遼河灘海東部地區斷裂活動與油氣成藏關系初探

杜慶國

（中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院，遼寧盤錦 124010）

1 勘探概況

遼河灘海東部地區的勘探始于上世紀九十年代早期，在太陽島、葵花島構造部署實施的遼海13–1–1、遼海18–1–1井在東營組均獲得了工業油氣流，灘海東部的油氣勘探首次獲得了突破。隨后在太葵構造帶部署的 10口探井也均獲得了工業油氣流，建成了太陽島、葵花島兩個油田。“十五”期間，灘?？碧焦ぷ鬟M行了第二次戰略轉移，東部凹陷再次成為勘探主戰場[1]。在新一輪的地震資料采集處理基礎上，優選有利勘探目標，取得了較好效果。燕南潛山披覆層館陶組發現稠油層；太陽島、葵花島構造中淺層獲得高產工業氣流；燕南斷裂帶下降盤的葵東1號構造獲得重大突破，部署的葵東1井在東營組試油4層，均獲得了百噸以上的工業油氣流。近年來圍繞灘海東部太葵–龍王廟復雜斷裂帶，開展了相應的研究部署工作，取得了一定的成果和認識。從最新的四次資評結果得知，灘海東部地區目前探明率僅為1.8%，還有很大的勘探潛力。

2 斷裂特征及活動性分析

從區域構造背景分析看，灘海東部處于郯廬斷裂帶活動區域[2]，其斷裂及構造特征與郯廬斷裂帶密切相關，經歷了早期伸展、晚期走滑改造的復雜演化過程。由于其斷裂系統復雜，構造及其演化認識比較困難（圖1）。本文按照三維構造研究的技術思路，結合最新技術和方法，開展構造精細解釋，進一步落實東部凹陷斷裂活動及構造特征。

圖1 灘海東部太葵–龍王廟構造帶東三上段斷裂展布

2.1 斷裂特征

灘海東部地區的構造活動與遼河坳陷整體的構造活動相似，區內斷裂可分為兩大類：一是控盆、控凹的主干斷裂，如燕南斷裂（Fa）；二是控帶、控藏的蓋層斷裂，數量眾多，如龍北斷層（f1）、遼海18–1–1斷層（f6）等（圖1）。

2.1.1 主干斷裂特征

燕南斷裂是營口–佟二堡斷裂帶的一個組成部分[3]，自油燕溝從北向東延伸至本區，在區內延伸約30 km。燕南斷裂具有分段性，南、北部被走滑伴生斷層錯斷成逆沖斷階帶。中部葵花島附近為高角度正斷層，斷層下降盤第三系地層具逆牽引現象，形成局部斷鼻構造。它的北端在油燕溝地區消亡，通過斷裂轉換帶與駕掌寺斷層（佟二堡–營口斷層中南段）相銜接。在斷層上盤發育一系列與之斜交的近東西走向的蓋層斷裂，這些走滑斷層是在漸新世受右旋走滑作用改造形成的，一般斷至東營組。

2.1.2 蓋層斷裂特征

受主干斷層多期次、多種性質的活動的控制和影響，研究區發育了大量的蓋層斷裂，這些斷裂一般延伸短、斷距小，但數量較多，以錯斷漸新統的蓋層斷層最為發育。具有多種剖面組合類型、多方向的平面展布、多套斷裂系統，構成本區既復雜又有一定規律的斷裂體系。

研究區斷裂體系是以伸展運動為主，后經走滑、反轉作用改造，剖面上具有階狀組合、羽狀組合、Y字型組合、馬尾狀組合、地壘狀組合、花狀組合等組合類型。平面上以近東西向為主，兼有北東向和北西向。近東西向斷層大多發育時間較晚，斷至層位淺，一般在東三或沙一段泥巖層中消亡，但也有較早發育和斷至基底的斷層；對沉積起一定的控制作用，特別是對東一、二段的控制作用更為明顯。北西向斷層分布局限，數量較少。這些多期發育、多方位展布的斷層，在平面上相互交錯或與主干斷層構成多種平面組合類型，主要有：分支式、階狀式、雁列式等。

2.2 斷層活動速率

通過對控制灘海東部葵花島構造帶的 22條主要斷層從沙河街期至館陶期斷層活動速率的計算和分析（圖2），控制龍王廟構造的龍北斷層f1和龍王1斷層沙一期活動速率達95 m/Ma，東三期活動速率可達170 m/Ma，東二期至館陶期活動速率減小。控制遼海18–1–1圈閉的遼海18–1–1斷層f6從沙三期開始活動，活動速率100 m/Ma，沙一二期活動速率76 m/Ma，東二期活動速率71 m/Ma；控制葵花8圈閉的f8斷層沙一二段活動速率129 m/Ma，東二期活動速率74 m/Ma。綜合分析表明，龍王廟構造的斷層東三期活動強，葵花島主體的斷層東二、東一期活動強，并且龍王廟構造的斷層活動性比葵花島主體強。

3 斷裂與油氣成藏關系分析

灘海東部發育有葵花島、龍王廟、葵東等多個復雜斷裂構造，油氣成藏與斷裂活動密切相關，其油氣藏垂向含油層系多、規模小，油氣分布疊合連片，各斷塊自成獨立油水系統（圖3）。

圖3 過錦州17–3–1井–葵花4井預測油藏剖面

3.1 斷裂與烴源巖關系

復雜斷裂帶油氣運移與斷裂活動密切相關，而油源斷裂的存在是圈閉油氣聚集成藏的最關鍵因素之一[4]。研究區與油源有關系的斷層可以分為 A、B兩類，A類為斷至沙一段或沙三段的斷層，B類則是僅斷至東三段的斷層。通過對井的統計發現，葵花島構造主體部位未出油井均位于B類或者非油源斷裂附近，因此，A類斷層為次級斷裂中的相對有利的油源斷裂,即為圖1中f6、f7和f18。

3.2 斷裂斷距與蓋層關系

蓋層是油氣聚集成藏不可缺少的條件之一，蓋層的好壞決定了研究區的勘探前景。灘海東部太葵構造帶古近系發育多套優質蓋層，其中沙一晚期和東二早期泥巖為典型的區域蓋層。

當斷距同時小于儲層厚度和蓋層厚度時，斷層側向開啟；當斷距大于儲層厚度而小于蓋層厚度時，斷層側向完全封閉[5-11]。研究區東二段發育區域蓋層，根據已知井鉆探成果，可通過東二段區域蓋層與各時期斷距關系，對油氣成藏的有利位置進行預測。表1統計結果表明，當東二段、東三段斷層斷接厚度絕對值小于100 m時，探井獲得油氣層概率較大，這對區內未鉆遇復雜斷塊目標選取具有一定指導意義，即圖1中有利斷層為：f4、f6、f8、f9、f10、f12、f14、f18、f19、f20。

3.3 斷裂活動性與油氣運聚

表1 灘海東部蓋層厚度與油氣及斷距關系

斷層活動不僅控制斷陷盆地的形成與構造格局,也控制凹陷的沉積和發育,而且影響絕大多數圈團的形成與發展，因此在一定程度上斷層決定了油氣的運移、聚集、保存等條件。準確分析和判識斷層活動的時間和強度對油氣勘探具有重要意義[5，9]。遼河灘海東部凹陷的形成與發育過程非常復雜，經歷了多期構造運動，為了對其斷層作進一步研究，通過分析斷層活動速率，研究了斷層的發育與形成情況，進一步探討灘海東部凹陷的構造形成與發育。

館陶組、東一段、東二段、東三段斷層活動速率分析結果表明，研究區斷裂活動與油氣運聚成藏具有一定關系[12–13]。當館陶組斷層活動速率小于 2.5 m/Ma時，與其斷層相關圈閉的含油氣性都較好，獲工業性油氣流的井數也明顯增多（圖4a）；以東一段斷層活動速率與東一段以下地層油氣成藏關系來看，兩者不存在明顯規律（圖4b）；東二期斷層活動速率對東二段以下地層油氣成藏產生影響，當斷層活動速率小于 35 m/Ma，明顯有利于油氣匯聚保存（圖4b）；東三期斷層活動速率小于66 m/Ma，有利于東三段及以下地層油氣匯聚保存（圖4d）。

根據斷層活動速率與油氣的研究結果，可以按照斷層活動性與油氣的關系，將斷層分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類，其中Ⅰ類為最好，Ⅱ類次之，Ⅲ類最差（表2）。從三類斷層的分布來看，龍王廟構造4條主要斷層，3條均為Ⅲ類，整體油氣成藏條件差于太葵構造；同時再結合油源斷裂和斷層斷接厚度優選出太葵構造的兩條有利斷層為：f6和f18。

表2 太葵–龍王廟構造帶斷層分類評價

4 勘探成效與潛力分析

太葵–龍王廟復雜斷裂帶受早期伸展、晚期走滑作用的影響，不同位置、不同時期斷裂活動速率等方面存在差異，造成不同斷層控制形成圈閉油氣聚集成藏具有明顯不同。近年來在該構造帶先后鉆探龍王3井以及龍王5井，鉆探結果充分表明斷層活動性對油氣成藏具有影響，使得對研究區下步勘探潛力及方向有明確認識，進一步堅定了勘探信心。

圖4 太葵–龍王廟斷裂帶斷層活動速率與油氣成藏關系

龍王3井為2009年在龍王廟構造南側實施的一口探井，完鉆井深3 661 m，東三段3 127.8～3 157.0 m試油，10 mm油嘴日產氣48 638 m3。龍王5井位于龍王廟構造北側翼，圈閉受龍北斷層（f1）控制明顯，該井僅見到熒光油氣顯示。分析該井失利原因，一方面由于龍北斷層是長期活動斷層，對東營組沉積有一定的控制作用，其所在上升盤位置砂體不發育；另一方面由于龍北斷層長期活動，活動速率較大，綜合評價為Ⅲ類斷層，對油氣運聚成藏不利。而控制龍王3圈閉的斷層f4綜合評價為Ⅰ類斷層。

因此綜合評價認為太葵—龍王廟構造帶仍有較大勘探潛力。一方面受后期走滑影響，太葵構造帶主體為規模砂體發育區，同時其沙河街組有利圈閉面積達41.55 km2，預測圈閉資源量近6 000×104t；另一方面根據斷層活動速率與油氣聚集成藏關系分析，葵花島構造存在有利的斷鼻圈閉。綜合評價認為圍繞f6、f18斷層控制圈閉，對東營組、沙河街組立體勘探，有望在該構造取得新的突破。

5 結論

（1）重點對遼河灘海東部地區葵花島構造帶斷裂特征及斷層活動速率進行研究，搞清了不同構造部位斷層活動差異性：龍王廟構造的斷層活動性比葵花島主體斷層活動性強。

（2）斷至沙一段或沙三段的斷層為相對有利的油源斷裂；當東二段、東三段斷層斷接厚度絕對值小于100 m時，探井獲得油氣層幾率較大；當館陶組斷層活動速率小于2.5 m/Ma時，與其斷層相關圈閉的含油氣性都較好；東二期斷層活動速率小于35 m/Ma時，明顯有利于油氣匯聚保存；東三期斷層活動速率小于66 m/Ma時，有利于東三段及以下地層油氣匯聚保存?？梢园凑諗鄬踊顒有耘c油氣的關系，將斷層分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類，其中Ⅰ類為最好，Ⅱ類次之，Ⅲ類最差。綜合評價認為，下一步圍繞 f6、f18斷層所控制的圈閉，對東營組、沙河街組立體勘探，有望在該構造取得新的突破。

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