廊固凹陷舊州斷層封閉性研究

鄧婷婷，查 明，高長海

（1.中國石油大學（華東）地球科學與技術學院，山東青島 266580）

大量研究和勘探實踐表明，生長斷層在油氣成藏過程中具有雙重作用，它既可以作為油氣運移的通道，溝通烴源巖與儲集層，又可以作為遮擋阻止油氣運移，使之聚集成藏。因此研究斷層封閉性在油氣勘探及開發中有著重要的作用［1－5］。

1 地質背景

廊固凹陷位于渤海灣盆地冀中坳陷北部，北與大廠凹陷相接，西鄰大興凸起，東南部以牛駝鎮凸起與霸縣凹陷相接，東以河西務東主斷層與武清凹陷相鄰。凹陷受北東向斷裂構造控制，總體表現為西斷東超的箕狀斷陷特征。凹陷內部發育了大興斷裂帶、大柳泉構造帶、河西務構造帶、鳳河營侯尚村構造帶以及南部的牛北斜坡構造帶等二級構造單元。

圖1 大柳泉構造帶及舊州斷層位置圖

舊州斷層位于廊固凹陷內舊州至柳泉一線，以鏟式為主，呈北東（東）走向，延伸距離約40 km，斷開層位為沙三段及以上層系，最大斷距達1000 m以上，向南（前石家務）、北（桐南洼槽）斷距變小，逐漸消失。該斷層對大柳泉局部構造的形成和油氣藏的分布起著控制作用（圖1），使之成為該地區主要的油源斷層。

2 舊州斷層封閉性

2.1 斷層活動與油氣配置關系

本文通過計算斷層古落差來判斷舊州斷層的活動性［6］。總體上舊州斷層在沙三期－東營期活動強烈，直到新近紀晚期仍有微弱活動（圖2）。南北段活動存在差異，從而造成了研究區南高北低的地勢特點。舊州斷層南段（測線1與測線2）沙三晚期活動強烈，最大落差達到500 m，北段（測線3與測線4）沙二和沙一期活動強烈，最大落差達到750 m；北部斷層南段活動持續時間較北段短；斷層南段活動發育較早，開始于沙三早期，但只持續到沙三晚期，往北活動開始時間逐漸變晚，過渡到了沙三中期到晚期，但持續時間加長，一直活動到新近紀。

對斷層活動與運移成藏期的對比分析（圖3）表明，沙二段與沙一段沉積期斷層活動與油氣運移時期配置關系好，故該期是本區最有效的油氣運聚成藏時期。東營組沉積期盡管仍是本區主要運移成藏期，但斷層活動逐漸減弱，因而斷層活動對油氣的輸導作用有限。新近紀以后除了舊州斷層以外其他多數斷層停止活動，斷層逐漸封閉，對油氣主要起遮擋作用，為油藏的保存提供圈閉條件。

圖2 舊州斷層測線位置及古落差分析

圖3 舊州斷層活動性與油氣配置關系

2.2 斷層兩盤的巖性配置與泥巖涂抹

斷層兩盤的巖性配置關系是決定斷層是否具有側向封堵的重要條件之一。一般認為，當斷層兩盤發生砂巖和泥巖對接時，斷層封閉性好；當發生砂巖和砂巖對接時，斷層的封閉能力則取決于斷層兩盤砂巖的排驅壓力之差。“砂－砂”對接的斷層封堵油氣的現象與泥巖涂抹作用有關。本文運用斷層泥比率（SGR）［7］從整體上評價泥巖涂抹效應。

由于舊州斷層延伸距離較長，為了對其斷層封閉性特征進行較為全面的評價，本次研究在該斷層的北段和南段選取了2條剖面。

舊州斷層兩側多以“砂泥互層”對接為主，具較差的巖性配置關系，由于斷層斷距較大，斷面各處受到了良好的泥巖涂抹作用，連續性較好（圖4）。通過計算，舊州斷層的SGR值均在0.6以上，南北段存在差異：北段SGR值以0.7～0.8為主，而南段SGR值相對較差，多以0.6～0.7為主。經統計，大柳泉構造帶泥巖涂抹封閉極限為0.5，舊州斷層SGR值大于封閉性斷層所要求的極限值。所以，斷層具備了形成封閉性斷層的物質條件，可成為封閉性斷層。

2.3 斷裂帶內充填物泥質含量

斷裂帶泥質質量分數法是目前評價斷裂帶垂向運移效果的主要方法，即通過計算斷裂帶泥質充填物的含量來研究斷裂帶充填物的性質，從而達到評價斷裂帶封閉性的目的［8］。

舊州斷層斷裂帶泥質充填物含量Rm值基本都在0.5～0.7之間，平均值0.634，含量較高，連通性較差，封閉性較好，有利于油藏的保存。

圖4 舊州斷層北段巖性對置圖

2.4 斷面正應力和緊閉指數

影響斷層垂向封閉性的因素除了斷裂充填物的泥質含量外，另一個是斷層面的緊閉程度，斷層面的緊閉程度的好壞主要與斷層面所受到的壓應力大小有關，斷層面所受到的壓應力越大，斷面的緊閉程度越好；反之則越差［6］。

前人實驗測試、研究表明，泥頁巖在7.5～23 MPa之間處于塑性變形范圍，當斷層面的正壓力在此范圍時，泥巖就會發生塑性變形流動，堵塞由于斷面凸凹起伏所遺留的油氣滲漏空間，從而使斷層封閉性大大增強［9－13］。由斷層面正壓應力的計算公式求出了舊州斷層壓力狀況，并結合斷移地層巖性抗壓強度得到緊閉指數（表1）。結果表明，舊州斷層斷面普遍承受了較大的壓應力，但是由于其斷移地層泥質含量差異，影響了斷層垂向封堵性。沙三下和沙三中段斷層緊閉指數大部分在1以上，斷層處于緊閉狀態，具較好的封閉性；而沙一段、沙二段和沙三上段緊閉指數小于1，斷層處于開啟狀態，封閉性相對較差。

2.5 綜合評價

通過對各種斷層封閉性評價方法的分析和對比，結合舊州斷層實際地質特征，分析斷層兩盤巖性對置、地層傾角、泥巖涂抹、斷面所受正壓力、斷裂帶泥質充填物含量和斷層緊閉指數等6種因素對斷層封閉性的影響程度，對舊州斷層進行了模糊綜合評價。

因素一（U1）：斷面正壓力（正壓力＞18，取1.0；9≤正壓力≤18，取0.5；正壓力＜5，取0）；

因素二（U2）：斷層泥比率（SGR＞0.5，取1.0；0.25≤SGR≤0.5，取0.5；SGR＜0.25，取0）；

表1 舊州斷層主要巖層斷面應力及緊閉指數值

因素三（U3）：斷裂帶泥質充填物（Rm＞0.75，取1.0；0.5≤Rm≤0.75，取0.5；Rm＜0.5，取0）；

因素四（U4）：斷層傾角（θ＞80°，取0；60°＜θ＜80°，取0.4；45°＜θ＜60°，取0.6；30°＜θ＜45°，取0.8；θ＜30°，取1）；

因素五（U5）：緊閉指數（緊閉指數＞1.0，取1.0，0.5≤緊閉指數≤1.0，取0.5，緊閉指數＜0.5，取0）；

因素六（U6）：巖性對接（跟泥巖層對接，取1.0；跟砂泥互層對接，取0.5；跟砂巖層對接，取0）。

在總結分析前人研究成果的基礎上，結合專家調查法，確定上述6個評價因素U1－U6的權系數（見表2），最終得出舊州斷層封閉性綜合評價表（見表3）。

表2 舊州斷層封閉性單因素權重系數

表3 舊州斷層綜合評價

評價結果表明舊州斷層存在不同部位、不同層位的封閉性不同的特征。整體上具“下好上差”的特征，沙三中和沙三下的封閉性要略好于沙一段、沙二段和沙三上的封閉性，為大柳泉地區沙三段油藏的保存起到了良好的作用。舊州斷層北段評價結果為較好－好，南部為中等－較好，因此舊州斷層封閉性較好，有利于油氣聚集。

3 結論

（1）舊州斷層在沙三中沉積期開始發育，到東營期活動強烈，與研究區的油氣運移成藏期配置關系好，為沙三中油藏的形成提供了有效的運移通道。東營期以后舊州斷層活動強度逐漸減弱，經過明化鎮期斷層逐漸封閉，使油氣得以保存，從而形成了下生上儲的成藏組合。

（2）舊州斷層沙三中和沙三下的封閉性要略好于沙一段、沙二段和沙三上的封閉性，為研究區沙三中段油氣藏有利區帶預測打下基礎。

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