濟陽坳陷埕島地區(qū)明化鎮(zhèn)組斷層輸導性分析與綜合評價

劉 菊

(勝利油田地質(zhì)科學研究院)

濟陽坳陷埕島地區(qū)明化鎮(zhèn)組斷層輸導性分析與綜合評價

劉 菊

(勝利油田地質(zhì)科學研究院)

在精細分析濟陽坳陷埕島地區(qū)斷裂分布及發(fā)育特征的基礎上,利用斷層縱向斷切層位、斷層活動性分析及斷面壓力分析等3種方法對該地區(qū)斷層的輸導性進行了定性、定量分析。最終結合3種方法的分析結果對研究區(qū)內(nèi)斷層的輸導性進行了綜合評價,優(yōu)選出了埕島地區(qū)溝通明化鎮(zhèn)組的有效油源斷層,這些斷層組成了明化鎮(zhèn)組成藏有效油源輸導網(wǎng),并與明化鎮(zhèn)組油氣分布相匹配,證實了該評價方法的有效性。

斷層輸導性;斷層切至層位;斷層活動性;斷面壓力分析;綜合評價;明化鎮(zhèn)組;埕島地區(qū);濟陽坳陷

濟陽坳陷埕島地區(qū)明化鎮(zhèn)組油藏為典型的“網(wǎng)毯式”成藏模式[1-3]形成的“他源”油藏,油氣輸導體系是油氣成藏的關鍵因素,而能夠溝通古近系烴源巖與明化鎮(zhèn)儲層的油源斷層或與之相接的次級油源斷層的輸導性則成為成藏的主控因素。研究與實踐均表明,斷層既可以作為輸導油氣的運移通道,也能作為阻擋油氣的側向封堵[4],目前國內(nèi)外的研究多集中在斷層泥[5-8]等對斷層封閉性的影響,而對斷層的輸導性研究僅停留在活動期斷層垂向開啟與斷面可以輸導油氣等現(xiàn)象的認識上,且有關斷層輸導性的半定量或定量分析還比較欠缺,制約著油氣運移條件的分析。筆者從多個方面入手,對埕島地區(qū)斷至明化鎮(zhèn)組的斷層進行輸導性分析,形成一套實用的斷層輸導性綜合評價方法,對埕島地區(qū)明化鎮(zhèn)組或其他地區(qū)類似油藏的勘探具有重要的指導意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

埕島地區(qū)位于渤海灣盆地中部濟陽坳陷極淺海區(qū)域,北部與渤中—沙南凹陷相連,東部與樁東凹陷相連,西南部與埕子口凸起相接。包括老河口—飛雁灘地區(qū)、埕北斷裂帶、埕北低凸起等區(qū)塊(圖1)。目前該區(qū)域共有250口探井鉆遇明化鎮(zhèn)組,油氣主要集中在埕北斷裂帶附近。從明化鎮(zhèn)組斷層分布圖來看(圖2),埕島地區(qū)的斷裂系統(tǒng)主要存在NE—SW、近E—W和NW—SE向等3個優(yōu)勢發(fā)育方向。

圖1 濟陽坳陷埕島地區(qū)區(qū)域位置圖

圖2 埕島地區(qū)明化鎮(zhèn)組斷層分布圖

2 斷層輸導性分析

對于埕島地區(qū)明化鎮(zhèn)組這類典型的“他源”油藏,沙河街組—東營組油氣主要通過油源斷裂網(wǎng)、滲透性砂巖運聚至合適的圈閉中成藏,而由有效油源斷層(能夠輸導油氣的斷層)構成的輸導斷裂網(wǎng)是明化鎮(zhèn)組成藏的關鍵。通常有效油源斷層必須具備3個條件:一是與油源直接或間接相接;二是斷層主要活動時期與成藏期匹配良好;三是斷裂帶具備縱向輸導能力。本文從斷層切至層位、斷層活動性及斷面壓力法等3個方面對埕島地區(qū)斷至明化鎮(zhèn)組斷層的輸導性進行綜合分析,形成一套實用的斷層輸導性評價方法。

2.1 明確斷層切穿層位

根據(jù)研究區(qū)斷層切穿層位,可以將明化鎮(zhèn)組的油源斷層劃分為3類:主油源斷層、主油源斷層分支及次油源斷層(表1)。通過精細解釋大量地震剖面,綜合分析認為研究區(qū)內(nèi)發(fā)育8條主油源斷層(紅色)、14條主油源斷層分支(藍色)及8條次油源斷層(綠色),如圖2所示。

表1 埕島地區(qū)油源斷層分類及剖面形態(tài)

2.2 斷層活動性分析

斷層活動時期與油氣成藏期匹配時才具有輸導作用,研究認為埕島地區(qū)明化鎮(zhèn)組油氣成藏期為明化鎮(zhèn)期至今[9]。本文選取斷層活動速率法和斷層落差法對埕島地區(qū)明化鎮(zhèn)期至今的斷層活動性進行分析。

2.2.1斷層活動速率法

斷層活動速率是指某一時間段內(nèi)的斷層落差與該段時間的比值[10]。根據(jù)斷層活動速率的計算結果,研究區(qū)總體上表現(xiàn)為自東向西斷層活動速率逐漸增大的特點;就單條斷層而言,斷層活動速率具有中間大、兩端小的特點。

根據(jù)明化鎮(zhèn)期至今主油源斷層活動速率與已發(fā)現(xiàn)的新近系油氣儲量的匹配關系(圖3a),認為當主油源斷層活動速率大于20 m/Ma時,該斷層才可以有效地將油氣輸導至新近系上部的明化鎮(zhèn)組,目前已發(fā)現(xiàn)的明化鎮(zhèn)組油藏大部分分布在斷層活動速率大于50 m/Ma的主油源斷層發(fā)育區(qū)。研究區(qū)次級斷層(主油源斷層分支斷層和次油源斷層)活動速率與油氣分布關系統(tǒng)計分析結果表明,次級斷層活動速率大于10 m/Ma時就可以有效輸導油氣(圖3b)。根據(jù)斷層活動速率的計算結果,研究區(qū)主油源斷層活動速率以20 m/Ma為有效油源斷層下限值,次級油源斷層則以10 m/Ma為有效油源斷層下限值。通過此方法在研究區(qū)優(yōu)選出7條主油源斷層和5條主油源斷層分支為有效油源斷層,而次油源斷層分支的有效輸導性普遍較差。

圖3 埕島地區(qū)明化鎮(zhèn)期至今斷層活動速率與新近系油氣儲量關系圖

2.2.2斷層落差法

在埕島地區(qū)館陶組頂部基本上都沉積了一套約60 m厚的泥巖層,該套泥巖層可以作為館陶組上段主力含油層系的良好蓋層,但對明化鎮(zhèn)組油藏的垂向輸導具有抑制作用,因此該套泥巖層厚度與斷層落差之間的相對關系對于斷層的輸導性研究具有重要意義,即當斷層落差大于泥巖層厚度時,斷層斷穿該套泥巖層,油氣才能繼續(xù)向上輸導;當斷層落差小于泥巖厚度時,斷層不能斷穿泥巖層,油氣不能向上輸導至明化鎮(zhèn)組聚集成藏。

采用斷層落差法[11]對研究區(qū)斷層落差與泥巖厚度的比值進行了計算與分析,認為研究區(qū)內(nèi)主油源斷層與次級斷層的活動性具有一致性,均具有斷層中部活動性最強,斷層兩端活動性弱的特征;二者又存在差異,即主油源斷層在明化鎮(zhèn)組沉積期活動性較強,而次級斷層在該時期活動性稍弱。通過斷層落差與館陶組頂部泥巖厚度圖疊合,在研究區(qū)可以識別出8條主油源斷層和7條主油源斷層分支為有效油源斷層,該結果與斷層活動速率法優(yōu)選斷層的結果基本一致。

2.3 斷面壓力分析

具備油源斷層的另一條件就是斷裂帶自身的輸導能力。從構造演化特征來看,埕島地區(qū)明化鎮(zhèn)組斷層主要為拉張性和張扭性斷層,斷層本身的形成機制已具備了油氣輸導能力。但這僅是定性判斷,還不能滿足目前勘探工作的需要,為了能夠進一步識別有效油源斷層,利用半定量斷面壓力法對斷裂帶自身的輸導能力進行評判。目前,研究者主要是利用斷面壓力法對斷層封堵性進行分析[12],筆者則逆向思維,用該方法對斷層的輸導性進行分析。當斷層的斷面壓力越小,其封閉性就越差,而輸導能力則相應增強,因此可以通過計算斷面壓力尋找斷面壓力小的斷層作為具有良好輸導能力的油源斷層。

斷面主要是受到上覆巖層重力和區(qū)域主壓應力的作用,故斷面壓力可用公式表達為

式(1)中:P為斷面壓力,MPa;P1為上覆巖層重力, MPa;P2為區(qū)域主壓應力,MPa;H為斷層埋藏深度, m;ρ為上覆地層平均密度,kg/m3;ρw為上覆地層水密度,kg/m3;σ為區(qū)域主壓應力,MPa;α為斷層面傾角,(°);β為區(qū)域主壓應力與斷層走向之間夾角,(°)。

研究區(qū)區(qū)域主應力壓力為北北西向[13],與有效油源斷層走向夾角β值較小,可以將區(qū)域主壓應力的作用忽略,此時式(1)可簡化為

進一步簡化為

式(3)中:Pi為斷面相對壓力,MPa;Pw為靜液柱壓力(近似水的壓力),MPa。

由此可見,斷面相對壓力主要與斷面埋深和地層傾角相關。通過對地震數(shù)據(jù)進行分頻處理,斜率及傾角屬性提取,并結合近似靜巖壓力和斷層傾角,最終得出斷面相對壓力值,該壓力值代表該層面上的斷面相對壓力。

通過埕島地區(qū)地震反射層T0(新近系明化鎮(zhèn)組底)的上下漂移,計算出了從沙河街組至明化鎮(zhèn)組一系列地層的斷面相對壓力。同一個層面上斷面相對壓力越小,代表其輸導性越好。如圖4中紅色—深藍色代表斷層具有較好的油氣輸導能力,從沙河街組至館陶組再至明化鎮(zhèn)組,埕島地區(qū)有4條主油源斷層具有較好的油氣運移能力。

圖4 斷面相對壓力法確定埕島地區(qū)沙河街組至明化鎮(zhèn)組有效油源斷層

3 斷層輸導性綜合評價

通過斷層活動速率、斷層落差和斷面壓力分析等3種評價方法對埕島地區(qū)油源斷層進行有效性評價,其標準為:3種分析結果都為有效的油源斷層為Ⅰ類有效油源斷層;僅斷層活動速率和斷層落差法分析結果為有效的油源斷層是Ⅱ類有效油源斷層;僅有一種方法分析結果為有效的油源斷層是Ⅲ類油源斷層,目前研究區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)此類油源斷層。

評價結果表明,研究區(qū)內(nèi)有4條Ⅰ類主油源斷層、3條Ⅱ類主油源斷層和4條Ⅱ類主油源斷層分支,構成了埕島地區(qū)有效油源輸導網(wǎng)(圖5)。從有效油源輸導網(wǎng)和油氣分布的匹配關系可以看出,明化鎮(zhèn)組油藏主要集中分布在有效油源斷裂網(wǎng)附近;特別是Ⅰ類主油源斷層和Ⅱ類主油源斷層發(fā)育較多的埕北斷層下降盤附近油氣集中聚集(圖5),探井油氣顯示也好于有效油源斷層不發(fā)育區(qū),從而證實了本文提出的斷層輸導性判識方法的有效性。

圖5 埕島地區(qū)斷層輸導性綜合評價圖

4 結論

本文提出的斷層輸導性評價方法主要是從斷層縱向切穿層位、斷層活動性分析及斷面壓力分析等3個方面對斷層的輸導作用分別進行分析,結合最終3種分析結果對斷層輸導性進行綜合評價。通過該方法的應用,在濟陽坳陷埕島地區(qū)優(yōu)選出了4條Ⅰ類主油源斷層、3條Ⅱ類主油源斷層及4條Ⅱ類主油源斷層分支,這些斷層組成了明化鎮(zhèn)組成藏有效油源輸導網(wǎng)。優(yōu)選的有效油源斷層與明化鎮(zhèn)組油氣分布匹配關系分析表明,油氣多分布在有效油源斷層發(fā)育區(qū)內(nèi),說明該評價方法在研究區(qū)具有很好的應用價值。由于該方法具有理論基礎,且可操作性較強,對類似地區(qū)的斷層輸導性評價具有借鑒作用。

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Analyses and a comprehensive evaluation of fault transportation in Minghuazhen Formation, Chengdao area,Jiyang depression

Liu Ju
(Geological Research Institute of Shengli Oilfield Company Limited,Shandong,257015)

Based on a refined description of the fault distribution and growth in Chengdao area, Jiyang depression,three analytical methods,i.e. the longitudinal trunction intervals of faults,the fault activity and the fault-plane pressure,were used to qualitatively and quantitatively analyze the transportation of faults in this area.Finally, combined with the analytical results,a comprehensive evaluation of transportation was conducted for the faults in the studied area,and the effective oil-source faults to connect Minghuazhen Formation were selected.These faults have formed an effective transportation network for oil accumulaion in Minghuazhen Formation, w hich is matched with the hydrocarbon distribution in the Formation,confirming that this evaluation method is effective.

fault transportation;fault trunction interval;fault activity;fault-plane pressure;comprehensive evaluation;Minghuazhen Formation; Chengdao area;Jiyang depression

2014-01-05改回日期:2014-09-08

(編輯:周雯雯)

劉菊,女,工程師,2007年畢業(yè)于中國石油大學(華東)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè),獲碩士學位。地址:山東省東營市勝利油田地質(zhì)科學研究院灘?？碧窖芯渴?郵編:257015)。E-mail:13563371642@163.com。