東海西湖凹陷平北地區(qū)斷裂發(fā)育特征與油氣聚集

楊彩虹，曾廣東，李上卿，梁若冰

(中國石化 上海海洋油氣分公司，上海 200120)

東海西湖凹陷平北地區(qū)斷裂發(fā)育特征與油氣聚集

楊彩虹，曾廣東，李上卿，梁若冰

(中國石化 上海海洋油氣分公司，上海 200120)

西湖凹陷平北地區(qū)斷層發(fā)育，圈閉以復(fù)雜斷塊為主，斷裂與油氣藏關(guān)系密切，斷層的發(fā)育期次、開啟與封閉、組合樣式，直接影響到油氣的運移、聚集和富集程度。平北地區(qū)發(fā)育了全盛型、早盛型和中盛型3種類型斷層，斷層的活動時期、斷層兩盤的巖性配置以及泥巖涂抹等是影響斷層封閉性的主要因素。平湖組早盛型斷層封閉性最好，平湖組—花港組全盛型斷層封閉性相對較差。不同斷層組合圈閉的油氣富集程度具有明顯差別，順傾向斷層組合圈閉油氣富集程度最高，反傾向斷層組合圈閉油氣富集程度相對較低，順傾向與反傾向斷層組合圈閉油氣富集程度居于中等，根據(jù)以上認識優(yōu)選目標鉆探效果良好。

斷層；封閉性；油氣聚集；平北地區(qū)；西湖凹陷；東海

平北地區(qū)位于西湖凹陷保俶斜坡平湖構(gòu)造帶北部，勘探面積約1 700 km2，總體上呈西南高、北東低的斜坡。平北地區(qū)具有形成大中型油氣田或群體型油氣田的地質(zhì)條件[1]，勘探上也已發(fā)現(xiàn)了團結(jié)亭、寶云亭、武云亭及孔雀亭4個油氣田，證實是西湖凹陷的主要油氣聚集帶之一；其構(gòu)造的最大發(fā)育特點是因斷而生、依斷而存，裂陷時期形成的斷塊構(gòu)造遍及全區(qū)，規(guī)模以中、小型為主,圈閉成群成帶疊合連片[2]，斷裂與油氣藏的關(guān)系十分密切，斷層的開啟與封閉，直接影響到油氣的運移、聚集和分布[3-5]。本文根據(jù)平北地區(qū)斷裂發(fā)育特征和斷層泥涂抹系數(shù)的定量計算，結(jié)合斷層周圍油氣分布特征，研究斷層的封閉性特征及其對油氣聚集的影響。

1 斷裂發(fā)育特征

1.1斷裂分布特征

平面上，平北地區(qū)斷層以北北東和北東向為主、北西向為輔，北北東及北東向斷層約占95%，北西向斷層僅占5%(圖1)。斷裂體系總體上展現(xiàn)為自WS 向NE撒開的帚狀體系，西南部斷層發(fā)育少、斷距大，東北部斷層發(fā)育多、斷距小，呈南簡北繁、南少北多、南大北小的發(fā)育特征，斷層全部為張性正斷層。在平湖組(E2p)主要目的層上，斷層局部平面組合樣式主要有斜列式、帚狀式、平行式、交叉式。斜列式斷層主要為控制斜坡上傾邊界的平湖斷層的組合樣式；帚狀式斷層主要為平湖主斷裂與次級斷層的組合樣式；近平行式斷層主要為NE向次級斷層的組合樣式；交叉式斷層主要是指拐彎斷層凹盤和凸盤部位與派生斷層的特定組合，或者兩組互不切割但相交的不同時期斷層的組合樣式。

圖1 東海西湖凹陷平北地區(qū)反射層斷裂分布

1.2斷裂演化特征

平北地區(qū)斷層演化可分為早盛型、中盛型和全盛型3種(圖2)，其中早盛型斷層最為發(fā)育，其次是全盛型和中盛型斷層。

1.2.1 早盛型斷層

1.2.2 中盛型斷層

1.2.3 全盛型斷層

圖2 東海西湖凹陷平北地區(qū)斷層發(fā)育期次剖面

圖3 東海西湖凹陷平北地區(qū)寶一和云一斷層生長指數(shù)與古落差

圖4 東海西湖凹陷平北地區(qū)平湖主斷裂生長指數(shù)與古落差

2 斷層的封閉性

斷層的封閉性受多種因素的影響[6-10]。研究表明，斷層的泥巖涂抹、發(fā)育活動期、斷層兩盤砂泥巖對接以及斷層的產(chǎn)狀等是平北地區(qū)斷層封閉的主要影響因素。

2.1泥巖涂抹因子大于62%的斷層封閉性較好

斷層兩盤的巖性對接方式是評價斷層封堵性的主要方法之一[11-13]。一般而言，目的層斷層兩盤以砂—砂對接，則斷層的封閉性較差；目的層斷層兩盤以砂—泥對接，則封閉性較好。斷層在活動時期由于泥巖層的滑動還會對斷層面造成涂抹形成封堵，運用斷層的泥巖涂抹因子法可定量計算泥巖的涂抹效果，進而評價斷層的封閉性[7]。其公式為：

式中，SGR為泥巖涂抹因子，ΔZ為各層泥巖厚度。

通過對斷距大于單砂層厚度的平北地區(qū)寶云亭、團結(jié)亭、武云亭、孔雀亭構(gòu)造平湖組29個油氣層斷層的涂抹因子計算，范圍為62%～95%；而團結(jié)亭、孔雀亭構(gòu)造典型的7個水層斷層的涂抹因子范圍為9%～59%(表1)，表明平北地區(qū)斷層涂抹因子大于62%時，斷層的封閉性較好，反之，斷層的封閉性較差。

2.2早、中盛型斷層的封閉性好于全盛型斷層

區(qū)內(nèi)主要烴源巖始新統(tǒng)平湖組在中新世中晚期進入生油高峰[5]，現(xiàn)今已處于高成熟—過成熟階段。區(qū)內(nèi)早盛型斷層主要發(fā)育于古新世末—始新世末期，中盛型斷層主要發(fā)育于漸新世—中新世早期，其主活動結(jié)束時間早于生烴高峰期，對油氣的控制作用以封閉作用為主。全盛型斷層形成于古新世末—中新世早期，后期繼承性活動可至上新世早期，斷層活動時間較長，斷層的閉合時間較晚，是油氣的主運移通道，油氣主要沿全盛型斷層附近聚集。

2.3順傾向斷層的封閉性好于反傾向斷層

表1 東海西湖凹陷平北地區(qū)主要斷層SGR統(tǒng)計

平湖組—花港組具有上粗下細的反旋回特征[14]，順傾向斷層有效的封閉層段多于反向斷層，封閉性較好。順傾向斷層中又以犁式斷層封閉性最好，控制的油氣藏多為高壓油氣藏(孔雀亭P7氣藏壓力系數(shù)達1.206 4)；而反向斷層控制的斷塊主要為常壓油氣藏(寶云亭油氣藏)。

2.4主要斷層封閉性分析

2.4.1 平湖斷層

該斷層為平北地區(qū)西部邊界發(fā)育的全盛型大斷層，從上到下斷層封閉性呈逐漸增大的趨勢?；ǜ劢M下段(E3h下)SGR值小于62%，目的層砂巖側(cè)向與上升盤的平上段砂巖發(fā)育段對接，斷層側(cè)向封閉性相對較差，油氣可以直接穿過斷層側(cè)向運移，斷層不具封堵能力。而平湖組斷層各層段SGR都大于62%，斷層側(cè)向封堵能力好，對油氣側(cè)向運移起遮擋作用，有利于形成油氣的聚集成藏(圖5)。

2.4.2 寶云亭斷層

控制寶一斷塊的寶云亭斷層為早盛型斷層，E3h下的SGR值為14%，斷距7～24 m，E3h下塊狀砂巖厚約80 m，砂巖未完全錯開，斷層不具側(cè)向封堵性。平湖組除E2p4下部砂巖及E2p5頂部砂巖外斷層SGR均大于63%，多在66%以上，斷層帶具有較高的泥巖涂抹量，側(cè)向封堵能力較強，油氣能夠被有效遮擋(圖6)。巖性對接分析表明，E2p4斷距47 m，上升盤SGR值為51%的底部砂巖段厚度約23 m，其砂巖段上半部分與下降盤的E2p4頂部泥巖對接，能夠形成部分遮擋，具有有效封堵能力；E2p6斷距80 m，上升盤SGR值為60%的砂巖與下降盤的E2p5中部砂巖對接，斷層側(cè)向封閉性較差，不能有效封堵油氣(圖6)。

2.4.3 孔雀亭斷層

孔雀亭斷層是控制孔雀亭構(gòu)造及來鶴亭構(gòu)造的全盛型斷層。斷層泥比率分析表明，孔雀亭斷層花港組E3h下-E2p3斷層SGR值均小于62%，在26%～53%之間，斷層側(cè)向封堵能力較差，不能有效封堵油氣；而平湖組E2p4以下層段斷層SGR值均大于62%，在63%～79%之間，斷層側(cè)向封堵能力較好，對油氣有較好封堵作用(圖7)。

圖5 東海西湖凹陷平北地區(qū)受平湖主斷裂控制形成的油氣藏

圖6 東海西湖凹陷平北地區(qū)受寶云亭斷裂控制形成的油氣藏

圖7 東海西湖凹陷平北地區(qū)孔雀亭斷層側(cè)向封閉性縱向特征

3 斷層對油氣聚集的控制

平北地區(qū)斷層十分發(fā)育，以形成斷塊圈閉油氣藏為主，斷層是油氣成藏的關(guān)鍵因素之一[15]，斷層的活動性(開啟性)和封閉性對油氣的聚集、富集有著非常明顯的控制作用。

3.1全盛型斷層是油氣主要運移通道

平北地區(qū)總體上為帚狀斷裂體系，其中的樞紐斷裂平湖、孔雀亭斷層均為全盛型發(fā)育的斷層，在古新世—中新世中晚期持續(xù)活動，且漸新世以后仍在活動，斷層的活動開啟時間與烴源巖生排烴時間匹配，斷層垂向輸導(dǎo)能力較強，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)主要的油氣輸導(dǎo)體系，油氣主要沿平湖、孔雀亭等樞紐斷裂帶附近聚集。

3.2早盛型斷層控制的圈閉

平北地區(qū)早盛型斷層最為發(fā)育，在平湖組中段以下形成了為數(shù)眾多的斷鼻、斷塊圈閉。平北地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的23個單元油氣藏中，平湖組中、下段(E2p5以下)由早盛性斷層控制的單元油氣藏有15個，占到總數(shù)的65.2%，為平湖組主力含油氣層，油氣富集程度最高。而平湖組上段發(fā)現(xiàn)E2p3、E2p4油氣藏6個，花港組發(fā)現(xiàn)E3h5油氣藏2個，為次要含油氣層，油氣富集程度相對較低。

3.3不同斷層組合的圈閉

3.3.1 順向斷層組合圈閉油氣富集程度最高

該組合斷塊的封閉性取決于最小斷距斷層的封堵性。在平北地區(qū)，平湖組上、中段一般為反旋回沉積，地層的巖性上粗下細，若斷層斷地比大于1，則下降盤的平上粗段對接平中及以下細段，斷層具有較高的SGR值，使得斷層下降盤的平湖組上、中、下段均具有較好的封堵性。該組合類型斷塊的含油層位多，油氣較富集。如團二斷塊，受平湖主斷層和團一兩條順傾向斷層控制，E2p2以下層段均具有較好的封閉性，E2p3-E2p7均含油氣，電測解釋Ⅰ、Ⅱ類油氣層厚91.7 m，為平北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的含油層數(shù)最多，油氣層最厚的油氣藏。

其中，在順向斷層中，犁式斷層形成的具有逆牽引性質(zhì)的斷鼻、斷背斜圈閉油氣最富集。平北地區(qū)犁式斷層的封閉性好，SGR一般都在62%以上。如孔雀南斷層SGR為62%～70%，平湖斷層SGR為64%～76%(圖5)，寶一斷層SGR為58%～95%(圖6)，斷層的封閉性均較好，分別控制形成了孔雀亭、團結(jié)亭、寶云亭油氣藏，油氣富集程度高，油層厚度大(1.0～30.6 m) ，油藏幅度高(10～250 m，多數(shù)在100 m左右)，且油氣藏存在異常高壓，壓力系數(shù)在1.2以上，最高寶三斷塊E2p10油層壓力系數(shù)高達1.417 2。

3.3.2 反向斷層組合圈閉油氣富集程度相對較低

反向斷層組合的斷塊圈閉的封閉性主要取決于最大斷距斷層的封堵性[16]。當反向斷層上斷花港組時，斷層上升盤的平湖組地層與花港組下段粗段對接，斷層的封閉性較差；并隨反向斷層的斷距越大，平湖組地層與花港組下段粗段對接的層段越多，斷層的封閉性越差(圖6)。該組合類型的斷塊在平湖組砂地比較高(>38%)的區(qū)段，當斷距較大時，斷塊的含油層位多為平中、平下段地層，油氣富集程度較順向斷塊低。如寶五斷塊，受寶云亭和寶四兩條反向斷層控制，僅E2p7以下層段封閉性好，電測解釋含氣水層23.6 m/3層，油氣富集程度較低。

3.3.3 順向與反向斷層組合圈閉油氣富集程度中等

該組合斷塊圈閉受反向斷層和順向斷層的聯(lián)合控制，斷塊的封閉性能介于上述兩種組合斷塊之間。如寶一斷塊受寶一順傾向斷層和寶云亭反傾向斷層控制，E2p6、E2p8、E2p9、E2p10封堵性較好(圖6)，均含油氣，電測Ⅰ、Ⅱ類油氣層厚29.4 m，油氣富集程度較好。

4 勘探實踐效果

平北地區(qū)的圈閉都是“因斷而生，依斷而存”的復(fù)雜斷塊，斷塊之間油氣富集程度差異較大，富集規(guī)律不清；以往鉆探結(jié)果隨機性強且油氣層數(shù)少，油氣層厚度薄，在統(tǒng)一構(gòu)造背景上僅隔一條斷層的兩個斷塊鉆探結(jié)果截然不同。如孔雀亭構(gòu)造的孔一斷塊和來一斷塊之間僅隔孔雀亭斷層，孔一斷塊鉆后油氣較富集，而來一斷塊則鉆探失利，斷裂對油氣富集控制因素不清。通過以上細化研究平北地區(qū)的斷裂體系及其演化，梳理斷裂級次、斷裂組合、斷裂相互關(guān)系、斷裂組合類型、斷裂封堵及其與成藏的關(guān)系，明確了斷裂控藏作用、控藏規(guī)律，優(yōu)選鉆探了TJT1、TJT3、KQT2、KQT3、KQT4、KQT5、PH11等一系列井，均獲得工業(yè)油氣流，且油氣層數(shù)多、厚度大，鉆探效果良好。

5 結(jié)論

(1)平北地區(qū)斷層十分發(fā)育，并以北北東和北東向為主，占斷層總數(shù)的95%左右，全部為張性正斷層。斷裂體系總體上展現(xiàn)為自WS 向NE撒開的帚狀體系,西南部斷層發(fā)育少、斷距大，東北部斷層發(fā)育多、斷距小，呈現(xiàn)南簡北繁、南少北多、南大北小的發(fā)育特征。斷層演化可分為早盛型、中盛型和全盛型3種。

(2)油氣層的斷層涂抹因子范圍為62%～95%，水層斷層的涂抹因子為9%～59%。涂抹因子大于62%的斷層封閉性較好，有利于成藏，反之，不利于成藏。

(3)帚狀斷裂體系中的PH、Kqt等樞紐斷裂是油氣的主要運移通道，樞紐斷裂帶是油氣的主要聚集帶，其中又以平湖組中段發(fā)育的早盛型斷層控制的圈閉油氣聚集程度高。

(4)不同斷層組合圈閉的油氣富集程度具有明顯差別，順向斷層組合圈閉油氣富集程度最高，反向斷層組合圈閉油氣富集程度相對較低，順向與反向斷層組合圈閉油氣富集程度中等。

(5)根據(jù)以上認識指導(dǎo)生產(chǎn)實踐效果明顯，說明斷裂控藏研究只要做細做深，復(fù)雜斷塊油氣富集還是有律可循的。

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(編輯徐文明)

FaultdevelopmentcharacteristicsandhydrocarbonaccumulationinPingbeiareaofXihuSag,EastChinaSea

Yang Caihong, Zeng Guangdong, Li Shangqing, Liang Ruobing

(SINOPECShanghaiOffshorePetroleumCompany,Shanghai200120,China)

In the Pingbei area of the Xihu Sag in the East China Sea, faults are well-developed, and traps are mainly complex blocks. The generation stage, open/close and combination style of faults directly affect the migration, accumulation and enrichment of oil and gas. The faults in the study area can be classified into 3 types: peak-flourishing, early-flourishing and mid-flourishing. The active period of faults, the lithologic configuration at both sides of the faults and shale smear are the key elements influencing fault sealing. The faults of early-flourishing type in the Pinghu Formation boast the best sealing while those of the peak-flourishing type in the Pinghu-Huagang Formations are relatively worse. There are obvious differences in the degree of hydrocarbon accumulation between various combinations of faults. The combinations of cis-dipping faults show the highest degree of hydrocarbon accumulation; the combinations of anti-dipping faults show the lower degree of hydrocarbon accumulation; the combinations of both cis-dipping and anti-dipping faults show the middle level of hydrocarbon accumulation.

fault; sealing ability; hydrocarbon accumulation; Pingbei area; Xihu Sag; East China Sea

1001-6112(2014)01-0064-06

10.11781/sysydz201401064

2013-09-10；

：2013-12-10。

楊彩虹(1969—)，女，高級工程師，從事油氣勘探研究。E-mail: yangcaihong.shhy@sinopec.com。

中國石化油氣勘探重大先導(dǎo)項目“中國石化海域探區(qū)勘探潛力與區(qū)帶評價”資助。

TE122.3

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