孤北洼陷樁南斷裂帶構(gòu)造特征及其對(duì)油氣的控制

王晶 ，董雙波 ，賈軍濤 ，褚會(huì)麗 ，陳穎超 ，單秀華

（1.承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系，河北 承德 067000；2.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

0 引言

復(fù)雜斷塊區(qū)油氣分布規(guī)律，一直是構(gòu)造學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)界研究探索的重點(diǎn)、難點(diǎn)之一［1-4］。樁南斷裂帶是位于孤北洼陷內(nèi)部的二級(jí)調(diào)節(jié)斷裂帶，繼承并連接了東西兩側(cè)的邊界斷裂。斷裂帶內(nèi)部斷層發(fā)育十分復(fù)雜，中部斷層具有明顯的彎曲變形特征。

通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)三維地震資料進(jìn)行精細(xì)構(gòu)造解釋，結(jié)合相干體數(shù)據(jù)分析，以及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料分析［5-10］，由平面、剖面以及立體三維空間全面分析并總結(jié)了樁南斷裂帶的構(gòu)造特征。

通過將研究區(qū)的含油層位、井位信息與地震資料相結(jié)合，對(duì)含油層位進(jìn)行追蹤解釋，精細(xì)刻畫了油氣藏在垂向及平面的分布位置。綜合分析研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造背景以及構(gòu)造帶幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征認(rèn)為，斷裂帶兩側(cè)邊界斷裂的活動(dòng)及其差異性，形成了樁南斷裂帶現(xiàn)今構(gòu)造格局及局部構(gòu)造變形，斷層性質(zhì)兼具走滑與拉張?zhí)卣鳎瑸橛蜌膺\(yùn)移與聚集提供了有利條件。本文合理解釋了研究區(qū)內(nèi)主力含油層系油藏沿構(gòu)造變形區(qū)有序排列分布的現(xiàn)象，為進(jìn)一步勘探開發(fā)含油氣區(qū)提供了重要依據(jù)。

1 區(qū)域概況

樁南斷裂帶，構(gòu)造上位于濟(jì)陽坳陷沾化凹陷孤北洼陷內(nèi)部，斷裂帶北部上升盤發(fā)育樁西古潛山，西為埕北凹陷，東為長堤潛山凸起帶。該斷裂帶是由1條近東西走向的鏟式正斷層及其派生的次級(jí)斷裂組成的復(fù)雜斷裂帶，東部與五號(hào)樁斷層、長堤斷層相交，西部與埕東斷層相交［1-2］。樁南斷裂帶是連接?xùn)|西兩側(cè)近北東、北西走向斷裂的主要樞紐，具有十分重要的構(gòu)造地質(zhì)意義（見圖1）。

圖1 樁南斷裂帶區(qū)域構(gòu)造位置

2 構(gòu)造帶分區(qū)

2.1 資料及方法

構(gòu)造解釋是地震資料解釋工作的基礎(chǔ)，本次研究選用Geoframe 4.3地震解釋軟件對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了精細(xì)構(gòu)造解釋。考慮到樁南斷裂帶內(nèi)斷裂多為東西走向的特點(diǎn)，為了使解釋結(jié)果更加準(zhǔn)確，對(duì)于南北向測線進(jìn)行了加密解釋。

本研究選取了 T6，T2，T1，T0等 4 個(gè)地震反射層進(jìn)行追蹤、對(duì)比，選取了新生界主要含油層系館陶組、東營組地層的主要界線，其中包括館上段（Ng上）、館下段（Ng下）、東一段（Ed1）、東二段（Ed2）、東三段（Ed3）地層。地震解釋中，首先綜合考察地震、鉆井、測井資料，根據(jù)資料情況選擇具有代表性的井進(jìn)行層位標(biāo)定，建立井震關(guān)系。將測井解釋結(jié)果與地震反射特征有機(jī)結(jié)合，最終得到合理的地質(zhì)模型。利用相干數(shù)據(jù)體分析技術(shù)，對(duì)樁南斷裂帶地震資料進(jìn)行相干數(shù)據(jù)體計(jì)算和分析，得到相干體切片，其特征分析可以輔助斷裂解釋工作［11-18］。

2.2 斷裂分區(qū)特征及空間繼承性

樁南斷裂帶是在樁南古潛山背景上發(fā)育的，其斷裂具有一定的塑性隆升特點(diǎn)。由于伸展作用和主斷層的逆牽引作用，造成主斷裂形態(tài)為鏟式，斷層的剖面組合形態(tài)為階梯狀、“y”字形。

相干體水平切片分析表明，樁南斷裂帶兩端斷層數(shù)量較多，中部數(shù)量較少，且集中發(fā)育在研究區(qū)北部。根據(jù)樁南斷裂帶在全區(qū)的發(fā)育特征，將其劃分為西部、中部、東部3個(gè)區(qū)域（見圖2）。

2.2.1 西部斷層

從研究區(qū)地震解釋剖面圖中看出，西部斷層的主要斷裂均為南傾大斷裂，穿越基底地層，相互間等距、平行排列，被切割地層呈階梯狀排列。其中，發(fā)育4條與主斷裂相向的北傾次級(jí)斷裂，4條次級(jí)斷裂均止于最南側(cè)主斷裂之上，呈多級(jí)“y”字形斷裂組合，上部地層多表現(xiàn)為地塹狀特征。

2.2.2 中部斷層

研究區(qū)南部南傾大斷裂規(guī)模逐漸減小，最終演化為區(qū)內(nèi)最主要的斷裂——樁南斷層。斷裂形態(tài)為鏟式，下部斷層坡度逐漸變小，穿越基底地層，新生界地層被次級(jí)派生小斷裂復(fù)雜化。其中，次級(jí)斷裂主要有4條，反向北傾斷裂2條，同向南傾斷裂2條，南傾次級(jí)斷裂止于較大規(guī)模的北傾斷層之上，四者之間呈“y”字形與“反y”字形斷裂組合關(guān)系。

2.2.3 東部斷層

發(fā)育于西部斷層帶、以南傾為主的斷裂逐漸發(fā)育，相互間平行排列，被切割地層呈階梯狀排列。其中，次級(jí)斷裂發(fā)育于2條主要斷裂之間，傾向向北；最南側(cè)的主斷裂之上，亦發(fā)育2條北傾次級(jí)斷裂，主斷裂與次級(jí)斷裂之間，既存在“y”字形組合關(guān)系，又存在切割關(guān)系，剖面形態(tài)呈網(wǎng)格狀。上部地層多表現(xiàn)為地塹狀特征。

圖2 2 048 ms平面斷裂組合及響應(yīng)地震剖面斷裂特征

通過將主要目的層位的平面斷裂與剖面斷裂相結(jié)合，建立了樁南斷裂帶地層及構(gòu)造的空間展布體系，其整體演化特征與水平相干體切片的空間演化特征具有一定的相似性。本研究在以往平面、剖面特征的內(nèi)容基礎(chǔ)上，增加了對(duì)空間變化特征的研究（見圖3）。

圖3 樁南斷裂帶空間組合模式

通過將地震反射層位轉(zhuǎn)換到實(shí)際地質(zhì)層位中，可以將之前各層系間相互獨(dú)立的油藏建立空間聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)，Ng上，Ng下油藏分散，但均沿同一構(gòu)造線趨勢(shì)分布；而Ed1，Ed2，Ed3段地層在樁南主斷裂彎曲變形區(qū)均發(fā)育有構(gòu)造背斜油氣藏，三者之間存在空間上的繼承與連通關(guān)系，為油田實(shí)際生產(chǎn)中是否進(jìn)行合采提供了進(jìn)一步的論證。通過構(gòu)造空間演化特征的分析，為進(jìn)一步對(duì)樁南斷裂帶的動(dòng)力學(xué)機(jī)制、演化過程的研究奠定了基礎(chǔ)，為探索構(gòu)造與油氣分布關(guān)系提供了依據(jù)。

3 構(gòu)造與油氣分布的關(guān)系

研究區(qū)油藏分布與斷裂系統(tǒng)關(guān)系復(fù)雜。部分油藏以構(gòu)造為背景，部分油藏呈孤立的圈閉形態(tài)分布，油藏內(nèi)部具體的構(gòu)造背景有待進(jìn)一步落實(shí)。利用動(dòng)態(tài)生產(chǎn)資料等，將含油層位數(shù)據(jù)加載到地震數(shù)據(jù)體上，進(jìn)行層位標(biāo)定，結(jié)合精細(xì)斷裂解釋，進(jìn)行油層層位追蹤，最終落實(shí)油藏，并發(fā)現(xiàn)控制油藏的構(gòu)造特征。以主力油氣藏為中心向四周展開層位解釋，結(jié)合局部斷裂特征，最終依據(jù)含油面積大小及已有動(dòng)態(tài)資料顯示的產(chǎn)油能力，將油藏劃分為主力油藏和局部油藏，二者均得到很好的落實(shí)。主力油藏集中分布在東營組的Ed1，Ed2，Ed33個(gè)主要層段，其中，Ed3段油藏含油面積最大，是油氣勘探的主要區(qū)域及層位。館陶組下段油藏全區(qū)分布零散，大部分為單口井控制的局部油氣藏。

利用三維地震解釋軟件，對(duì)主力含油層系進(jìn)行全區(qū)層位追蹤，完成了油藏頂面斷裂系統(tǒng)解釋。通過時(shí)深轉(zhuǎn)換，繪制頂面構(gòu)造圖，并且結(jié)合測井資料對(duì)比結(jié)果，進(jìn)行深度校正，最終落實(shí)了油藏頂面構(gòu)造圖及含油面積（見圖 4）。

圖4 Ed3段1砂層組1小層含油面積分布

位于研究區(qū)北部及南部的油藏為主力油藏。南部油藏主要受與樁南斷裂呈“y”字形組合的北傾斷裂控制，集中分布于中部隆升構(gòu)造的高部位。北部油藏位于樁南主斷裂東部末端與其斜交的次級(jí)同傾向小斷裂形成的斷塊內(nèi)，為一小型斷鼻狀構(gòu)造，是油氣聚集的重要位置。整體而言，2大主力油藏均分布于2條主要斷裂中部的彎曲變形部位，且油藏沿樁南斷裂帶的彎曲變形帶排列。在Ed1，Ed2等主要含油層系以及Ng組油藏中，也發(fā)現(xiàn)了同樣的分布規(guī)律，即油藏沿整個(gè)樁南斷裂帶的彎曲變形帶有規(guī)律排列，集中發(fā)育在斷裂帶內(nèi)部各條主要斷裂的彎曲變形處，形成斷層遮擋油氣藏。

4 形成機(jī)制

樁南斷裂帶受東、西兩側(cè)主要斷裂活動(dòng)的控制，在右旋走滑主應(yīng)力場作用影響下，形成了東西走向的構(gòu)造特征。其構(gòu)造演化特征，是在基底斷裂控制的中、古生界構(gòu)造背景上發(fā)育形成的，繼承了古構(gòu)造體系的構(gòu)造類型，如斷塊構(gòu)造和滾動(dòng)背斜構(gòu)造等［19-41］。樁南斷裂帶具有分區(qū)構(gòu)造特征，與距離北北東向主要斷裂的遠(yuǎn)近具有必然聯(lián)系。埕東斷層?xùn)|翼派生多條東西向正斷層，樁南斷裂帶西側(cè)與之銜接，逐漸由西部向中部發(fā)展演化。樁南斷裂帶東部與長提斷裂西盤一側(cè)銜接，長堤斷裂西盤發(fā)育有斷階構(gòu)造，與東西向斷裂互相切割。

樁南斷裂帶兩端斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，受邊界斷裂發(fā)育位置的影響，平面上東側(cè)斷裂靠南、西側(cè)斷裂靠北。因此，中部斷裂連接處斷層形態(tài)發(fā)生彎曲：一方面受局部拉張應(yīng)力與區(qū)域走滑應(yīng)力方向影響，另一方面是樁南斷裂帶東西兩側(cè)斷層發(fā)育位置不一致，造成了斷裂帶中部斷層北凸南凹的彎曲變形特征。在垂向及橫向剖面上，這一變形特征所代表的應(yīng)力特征，往往是右行走滑斷層控制下形成的Z型拉分盆地的典型特點(diǎn) （見圖5）。樁南斷裂帶內(nèi)部的構(gòu)造特征，可以理解為具有拉分盆地應(yīng)力特征的微型盆地的特征，具有重要的油氣勘探開發(fā)意義。

圖5 樁南斷裂帶南北向伸展應(yīng)力場

5 結(jié)論

1）充分利用三維地震資料，結(jié)合測井及動(dòng)態(tài)生產(chǎn)資料等，首次提出了樁南斷裂帶構(gòu)造發(fā)育具有分區(qū)性特征。

2）在樁南斷裂帶幾何學(xué)特征研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景及動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)樁南斷裂帶與邊界斷裂活動(dòng)的關(guān)系，合理解釋了斷裂帶中部彎曲變形構(gòu)造的成因機(jī)制。

3）通過研究中部彎曲變形構(gòu)造與油藏分布規(guī)律之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了油藏沿?cái)嗔炎冃螏в行蚺帕蟹植嫉囊?guī)律。

［1］楊超，陳清華.濟(jì)陽坳陷構(gòu)造演化及其構(gòu)造層的劃分［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2005，12（2）：9-12，22.

［2］莊文山，王永詩.試論沾化凹陷上第三系油氣成藏與斷層的關(guān)系［J］.海洋石油，2002（4）：37-41.

［3］董波.構(gòu)造作用與濟(jì)陽坳陷上第三系油氣成藏［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2004，11（3）：25-27，30.

［4］尚雅珍，馮陣東，劉光蕊，等.構(gòu)造精細(xì)解釋技術(shù)的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2013，20（6）：727-729.

［5］崔營濱.沾化凹陷新生界構(gòu)造樣式與油氣分布［J］.斷塊油氣田，2013，20（3）：296-300.

［6］劉傳虎，王永詩，韓宏偉，等.濟(jì)陽坳陷致密砂巖儲(chǔ)層油氣成藏機(jī)理探討［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35（2）：115-119，126.

［7］曲良超，卞昌蓉.井震結(jié)合斷層建模技術(shù)在復(fù)雜斷塊中的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2012，19（4）：426-429.

［8］漆家福，陸克政，張一偉，等.渤海灣盆地區(qū)新生代構(gòu)造與油氣的關(guān)系［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1995，19（增刊1）：7-13.

［9］曾聯(lián)波，金之鈞，李京昌，等.柴達(dá)術(shù)盆地北緣斷裂構(gòu)造分形特征與油氣分布關(guān)系研究［J］.地質(zhì)科學(xué)，2001，36（2）：241-247.

［10］張璽.濟(jì)陽坳陷樁海地區(qū)前第三系潛山構(gòu)造樣式［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2006，13（4）：12-14.

［11］陳新，盧華夏，浦世照，等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣斷裂體系分形特征與油氣藏分布［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2006，27（4）：517-521.

［12］信廣林，張日華，劉希林.濟(jì)陽坳陷負(fù)向構(gòu)造油氣藏形成條件和分布規(guī)律［J］.石油勘探與開發(fā)，1994，21（1）：8-13.

［13］譚麗娟，蔣有錄.渤海灣盆地東營-惠民凹陷油氣成藏模式和油氣富集控制因素［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2003，25（4）：366-370，374.

［14］路慎強(qiáng)，陳冠軍，吳孔友，等.渤海灣盆地東營凹陷中央背斜帶構(gòu)造特征和演化機(jī)理［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35（3）：274-279.

［15］吳國強(qiáng)，呂修祥，周心懷，等.新生代郯廬斷裂活動(dòng)在萊州灣地區(qū)的響應(yīng)［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35（4）：407-413.

［16］王端平，柳強(qiáng).復(fù)雜斷塊油田精細(xì)油藏描述［J］.石油學(xué)報(bào)，2000，21（6）：111-116.

［17］王彥輝，牛彥良，周再林，等.用地震資料的關(guān)聯(lián)維識(shí)別微小斷層［J］.石油勘探與開發(fā)，1998，25（6）：76-77.

［18］李軍，張軍華，韓雙，等.復(fù)雜斷塊油藏地震精細(xì)描述技術(shù)研究：以勝利油田永3工區(qū)為例［J］.斷塊油氣田，2013，20（5）：580-584.

［19］柳永軍，徐長貴，杜曉峰，等.渤海海域走滑反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶油氣運(yùn)聚與調(diào)整：以旅大22-27地區(qū)為例［J］.斷塊油氣田，2013，20（6）：694-697.

［20］楊菊蘭，常毓文，胡丹丹.渤海灣盆地?cái)鄩K油氣藏分布與滾動(dòng)勘探方法［J］.中國石油勘探，2008（5）：7-14.

［21］王端平，楊勇，許堅(jiān)，等.復(fù)雜斷塊油藏立體開發(fā)技術(shù)［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2011，18（5）：54-57.

［22］付廣，劉雪雪.三肇凹陷扶楊油層成藏要素空間匹配與油分布關(guān)系［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：533-536.

［23］李紅林，張喜強(qiáng)，馮寶紅，等.濟(jì)陽坳陷同沉積構(gòu)造的控砂、控油作用［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2004，23（6）：6-7.

［24］尹志軍，譚建財(cái)，婁國泉，等.高郵凹陷真武-吳堡斷裂帶斷層封閉性綜合評(píng)價(jià)［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：32-34，43.

［25］田濤，蔣有錄，萬濤，等.南堡凹陷斷裂發(fā)育特征及其演化機(jī)制［J］.斷塊油氣田，2012，19（4）：409-413.

［26］杜春國，郝芳，鄒華耀，等.斷裂輸導(dǎo)體系研究現(xiàn)狀及存在的問題［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2007，26（1）：51-56.

［27］季靜，宗杰，劉安元，等.復(fù)雜斷塊油藏組合模式研究與應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2010，17（1）：35-37.

［28］任孟坤，張明功，高廣亮.東濮凹陷西部斜坡帶構(gòu)造樣式與油氣聚集［J］.斷塊油氣田，2010，17（3）：300-303.

［29］徐敏，劉克難，梅莉.三維地震勘探技術(shù)在多組系復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2011，18（4）：453-456.

［30］雷海飛，魏三妹，徐小濤，等.精細(xì)構(gòu)造解釋在雙龍地區(qū)的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2008，15（4）：51-53.

［31］吳永平，王超.三維相干體技術(shù)在三維精細(xì)構(gòu)造解釋中的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2008，15（2）：27-29.

［32］常國貞，畢彩芹，林紅梅.低潛山反轉(zhuǎn)構(gòu)造演化、成藏體系與勘探：以勝利油區(qū)孤北低潛山為例［J］. 斷塊油氣田，2002，9（5）：19-23.

［33］王勇，熊偉，崔營濱.東營凹陷陡坡帶構(gòu)造演化物理模擬［J］.斷塊油氣田，2011，18（4）：449-452.

［34］張宇.濟(jì)陽坳陷緩坡帶構(gòu)造特征及分類［J］.斷塊油氣田，2005，12（3）：22-24.

［35］郭衛(wèi)星，李書兵，劉樹根，等.川西坳陷中段盆山過渡帶構(gòu)造變形特征及其演化［J］.斷塊油氣田，2012，19（6）：686-691.

［36］陳清華，王晶，石艷紅，等.濟(jì)陽坳陷沾化凹陷樁南斷裂帶儲(chǔ)層精細(xì)劃分對(duì)比方法研究［J］.地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2013，35（2）：75-80.

［37］房克志，王軍.堤南斷裂帶砂礫巖體的地震識(shí)別與描述［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2003，10（5）：41-43.

［38］張迎朝，陳志宏，李緒深，等.珠江口盆地文昌B凹陷及周邊油氣成藏特征與有利勘探領(lǐng)域［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2011，33（3）：297-302.

［39］王晶，趙錫奎，李坤，等.麥蓋提斜坡瑪南斷裂演化及其油氣意義［J］.斷塊油氣田，2011，19（1）：27-31.

［40］張凡芹，王偉鋒，張晶.沾化凹陷斷層對(duì)沉積的控制作用［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，29（5）：1-6.

［41］趙長勛.孤北洼陷樁南斷裂帶館陶組一東營組斷裂特征［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2007，14（1）： 50-51，65.