三肇凹陷南部Z52區(qū)塊斷裂特征研究

張學(xué)娟，趙 爽，張 曦，郭天然，李耀才，于宏宇

(1. 東北石油大學(xué) 非常規(guī)油氣成藏與開(kāi)發(fā)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318； 2. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 3. 西南油氣田分公司 工程技術(shù)研究院，四川 成都 610017; 4. 吉林油田分公司 油氣工程研究院，吉林 松原 138000； 5. 中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司 長(zhǎng)慶事業(yè)部,陜西 西安 710201； 6. 中石油大慶油田有限責(zé)任公司 第五采油廠，黑龍江 大慶 163513)

0 前 言

Z52區(qū)塊構(gòu)造位置位于松遼盆地中央凹陷區(qū)三肇凹陷南部，三肇凹陷是大慶長(zhǎng)垣與朝陽(yáng)溝階地之間的一個(gè)二級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元，是松遼盆地主要生油凹陷之一。由3個(gè)正向三級(jí)構(gòu)造單元(宋芳屯、模范屯、升平鼻狀構(gòu)造)和4個(gè)負(fù)向三級(jí)構(gòu)造單元(徐家圍子、升西、永樂(lè)、杏山)向斜構(gòu)造組成[1]。松遼盆地在沉降期遭受湖侵的靜水缺氧深水湖泊環(huán)境下沉積的青山口組暗色泥巖為松遼盆地主要烴源巖[2]。三肇凹陷葡萄花油層平面緊鄰生油凹陷，垂向緊鄰生油層,有利于油氣的運(yùn)移。青山口組的暗色泥巖在三肇凹陷內(nèi)自嫩江組沉積末期—四方臺(tái)組沉積末期—明水組沉積末期相繼進(jìn)入生油門限和生油高峰期，開(kāi)始大量生油，為三肇凹陷葡萄花油層中油氣的大規(guī)模運(yùn)聚成藏提供了充足的油源[3]。三肇凹陷南部一直是油氣勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)研究區(qū)帶，但是由于斷裂系統(tǒng)復(fù)雜，嚴(yán)重制約了勘探開(kāi)發(fā)的效果，因此，急需對(duì)該區(qū)斷裂特征進(jìn)行系統(tǒng)的研究認(rèn)識(shí)，為下一步勘探指明方向。

1 構(gòu)造精細(xì)解釋

Z52區(qū)塊構(gòu)造條件復(fù)雜，區(qū)內(nèi)斷裂破碎，斷裂密集帶將工區(qū)切割成不同類型的斷塊。剖面上斷裂組合方式多樣，主要有地塹式組合、地壘式組合、階梯式組合、“Y”字、反“Y”字組合。斷距密集帶表現(xiàn)為花狀斷裂組合形式，形成地塹帶。以正斷裂為主，多為坳陷期沉積時(shí)期層間斷裂(見(jiàn)圖1)。

針對(duì)此特征，在全區(qū)層位精細(xì)標(biāo)定與追蹤的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了精細(xì)構(gòu)造解釋研究。對(duì)于不同規(guī)模的斷裂采用了不同的刻畫技術(shù)，以提高斷裂解釋的精度，分析斷裂特征，搞清斷層形態(tài)、展布方向和形成時(shí)間等要素，對(duì)研究該區(qū)葡萄花儲(chǔ)層及油水特征具有重要意義。為了保證斷裂解釋的準(zhǔn)確、合理，以平面與剖面相互對(duì)照，剖面內(nèi)各向閉合的原則為基礎(chǔ)，利用沿層相干數(shù)據(jù)體切片，方位角屬性切片，驗(yàn)證、校正已解釋成果，確定主要斷裂的分布、走向和相互間的組合關(guān)系；利用傾角導(dǎo)向?yàn)V波法及三瞬剖面法，通過(guò)斷層主測(cè)線和聯(lián)絡(luò)側(cè)線不同方向的閉合檢查，精細(xì)識(shí)別小斷層，細(xì)化斷層組合效果[4-7]。研究區(qū)塊面積153.7 km2，葡萄花油層頂面構(gòu)造解釋精度較高，解釋閉合斷層674條(見(jiàn)圖2)。分析后驗(yàn)井葡萄花油層頂面地質(zhì)分層與在葡萄花油層頂面構(gòu)造圖的深度，葡萄花油層頂面構(gòu)造層位相對(duì)誤差低于2‰(見(jiàn)表1)。

圖1 Z52區(qū)塊斷層剖面斷層組合樣式

表1 葡萄花油層頂面構(gòu)造圖誤差統(tǒng)計(jì)

整體上，葡萄花油層頂面主斷裂以北西西和北東東向?yàn)橹鳎北睎|向和北北西向斷裂以及少量北東、北西和近東西向小斷裂多為伴生斷裂，斷裂相互夾持形成一系列斷塊圈。在研究區(qū)內(nèi)，T11反射界面斷裂總數(shù)674條，研究區(qū)面積為153.7 km2,平均斷裂密度為4.4條/km2。斷裂傾角0.7(°)～65(°)，延伸長(zhǎng)度122～5 235 m，斷距3～35 m。近北東和南北向的斷裂規(guī)模較大，延伸較長(zhǎng)，最大垂直斷距一般大于10 m；近北西向斷裂垂向斷距較小，平面呈雁行式排列，最大垂直斷距一般小于10 m(見(jiàn)圖3)。

圖2 葡萄花油層頂面構(gòu)造

2 斷裂系統(tǒng)劃分

根據(jù)松遼盆地的構(gòu)造背景，認(rèn)為研究區(qū)的斷陷期包括了火石嶺組、沙河子組和營(yíng)城組；斷—坳轉(zhuǎn)換期包括了登婁庫(kù)組；坳陷期包括了泉頭組、青山口組、姚家組和嫩江組；而從嫩江末至新近紀(jì)為構(gòu)造反轉(zhuǎn)期[8-15]。葡萄花油層所在的坳陷沉積層序中的構(gòu)造發(fā)育過(guò)程受兩大階段影響：登婁庫(kù)組—嫩江組盆地整體坳陷沉降階段和嫩江組沉積后至第三紀(jì)盆地收縮反轉(zhuǎn)階段。在此構(gòu)造背景下，研究區(qū)斷裂系統(tǒng)十分發(fā)育，分布極其復(fù)雜，斷裂數(shù)量多，既有繼承發(fā)育的大斷裂，又存在后期發(fā)育的中、小斷裂及伴生斷裂。

圖3 葡萄花油層頂面斷裂要素

葡萄花油層原油主要來(lái)自青山口組烴源巖，青山口組烴源巖在四方臺(tái)組沉積時(shí)期開(kāi)始生油，在明一段時(shí)期達(dá)到生油高峰，到明水組末期開(kāi)始大量排油，因此油成藏關(guān)鍵時(shí)刻為明水組沉積末期。然而，受三肇凹陷地震資料限制，目前無(wú)法追蹤淺層地震反射界面，地震資料解釋最淺層位為嫩江組三段底界(T06反射層)。因此普遍認(rèn)為凡是斷至T06反射層及其以上地層的斷層均為反轉(zhuǎn)期活動(dòng)斷層[16]。

依據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)期及油氣生排烴時(shí)期的匹配關(guān)系將斷裂分為4類：Ⅰ類斷裂是向下斷至青山口組一段底，向上斷至嫩江組三段底的斷裂(T2～T06)，該斷裂溝通溝通青山口組烴源巖與葡萄花儲(chǔ)集層，由于該斷裂向上斷至嫩江組三段底(T06)，普遍認(rèn)為凡是斷至T06反射層及其以上地層的斷裂均為反轉(zhuǎn)期活動(dòng)斷裂，所以預(yù)測(cè)此類斷裂主要起到垂向運(yùn)移的作用；Ⅱ類斷裂是向下斷至青山口組一段底，向上斷至嫩江組二段底的斷裂(T2～T07)，該斷裂溝通溝通青山口組烴源巖與葡萄花儲(chǔ)集層,但該斷裂未斷至T06反射層，認(rèn)為在油氣運(yùn)移時(shí)期，該斷裂未活動(dòng)，不能在油氣運(yùn)移時(shí)期使油氣垂向運(yùn)移；Ⅲ類斷裂是向下斷至青山口組一段底，向上斷至青山口組頂?shù)臄嗔?T2～T11)；該斷裂溝通溝通青山口組烴源巖與葡萄花儲(chǔ)集層,但該斷裂未斷至T06反射層，認(rèn)為在油氣運(yùn)移時(shí)期，該斷裂未活動(dòng)，不能在油氣運(yùn)移時(shí)期使油氣垂向運(yùn)移；Ⅳ類斷裂主要是斷穿葡萄花油層的斷裂，該斷裂未溝通青山口組烴源巖，預(yù)測(cè)該斷裂僅在油氣運(yùn)移時(shí)期起到封堵和輸導(dǎo)作用(見(jiàn)圖4)。

圖4 斷裂按活動(dòng)時(shí)期及油氣生排烴時(shí)期的匹配關(guān)系分類

根據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)期及油氣生排烴時(shí)期的匹配關(guān)系將斷裂分為4類，并繪制斷層平面分布分布圖(見(jiàn)圖5)。Z52區(qū)塊發(fā)育4類斷裂，其中以Ⅰ類斷裂發(fā)育較少，僅有5條，其走向主要以近北向和北東向?yàn)橹?，斷裂延伸較長(zhǎng)，一般高于4 km，斷距較大。Ⅱ類斷裂發(fā)育僅10條，其走向主要以北北西和北西西為主，斷裂延伸較長(zhǎng)，一般可達(dá)2 km，斷距較大。Ⅲ類斷裂發(fā)育相對(duì)較多，有93條，其走向主要以北北西和北東東為主，斷裂延伸長(zhǎng)度一般低于2.5 km，平均延伸長(zhǎng)度在1.3 km，斷距一般超過(guò)30 m。Ⅳ類斷裂發(fā)育最多，有566條，其走向主要以北西西和北東東為主，此斷裂以碎小斷塊為主，斷裂規(guī)模較小，斷裂延伸長(zhǎng)度一般低于1 km，斷裂斷距較小，一般小于14 m。。

3 斷裂對(duì)油氣運(yùn)移的控制作用

通過(guò)Z9井—ZH17-7井油藏剖面圖，油藏平面圖可知(見(jiàn)圖6)，區(qū)塊①存在油藏，通過(guò)分析可知F6是I類斷裂，溝通青山口組烴源巖和葡萄花儲(chǔ)層，并向上斷至T06反射層，普遍認(rèn)為斷至T06反射層及其以上地層的斷層均為反轉(zhuǎn)期活動(dòng)斷層，故油氣運(yùn)移時(shí)期內(nèi)，F(xiàn)6斷裂處于活動(dòng)開(kāi)啟狀態(tài)，油氣通過(guò)F6斷裂垂向運(yùn)移至葡萄花油層，然后向兩側(cè)供油。而F5、F7斷裂為Ⅱ、Ⅲ類斷裂，未斷至T06反射層，在油氣運(yùn)移期間，斷裂不曾開(kāi)啟，斷距較大，對(duì)油氣起封堵作用。而F1、F4、F8斷裂為Ⅳ類斷裂，斷距明顯較小，主要局部調(diào)整油藏分布。同理，在油氣運(yùn)移期間，油氣可通過(guò)F4斷裂垂向運(yùn)移至葡萄花油層，F(xiàn)2，F(xiàn)5斷裂可將油氣封堵，然后通過(guò)Ⅳ類斷裂油氣運(yùn)移路徑，所以區(qū)塊②也可能存在油藏,可作為下一目標(biāo)有利區(qū)。

圖5 Z52區(qū)塊各類斷層平面分布

圖6 過(guò)Z9井—ZH17-7井油藏平面(a)及剖面圖(b)

4 結(jié) 論

1)葡萄花油層頂面主斷裂以北西西和北東東向?yàn)橹?，北北東向和北北西向斷裂以及少量北東、北西和近東西向小斷裂多為伴生斷裂，斷裂相互夾持形成一系列斷塊圈。

2)依據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)期及油氣生排烴時(shí)期的匹配關(guān)系將斷裂分為4類：Ⅰ類斷裂向下斷至青山口組一段底，向上斷至嫩江組三段底；Ⅱ類斷裂向下斷至青山口組一段底，向上斷至嫩江組二段底；Ⅲ類斷裂向下斷至青山口組一段底，向上斷至青山口組頂；Ⅳ類斷裂斷穿葡萄花油層。通過(guò)分析，Ⅰ類斷裂主要對(duì)油氣起到垂向運(yùn)移作用，Ⅱ、Ⅲ類斷裂主要對(duì)油氣起到橫向遮擋作用，Ⅳ類斷裂主要調(diào)節(jié)油氣運(yùn)移路徑。