松遼盆地伏龍泉斷陷斷裂特征及控藏作用

郭新軍

(中國石化 東北油氣分公司 生產(chǎn)運行管理處，長春 130062)

對國內(nèi)主要含油氣盆地油氣藏分布特征統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，70%以上的油氣藏沿斷裂展布或者分布于斷裂附近，斷裂對油氣藏具有重要的控制作用[1]；同時，斷裂的重要性也早已被地質(zhì)家們所認識[2-4]。松遼盆地東南隆起區(qū)伏龍泉斷陷為東斷西超的箕狀斷陷，受近南北向斷裂分段控制形成南北兩次洼，斷陷期平面上由東至西可劃分為洼陷帶、兩洼間低凸起和西部緩坡帶(細分為斷階帶和超覆帶)(圖1)。伏龍泉斷陷是松遼盆地南部油氣較為富集的斷陷之一，目前已發(fā)現(xiàn)產(chǎn)油氣區(qū)主要位于靠近大斷裂的東部淺層和西部緩坡區(qū)斷階帶的中深層，研究表明，該區(qū)斷裂對油氣成藏控制作用較強[5-6]。本文以伏龍泉斷陷西部緩坡區(qū)為例，重點分析不同級別斷裂的性質(zhì)、活動性和組合形態(tài)，總結斷裂對原生油氣藏和次生油氣藏的控制作用。

1 斷裂基本特征

1.1 斷裂分期分級

從晚三疊世開始，松遼地區(qū)在環(huán)太平洋構造域發(fā)展演化的背景下，開始受到2種動力的影響和控制。一種為地殼深部地幔物質(zhì)的熱動力變化，上地幔上穹隆引起大陸殼初始張裂；另一種則是太平洋板塊向歐亞大陸東緣俯沖形成的擠壓作用[7-8]。松遼盆地的形成和早期發(fā)育階段主要受第一種動力的控制，盆地在發(fā)展過程中具有張力和壓力兩重性，表現(xiàn)為早期裂谷、中期拗陷、晚期褶皺的特點[9]。伏龍泉斷陷作為松遼盆地的三級構造單元，盆地的發(fā)展演化可分為3個時期，即斷陷期、拗陷期和反轉(zhuǎn)期，因此，斷裂發(fā)育期次也可以分為3期，即斷陷期、拗陷期和反轉(zhuǎn)期。同時，按照斷裂控制作用亦可分為3級(圖2)，即一級控洼斷裂(黑色表示)，主要發(fā)育于伏龍泉斷陷東部，控制洼陷分布；二級同沉積斷裂(藍色表示)；三級調(diào)節(jié)斷裂(紅色表示)，二、三級斷裂主要發(fā)育于伏龍泉斷陷西部緩坡帶。

圖1 松遼盆地伏龍泉斷陷構造綱要

1.2 斷裂性質(zhì)

伏龍泉斷陷自南向北發(fā)育2條一級控洼斷裂，即F1和F2，主要受東西向拉張應力作用，形成近南北走向、西傾的張性斷裂，為伸展構造運動下形成的基底卷入犁式正斷裂，上陡下緩，最大斷距可達4 000 m。其中F1斷裂受上白堊統(tǒng)明水組沉積末期反轉(zhuǎn)構造的影響，形成下正上逆的斷裂特征。

伏龍泉斷陷發(fā)育11條同沉積斷裂，即F3—F13(圖2)，同沉積斷裂又稱為生長斷裂，主要發(fā)育于盆地西部緩坡帶，在沉積盆地形成和發(fā)育過程中，隨著控洼斷裂的持續(xù)活動，盆地不斷沉降，在其對應面形成多條同沉積斷裂，以平衡控洼斷裂的伸展作用產(chǎn)生的應力釋放。

伏龍泉斷陷西部緩坡帶發(fā)育2條典型的同沉積斷裂F6和F7。F6斷裂下部具有正斷裂的特征，上部受到明水組沉積末期反轉(zhuǎn)的影響，也具有逆斷裂的特征，斷開T5—T2反射層，主體呈南北向展布，在區(qū)內(nèi)延伸長度14.5 km，傾向東，最大斷距230 m(表1)。該斷裂在沙河子組沉積早期—登婁庫組沉積晚期為正斷裂，控制了早期斷陷的形成和發(fā)展，在四方臺期—明水期該斷裂受到強烈的擠壓發(fā)生反轉(zhuǎn)作用，形成逆沖斷裂。F7斷裂具有正斷裂的特征，斷開了T5—T2反射層，呈南北向展布，在研究區(qū)內(nèi)延伸長度12.1 km，傾向東，最大斷距325 m(表1)。該斷裂主要在火石嶺組—營城組沉積早期活動強烈，在之后的構造變形中活動較弱。

圖2 松遼盆地伏龍泉斷陷斷裂分期分級平面與剖面示意圖

序號斷層編號級別斷層性質(zhì)斷開層位最大斷距/m延伸長度/km走向傾向1F12F23F34F45F56F67F78F89F910F1011F1112F1213F1314F1415F1516F1617F1718F1819F1920F2021F2122F2223F2324F2425F2526F2627F2728F2829F2930F30一級二級三級上逆下正T2—T53 20031.1NE轉(zhuǎn)SNW正T2—T54 00018.0SN-NNWW正T2—T54758.1SNW正T2—T51009.0SNW正T2—T555012.1SNW上逆下正T2—T323014.5SNE正T2—T532512.1SNE正T3—T142005.5SNE正T22—T41252.0SNE正T—T51 2004.0SNW正T32—T53403.1SNW正T2—T53003.9SNW正T22—T53255.0SN-NWSW正T2—T53504.1SNE正T4—T51253.5SNE正T4—T5505.0SNE正T3—T51757.7NWW正T22—T5506.3SNW正T22—T5757.0SNW正T22—T5755.8SNE正T2—T5504.1SNE正T2—T141003.6SNW正T2—T141203.8SNW正T32—T14253.9SNE正T32—T14251.8NWNE正T2—T141254.5SNW正T2—T141004.3SNW正T2—T141005.1SNW正T2—T4255.4SNW正T2—T51004.8SNW

伏龍泉斷陷調(diào)節(jié)斷裂發(fā)育，比較容易識別的有17條，即F14—F30，它們是一級控洼斷裂和二級同沉積斷裂的伴生斷裂和調(diào)節(jié)斷裂。此類斷裂雖然在構造活動中只起一定調(diào)節(jié)作用，但是它們在非背斜類構造圈閉的形成中卻起決定作用，同時也是形成淺層次生油氣藏的關鍵斷裂。

2 斷裂控制作用

2.1 同沉積斷裂輸導和封堵作用

吳智平等[4]提出同沉積斷裂有著較為特殊的內(nèi)部結構，深度越大，活動時間越長，現(xiàn)今表現(xiàn)為斷距越大，從而導致下部滑動破碎帶發(fā)育，對油氣主要起封堵作用；中部誘導裂縫帶發(fā)育，對油氣主要起輸導作用；而活動量極弱的淺部則為塑性變形帶，斷裂基本沒有開啟。

如圖3所示，從縱向斷距大小變化來看，沙河子組—登一段沉積時期為伏龍泉斷陷西部緩坡帶同沉積斷裂F6和F7的主活動期，活動量大，易于在沙河子組—登一段地層形成滑動破碎帶，有利于油氣封堵。早期排烴至沙河子組—登一段的原生油氣藏，在后期斷裂活動中被封堵保存下來，并未發(fā)生二次運移。而2條同沉積斷裂F6和F7在登二段—泉一段沉積期活動量減小，易于形成誘導裂縫帶，有利于油氣向上輸導。泉一段以上斷裂活動量極小，基本處于未開啟狀態(tài)，為塑性變形帶，不能形成油氣輸導。

SORKHABI等[2]研究表明，斷裂帶寬度與斷距存在1∶10～1∶100的關系。統(tǒng)計斷裂F6和F7平面上不同部位沙河子組和登一段的斷距變化(圖4)，斷距向南北兩側(cè)逐漸變小，表明同沉積斷裂向南北兩側(cè)開始消亡，活動強度逐漸減弱，易于形成誘導裂縫，垂向輸導能力加強，而側(cè)向封堵能力減弱。

研究認為同一條斷裂主動盤與被動盤對油氣輸導與封堵同樣也存在差異[10-12]。斷裂活動時主動盤摩擦被動盤，易于形成誘導裂縫帶，作為油氣垂向輸導的通道；被動盤則易于形成滑動破碎帶或者發(fā)生泥巖涂抹，側(cè)向封堵油氣[13-15]。圖5為同沉積斷裂F6斷裂上、下盤油氣輸導示意圖，東部上盤為主動盤，斷裂活動過程中大量誘導縫發(fā)育形成，斷面成為油氣運移的主要通道，油氣沿斷面向上運移；而西部下盤(被動盤)在斷裂活動過程中則形成泥巖涂抹，對油氣藏起到側(cè)向封堵作用。位于西部下盤的勝利201井鉆遇到氣藏，說明F6斷裂對下盤油氣起到了封堵作用。

圖3 松遼盆地伏龍泉斷陷同沉積斷裂地震剖面

圖4 松遼盆地伏龍泉斷陷西部緩坡帶F6和F7同沉積斷裂不同部位斷距變化

圖5 松遼盆地伏龍泉斷陷西部緩坡帶同沉積斷裂上、下盤油氣輸導—封堵模式

2.2 斷裂組合控藏作用

同沉積斷裂是伏龍泉斷陷西部緩坡帶重要的油源斷裂，在其活動過程中不僅起到溝通源儲、輸導油氣的作用，同時，不同的斷裂組合特征也形成不同的油氣聚集的場所[16-20。本文以西部緩坡帶勝利201井鉆遇到的油氣藏為例，分析總結斷裂組合對兩類油氣藏的控制作用。

如圖6所示，第一類油氣藏主要受控于F6和F7兩條同沉積斷裂以及在活動期為平衡應力而伴生的與之近垂直或大角度斜交的調(diào)節(jié)斷裂，兩者組合形成的斷塊圈閉，即勝利201井登一段原生油氣藏。F6和F7斷裂在活動時溝通烴源巖，油氣沿西部F7斷裂主動盤側(cè)沿斷面向上運移，進入登一段儲層，遇泥巖蓋層聚集；而東部 F6斷裂被動盤側(cè)斷面由于滑動破碎，泥巖涂抹，形成側(cè)面封堵，有效保存油氣。此類斷裂組合形式及活動特點控制了登一段原生油氣藏的聚集。第二類油氣藏主要受控于單條同沉積斷裂與三級花式調(diào)節(jié)斷裂組合而形成的淺層塹背形聚油氣構造，即勝利201登四段—泉一段油氣藏。F6斷裂以東主動盤因晚期側(cè)向重力滑動壓實作用，使上部地層拉張陷落，形成了塹式正斷裂與同沉積斷裂共同組成的塹背形構造樣式，是良好的油氣聚集背景。且斷裂持續(xù)活動時，遭到破壞的原生油氣藏油氣發(fā)生二次運移，油氣沿同沉積斷裂東部主動盤側(cè)斷裂垂向輸導，并沿調(diào)節(jié)斷裂持續(xù)分散向上運移，在登四段—泉一段塹背形構造上形成次生油氣藏。

圖6 松遼盆地伏龍泉斷陷西部緩坡帶斷裂組合控藏模式

3 結論

(1)伏龍泉斷陷受張拉作用影響，發(fā)育近30條近南北走向的張性正斷裂，按形成時期可分為斷陷期、拗陷期和反轉(zhuǎn)期3期，按控制作用可分為控洼斷裂、同沉積斷裂和調(diào)節(jié)斷裂3級。

(2)伏龍泉斷陷西部緩坡帶發(fā)育F6和F7兩條同沉積斷裂，是重要的油源斷裂，表現(xiàn)為下部斷距大，滑動破碎帶發(fā)育，有利于油氣側(cè)向封堵；上部斷距小，誘導裂縫帶發(fā)育，有利于油氣垂向輸導；且主動盤斷面是油氣垂向輸導的通道，被動盤斷面有利于油氣側(cè)向封堵。

(3)同沉積斷裂與調(diào)節(jié)斷裂兩種組合形式控制形成了登一段原生油氣藏和登四段—泉一段次生油氣藏。