小洼地區古潛山裂縫特征及油氣成藏模式

于蓬勃

(中國石油遼河油田金馬油田開發公司，遼寧盤錦 124010)

小洼地區古潛山裂縫特征及油氣成藏模式

于蓬勃

(中國石油遼河油田金馬油田開發公司，遼寧盤錦 124010)

遼河盆地中部小洼地區古潛山裂縫系統主要由中生代臺安-大洼斷層左行走滑活動形成，新生代強烈伸展對裂縫產生疊加改造作用，改善了裂縫儲集性能。巖心薄片鑒定表明古潛山巖性主要為混合花崗巖，潛山裂縫發育較規則、連通性較好、開度大，裂縫傾角多在60°～85°，以高角度縫為主，油氣顯示良好。油氣成藏研究表明，小洼古潛山靠近生油洼陷，油氣供給充足，存在斷層運移、頂部不整合面運移、內部裂縫運移等多種油氣運移通道及多套儲集體系，具有較大的油氣成藏潛力。

遼河盆地；小洼地區；太古界潛山；裂縫特征；成藏機理；構造演化

小洼地區構造上位于遼河盆地中央凸起南部傾沒帶的北端，西邊界為臺安-大洼斷裂帶，與大洼油田和清水洼陷相臨，西南側為海外河油田，東北部為冷家油田[1]，鉆井揭露的地層包括太古界、中生界、古近系沙河街組、東營組、新近系館陶組、明化鎮組和第四系地層。該區1991年投入開發，主要開發目的層為沙河街組沙三段和東營組，目前油田處于吞吐開發末期，儲量接替成為制約油田開發的關鍵問題。因此，深化小洼地區古潛山裂縫成因及成藏模式研究對區塊勘探增儲有重要意義。

1 小洼太古界潛山裂縫成因

遼河盆地是受郯廬斷裂帶北段控制的中、新生代裂谷盆地,大洼斷層是郯廬斷裂帶在遼河盆地延伸的分支。小洼古潛山位于臺安-大洼這一深大斷裂的上升盤，其形成演化受大洼斷層的控制。因此，從源頭上看，郯廬斷裂帶中生代以來的活動對小洼古潛山裂縫形成起到關鍵性作用。

平衡地質剖面分析表明[1]，小洼地區經歷了三期的伸展構造和擠壓抬升、暴露剝蝕歷史，其中第一期中生代伸展裂陷與郯廬斷裂帶晚侏羅世至早白堊世大規模左行走滑及隨后的伸展有關；第二期新生代伸展構造是遼河盆地大陸裂谷作用的結果，是遼河盆地主要的伸展構造期；第三期始新世晚期至漸新世的伸展與郯廬斷裂帶右行走滑及其派生拉張有關。

1.1 裂縫雛形

在晚侏羅世至早白堊世郯廬斷裂帶大規模左行走滑活動的影響下，遼河盆地內的臺安-大洼斷層也相應發生強烈的左行走滑活動。小洼古潛山頂面斷裂系統在這一期左行走滑活動形成的派生節理基礎上形成，斷裂的雛形應該是NE向臺安-大洼斷層左行走滑活動派生的次級節理構造，其性質和左行走滑派生節理系統相一致。

巖層的裂縫發育程度與巖石軟弱程度有直接關系，在同樣的應力條件下，脆性較強的巖石裂縫往往較發育。小洼古潛山巖性為太古界花崗巖、混合花崗巖及少量花崗片麻巖，皆為脆性較強的巖石，有利于構造裂縫的形成。

古潛山表面斷裂的走向表明，古潛山斷裂系統符合NE向左行走滑斷裂派生的次級破裂構造，據此認為古潛山裂縫應該是以這些破裂為雛形，受局部構造影響形成優勢走向裂縫，并在此基礎上進一步發展成為斷裂構造。

由于斷裂是在裂縫的基礎上形成的，因此斷裂破碎帶往往是裂縫發育最好的地帶，是油氣運移的良好通道。斷層形成后，其端點、轉折處、交匯點構造應力相對集中，此類地方在后期的構造活動過程中一般裂縫較為發育。據此形成了小洼古潛山表面構造裂縫分布圖(圖1)，并根據左行走滑派生次級破裂性質對古潛山裂縫性質開展預測，將小洼古潛山分為三個帶，北部洼53井區為剪性裂縫區，主要為NE和NW向剪性裂縫，南部洼36井區為張性裂縫區，主要發育SN向張性裂縫，中間洼38斷層為兩者之間的過渡帶。

圖1 小洼古潛山裂縫發育區及其性質預測

1.2 裂縫改造

裂縫形成之后受到不同方式的改造，一種是后期構造活動對前期裂縫的改造，對應形成適應新的構造應力場狀態的新裂縫，另一種改造主要為古潛山埋藏過程中壓實、溶蝕、充填等各種地質作用。

小洼古潛山裂縫在中生代晚期形成之后，在古近紀遼河盆地強烈伸展裂陷階段，受NW-SE向拉張應力場作用，盆地基底伸展沉降，在沙四、沙三時期形成深陷湖盆，古潛山表面原先裂縫被強烈改造，最明顯的標志是洼53井區NE向次級斷裂發展成為張性正斷層并與臺安-大洼斷層交接，成為邊界斷層的一部分，表明NE向剪性裂縫此階段張性大大增強，裂縫開度增加。可見，早期形成的裂縫在強烈的區域伸展背景下表現出一定的張性，這增加了裂縫的開度，提高了裂縫儲層的儲集性能。另外在古潛山的埋藏過程中，在上覆巖石重力作用下，古潛山裂縫趨于緊閉，由于裂縫的竄通作用及后期各種流體沿裂縫運移形成溶蝕及孔洞[2]，增加了古潛山裂縫儲集性能。

2 古潛山裂縫特征研究

小洼地區揭示太古界潛山完鉆井465口，超過80%的井是因為潛山上部開發目的層工程需要鉆遇的，揭示潛山地層厚度大于70 m的完鉆井只有36口，其中有6口探井針對潛山目的層進行取心，心長52.19 m(表1)。

2.1 巖性特征

潛山取心井巖性主要為混合花崗巖，顏色以肉紅色、褐色為主，部分由于蝕變作用呈現暗綠、灰白色，具花崗斑狀結構，輝綠巖呈灰綠色，具輝長結構。

表1 小洼油田洼38井區潛山鉆井試油基礎資料情況統計

2.2 裂縫傾角

巖心觀察表明，潛山裂縫傾角大部分布在60°～85°之間，以高角度縫為主，有的近于直立(垂直縫)，其次是斜交縫、網狀縫和低角度縫(40°～55°)，近水平裂縫很少。

2.3 裂縫密度

巖心觀察發現大的裂縫發育較規則，密度從十幾條/米到數十條/米不等，連通性較好，網狀縫密度可高達數百條/米。

2.4 風化帶及裂縫充填性

在太古界潛山頂界，潛山裂縫中普遍發現了紅色泥質充填物，分析為混合花崗巖暴露地表強氧化環境形成的。此外，常見鉀長石斑晶微裂縫發育，且亦被紅色泥質充填。這些特點表明其在地質歷史過程中曾長期暴露，經過了很好風化作用和充填。

2.5 裂縫組系與開度

根據巖心中裂縫的交切關系、裂隙面充填物的差異、油氣顯示的程度，可以準確判斷裂縫發育的先后關系和組系，精細的測量、結合薄片分析鑒定，可以確定地表條件下裂縫的開度。

本區裂縫面均較平直，裂縫常被瀝青質或泥質充填而顯灰黑色或暗綠色，被鐵泥充填與浸染而顯紅褐色。對于較大的直立縫，由于溶蝕作用呈現溶蝕縫洞相連的不規則裂縫，大溶洞內被晶形較好的石英充填。

裂縫開度變化較大，從幾個微米到數厘米不等。從巖心觀察看，微細裂縫大部被溶蝕充填，對儲油意義不大，而裂縫開度大，且與溶蝕、孔洞相連，油氣顯示良好。

3 古潛山油氣成藏機理

3.1 油氣供給條件

清水洼陷是遼河油田西部凹陷主力生油洼陷之一，清水洼陷沉積的巨厚沙四段、沙三段地層是清水洼陷兩套主要烴源巖。其中沙四段烴源巖厚度一般150～300 m，有機質豐度高(TOC2%～5%)、類型優(Ⅰ型為主)，分布較廣。沙三段烴源巖厚度巨大900～1500m，有機質豐度高，有機碳含量值為2.0%～2.5%，平均值2.2%；烴源巖品質優良，有機質類型以ⅡA型干酪根為主。

數值模擬表明[3]，清水洼陷沙四段、沙三段烴源巖在沙一、二段早期開始生排烴，到東營組早期為生排烴高峰。生成的大量油氣通過垂向、平面多種通道運移，聚集到洼陷周邊的有利圈閉中。

小洼古潛山處于清水洼陷生成的大量油氣通過大洼-臺安斷裂向北部中央凸起帶運移的必經之路。古潛山西南部斜坡帶與清水洼陷生油巖直接對接，是清水洼陷油氣運移的長期主要指向，油氣供給十分充足(圖2)。

3.2 油氣運移條件

圖2 小洼地區太古界潛山油氣成藏模式

小洼油田主要存在三種油氣運移通道，即斷層運移、古潛山頂部不整合面運移通道和古潛山裂縫運移。

3.2.1 斷層運移

臺安-大洼斷層是控制清水洼陷沉積的東部邊界斷裂。臺安-大洼斷層直接和清水洼陷生油巖相接觸，其構造活動從沙三-沙四沉積前一直延續到東營組晚期至上第三系早期，為清水洼陷生成的大量油氣提供了良好的運移通道。

3.2.2 不整合面運移

小洼古潛山經歷了長期的暴露剝蝕歷史，表面形成古風化殼，到沙三段和東營組時期形成水進體系域下的超覆不整合[4-5]。近年研究發現，不整合面是油氣運移的有效通道[6-7]。

小洼古潛山經歷了長期暴露歷史，形成了較厚的古風化殼，例如洼84井1452.5～1 498 m井段發育風化殼，厚度約45.5 m。洼38斷層上盤地形相對較高，沙三段和東營組水進時可以形成近距離搬運堆積的底礫巖，再加上風化殼半風化太古界花崗巖，可以成為良好的運移空間。洼38井區古潛山向SW方向緩傾，不整合面直接和清水洼陷相連，因此油氣可沿不整合面向上運移至洼38井區。同時不整合面覆蓋整個古潛山，油氣沿不整合面運移使整個古潛山表面普遍含油，在遇到合適的圈閉時即可成藏。

3.2.3 古潛山裂縫運移

經過中生代晚期左行走滑和新生代強烈伸展改造，小洼古潛山內部構造裂縫發育程度較高，開度良好，有較高的孔隙度和連通性，可以作為油氣運移的通道。清水洼陷直接與古潛山西界相對接，排出的油氣可直接通過裂縫進入古潛山內部，使其含油氣性提高，當遇到古潛山內部破碎弱的巖塊的封堵便可在古潛山較深部位成藏。因此古潛山裂縫油藏也可形成在古潛山內較深部位。

3.3 油氣儲集條件

3.3.1 古風化殼儲集層

小洼古潛山經歷了長期暴露風化歷史，發育有可觀的風化殼，加上不整合面直接或通過長期活動的臺安-大洼斷層和生油凹陷接觸，具備形成風化殼圈閉及油氣藏的有利條件。

3.3.2 古潛山裂縫儲集層

小洼古潛山經過新生代強烈伸展構造的改造，原先剪性裂縫和張性裂縫開度都會有所增加，儲集性能加強。裂縫儲集層可與風化殼半風化巖石連通，形成統一的古潛山油氣藏，也可由風化殼底部溶濾淀積形成的隔水層與之相隔，形成單獨油氣藏，還可由古潛山內部裂縫發育較差而封閉性能較好的巖塊封堵在古潛山深部形成油氣藏。

4 結論與建議

(1)郯廬斷裂的分支臺安-大洼斷層控制小洼古潛山構造演化，晚中生代左行走滑形成區域古潛山裂縫雛形，新生代強烈伸展改造增加了裂縫開度，提高了裂縫的儲集性能。

(2)小洼油田太古界潛山裂縫發育，裂縫以高角度縫為主，裂縫的普遍發育為油氣聚集提供了良好空間。

(3)清水洼陷為小洼古潛山提供充足的油源供給，斷層運移、頂部不整合面運移、內部裂縫運移等多種油氣運移通道及多套儲集體系使得小洼古潛山具有較大成藏潛力。

(4)太古界潛山頂面不整合面及古潛山內幕裂縫發育帶是未來油氣勘探的重點方向。

[1] 張慶龍.遼河盆地中部構造演化與古潛山油氣成藏模式[J].石油實驗地質，2010,32(3):211-217.

[2] 商維斌. 遼河齊家潛山油氣藏特征研究及潛力評價[J]. 石油地質與工程，2010,24(3):28-30.

[3] Hu Liguo，Fuhrmann Andreas，Poelchau Harald S，et al. Numerical simulation of petroleum generation and migration in the Qingshui sag, western depression of the Liaohe basin, northeast China[J].AAPG Bulletin，2005, 89(12): 1629-1649.

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[5] 常波濤. 陸相盆地中不整合體系與油氣的不均一性運移[J].石油學報，2006,27(5):19-23.

[6] 高長海，查明，曲江秀，等. 柴達木盆地東部不整合結構的地球物理響應及油氣地質意義[J].石油學報，2007,28 (6):32-36.

[7] 高長海，查明.不整合運移通道類型及輸導油氣特征[J].地質學報，2008,82 (8):1113-1120.

編輯：吳官生

1673-8217(2015)04-0054-04

2015-02-11

于蓬勃，工程師，碩士，1982年生，2005年畢業于中國石油大學(華東)石油工程專業，現從事石油地質研究工作。

TE112.222

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