渤海灣盆地埕北低凸起潛山斷裂特征及其控藏機制

張在振，張衛(wèi)平，李照延，陸友明，施明華，王艷珍

（1中國石化勝利油田分公司海洋采油廠；2中國石化勝利油田分公司孤島采油廠）

1 概 況

渤海灣盆地埕北低凸起位于渤海淺海海域，它是一個在前第三系基底背景上發(fā)育的大型潛山披覆構造帶（圖1）。潛山由中生界、古生界及新太古界三個構造層組成，地層分布極不均衡，其中，下古生界碳酸鹽巖地層具有良好的儲蓋組合，是潛山主力含油層系。經(jīng)過近20年的勘探，已呈現(xiàn)出一個多層系立體含油的復式油氣聚集帶［1］。在多樣性潛山勘探理論［2］指導下，迄今為止共完鉆探井51口，其中獲工業(yè)油流井26口，發(fā)現(xiàn)了15個潛山油氣藏。

埕島油田位于埕北低凸起東南端，累計探明含油面積49.1km2，探明石油地質(zhì)儲量6013×104t。本次研究區(qū)為埕島油田及其周緣（簡稱埕島潛山）。

埕島潛山的前期研究工作以構造解釋、儲層研究為重點，但由于受早期三維地震資料品質(zhì)的制約，潛山界面成像及斷裂組合存在多解性，因此，對斷裂的動力學機制以及斷裂體系與成藏規(guī)律的認識需要深化。為了進一步落實潛山構造，研究區(qū)進行了雙檢波器地震資料采集，即采用高靈敏度磁電式檢波器和海洋壓電檢波器兩種檢波器合二為一的雙檢波器組合模式，有效壓制了水層混響、鳴震等多次波，大幅提高了海上三維地震資料的品質(zhì)［3］，保障了地震資料的解釋精度。從新老資料對比看，新資料的潛山頂面成像品質(zhì)有了大幅的提升，斷裂位置清晰，斷點較為干脆，有利于構造的精細落實（圖2）。

本次研究基于新采集處理的三維地震資料，在前期研究的基礎上，落實了斷裂分布，分析了演化機制，并結合已發(fā)現(xiàn)油藏，著重分析斷裂對成藏的控制作用，指出了油氣富集帶。

2 斷裂特征

2.1 斷裂演化分析

受多期構造運動影響，埕島潛山形成了現(xiàn)今三組大斷層（埕北斷層（F1）、埕北20斷層（F2）、埕北30北斷層（F3）），分別控制了西、中、東三排潛山帶的宏觀構造格局［4］。這三排潛山帶是北西、南北、北東走向的西部、中部和東部潛山帶，分別簡稱為西排山、中排山和東排山（東排山僅東北翼在研究區(qū)）（圖1）。

圖1 研究區(qū)位置與埕島潛山頂面構造

圖2 埕島潛山新、老三維地震剖面對比

圖3 埕島地區(qū)構造演化階段

影響研究區(qū)斷層發(fā)育的構造運動主要包括印支、燕山及喜馬拉雅運動［5］。三疊紀末期印支運動區(qū)域擠壓，基底褶皺、隆升、推覆，斷裂成山，區(qū)域性大斷層為逆斷層，其走向近北西向平行展布；燕山期幕式運動［6］使得早期北西向主斷裂由逆斷層轉為正斷層，主要包括埕北斷層、埕北20斷層、埕北30北斷層，同時受到研究區(qū)東側郯廬斷裂左旋走滑影響，區(qū)域上產(chǎn)生北西向拉張、北東向擠壓應力作用，在中排山發(fā)育多條北北東向走滑斷層，平面上整體呈“北撒南斂”的帚狀分布（圖3）；喜馬拉雅運動的區(qū)域拉張使得正斷層發(fā)育，潛山得到一定程度的改造，并于新近紀早期定型。

2.2 斷裂類型及特征

斷裂體系一般是具有成因聯(lián)系的不同產(chǎn)狀、不同等級、不同性質(zhì)、不同序次的斷層之組合，它是一定方式的區(qū)域構造運動的產(chǎn)物，反映著一定類型的區(qū)域地質(zhì)應力狀態(tài)及其作用結果［7］。本次研究利用疊前偏移三維地震資料解釋了16條斷層，落實了斷層參數(shù)（表1）。平面上，主要發(fā)育了北西、北東向及近東西向三種不同走向的斷層，整體上呈現(xiàn) “北撒南斂”的特征（圖1）；縱向上，斷層活動受構造階段影響具有明顯的期次（表1，圖4）。根據(jù)構造演化與斷層幾何學特點，該區(qū)斷層按規(guī)?？蓜澐譃閮蓚€級別，其中，印支期開始發(fā)育并控制了潛山主要構造格局的斷層作為二級，受其制約的次級斷層則歸為三級。依據(jù)運動學特點以及其他復合特征，斷層又可劃分為三種類型，細述如下。

負反轉斷裂 是指先存逆斷層在張性應力系統(tǒng)作用下沿原斷層面轉換形成的正斷層［8］。在研究區(qū)內(nèi)，印支期受到區(qū)域擠壓作用而逆斷層發(fā)育，燕山早期在區(qū)域拉張應力作用下斷層發(fā)生反轉，并控制了中—新生代盆地的形成。研究區(qū)的負反轉斷裂包括埕北、埕北20、埕北30北等斷層。這些斷層有的從印支期開始，持續(xù)活動至古近紀早期（如埕北20斷層），有的甚至現(xiàn)今仍有一定的活動（埕北、埕北30北斷層）。這幾條斷層平面上斷層帶較寬，延伸距離長（圖1)；剖面上表現(xiàn)為張性正斷層，但其上升盤的古生界,殘留地層厚、地層時代新，而下降盤則殘留地層薄、地層時代較老，由此證實了構造負反轉過程的存在（圖4a）。

走滑拉張斷裂 中排山的走滑斷層發(fā)育，主要受東側燕山期郯廬斷裂巨大的左旋走滑運動影響（圖3）。其中，F(xiàn)4—F7四條斷層形成于燕山期，于古近紀早期基本停止活動，屬于走滑拉張斷裂。平面上這些斷層走向北北東向、斷層帶狹窄，沿斷層走向常表現(xiàn)為斷層傾向的轉換（圖1）；剖面上斷面陡立、斷層線平直、兩盤地層厚度往往有差異，反映了斷層有一定的水平位移（圖4）。

表1 埕島潛山斷層參數(shù)統(tǒng)計表

圖4 地震地質(zhì)解釋剖面

構造調(diào)節(jié)斷裂 斷層調(diào)節(jié)帶是指兩條斷裂結合部因斷距等運動學和應力場的變化導致兩斷層間新生一系列次級斷層而形成的特殊構造現(xiàn)象［9-13］。研究區(qū)除發(fā)育北西及北東向主斷層之外，還發(fā)育了多條東西向斷層（F8—F14斷層），這是走滑拉張背景下產(chǎn)生的構造調(diào)節(jié)斷裂。這些斷層多受走滑帶控制，夾持于走滑帶內(nèi)；平面上具有斷層延伸較短、斷層帶寬的特點（圖1）；剖面上具有傾角小、斷面平緩的特征，且均為南傾的反向斷層（圖4b）。

3 斷裂對油藏的控制作用

埕北低凸起四面被埕北、黃河口、渤中、沙南四個古近系生油凹陷所環(huán)繞(圖1)，湖相烴源巖發(fā)育，油源條件優(yōu)越。油源分析表明，埕島潛山油氣來自周圍凹陷的古近系沙河街組三段烴源巖；生烴演化史研究表明，在上新世（距今2～5 Ma）進入明顯排烴期［14］，由此，潛山圈閉開始充注油氣而進入成藏期。一般地，不整合面是油氣橫向運移的主路徑，斷層是油氣縱向運移的主通道，斷層與不整合面的配置成為潛山成藏的關鍵，而斷層形成機制及活動期的差異性則影響了油氣的空間分布。在斷裂及其演化研究的基礎上，本次研究結合已鉆遇油藏，分析了不同類型的斷層在油氣輸導、側向遮擋方面對油藏的控制作用。

3.1 負反轉斷裂控制油氣的宏觀分布

三條負反轉斷裂將埕島潛山分割為西部（CB242井—CB603井一線）、中部 （CB275井—CBG11井—CBG4井一線）、東部（CB30井附近）三個潛山帶。從目前的油氣發(fā)現(xiàn)看，宏觀上該區(qū)富含油條帶均緊鄰負反轉斷層上升盤，但由于三條斷層活動性的差異，它們對油藏的控制作用也有所不同。其中埕北、埕北30北斷層控制了西排山及東排山的油氣富集。這兩條斷層控制了中—新生代盆地的沉積，在上新世排烴期持續(xù)活動，成為烴類沿斷層縱向運移的主油源通道，且斷層斷距大（圖4a），上升盤古生界碳酸鹽巖與下降盤古近系泥質(zhì)巖直接接觸，潛山側向封堵條件好，油氣近源富集成藏。鉆探結果已經(jīng)證實，這兩條斷層上升盤CB242井—CB603井、CB30井—CB40井為兩個富含油條帶（圖1）。

埕北20斷層則主要控制了中排山的油氣富集，該斷層對中排山中生界的沉積具有控制作用，于古近紀早期停止活動，它雖不能溝通臨近（南部）的古近系油源，但依托中排山的走滑拉張斷裂可以溝通來自北部生油凹陷帶（沙南凹陷、渤中凹陷）的油氣；其西側側向對接中生界（圖4a，圖5a），可對中排山的油氣聚集構成有效遮擋，從而形成了中部的CB275井—CBG110井、CBG406井—CBG4井兩個富含油條帶（圖1）。

3.2 走滑拉張斷裂是中排山斷塊圈閉的主油源通道

中排山整體為受埕北20、埕北30北斷層夾持控制的北東傾向的大型單斜構造，被F4—F7走滑斷層分割為四個長條狀斷塊構造帶。這些走滑斷層往北部的凹陷帶有一定距離延伸，可以溝通不整合面或直接溝通凹陷帶古近系烴源巖，成為中排山油氣聚集的主油源斷層（圖4b，圖5a）。

3.3 構造調(diào)節(jié)斷裂是中排山斷塊圈閉的重要遮擋

中排山構造調(diào)節(jié)斷層發(fā)育規(guī)模較小，或因活動時間短而在成藏期已經(jīng)停止活動，或縱向上因受差異壓實作用影響雖在古近系有一定延伸，但縱向輸導油氣的能力弱，故它們除起到分割構造的作用之外，對油氣主要起遮擋作用［13］。目前中排山含油斷塊均為高部位含油，低部位含水，油藏具有獨立性，這證實了東西向斷層對油氣的分割遮擋作用（圖4b，圖5b）。

圖5 埕島潛山油藏示意剖面

3.4 各潛山帶油氣富集規(guī)律

西排山及東排山緊鄰古近系生油凹陷，油氣在負反轉斷層上升盤的構造高部位富集，含油高度大，單井產(chǎn)能高。而中排山成藏則較為復雜，主要是來自北部凹陷帶的油氣沿不整合面及北北東向走滑斷層的復合運移，在走滑斷層帶的地壘塊內(nèi)遇東西向構造調(diào)節(jié)斷層遮擋而聚集成藏，表現(xiàn)為多個走滑斷裂帶夾持的數(shù)個北東向展布的含油條帶，如CB275井—CBG11井、CBG406井—CBG4井含油條帶；油藏具有斷塊獨立成藏、含油高度低的特點。

4 結 論

（1）受復雜的構造演化影響，研究區(qū)發(fā)育了負反轉、走滑拉張、構造調(diào)節(jié)三種斷裂類型，它們分別具有較典型的平面與剖面幾何學特征。

（2）緊鄰凹陷的負反轉斷裂，以及與不整合面溝通的走滑拉張斷裂，在油氣成藏過程中主要起縱向輸導作用，而構造調(diào)節(jié)斷裂主要起到側向遮擋作用。

（3）油氣主要在負反轉斷裂及走滑斷裂上升盤的斷鼻、斷塊構造內(nèi)聚集，同時受調(diào)節(jié)斷裂遮擋，形成了多個油氣富集條帶。

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