏不利。而控制龍王3圈閉的斷層f4綜合評價為Ⅰ類斷層。

因此綜合評價認(rèn)為太葵—龍王廟構(gòu)造帶仍有較大勘探潛力。一方面受后期走滑影響，太葵構(gòu)造帶主體為規(guī)模砂體發(fā)育區(qū)，同時其沙河街組有利圈閉面積達(dá)41.55 km2，預(yù)測圈閉資源量近6 000×104t；另一方面根據(jù)斷層活動速率與油氣聚集成藏關(guān)系分析，葵花島構(gòu)造存在有利的斷鼻圈閉。綜合評價認(rèn)為圍繞f6、f18斷層控制圈閉，對東營組、沙河街組立體勘探，有望在該構(gòu)造取得新的突破。

5 結(jié)論

（1）重點(diǎn)對遼河灘海東部地區(qū)葵花島構(gòu)造帶斷裂特征及斷層活動速率進(jìn)行研究，搞清了不同構(gòu)造部位斷層活動差異性：龍王廟構(gòu)造的斷層活動性比葵花島主體斷層活動性強(qiáng)。

（2）斷至沙一段或沙三段的斷層為相對有利的油源斷裂；當(dāng)東二段、東三段斷層斷接厚度絕對值小于100 m時，探井獲得油氣層幾率較大；當(dāng)館陶組斷層活動速率小于2.5 m/Ma時，與其斷層相關(guān)圈閉的含油氣性都較好；東二期斷層活動速率小于35 m/Ma時，明顯有利于油氣匯聚保存；東三期斷層活動速率小于66 m/Ma時，有利于東三段及以下地層油氣匯聚保存?？梢园凑諗鄬踊顒有耘c油氣的關(guān)系，將斷層分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類，其中Ⅰ類為最好，Ⅱ類次之，Ⅲ類最差。綜合評價認(rèn)為，下一步圍繞 f6、f18斷層所控制的圈閉，對東營組、沙河街組立體勘探，有望在該構(gòu)造取得新的突破。

[1] 李曉光，張鳳蓮，鄒丙方，等．遼東灣北部灘海大型油氣田形成條件與勘探實(shí)踐[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2007：50–70．

[2] 陸克政，漆家福．渤海灣新生代含油氣盆地構(gòu)造模式[M]．北京：地質(zhì)出版社，1997：105–130．

[3] 王川．燕南斷裂帶封堵性分析[J]．石油勘探與開發(fā)，1998，25（3）：19–21．

[4] 柴永波，李偉，劉超，等．渤海海域古今紀(jì)斷裂活動對烴源巖的控制作用[J]．?dāng)鄩K油氣田，2015，22（4）：409–414．

[5] 孫同文，呂延防，劉哲，等．?dāng)嗔芽夭刈饔枚吭u價及有利區(qū)預(yù)測[J]．石油與天然氣地質(zhì)，2013，34 （6）：790–796．

[6] 孟令東，付曉飛，呂延防．碎屑巖層系中張性正斷層封閉性影響因素的定量分析[J]．地質(zhì)科技情報，2013，32（2）：15–28．

[7] 劉哲，付廣，孫永河，等．遼河坳陷齊家–鴛鴦溝地區(qū)斷層側(cè)向封閉性綜合評價[J]．中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，43（4）：1 394–1 404．

[8] 呂延防，許辰璐，付廣，等．南堡凹陷中淺層蓋–斷組合控油模式及有利含油層位預(yù)測[J]．石油與天然氣地質(zhì)，2014，35（1）：86–97．

[9] 閆金鵬，呂玉杰．麻黃山西區(qū)斷裂構(gòu)造特征分析及油氣成藏[J]．石油地質(zhì)與工程，2009，23（5）：15–17．

[10] 鄧婷婷，查明，高長海．廊固凹陷舊州斷層封閉性研究[J]．石油地質(zhì)與工程，2013，27（4）：9–13．

[11] 張偉忠，張衛(wèi)海，張秋實(shí)．復(fù)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[J]．石油地質(zhì)與工程，2014，28（1）：22–25．

[12] 孫永河，趙博，董月霞，等．南堡凹陷斷裂對油氣運(yùn)聚成藏的控制作用[J]．石油與天然氣地質(zhì)，2013，34（4）：540–549．

[13] 馬中振，龐雄奇，王洪武，等．海拉爾盆地烏爾遜–貝爾凹陷斷層控藏作用[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，31（6）：27–31．