渤海灣盆地構(gòu)造體系與油田地質(zhì)災(zāi)害解析

郭昭江 張運杰 孫波

(1.勝利油田地質(zhì)院,山東東營 257000;2.新疆油田分公司采油一廠,新疆克拉瑪依 834000)

渤海灣盆地構(gòu)造體系與油田地質(zhì)災(zāi)害解析

郭昭江1張運杰2孫波2

(1.勝利油田地質(zhì)院,山東東營 257000;2.新疆油田分公司采油一廠,新疆克拉瑪依 834000)

渤海灣盆地是國內(nèi)非常重要的一個石油開采基地。由于地質(zhì)構(gòu)造體系和油田地質(zhì)災(zāi)害之間存在著復(fù)雜而又直接的聯(lián)系,所以研究渤海灣盆地構(gòu)造體系,能夠更好的分析構(gòu)造體系和油田地質(zhì)災(zāi)害之間的關(guān)系,一方面可以有效提高構(gòu)造體系內(nèi)部油田勘探和開發(fā)的效果,另一方面可以減小油田各種類型的地質(zhì)災(zāi)害對油田生產(chǎn)的影響。本文介紹了渤海灣盆地不同類型級序的構(gòu)造體系,分析了油田地質(zhì)災(zāi)害各類型的特征以及控制措施。

渤海灣盆地 構(gòu)造體系 地質(zhì)災(zāi)害 控制措施

1 渤海灣盆地構(gòu)造體系簡介

1.1 渤海灣盆地基本構(gòu)造格架

渤海灣盆地位于華北地區(qū)的中北部，南面與魯西隆起區(qū)相鄰，北面與燕山造山帶相鄰，其東側(cè)為膠遼隆起，西側(cè)為太行山隆起。渤海灣盆地按構(gòu)造線方向可劃分為3個坳陷構(gòu)造區(qū)：(1)東部走滑構(gòu)造帶，主要位于郯廬斷裂帶的營口濰坊段。構(gòu)造線和油氣田分布以北東向為主，構(gòu)造性質(zhì)以剪性為主兼張性。(2)中部拉分構(gòu)造區(qū)，位于渤海灣盆地的中部。構(gòu)造線和油氣田分布以北東和近東西向及北西向為主，構(gòu)造應(yīng)力以拉張為主兼剪性。(3)西部走滑構(gòu)造帶，其分布主要在太行山山前斷裂帶和滄東斷裂帶之間。構(gòu)造線和油氣田分布以北東向為主，構(gòu)造性質(zhì)為張剪性(如圖1、2）。

1.2 渤海灣盆地構(gòu)造體系和特征

渤海灣盆地構(gòu)造體系和特征的分布是由不同的構(gòu)造運動和構(gòu)造應(yīng)力場所形成的，帶有一定的規(guī)律性，盆地內(nèi)的構(gòu)造體系類型大致可以分為以下三種：(1)帚狀構(gòu)造體系。按照構(gòu)造體系的大小，可以分為巨型構(gòu)造體系、大型構(gòu)造體系、中型構(gòu)造體系以及小型構(gòu)造體系，這種構(gòu)造體系是渤海灣盆地內(nèi)一種多見的構(gòu)造體系類型，由不同級序的旋扭應(yīng)力場所控制和產(chǎn)生，同時也控制了渤海灣盆地內(nèi)油氣田的形成和分布， 從而造成不同類型油田地質(zhì)災(zāi)害的形成和分布。帚狀構(gòu)造體系的收斂端常是油田地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)。(2)雁列構(gòu)造體系。渤海灣盆地內(nèi)廣泛發(fā)育不同級序的雁列式構(gòu)造體系，這些雁列式構(gòu)造體系是不同級序的張扭應(yīng)力場和壓扭應(yīng)力場的產(chǎn)物， 不僅控制了油氣藏的形成與分布，也控制了油田地質(zhì)災(zāi)害的形成和分布， 如雁列式斷裂體系附近油井套管損壞嚴(yán)重。(3)網(wǎng)狀斷裂構(gòu)造體系。該體系通常是由兩組共扼扭裂面成生發(fā)展起來的斷裂體系。如濱南主斷裂附近發(fā)育的網(wǎng)狀斷裂構(gòu)造體系，一組為與主斷裂近平行的順扭向斷裂，另一組為與主斷裂近垂直的逆扭向斷裂。

2 渤海灣盆地油田地質(zhì)災(zāi)害的類型及控制方法

由渤海灣盆地構(gòu)造體系所引起的油田地質(zhì)災(zāi)害分類主要是根據(jù)災(zāi)害發(fā)生的特征和災(zāi)害的分布來劃分的。目前主要包括以下幾個方面：(1)油田地質(zhì)引發(fā)的油水井套管損壞。導(dǎo)致套管損壞的最主要的原因是油水井所處的復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境。研究數(shù)據(jù)表明，來自地殼運動伴生的構(gòu)造應(yīng)力場，是造成油井套管變形和被破壞的根本所在。這是因為地殼運動的構(gòu)造場力會使得地殼塊體發(fā)生變形和斷裂，而這種變形和斷裂的大小和空間展布、時間演化和產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境等是受構(gòu)造體系控制的。套管損壞絕大部分發(fā)生在斷層投影帶內(nèi)，且沿斷層投影帶呈條帶狀分布，斷層附近的應(yīng)力變化劇烈，導(dǎo)致斷層附近大范圍內(nèi)油井套管有規(guī)律地發(fā)生彎曲變形甚至損壞報廢。(2)油田地質(zhì)誘發(fā)的地震。油田進(jìn)行勘探開發(fā)生產(chǎn)是誘發(fā)地震的主要的外部因素，而誘發(fā)地震形成的主要內(nèi)部根本因素是油田所在地的地質(zhì)條件、應(yīng)力場分布、地應(yīng)力方式以及相關(guān)的地下巖體應(yīng)變能爆發(fā)，油田勘探開發(fā)活動實際上是改變了勘探開發(fā)油區(qū)的局部應(yīng)力場的平衡，從而導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生。渤海灣盆地地質(zhì)、地震和重力剖面圖如圖2所示。(3)油田地質(zhì)引發(fā)的地裂及地表冒噴。油田地質(zhì)斷裂活動造成的地裂以及地面冒噴災(zāi)害也是時常遇見的油田地質(zhì)災(zāi)害。自然條件下的斷層活動、地表不均衡沉降、油田采油和注水不均衡等多方面因素耦合使得地下應(yīng)力分布不均勻，導(dǎo)致在斷層的薄弱部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而造成災(zāi)害發(fā)生。(4)油田地質(zhì)災(zāi)害控制措施。總體來看，油田地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在復(fù)雜構(gòu)造體系分布區(qū)，渤海灣盆地油田地質(zhì)災(zāi)害的分布受多種因素控制，概括起來主要包括地質(zhì)構(gòu)造體系和石油開采工程過程控制。從地質(zhì)構(gòu)造體系因素的角度出發(fā)，就是要在石油勘察和開采過程中做好規(guī)劃，盡量避開地質(zhì)應(yīng)力集中和斷層薄弱的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，減少地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性；從石油開采過程控制方面，石油勘探開發(fā)過程中所采用的勘探開發(fā)方式、強(qiáng)度和采用的工程措施應(yīng)該合理以及與油藏類型相匹配，例如誘發(fā)地震、地裂冒噴水油等均是在注水開發(fā)強(qiáng)度較大的情況下發(fā)生的。

圖1 渤海灣盆地構(gòu)造體系示意圖—重力剖面略圖

圖2 渤海灣盆地地質(zhì)—地震—重力剖面略圖

3 總結(jié)

渤海灣盆地油田地質(zhì)結(jié)構(gòu)是引發(fā)油田地質(zhì)災(zāi)害的最根本的因素，復(fù)雜的構(gòu)造系統(tǒng)造成不同的斷層活動，從而導(dǎo)致地下應(yīng)力分布的不均勻，而油田地質(zhì)災(zāi)害容易發(fā)生在這些應(yīng)力不均勻的地方。為了減少這種災(zāi)害的影響，應(yīng)該更加深入研究地質(zhì)構(gòu)造對災(zāi)害發(fā)生的誘導(dǎo)因素，同時合理控制好油田開發(fā)過程可能導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的各種因素。

[1]徐守余,李東旭.油田地質(zhì)災(zāi)害芻議[J]地學(xué)前緣,2004,11(1):236.

[2]李四光.地質(zhì)力學(xué)概論[M]北京,地質(zhì)出版社,1999,18～19.

[3]嚴(yán)科.渤海灣盆地構(gòu)造體系與油氣分布[J]地質(zhì)力學(xué)學(xué)報,2005,11(3):259～265.