龐宏磊，張營革，師 濤

（中國石化勝利油田分公司 物探研究院，山東 東營257022）

斷層通過對油氣運移期次、方向、途徑和規(guī)模的控制，影響著油氣藏的形成、類型及展布規(guī)律。斷層封閉性研究對油氣勘探尤為重要。早期研究認為，郭局子洼陷沙二段灘壩砂巖以構造－巖性油藏為主，勘探重點為尋找有利儲層發(fā)育區(qū)，為此做了大量工作，在地震屬性預測方面取得了大量成果［1］，同時在鼻狀構造［2］、不整合面［3］、古地層壓力［4］等因素與油氣運聚的關系方面也有重要認識。近年來，在斷層下降盤部署的鉆井巖心均顯示良好但試油大部出水，此類問題嚴重制約了勘探進展。本文在系統(tǒng)分析郭局子洼陷的斷層分布特征和活動性基礎上，針對灘壩砂巖非均質分布的特點，優(yōu)選垂向封堵系數(shù)法、橫向封堵系數(shù)法和斷層有效泥比率法，開展斷層封閉性定量評價研究，明確郭局子洼陷非均質灘壩砂巖油氣運移規(guī)律和有利成藏區(qū)帶，對相關地區(qū)的勘探具有一定的參考價值。

1 地質概況

郭局子洼陷位于車鎮(zhèn)凹陷東段，南北受義和莊凸起和埕子口凸起夾限，東西分別與大王北洼陷和渤南洼陷相連，呈北陡南緩、東淺西深的箕狀斷陷盆地（圖1），勘探面積約300km2。研究區(qū)西段深洼區(qū)富含烴源巖，沙河街組多套儲層出油，但均未形成規(guī)模，勘探程度低。

圖1 郭局子洼陷構造綱要圖

研究區(qū)沙二段發(fā)育窄盆淺湖型灘壩砂巖，南北雙物源，但物源供給不足，以灘砂發(fā)育為主，單層砂體厚度為0.5～2.5m，橫向連通差，多套砂體組合成砂組，砂組間泥巖夾層發(fā)育，呈“泥包砂”結構。沙二段地層在構造高部位“上剝下超”，形成多條尖滅環(huán)帶。上覆沙一段與下伏沙三段主要發(fā)育厚層油泥巖和泥巖，包夾沙二段灘壩砂巖形成相對密閉的封存箱。依據(jù)實鉆井測錄井顯示以及地化指標分析，沙二段灘壩砂巖中的油氣主要來自下伏的沙三段中下段烴源巖，屬于下生上儲的油氣成藏模式［5］。

2 斷層展布特征

郭局子洼陷在沙二段共發(fā)育各類斷層56條，其中大型控凹斷層有4條，為埕南斷層、大35斷層、義東斷層和孤西斷層，其余斷層大多為這4條控凹斷層的派生分支斷層?？匕紨鄬涌刂浦肿油菹莸臉嬙斐练e演化，延伸長度為10～30km，斷距為500～1 300m，沙二期的斷層活動速率為11～400m/Ma，為主要的油源斷層，因此本文將斷層封閉性研究重點放在其余低級別斷層。

2.1 埕南斷層組合

埕南斷層組合由埕南斷層和大王東斷層共同右旋扭張應力下的一系列伴生斷層組成，按應力方向可細分為兩組［6－11］。一組為埕南斷層的伴生斷層，如大211、大360斷層，多近東西向展布，延伸5～7km，多拐點，南傾正斷層，斷距下大上小，最大至300m。第二組為大王東斷層伴生斷層，如郭15斷層，呈近南北向串珠狀展布，延伸約1km，主要在深層發(fā)育，斷距一般小于100m。兩組斷層在平面上交錯呈帚狀，垂向上為間隔不均的“Y”狀，西部斷距明顯強于東部。近埕南斷層處多表現(xiàn)為鏟狀，上陡下緩；向洼陷深處，斷層逐漸轉為板狀，斷距加大。兩組斷層斷穿沙河街組，至東營組活動停止。

2.2 南坡斷層組合

南坡斷層組合是喜山期左旋拉張應力下盆地斷陷期形成［6－11］的，為近東西向展布的盆傾正斷層，沿地勢變化呈平行束狀排列，局部呈網(wǎng)狀，東密西疏，4條主斷層延伸長度為5～10km，為同沉積斷層，其余次生斷層多沿地層走勢發(fā)育，延伸小于3km。垂向上南坡斷層系列呈高角度板狀疊瓦排列。

2.3 義東斷層組合

義東斷層是燕山期發(fā)育的控制義和莊凸起和沾化凹陷的走滑拉張斷層，主體沿北北東向延伸，傾向北西。郭局子洼陷內為其末段，切割孤西斷層，傾沒于渤南洼陷，延伸10km，多派生斷層，組合發(fā)散呈帚狀，斷面陡直呈板狀，斷距一般大于100m。

2.4 孤西斷層組合

孤西斷層為燕山構造期發(fā)育的北西向斷層，斷穿中生界、古近系和新近系，落差下大上小，約80～200m，與埕南斷層共同作用，切割渤南洼陷、郭局子洼陷北帶，形成復式地塹構造。孤西斷層傾沒于郭局子洼陷東北部，郭14、郭6和郭斜13斷層呈倒“Y”型，傾向北西，延伸約10km。垂向上呈花狀切割古近系和新近系，至館陶期末停止活動。

研究表明，溝通下伏沙三段烴源巖和沙二段灘壩砂巖，且在烴源巖排烴期－東營期末活動的斷層才能作為油源斷層［12］。據(jù)此，埕南斷層組合及南坡高部位的大7斷層、低部位的大3斷層，具備區(qū)域油源斷層條件；南坡中部的大30、大93等斷層未斷至沙三段，只控制沙二段內部油氣運移。郭局子洼陷烴源巖主要發(fā)育在洼陷西部，而孤西和義東組合的東部生烴能力較弱，該兩組斷層只能將渤南洼陷的油氣運移至郭局子洼陷東部，運移能力有限。

3 斷層活動性

油源斷層的輸導能力與其斷層本身的發(fā)育特征具有極大相關性，通過對其延伸長度、發(fā)育密度、傾角、斷距和活動性分析，可定性的表征出斷層的輸導能力，即斷層活動性越強，輸導能力越強［12］。本文通過斷層活動速率和斷距兩個指標表征郭局子洼陷斷層的活動強度。

斷層活動速率為斷層上下兩盤、同一地層的沉積厚度差與該地層沉積時間的比值，單位為m/Ma。大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析表明，郭局子洼陷斷層活動速率變化呈梭型，沙二期活動最為劇烈，平均活動速率為30 m/Ma，至東營期大多數(shù)斷層活動性減弱。義東斷層組合在沙二期最為活躍，其主斷層－郭15斷層活動速率已達到180m/Ma，但該組合沙一－東營期活動速率較低，說明其在排烴期－東營末期，斷層活動性減弱，油氣輸導能力弱。孤西斷層組合整體活動速率較低，油氣輸導能力同樣較弱。埕南斷層組合在沙一－東營期的活動速率均值達到15m/Ma，為郭局子洼陷較大值，分析認為該組合油氣輸導能力最強。南坡組合僅大7和大3斷層具備油氣輸導能力（圖2）。

郭局子洼陷斷層斷距由深至淺逐漸變小，表明斷層的消亡過程，沙二段的平均斷距為80m，埕南和義東斷層組合斷距較大，活動較為劇烈，南坡斷層斷距最小，驗證了活動速率分析的正確性（圖3）。

圖2 郭局子洼陷次級斷層活動速率分析

圖3 郭局子洼陷次級斷層斷距分析

總之，郭局子洼陷斷層活動性具有明顯的分帶性，北帶強于南坡，東部強于西部（圖2、3）。

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4 斷層封閉性

針對沙二段灘壩砂巖相對密閉、類似“封存箱”結構的圈閉特征和“泥包砂”的沉積結構，要分析其油氣分布的規(guī)律性，必須考慮油氣能否運移充注，是否向淺層散逸，在灘壩內部如何側向運移等幾個方面，涉及斷層垂向和側向兩個方向的封閉性研究。垂向封閉性指斷層輸導下伏沙三段烴源巖的油氣充注并封存在灘壩儲層中的能力；側向封閉性指斷層對沙二段灘壩內部砂體間油氣運移的封閉能力［12］。

4.1 垂向封閉性分析

油氣沿斷層內破碎帶在浮力作用下向淺層運移，控制其運移能力的主要為斷層破碎帶寬度、破碎帶充填物類型及壓實程度、破碎帶化學沉淀膠結程度、斷面壓力等，而泥巖充填物質對輸導能力的制約性最強。斷層垂向封閉系數(shù)指斷層落差和蓋層（泥質成分）厚度的比值，以此來分析斷面泥巖涂抹對油氣垂向運移的阻礙能力，從而判斷垂向上油氣運移的能力［13］。斷層垂向封閉系數(shù)越小，斷層垂向封閉性越好。沙二段與其他地層接觸處發(fā)育厚度不均的泥巖，此處將其作為蓋層分析斷層的垂向封閉能力。斷層垂向封閉系數(shù)R可以表示為

式中，L為斷層垂直落差，m；H為蓋層疊加厚度，m。

下伏沙三段發(fā)育大套烴源巖，因此沙二段底部斷層的垂向封閉系數(shù)（油氣充注能力）主要受斷距控制，斷距越大，油氣充注能力越強。研究表明，R底值域范圍為4～20，R值越小，垂向封閉性越差，埕南和義東斷層組合輸導能力最強。結合鉆井試油得出，郭局子洼陷R底＝8為油氣充注的下限值。當R底＜8時，斷層垂向封閉，儲層多解釋為干層或水層。

上覆沙一段底部多發(fā)育白云巖，泥巖層厚度較小，但斷層斷距也較小。研究表明，沙二段頂部斷層垂向封閉系數(shù)R頂值域為2～10，垂向封閉性強于底部，對已成圈閉形成良好的保護。依據(jù)鉆井試油得出郭局子洼陷R頂＝5為油氣散失的上限值。當R頂＞5時，斷層垂向開啟，油氣有散失的可能。

4.2 灘砂側向封閉性

斷層兩盤巖性配置是分析薄層砂巖側向封堵的關鍵。泥巖厚度大，則薄砂體對接泥巖可能性增大，斷層帶泥巖涂抹程度增高，側向封堵的可靠性隨之增加。大量斷層實例研究表明，除純泥頁巖外，其他泥質含量高的巖性，也可提高側向封堵的可能性，因此提出了ESGR的概念，即有效斷層泥比率，以準確預測斷層帶中斷層泥含量和泥巖涂抹的程度［11］。ESGR值越大，斷層側向封閉性越好。有效斷層泥比率的公式為

式中，h為泥巖層厚度，m；H為斷層斷距，m。

當ESGR≤14%時，斷層帶內部主要發(fā)育碎裂巖；14%＜ESGR≤40%時，斷層帶內部主要發(fā)育類泥質砂巖；ESGR＞40%時，主要發(fā)育泥巖涂抹。

研究表明，郭局子洼陷北部陡坡帶灘壩泥質成分較多，ESGR值為136%～405%，斷層側向封閉性極好，薄層灘砂間橫向不連通。郭局子南坡灘砂泥質含量近洼陷處含量增高，厚度為10～200m，ESGR值域為48%～532%，斷層側向封閉性大部較好，僅高部位的大7、大93等斷層側向封閉較差，油氣沿砂體橫向朝地層高部位運移，大7、大30等井鉆遇含油水層。

4.3 壩砂側向封閉性

斷層對厚層壩砂的側向封堵性受控因素較多，涉及構造、儲集、巖性等多方面。斷層橫向封閉系數(shù)F由構造封閉系數(shù)C、儲集封閉系數(shù)R和巖性封閉系數(shù)G綜合而得，該方法準確度高，適用于單砂體儲層的側向封閉性研究，F(xiàn)值越大，斷層對砂體橫向封閉能力越高［13］。橫向封閉系數(shù)法的計算公式為

式中，G為巖層封閉系數(shù)，封閉層是純砂巖時為0，泥質砂巖時為0.5，砂質泥巖時為0.75，泥巖時為1.0；L為斷層垂直落差，m；H為蓋層厚度，m；h為儲層厚度，m。

依據(jù)鉆井錄井數(shù)據(jù)，郭局子洼陷洼陷深處巖性封閉系數(shù)G取1，北帶和南坡的低部位巖性封閉系數(shù)G取0.75，高部位取0.5。研究表明，郭局子洼陷斷層的橫向封閉系數(shù)分布區(qū)間為21%～246%，依據(jù)鉆井試油分析得出，郭局子洼陷斷層側向封閉系數(shù)F＝70為成藏下限值。當F值＞70時，斷層多為泥巖涂抹，側向封閉壩砂成藏，集中在北帶。當20＜F＜40時，斷層破碎帶開啟，油氣可散失，砂體構造位置低含水，主要分布在郭局子洼陷西段南坡。郭局子洼陷東段斷層橫向封閉系數(shù)F值南低北高，橫向變化快，與泥質成分的分布關系密切。

綜上所述，郭局子洼陷沙二段斷層封閉性具有明顯的區(qū)域性和分段性，導致油氣分布的差異性。埕南斷層組合垂向充注能力強，側向封堵能力好，油氣沿斷層運移至斷層下降盤儲集體中富集成藏，斷距越大，含油高度越大，是較有利的構造－巖性油藏勘探區(qū)帶。南坡斷層組合僅構造低部位的大3斷層中段具有垂向輸導能力，其余斷層僅對薄層砂巖形成側向封堵；油氣沿大3斷層中段運移到沙二段后，在浮力驅動下，沿厚層壩砂運移通道，進一步向構造高部位運移，在巖性尖滅帶可形成地層－巖性油藏。郭局子西部的義東、孤西兩個斷層組合垂向和側向封堵性均較差，油氣多散逸至淺層，勘探潛力較低。

4 結 論

（1）郭局子洼陷斷層分布具有明顯的區(qū)帶性，可分為埕南斷層組合、南坡斷層組合、義東斷層組合及孤西斷層組合。油源斷層主要分布在洼陷西部的埕南斷層組合和南坡的大7、大3斷層。

（2）斷層活動性定性反映油氣輸導能力，郭局子洼陷斷層活動性北帶比南坡活動劇烈，東部比西部活動性強。

（3）郭局子洼陷沙二段斷層封閉性具有明顯的區(qū)域性和分段性，導致油氣分布的差異性。西部油氣資源豐富，是郭局子洼陷的重點勘探區(qū)帶。埕南斷層組合垂向充注能力強，側向封堵能力好，可形成構造－巖性油氣藏；南坡組合側向封堵差，油氣聚集地層高部位，形成地層－巖性油氣藏；東部油氣多散逸，勘探潛力小。

［1］陳香朋，韓國慶，田建華，等.地震屬性技術在郭局子洼陷沙二段巖性油藏描述中的應用［J］.地球物理學進展，2008，23（3）：846－851.

［2］王來斌.徐懷民.張本琪.車鎮(zhèn)凹陷鼻狀構造與油氣富集的關系［J］.西安石油學院學報：自然科學版，2003，18（6）：1－4.

［3］李長寶.車鎮(zhèn)凹陷不整合特征及地層油氣藏形成模式 ［J］.石油地質與工程，2007，21（5）：16－19.

［4］曾治平，郝芳，宋國奇，等.車鎮(zhèn)凹陷套爾河洼陷古地層壓力演化與油氣幕式成藏［J］.石油與天然氣地質，2010，31（2）：193－197，205.

［5］李凌.車鎮(zhèn)凹陷西部沙二段油氣成藏條件及勘探方向分析［J］.石油地質與工程，2009，23（5）：28－31.

［6］劉國寧，符晶，楊紅敏，等.渤海灣盆地濟陽坳陷車鎮(zhèn)凹陷構造特征研究在油氣勘探中的應用［J］.中國科技博覽，2013（21）：29.

［7］張本琪，張洪山，康仁華，等.車鎮(zhèn)凹陷層序地層與石油地質［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2004：6.

［8］楊超，陳清華.濟陽坳陷構造演化及其構造層的劃分［J］.油氣地質與采收率，2005，12（2）：9－12，22.

［9］王穎，趙錫奎，高博禹.濟陽坳陷構造演化特征［J］.成都理工學院學報，2002，29（2）：181－187.

［10］劉朝露，夏斌.濟陽坳陷新生代構造演化特征與油氣成藏組合模式［J］.天然氣地球科學，2007，18（2）：209－214，228.

［11］呂延防，黃勁松，付廣，等.砂泥巖薄互層段中斷層封閉性的定量研究［J］.石油學報，2009，30（6）：824－829.

［12］付廣，周亮，安立剛.油源斷層輸導油氣能力定量評價與油氣聚集——以南堡凹陷東一段為例［J］.巖性油氣藏，2012，24（4）：8－12.

［13］任森林，劉琳，徐雷.斷層封閉性研究方法［J］.巖性油氣藏，2011，23（5）：101－105，126.