西湖凹陷中南部H 構(gòu)造斷裂發(fā)育特征及控藏作用

摘 要：H 構(gòu)造位于西湖凹陷中央洼陷構(gòu)造帶中南部，緊鄰富生烴的紹興36 洼且受多條斷裂所分割的構(gòu)造圈閉，具備良好的油氣成藏條件，但目前該構(gòu)造的斷裂研究較為薄弱，制約了油氣挖潛工作。為厘清斷裂的發(fā)育特征及對(duì)油氣成藏的控制作用，本文從三維地震解釋及已鉆井資料出發(fā)，通過(guò)分析H 構(gòu)造斷裂發(fā)育特征及演化過(guò)程，開(kāi)展斷裂對(duì)構(gòu)造內(nèi)油氣成藏的控制作用的研究，并劃分油氣成藏類(lèi)型。研究表明：H 構(gòu)造內(nèi)的斷裂主要發(fā)育于古近紀(jì)，平面走向?yàn)镹NE，斷裂可分為通源斷層及調(diào)節(jié)斷層兩個(gè)類(lèi)別；其中位于構(gòu)造東西兩側(cè)的F1 及F4 斷裂控制構(gòu)造的形成，斷裂活動(dòng)控制了古高點(diǎn)，斷裂級(jí)別及斷砂耦合程度可控制油氣豐度。綜合斷裂活動(dòng)性及源—斷組合類(lèi)型及油氣輸導(dǎo)特征等成藏要素，建立了2 種油氣成藏組合類(lèi)型，為該構(gòu)造下一步油氣勘探提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：海洋地質(zhì)；東海盆地；西湖凹陷；斷裂構(gòu)造；油氣成藏

中圖分類(lèi)號(hào)：P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1329（2024）01-0147-05

斷裂控制著盆地結(jié)構(gòu)與演化過(guò)程，與圈閉的形成、分布及油氣運(yùn)聚過(guò)程等關(guān)鍵成藏要素密切相關(guān)[1-7]。而油氣成藏模式是對(duì)油氣成藏特征、形成過(guò)程等多要素的總結(jié)，對(duì)有利目標(biāo)研究具有重要的指導(dǎo)意義[8-9]。

H 構(gòu)造是西湖凹陷在中新世晚期東西向擠壓應(yīng)力作用下形成的寬緩低幅背斜構(gòu)造，自2004 年至2012 年鉆探3 口探井，并于2016 年投產(chǎn)。但投產(chǎn)后，H 構(gòu)造面臨著儲(chǔ)量大幅減少、產(chǎn)量快速遞減的難題。自2017 年以來(lái)，對(duì)H 構(gòu)造開(kāi)展以?xún)?chǔ)層構(gòu)型解剖為核心的研究，在構(gòu)造南翼鉆探的開(kāi)發(fā)井證實(shí)構(gòu)造內(nèi)部發(fā)育構(gòu)造—巖性氣藏，該區(qū)的探索也逐步從構(gòu)造油氣藏向構(gòu)造—巖性油氣藏轉(zhuǎn)變。為了繼續(xù)擴(kuò)大儲(chǔ)量規(guī)模，前期對(duì)H 構(gòu)造開(kāi)展精細(xì)的圈閉刻畫(huà)，在距離平臺(tái)4 km 的北翼搜索了一批構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉并實(shí)施鉆探，但是效果并不理想。雖然以往對(duì)H構(gòu)造斷裂對(duì)油氣藏的控制作用開(kāi)展過(guò)相關(guān)研究，初步指出了H 構(gòu)造的油氣藏受斷層控制作用明顯，但是斷層輸導(dǎo)能力的差異，油氣運(yùn)力路徑及運(yùn)聚效率等尚未明確，而斷裂活動(dòng)的演化過(guò)程與油氣成藏密切相關(guān)，對(duì)生儲(chǔ)蓋組合的形成和分布及運(yùn)移和聚集都有明顯的控制作用，因此亟需開(kāi)展H 構(gòu)造斷裂的精細(xì)研究。

本文在充分吸收以往研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)該構(gòu)造斷裂演化不清、儲(chǔ)層砂體疊置關(guān)系復(fù)雜、斷砂耦合條件不明及斷裂控藏作用不清等關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展分析，以斷裂和油氣成藏過(guò)程為切入點(diǎn)，結(jié)合三維地震資料及鉆探成果，對(duì)H 構(gòu)造的斷裂體系開(kāi)展精細(xì)刻畫(huà)，對(duì)斷裂的發(fā)育特征及演化過(guò)程開(kāi)展研究，并探討斷裂對(duì)油氣運(yùn)聚成藏的控制作用并總結(jié)成藏模式，為該區(qū)的油氣勘探提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

西湖凹陷東海陸架盆地中規(guī)模較大的中新生代含油氣凹陷，是中國(guó)近海面積最大的沉積凹陷之一，具“東西分帶、南北分塊”特征（圖1），自西向東依次劃分為西部斜坡帶、中央洼陷—反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶和東部邊緣斷裂帶三個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元[10-12]。研究區(qū)位于中央洼陷反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶的中南部，經(jīng)歷了古新世—始新世斷陷（裂谷期）、漸新世—中新世坳陷（準(zhǔn)前陸期）及上新世至今區(qū)域沉降3 個(gè)主要地質(zhì)歷史階段。

在古新世—始新世的斷陷演化階段，沉積寶石組及平湖組，洼陷也在該時(shí)期基本形成，該時(shí)期的平湖運(yùn)動(dòng)使得H 凹陷遭受強(qiáng)烈的伸展運(yùn)動(dòng)，控洼斷裂發(fā)生強(qiáng)烈活動(dòng)，形成了欠補(bǔ)償?shù)某练e環(huán)境，洼陷內(nèi)快速沉積較厚的灰色泥巖及煤層，成為該地區(qū)的主力烴源巖。

漸新世—中新世轉(zhuǎn)變未坳陷演化階段，經(jīng)歷花港、龍井運(yùn)動(dòng)，沉積了花港組、龍井組、玉泉組及柳浪組，沉積環(huán)境由海相轉(zhuǎn)變?yōu)楹ｊ戇^(guò)度、陸相。其中花港運(yùn)動(dòng)及龍井運(yùn)動(dòng)屬于區(qū)域性反轉(zhuǎn)，形成了大量擠壓背斜與角度不整合面形成了現(xiàn)今“洼中隆”的構(gòu)造特征，該構(gòu)造的主要油氣層均富集于漸新統(tǒng)花港組內(nèi)。

2 斷裂發(fā)育特征及形成演化過(guò)程

2.1 斷裂發(fā)育特征

從三維地震數(shù)據(jù)體的相干切片和地震剖面（圖2、圖3）上可以看出：本區(qū)斷層在活動(dòng)時(shí)間上具有明顯的分段性，以發(fā)育早期斷層為主，晚期斷層不發(fā)育，尤以平湖組斷層最為發(fā)育，平湖組時(shí)期在強(qiáng)烈伸展背景下，受兩側(cè)對(duì)傾斷階的影響，發(fā)育Y 型對(duì)傾的調(diào)節(jié)斷裂，隨后在斷—拗轉(zhuǎn)換期，區(qū)域伸展作用整體減弱，Y 型斷裂中心進(jìn)一步發(fā)育次級(jí)調(diào)節(jié)斷裂，形成似花狀斷裂組合，而在之后中新世期擠壓應(yīng)力背景下，似花狀構(gòu)造背景局部應(yīng)力集中，低幅背斜弱擠壓背景下最終定型。斷層多呈NNE 向，沿構(gòu)造長(zhǎng)軸方向呈對(duì)掉正斷層分布。根據(jù)斷裂特征分析依據(jù)斷層活動(dòng)特征及其影響大小，構(gòu)造似花狀斷裂組合可分為三個(gè)帶，主控?cái)嗔褞1～F6、調(diào)節(jié)斷裂帶F11～F17及核部破碎帶。由于核部破碎帶活動(dòng)時(shí)間短，對(duì)沉積及成藏的控制較弱，本文主要對(duì)主控?cái)嗔鸭罢{(diào)節(jié)斷裂開(kāi)展分析。

主控?cái)鄬影〝鄬覨1～F6，其中F1 位于H 構(gòu)造的東側(cè)，為NNE 向的西傾正斷層（圖3），也是控凹斷層，長(zhǎng)約10 km，平面形態(tài)呈S 型，剖面形態(tài)呈弧形，斷裂水平距離大，延伸遠(yuǎn)，斷層縱向斷穿層位最多，向下斷穿寶石組，向上終止于柳浪組。在平湖組時(shí)期強(qiáng)烈活動(dòng)，使H 構(gòu)造呈東斷北超的的地塹結(jié)構(gòu)，至花港組時(shí)期斷層活動(dòng)性逐漸減弱，斷層兩盤(pán)地層厚度差異明顯減小。

F4 位于H 構(gòu)造的西南側(cè)，為NNE 向的東傾正斷層，同時(shí)也是控凹斷層，長(zhǎng)約4.5 km，平面形態(tài)呈S 形，向下斷穿寶石組，向上終止于玉泉組。斷裂在漸新統(tǒng)活動(dòng)微弱，不再控制洼陷的結(jié)構(gòu)特征。

F2、F3、F5 及F6 主控?cái)鄬臃謩e位于構(gòu)造的南翼及西翼，其中F2 及F3 為NNE 向的西傾正斷層，為NNE 向東傾正斷層，長(zhǎng)約3～5 km，平面形態(tài)均呈弧形，向下斷穿平湖組上段，向上終止于花港組上段。

調(diào)節(jié)斷層較主控?cái)鄬踊顒?dòng)性弱，可對(duì)油氣進(jìn)行垂向或側(cè)向調(diào)節(jié)，但作用較為局限，僅位于有效運(yùn)移通道上才能成為有效疏導(dǎo)體系的一部分，凹陷內(nèi)共發(fā)育7 條調(diào)節(jié)斷層，包括斷層F11～F17。集中發(fā)育于構(gòu)造的核部、西南翼及北翼，水平距離小，延伸短，于主控?cái)鄬拥淖呦蚧疽恢?，以斷穿平湖組上段的NNE 走向的正斷層為主，呈“Y”型組合樣式。主要形成于平湖組沉積時(shí)期內(nèi)，花港組時(shí)期未見(jiàn)新斷層發(fā)育。

2.2 斷裂演化特征

整體來(lái)看，H 構(gòu)造斷裂的活動(dòng)時(shí)期與凹陷整體演化基本一致，在平湖運(yùn)動(dòng)及玉泉運(yùn)動(dòng)時(shí)期均有斷裂發(fā)生強(qiáng)烈活動(dòng)。綜合區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及應(yīng)力場(chǎng)特征，在凹陷構(gòu)造演化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析斷裂形成演化過(guò)程。由于東側(cè)太平洋板塊的持續(xù)俯沖和西南方向印度板塊向歐亞板塊楔入的聯(lián)合作用，H 構(gòu)造在中—晚始新世裂陷階段處于右旋張扭作用產(chǎn)生的裂陷環(huán)境，區(qū)域伸展作用強(qiáng)烈，正斷層發(fā)育，形成了“東斷西超”的地塹結(jié)構(gòu)。平三四段沉積期，區(qū)域伸展作用達(dá)到高峰，控圈斷層在這一時(shí)期的活動(dòng)性逐漸增強(qiáng)，不僅斷層斷距大，而且斷層數(shù)量明顯增多，控制洼陷的結(jié)構(gòu)特征。平一、二段沉積期，區(qū)域伸展作用仍然強(qiáng)烈，同時(shí)，扭應(yīng)力作用進(jìn)一步增強(qiáng)，凹陷發(fā)生張扭變形，普遍發(fā)育“y”或反“y”字型斷層，平面上斷層普遍呈“S”形雁列或掃帚狀分布。進(jìn)入漸新世早期，H 凹陷開(kāi)始處于裂后的弱伸展構(gòu)造環(huán)境，區(qū)域伸展作用明顯減弱，斷層數(shù)量明顯減少，斷距也大為減小，花港組時(shí)期活動(dòng)的斷層在該時(shí)期形成。之后進(jìn)入了中—晚中新世前陸坳陷及上新世—第四紀(jì)區(qū)域性沉降階段，該時(shí)期未見(jiàn)新生斷層發(fā)育，地層表現(xiàn)為厚層披覆沉積，基本不發(fā)生構(gòu)造變形（圖4）。

H 構(gòu)造內(nèi)不同斷裂的活動(dòng)期次及強(qiáng)度存在一定的差異。斷裂生長(zhǎng)指數(shù)廣泛應(yīng)用于對(duì)斷裂活動(dòng)期次及活動(dòng)強(qiáng)度的判斷[13-15]。以地震剖面為例進(jìn)行斷裂生長(zhǎng)指數(shù)分析，其中斷層F1、F2、F3 由平湖組上段至花港組上段斷裂活動(dòng)逐漸減弱，在平湖組上段時(shí)期生長(zhǎng)指數(shù)大于1.06，在平上段斷距最大可達(dá)150 m。而斷層F4 及F5 活動(dòng)強(qiáng)度則相反，由下至上逐漸增強(qiáng)，在花港組下段生長(zhǎng)指數(shù)大于1.1。斷層F1～F6 都斷穿平湖組，其中F1 及F4 幾乎斷穿基底，并在平湖組—花港組時(shí)期持續(xù)活動(dòng)且強(qiáng)度較大，控制了H 構(gòu)造的結(jié)構(gòu)特征。斷層F11～F17 為調(diào)節(jié)斷層，主要在花港組沉積期活動(dòng)，F(xiàn)11、F13 及F15 在花港組時(shí)期的活動(dòng)較強(qiáng)（圖5）。

3 斷裂對(duì)油氣成藏的控制作用

3.1 斷裂活動(dòng)控制古高點(diǎn)

從成藏期古構(gòu)造展布來(lái)看，局部的古構(gòu)造對(duì)研究區(qū)油氣富集有一定的控制作用，主要表現(xiàn)為以下2 個(gè)方面：

（1）處于優(yōu)勢(shì)運(yùn)移方向的儲(chǔ)層，如果成藏期處于鼻狀隆起區(qū)、隆起區(qū)翼部及構(gòu)造高部位疊加，利于油氣富集，多見(jiàn)工業(yè)油氣流。以開(kāi)發(fā)井H16 井為例，該井位于斷層F11 的周邊，處于斷裂疏導(dǎo)的有利位置，加之位于平湖組古高點(diǎn)之上，有利于油氣富集，投產(chǎn)初期就有百萬(wàn)方的產(chǎn)氣量，含氣飽和度53%～62%，目前含水率極低。

（2）多期構(gòu)造演化中長(zhǎng)期處于隆起的翼部或兩個(gè)隆起之間的地區(qū)，即使處于斷裂有利疏導(dǎo)區(qū)帶，晚期構(gòu)造活動(dòng)對(duì)油氣的調(diào)整，不利于油氣藏的保存。以開(kāi)發(fā)井H13為例，該井位于斷層F3 的西側(cè)，同樣處于斷裂疏導(dǎo)的油氣區(qū)帶，但該區(qū)帶在平湖組時(shí)期為隆起之間的洼地。H13井主力產(chǎn)層鉆遇氣水同層，含氣飽和度僅29%，開(kāi)發(fā)效果較差。

研究發(fā)現(xiàn)，H 構(gòu)造在平湖組發(fā)育多個(gè)先存高點(diǎn)，經(jīng)鉆探證實(shí)在平湖組高點(diǎn)附近鉆探的開(kāi)發(fā)井含氣飽和度都高于未在高點(diǎn)鉆遇的開(kāi)發(fā)井，且產(chǎn)能也都較高。結(jié)合油氣性質(zhì)差異、斷裂活動(dòng)特征與圈閉的構(gòu)造演化分析認(rèn)為，H構(gòu)造在始新統(tǒng)時(shí)期受控于斷裂活動(dòng)發(fā)育多個(gè)多個(gè)先存高點(diǎn)，油氣的持續(xù)匯集及晚期斷裂活動(dòng)高效向上覆圈閉輸導(dǎo)油氣，使得位于古構(gòu)造高點(diǎn)的H11 開(kāi)發(fā)井獲高產(chǎn)，證明局部的古構(gòu)造對(duì)油氣富集有較強(qiáng)的控制作用。

3.2 斷裂級(jí)別及斷砂耦合程度控制油氣豐度

西湖凹陷的油氣勘探證實(shí)了中央帶構(gòu)造的油氣成藏均是以垂向運(yùn)移為主，H 構(gòu)造已鉆探多口探井及開(kāi)發(fā)井，油氣資源豐富。構(gòu)造的烴源巖以平湖組內(nèi)的厚層泥巖及煤層為主。本文主要從該地區(qū)烴源巖形態(tài)與斷裂組合樣式角度出發(fā)，劃分出3 種源- 斷組合類(lèi)型（圖6）。

A 類(lèi)型為通源斷裂直接切穿烴源巖，油氣由烴源巖排出后沿?cái)嗔汛瓜蜻\(yùn)移的模式，主要分布于構(gòu)造南翼F4 斷層周邊。F4 為三級(jí)溝源斷裂，下斷穿平湖組，與烴源巖接觸面積大，且斷裂活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，且在F4 斷層的東側(cè)海發(fā)育多條調(diào)節(jié)斷層，能夠持續(xù)為圈閉供烴，油氣運(yùn)移效率高。在南翼鉆探H16 井已經(jīng)獲得了證實(shí)，該井共鉆遇17 套氣層，累計(jì)厚度76.7 m，孔隙度11%～14%，滲透率7.6～45 mD，日產(chǎn)氣107 萬(wàn)m3。

B 與C 類(lèi)型發(fā)育的斷裂為通源斷層及調(diào)節(jié)斷層，油氣由烴源巖排出后經(jīng)垂向及側(cè)向運(yùn)移的模式，這2 種類(lèi)型的區(qū)別主要是烴源巖層的形態(tài)特征及其通源斷裂的活動(dòng)強(qiáng)度的差別。B 類(lèi)型主要發(fā)育于構(gòu)造核部的調(diào)節(jié)斷層。斷裂規(guī)模小，向下只斷至平湖組上段。但是由于調(diào)節(jié)斷層F15 活動(dòng)強(qiáng)度較強(qiáng)，在平湖組上段斷距達(dá)到了50 m，斷層切穿了烴源巖層的中心位置，油氣由烴源巖兩翼向高部位匯聚，再由斷層垂向運(yùn)移至儲(chǔ)層內(nèi)，油氣運(yùn)聚效率仍然較高，在核部鉆遇的H1 井就是Y 字形斷層斷至烴源巖高部位的匯聚型組合。

C 類(lèi)型主要發(fā)育于構(gòu)造北翼F17 斷層周邊，該類(lèi)型為反向遮擋型。斷層的傾向與烴源巖層上傾方向相同，油氣易于在斷裂下盤(pán)富集成藏，但是由于F17 斷裂活動(dòng)強(qiáng)度低，并且斷層向下只斷至平上段，斷距不到20 m，與烴源巖接觸面積小，油氣由烴源巖向斷裂的運(yùn)移量少，導(dǎo)致最終可進(jìn)入目標(biāo)圈閉的油氣量減少，此類(lèi)型北翼的在H4 井已經(jīng)鉆探證實(shí)，該井只鉆遇5 套氣層，共23.5 m，油氣運(yùn)聚效率低是導(dǎo)致圈閉充滿度低的主要原因。

綜合油氣富集層系、輸導(dǎo)方式、斷裂活動(dòng)性及源斷組合類(lèi)型等成藏要素，H 構(gòu)造的油氣成藏組合主要為源內(nèi)油氣藏，即油氣在烴源巖北的儲(chǔ)層或鄰近烴源巖的層內(nèi)富集成藏，油氣未發(fā)生大規(guī)模的運(yùn)移。源內(nèi)油氣藏可進(jìn)一步細(xì)化為自生自?xún)?chǔ)型及自生上儲(chǔ)型兩個(gè)亞類(lèi)。H 氣田的油氣主要富集于花港組及平湖組內(nèi)，平湖組各段地層均發(fā)育規(guī)模不等的湖湘烴源巖，油氣自烴源巖排出后近距離運(yùn)移。自生自?xún)?chǔ)型主要見(jiàn)于平湖組的構(gòu)造核部，物源區(qū)碎屑物質(zhì)在平湖組時(shí)期入湖，在斜坡帶沉積三角洲及河道連通砂體，提供側(cè)向運(yùn)移通道，油氣自平湖組烴源巖排出后，可直接進(jìn)入平湖組連通的砂體側(cè)向運(yùn)移，在儲(chǔ)層圈閉內(nèi)聚集成藏。而下生上儲(chǔ)型油氣成藏組合是通過(guò)斷裂垂向及側(cè)向運(yùn)移至花港組儲(chǔ)層內(nèi)成藏?cái)嗔褏⑴c運(yùn)移過(guò)程，或是早期的自生自?xún)?chǔ)型組合油氣藏受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的調(diào)整，油氣運(yùn)移至花港組內(nèi)成藏。

4 結(jié)論

（1）H 構(gòu)造的斷層主要在平湖組及花港組發(fā)生活動(dòng)，并控制了斷背斜圈閉的形成。根級(jí)別分為主控?cái)鄬?、調(diào)節(jié)斷層及核部斷層，其中6 條主控?cái)嗔丫鶖啻┢胶M地層，活動(dòng)強(qiáng)度大，與烴源巖接觸面積更大。

（2）斷裂與烴源巖的組合形式影響了油氣運(yùn)移的效率，凹陷主要發(fā)育3 種源—斷組合，其中與主控?cái)鄬蛹巴ㄔ磾鄬酉嗲械娜﹂]油氣運(yùn)聚效率高。H 構(gòu)造主要發(fā)育自生自?xún)?chǔ)型及下生上儲(chǔ)型2 類(lèi)油氣成藏組合類(lèi)型，自生自?xún)?chǔ)型成藏組合類(lèi)型主要發(fā)育于平湖組，自生上儲(chǔ)型油氣藏主要發(fā)育于花港組。

（3）根據(jù)對(duì)斷裂的梳理及分析，H 氣田的油氣分布存在南北中差異主要是受北邊的通源斷裂活動(dòng)性弱的影響，與烴源巖接觸面積小，斷裂本身活動(dòng)性差導(dǎo)致油氣運(yùn)聚能力弱。而南翼則發(fā)育一條控凹斷裂多條通源斷裂，向下斷至平湖組下段甚至斷穿平湖組，斷層活動(dòng)性較強(qiáng)，為油氣運(yùn)聚提供了良好的通道。另外，中部雖然發(fā)育較好的通源斷裂，但由于未發(fā)育古高點(diǎn)，運(yùn)聚效率受影響。所以，接下來(lái)對(duì)H 構(gòu)造及周邊構(gòu)造的滾動(dòng)勘探需聚焦與活動(dòng)能力強(qiáng)的通源斷裂相接的發(fā)育局部古高點(diǎn)的圈閉，是下一步勘探取得突破的重點(diǎn)領(lǐng)域。

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基金項(xiàng)目：“十四五”國(guó)家重大科技項(xiàng)目“弧后盆地深層/ 超深層油氣成藏條件與成藏機(jī)制研究—西湖凹陷”（KJGG2022-0402）