東濮凹陷復(fù)雜斷塊群成藏主控因素及成藏模式

高漸珍 ，薛國(guó)剛 ，慕小水 ，萬(wàn)晶 ，祁登峰

（1.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開發(fā)科學(xué)研究院，河南 濮陽(yáng) 457001；2.中國(guó)石化中原油田分公司采油四廠，河南 濮陽(yáng) 457176）

復(fù)雜斷塊群油氣藏是指在一定構(gòu)造背景控制下，具有相似成藏條件的一系列斷塊油氣藏的集合。東濮凹陷構(gòu)造破碎、油氣水關(guān)系復(fù)雜，油氣藏類型主要是復(fù)雜斷塊油氣藏。關(guān)于東濮凹陷斷塊群的研究前人已做過一些工作［1］，但對(duì)其成因機(jī)制及成藏規(guī)律研究較少。在這次研究中，通過對(duì)東濮凹陷斷塊群的成因機(jī)制做了深入細(xì)致的分析，將東濮凹陷斷塊群劃分成8種類型，并建立了其成藏模式。

隨著油氣探明率的提高，勘探難度越來(lái)越大，研究并建立復(fù)雜斷塊群勘探理論體系，對(duì)復(fù)雜斷塊群油氣藏的進(jìn)一步挖潛具有指導(dǎo)作用，對(duì)東濮凹陷的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)有積極意義。

1 復(fù)雜斷塊群成因及類型

1.1 復(fù)雜斷塊群成因

東濮凹陷構(gòu)造復(fù)雜，其形成原因主要有多變的動(dòng)力環(huán)境，頻繁的構(gòu)造轉(zhuǎn)換，多方向、多期次斷裂間的相互交切，以及多種變形介質(zhì)等［1-3］。東濮凹陷新生代盆地發(fā)育經(jīng)歷了地幔上隆引起的NWW—SEE向引張應(yīng)力場(chǎng)（始新世）、地幔上隆與深斷裂右旋走滑作用引起的NW—SE向或NNW—SEE向引張應(yīng)力場(chǎng)（漸新世）及NE—SW向弱擠壓應(yīng)力場(chǎng)（新近紀(jì)—第四紀(jì)）的演化過程。地殼厚度的差異性及基底的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換構(gòu)造發(fā)育。

東濮凹陷在拉張裂陷與右旋走滑應(yīng)力作用下，斷層具有多期次發(fā)育特點(diǎn)，多期次斷裂疊合發(fā)育使剖面結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多種形態(tài)。東濮凹陷斷層走向主要有北北東向、北東向、近東西向和北西向，其中北北東向斷層延伸對(duì)盆地發(fā)育起主要控制作用，其他方向斷層延伸較短。平面上多方向斷層相互切割，剖面上多傾向多傾角斷層相互切割使斷塊更加復(fù)雜破碎。東濮凹陷發(fā)育鹽巖、煤層、深層塑性泥巖等多種特殊巖性的地層，這些特殊的變形介質(zhì)對(duì)斷裂演化的復(fù)雜性起到了加劇作用，許多地區(qū)發(fā)育沿特殊介質(zhì)滑動(dòng)的滑脫斷層，斷層面上下出現(xiàn)不同的斷裂結(jié)構(gòu)。多因素共同作用導(dǎo)致了東濮凹陷不同構(gòu)造部位形成樣式多變的復(fù)雜的斷塊群。

1.2 斷塊群類型及分布

在對(duì)東濮凹陷復(fù)雜斷塊群進(jìn)行分類時(shí)，主要采取成因分類，即從幾何學(xué)-運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系和斷塊群發(fā)育的構(gòu)造位置出發(fā)，同時(shí)考慮具體的構(gòu)造背景、油氣成藏特點(diǎn)等進(jìn)行綜合劃分。結(jié)合斷層的組合關(guān)系，將東濮凹陷復(fù)雜斷塊群劃分為8種類型：褶皺相關(guān)型、復(fù)式地壘型、復(fù)式地塹型、壘塹疊置型、斷階型、疊合斷階型、遷移斷階型、轉(zhuǎn)換交切型。

東濮凹陷中央以隆起為主要特征，中央隆起帶主要受2組走向均為NNE，傾向相背的斷層控制。由于斷層活動(dòng)強(qiáng)度的不同，形成了中央隆起帶的褶皺相關(guān)型斷塊群、復(fù)式地壘、復(fù)式地塹及壘塹疊置型斷塊群；而在凹陷兩側(cè)則以單向傾斜為主要形式，東、西兩斜坡帶斷階型斷塊群發(fā)育；隆起向洼陷過渡帶由于構(gòu)造轉(zhuǎn)換較為頻繁，因此遷移型、轉(zhuǎn)換交切型斷塊群發(fā)育。

2 復(fù)雜斷塊群油氣成藏要素

2.1 斷層封閉性研究

在復(fù)雜斷塊油氣區(qū)，斷層是斷塊油氣藏至關(guān)重要的組成部分。斷層封閉性是控制斷塊油氣聚集成藏、含油范圍和油藏高度的重要因素，也是控制油氣富集程度的主因。通過對(duì)主要斷層的統(tǒng)計(jì)分析及解剖，認(rèn)為影響東濮凹陷斷層封閉性的主要因素有以下4個(gè)方面。

2.1.1 斷層兩盤巖性配置關(guān)系

東濮凹陷各復(fù)雜斷塊區(qū)，斷層兩側(cè)巖性在以下3種配置關(guān)系時(shí)封閉性好：1）砂巖儲(chǔ)層與對(duì)盤泥巖或鹽巖接觸；2）在厚層泥巖之下，由于泥巖涂抹，砂巖即使與對(duì)盤砂巖接觸，依然具有好的封堵性；3）儲(chǔ)層與斷層巖接觸，斷層具有好的封堵性。

2.1.2 斷層與巖層產(chǎn)狀配置關(guān)系

斷層與巖層產(chǎn)狀配置主要有2種組合形式：其一是順向斷階式配置，這種斷層面自身具有一定的開啟性，故斷層的封閉能力一般都較差；其二是反向屋脊式配置，這種斷層的封閉性通常都較好。東濮凹陷各油氣區(qū)主要圈閉類型都是反向屋脊式斷塊圈閉，是油氣富集程度相對(duì)高的一種斷塊類型。

2.1.3 斷層活動(dòng)期與油氣運(yùn)移期配置關(guān)系

在油氣聚集期已停止活動(dòng)的斷層，特別是停止活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的斷層，在多數(shù)情況下，對(duì)油氣都有較強(qiáng)的封閉性；相反，在油氣大規(guī)模運(yùn)移期仍繼續(xù)強(qiáng)烈活動(dòng)的斷層，一般來(lái)說(shuō)，在縱向上常常具開啟性，這類斷層對(duì)油氣藏，特別是早期形成的油氣藏，往往起破壞作用，使油氣沿?cái)嗔炎陨顚酉驕\層運(yùn)移，在淺層適當(dāng)?shù)娜﹂]中聚集起來(lái)形成次生油氣藏。如濮城油田，濮城斷層主要活動(dòng)期為沙三下—沙二上沉積的初期，在東營(yíng)組沉積時(shí)期的油氣大規(guī)模運(yùn)聚和成藏期［4］，斷層封閉性良好，在斷層兩側(cè)沙二上—沙四段油氣層連續(xù)分布，油氣十分富集（見圖1）。

2.1.4 斷層產(chǎn)狀及其封閉性

東濮凹陷近南北方向（NNE、NNW、NS）斷層數(shù)量多，不同規(guī)模都有發(fā)育，而近東西方向（NEE、NWW、EW）斷層數(shù)量相對(duì)比較少。根據(jù)各油氣區(qū)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，油層上傾方向的控油邊界斷層以近南北方向居多，約占80%以上，而近東西方向斷層所控制的油藏規(guī)模很小。近南北方向斷層的封閉性明顯優(yōu)于近東西方向斷層。

東濮凹陷北北東向斷層封堵性較好，大部分同生正斷層呈鏟狀，上陡下緩，緩斷面封堵，陡斷面開啟。斷層活動(dòng)期開啟，活動(dòng)結(jié)束后封堵，油氣藏在垂向上受區(qū)域性厚蓋層控制，多富集于蓋層之間或之下，油氣在厚蓋層之下的分布受斷層側(cè)向封堵性控制。砂地比低、砂巖泥巖對(duì)接程度高、斷層傾角小，則斷層封堵性好。反之，砂地比高、砂巖砂巖對(duì)接程度高、斷層傾角大，則斷層封堵性差。

圖1 PQ7井—P71井油藏剖面

2.2 輸導(dǎo)體系研究

輸導(dǎo)系統(tǒng)中最重要的3個(gè)要素是斷層、儲(chǔ)層和不整合面。對(duì)于沙三段油氣主要分布層位來(lái)說(shuō)，由于東濮凹陷不整合不發(fā)育，因此主要是斷層和砂體2個(gè)要素在起作用?？紤]油氣運(yùn)移的路徑，可以將東濮凹陷輸導(dǎo)體系分成4種：1）從烴源巖直接運(yùn)移到儲(chǔ)集體中，這種輸導(dǎo)系統(tǒng)主要在靠近生油凹陷側(cè)；2）“T”型輸導(dǎo)系統(tǒng)，即烴源巖中的油氣通過斷層運(yùn)移到斷塊型儲(chǔ)集體內(nèi)，這種輸導(dǎo)系統(tǒng)主要在中央構(gòu)造帶內(nèi)部；3）“Z”型輸導(dǎo)系統(tǒng)，即烴源巖中的油氣首先通過儲(chǔ)層運(yùn)移，然后再通過斷層進(jìn)行垂向運(yùn)移，最后通過儲(chǔ)層運(yùn)移到相鄰的斷塊體中；4）網(wǎng)狀輸導(dǎo)系統(tǒng)，這種輸導(dǎo)系統(tǒng)主要存在于斷層特別發(fā)育的地區(qū)，往往這些地區(qū)生油氣層本身即是儲(chǔ)集層，同時(shí)構(gòu)造又接受洼陷或其他地區(qū)運(yùn)移過來(lái)的油氣，是上述3種輸導(dǎo)系統(tǒng)的綜合，東濮凹陷文北、衛(wèi)城等地區(qū)均存在這種輸導(dǎo)系統(tǒng)。

2.3 成藏期次研究

東濮凹陷存在多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，因此復(fù)雜斷塊群的成藏期次較為復(fù)雜。大量的流體包裹體分析及伊利石測(cè)年結(jié)果顯示，東濮凹陷主要有3個(gè)成藏時(shí)期：一是沙二段—沙一段沉積末期，深層石炭—二疊系煤系源巖進(jìn)入二次生氣時(shí)期，伴隨著沙二—沙一段基底回返構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，煤成氣向中央隆起帶高部位聚集成藏，成藏時(shí)間約為35～27 Ma，如文23氣田［5］；二是東營(yíng)運(yùn)動(dòng)時(shí)期，下第三系烴源巖大部分處于成熟—過成熟階段，東營(yíng)運(yùn)動(dòng)使大部分?jǐn)鄬犹幱陂_啟狀態(tài)，油氣通過各種輸導(dǎo)體系向高部位運(yùn)移，并在蓋層下聚集成藏，一些規(guī)模較大、圈閉條件好的背斜、滾動(dòng)背斜、斷鼻等都是該期成藏，成藏時(shí)間為 30～17 Ma［6-7］，如濮城構(gòu)造、文東構(gòu)造等；三是館陶組—明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期，凹陷進(jìn)入穩(wěn)定下沉階段，下第三系烴源巖進(jìn)入二次生烴階段，該期斷裂活動(dòng)減弱，許多斷層逐漸由開啟狀態(tài)向封閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換，油氣主要聚集在低部位圈閉中，使低部位斷塊群成藏范圍擴(kuò)大，成藏時(shí)間為10～0 Ma，復(fù)雜斷塊群成藏主要在后2期。

3 復(fù)雜斷塊群油氣成藏模式

通過對(duì)典型油氣藏進(jìn)行解剖，總結(jié)了東濮凹陷不同類型復(fù)雜斷塊群油氣成藏模式。

3.1 褶皺相關(guān)型與復(fù)式地塹型斷塊群成藏模式

這2類斷塊群成因上具有相似性，發(fā)育部位均為中央隆起帶東翼。褶皺相關(guān)型斷塊群位于構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶上傾方向，主要受一條（組）NNE向二級(jí)斷層控制，構(gòu)造為背斜或滾動(dòng)背斜。復(fù)式地塹型斷塊群與褶皺相關(guān)型斷塊群相鄰，它們往往受同一條（組）NNE向二級(jí)斷層控制，但由于斷層斷距大，在下降盤產(chǎn)生較大規(guī)模的反向同生斷層［7］，從而形成復(fù)式地塹，如文南地塹帶。

斷塊群主控?cái)鄬油瑫r(shí)也是控油斷層，東營(yíng)組沉積期，下第三系烴源巖大規(guī)模成熟，這些斷層已基本停止活動(dòng)，在斷層兩側(cè)可形成早期油藏。東營(yíng)運(yùn)動(dòng)使得斷層處于開啟狀態(tài)，砂巖回彈，油層壓力得到釋放［8］，早期油藏及生油層中的油氣通過儲(chǔ)層直接輸導(dǎo)或復(fù)合“Z”型體系向構(gòu)造高部位大規(guī)模運(yùn)移，并在優(yōu)質(zhì)蓋層之下富集成藏。褶皺相關(guān)型斷塊群從背斜頂部至翼部，油氣富集程度由高到低（見圖2a）；復(fù)式地塹型斷塊群，由于次級(jí)伴生斷層數(shù)量多，使油氣分布更為復(fù)雜，油氣主要聚集在不同斷塊的高點(diǎn)。成藏規(guī)模大，油氣富集程度高（見圖 2b）。

3.2 復(fù)式地壘型與塹壘疊置型斷塊群成藏模式

在中央隆起帶西翼，發(fā)育系列復(fù)式地壘型和塹壘疊置型斷塊群。它們受2組傾向相背的斷層控制。相背傾斜的斷層向淺層擴(kuò)展時(shí)，可相互交叉疊合。在頂部交叉形成復(fù)式地壘，在中部交叉則形成塹壘疊置。2組相背傾斜的斷層組發(fā)育時(shí)間可以有先有后，也可以具有同時(shí)性，2條控邊斷層均為控油斷層。復(fù)式地壘構(gòu)造形態(tài)好，兩側(cè)供烴，地壘頂部油氣最富集（見圖2c）。壘塹疊置型斷塊群，地壘上油氣富集程度一般高于地塹，地塹、地壘平面相互交切，油氣主要富集在交切部位，常呈上、下疊合含油連片。輸導(dǎo)體系主要是網(wǎng)狀和“T”型輸導(dǎo)體系，成藏期以東營(yíng)運(yùn)動(dòng)期為主（見圖2d）。

圖2 東濮凹陷復(fù)雜斷塊群成藏模式

3.3 斷階型與斷階疊合型斷塊群成藏模式

斷階型和斷階疊合型斷塊群常發(fā)育于凹陷邊緣和斜坡帶。斷階型斷塊群是由斜坡上若干產(chǎn)狀基本一致并依次向同一方向斷落的正斷層切割組成，在剖面上形成階梯狀的斷層組合形態(tài)；疊合斷階由2期斷階疊加形成，2期斷層的傾向不同，在平面上，2期斷層可以平行，也可以相交。向凹陷傾斜的斷層是這2類斷塊群的控油斷層。斷層在活動(dòng)期是油氣運(yùn)移的通道，封閉期有良好的遮擋作用，在下降盤形成構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏。石家集斷層主要活動(dòng)期是沙四段沉積時(shí)期，后期不再活動(dòng)，因此石家集斷層在東營(yíng)運(yùn)動(dòng)期對(duì)區(qū)內(nèi)的油氣聚集起封堵作用。長(zhǎng)垣斷層主要活動(dòng)期是沙三段—東營(yíng)運(yùn)動(dòng)期，成為海通集洼陷油源向石家集下降盤運(yùn)移的通道。由石家集斷層和長(zhǎng)垣斷層所夾持的斷階型斷塊群是油氣聚集的重要場(chǎng)所。館陶—明化鎮(zhèn)沉積期，東濮凹陷絕大多數(shù)斷層停止活動(dòng)，同時(shí)由于右旋走滑應(yīng)力場(chǎng)的作用，NNE向斷層具有良好的封堵性，二次生烴形成的凝析氣，通過儲(chǔ)層直接輸導(dǎo)在斷層下降盤富集，形成環(huán)洼帶凝析氣藏（見圖2e）。馬廠構(gòu)造是典型的斷階疊合型斷塊群，西傾反向斷層主要對(duì)油氣起封閉作用，東傾斷層持續(xù)活動(dòng)與深層油源溝通，起輸導(dǎo)作用。構(gòu)造主體主要是“Z”型輸導(dǎo)，近洼邊緣主要是儲(chǔ)層直接輸導(dǎo)。構(gòu)造高部位為東營(yíng)運(yùn)動(dòng)期成藏，低部位為館陶—明化鎮(zhèn)期成藏（見圖2f）。

3.4 遷移斷階型與轉(zhuǎn)換交切型斷塊群成藏模式

這2類斷塊群多位于構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶或其附近。轉(zhuǎn)換交切型斷塊群指的是變換構(gòu)造區(qū)（帶）發(fā)育的斷塊群。遷移型斷階的形成與扭動(dòng)作用有關(guān)，斷階的位置在走向上發(fā)生遷移，呈雁行式排列，如文南—?jiǎng)⑶f地區(qū)。由于其構(gòu)造位置特殊，控制油氣成藏的因素更為復(fù)雜，油氣主要富集在各斷塊的高部位。圈閉高點(diǎn)順隆起方向延伸，是油氣運(yùn)聚主要方向，輸導(dǎo)體系是復(fù)合體系。油氣成藏期為館陶—明化鎮(zhèn)期（見圖2g、2h）。

4 結(jié)論

1）斷層在復(fù)雜斷塊群成藏過程中起著關(guān)鍵作用，首先控制斷塊群的形成，其次控制斷塊群的成藏模式及成藏規(guī)模，斷層活動(dòng)期為油氣的運(yùn)移提供了優(yōu)勢(shì)通道，斷層封閉期是油氣藏的有效遮擋。東濮凹陷斷塊群主要成藏期為東營(yíng)運(yùn)動(dòng)期和館陶—明化鎮(zhèn)期。

2）東濮凹陷8種斷塊群油氣藏成藏模式可進(jìn)一步歸納為：控邊斷層控制油氣藏形成，次級(jí)斷層改造油氣分布，斷塊高部位富集程度高，縱向上含油層系多，平面上油氣藏疊合連片的基本模式。

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