周園園 李虹霖 張如才 劉丹丹

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300459)

渤海油田歷經(jīng)50余年勘探開發(fā)，遼東灣探區(qū)一直是其增儲上產(chǎn)的重要戰(zhàn)場，先后發(fā)現(xiàn)多個大中型油氣田[1-3]，但主要集中在遼西凸起及遼中凹陷中央反轉(zhuǎn)帶[4-6]。遼東凸起及其圍區(qū)多年來一直沒有大規(guī)模油氣發(fā)現(xiàn)，特別是遼東凸起北段在2014年以前已先后鉆探13口探井，但勘探成效均不理想。2014年在遼東凸起北段發(fā)現(xiàn)了錦州23-2新近系大油田，不僅證實了遼東凸起北段巨大的勘探潛力，也開啟了遼東凸起新近系油氣成藏研究的新熱潮。

目前，對遼東凸起北段的研究主要集中在構(gòu)造演化、沉積儲層等方面[7-9]，對油氣成藏的研究報道較少，尤其是走滑斷層控藏作用方面未見報道。本文以錦州23-2油田區(qū)為例，運用地層厚度差異對比法刻畫走滑斷層位移量，提出油氣運移指數(shù)定量評價斷-砂耦合關(guān)系，探討了走滑斷層對研究區(qū)油氣成藏的控制作用。本文研究結(jié)果對推進遼東凸起北段的油氣勘探進程具有重要的實踐作用，也對渤海海域類似地區(qū)的油氣成藏研究具有重要的借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

錦州23-2油田位于遼東凸起北段，受東側(cè)遼東1號和西側(cè)遼中2號兩條走滑斷裂共同控制，形成了整體依附于遼東1號走滑斷裂的大型披覆斷背斜構(gòu)造(圖1)。該油田區(qū)受東側(cè)遼東凹陷及西側(cè)遼中凹陷共同夾持，形成了“兩凹夾一凸”的構(gòu)造格局，其中遼中凹陷為遼東灣坳陷典型富生烴凹陷[10]，可為研究區(qū)提供充足油源；儲蓋組合條件優(yōu)越，新近系自下而上發(fā)育館陶組上部曲流河河道砂巖與明化鎮(zhèn)組下段曲流河泛濫平原泥巖蓋層，以及館陶組下部辮狀河河道砂巖與館陶組中部曲流河泛濫平原泥巖蓋層兩套儲蓋組合。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造單元劃分

勘探實踐表明，錦州23-2油田區(qū)油氣分布表現(xiàn)出明顯的空間差異性,縱向上油氣主要富集于新近系館陶組；平面上油氣主要分布在錦州23-2構(gòu)造南塊(儲量占比超80%)，中塊及北塊油氣分布較少。

2 走滑斷層特征

2.1 遼東1號走滑斷層

遼東1號走滑斷層為錦州23-2油田東部邊界斷層，呈NE走向，僅在局部地區(qū)發(fā)生彎曲，是一條典型的平直型走滑斷裂(圖1)。

從剖面特征看，遼東1號走滑斷層走滑特征明顯，主斷層面陡直，傾角為80°～90°，深切基巖，向上延伸至明化鎮(zhèn)組，分支斷層較少，上陡下緩；兩條分支斷層與遼東1號走滑斷裂發(fā)生會聚走滑作用，所夾持的斷塊在剖面上具有明顯的上拱現(xiàn)象，表現(xiàn)為正花狀構(gòu)造樣式，形成局部的擠壓-走滑雙重構(gòu)造(圖2)，揭示了遼東1號走滑斷裂具有壓扭性質(zhì)的應(yīng)力背景。從平面特征看，遼東1號走滑斷層伴生斷層較少，多發(fā)育R型、P型剪切斷裂及R′反向剪切斷裂，而張性T型正斷層發(fā)育相對較少[11](圖3)。

2.2 遼中2號走滑斷層

遼中2號斷層為郯廬斷裂帶的一條分支走滑斷層，平面上呈S形展布，為典型的S形走滑轉(zhuǎn)換帶。S形走滑斷層的不同段呈現(xiàn)不同的應(yīng)力環(huán)境，有局部擠壓段和局部拉張段，即走滑增壓段和走滑釋壓段[12-13]。

2.2.1主走滑斷層特征

從剖面特征看，遼中2號走滑斷層走滑作用較弱，主斷層面傾角為70°～80°，下切基巖，向上延伸至東營組一段，早期以走滑應(yīng)力為主，晚期以伸展應(yīng)力為主，雁列化分支調(diào)節(jié)斷層十分發(fā)育，可為油氣運移提供良好條件(圖2)。從平面特征看，錦州23-2油田整體位于遼中2號走滑轉(zhuǎn)換帶的釋壓段(圖1)，晚期斷層雁列化明顯，發(fā)育一系列分支斷層(圖3)。

圖2 遼東凸起北段走滑斷層地震剖面(剖面位置見圖1)

圖3 遼東凸起錦州23-2油田張性調(diào)節(jié)斷裂分布

2.2.2調(diào)節(jié)斷層特征

平面上，錦州23-2油田分為南塊(S)、中塊(M)和北塊(N)(圖3)。分別統(tǒng)計并計算了南塊、中塊、北塊調(diào)節(jié)斷層發(fā)育程度(長度、密度)及成藏期(館陶組沉積末期—現(xiàn)今)斷層活動速率。對比結(jié)果表明，錦州23-2油田南塊的晚期調(diào)節(jié)斷層明顯更為發(fā)育，活動性更強，斷層輸導(dǎo)條件更為優(yōu)越(表1)。

表1 遼東凸起錦州23-2油田晚期調(diào)節(jié)斷層發(fā)育特征、活動速率統(tǒng)計

3 走滑斷層對油氣成藏的控制作用

3.1 壓扭性走滑斷層走滑強度控制油氣保存條件

遼東1號走滑斷層壓扭性質(zhì)明顯，在滑動過程中斷層兩盤的巖體長距離相對錯動、緊密磨擦和研磨，往往在斷面上形成大量的斷層泥，對油氣封閉有利。而走滑速率越快，走滑位移量越大，斷層泥越發(fā)育，封閉油氣能力越強。因此，走滑位移量及走滑速率的計算是壓扭性走滑斷層側(cè)封能力評價的重要內(nèi)容[14-15]。

結(jié)合構(gòu)造變形機制及前人研究成果[16-17]，利用地層厚度差異對比法精細刻畫遼東1號走滑斷層走滑位移量，即走滑斷層兩盤在被錯斷之前同一地質(zhì)點的地層厚度大致相同，但發(fā)生走滑作用之后對兩側(cè)地層厚度進行統(tǒng)計會形成一個趨勢線，固定其中一盤的地層厚度變化趨勢，依次與另一盤的進行比對，當(dāng)達到最相似時所經(jīng)過的距離即為走滑位移量。

依據(jù)此方法，對遼東1號走滑斷層北段、中段、南段(均為平直部位)的東營組一段和二段、館陶組及明化鎮(zhèn)組的走滑位移量進行計算(表2),結(jié)果顯示，東營組一段和二段走滑速率最強，其次是館陶組，明化鎮(zhèn)組以后明顯減弱；而從走滑位移量來看，東營組一段、二段和館陶組的走滑位移量大致相同，明化鎮(zhèn)組以后走滑位移量極小。從空間上看，遼東1號走滑斷層在不同部位因其走向、所受應(yīng)力等的不同會表現(xiàn)出不同的走滑位移強度，錦州23-2油田區(qū)北段及南段走滑強度明顯強于中段。

表2 遼東凸起遼東1號走滑斷裂各時期走滑位移量及走滑速率

綜合以上分析，遼東1號走滑斷層為典型壓扭性斷層，錦州23-2油田區(qū)北段及南段在館陶組沉積時期走滑量為4 km，走滑速率為0.222 km/Ma，走滑強度大。因此，遼東1號走滑斷層北段及南段館陶組封閉能力極強，為錦州23-2油田區(qū)館陶組油氣富集提供了有利保存條件。

3.2 走滑轉(zhuǎn)換帶釋壓段斷-砂耦合控制油氣運移條件

錦州23-2油田區(qū)位于遼中2號走滑轉(zhuǎn)換帶釋壓段，晚期走滑斷層雁列化明顯，調(diào)節(jié)斷層發(fā)育，溝通遼中北洼富生烴洼陷，對油氣起垂向運移作用。而新近系河流相砂體既是油氣的儲集空間，又可以作為油氣的橫向運移通道。因此，斷裂與砂體的耦合構(gòu)成油氣輸導(dǎo)通道，兩者耦合關(guān)系的好壞決定了油氣運移條件的優(yōu)劣[18-19]，對錦州23-3油田區(qū)油氣成藏規(guī)模具有明顯控制作用(圖4)。

圖4 遼東凸起北段錦州23-2油田油氣運移剖面(剖面位置見圖1)

為了定量表征研究區(qū)斷層與砂體耦合關(guān)系及定量評價研究區(qū)油氣輸導(dǎo)條件，提出了油氣運移指數(shù)的概念，即

I=LMVK

(1)

式(1)中:I為油氣運移指數(shù)；L為調(diào)節(jié)斷裂平均長度；M為調(diào)節(jié)斷裂密度；V為調(diào)節(jié)斷裂活動速率；K為砂體總厚度/砂體個數(shù)。

對決定油氣運移指數(shù)的4個要素進行詳細統(tǒng)計，其中K是基于主要含油層段館陶組進行統(tǒng)計。依據(jù)式(1)，系統(tǒng)計算了錦州23-2油田南塊、中塊、北塊的油氣運移指數(shù)。根據(jù)計算結(jié)果并結(jié)合測井解釋成果，發(fā)現(xiàn)錦州23-2油田區(qū)油氣運移指數(shù)與油層厚度呈現(xiàn)出明顯正相關(guān)。其中，錦州23-2油田南塊油氣運移指數(shù)最高(為291.88～492.31)，該塊內(nèi)的5口探井均獲得了較好的油氣，發(fā)現(xiàn)測井解釋平均油層厚度超過50 m，發(fā)現(xiàn)的油氣儲量占比超過80%；北塊油氣運移指數(shù)次之，北1井油氣運移指數(shù)為112.25，測井解釋油層厚度28.5 m；而中塊油氣運移指數(shù)最低，2井油氣運移指數(shù)為16.97，測井解釋僅揭示了2.8 m油層(圖5)。

綜合以上分析，油氣運移指數(shù)能夠定量表征研究區(qū)斷-砂耦合油氣運移條件優(yōu)劣，而運移條件間接控制了油氣平面分布差異。當(dāng)油氣運移指數(shù)大于200時，指示油氣運移優(yōu)勢區(qū)，油氣富集程度高；當(dāng)油氣運移指數(shù)為100～200時，指示一般油氣運移區(qū)，油氣富集程度中等；當(dāng)油氣運移指數(shù)小于100時，指示油氣運移條件差，油氣富集程度最低。

圖5 遼東凸起錦州23-2油田油氣運移指數(shù)與油層厚度關(guān)系

4 結(jié)論

1) 遼東凸起北段發(fā)育遼東1號和遼中2號兩條走滑斷層，其走滑斷層特征存在差異。其中，遼東1號斷層走滑特征明顯，斷面陡直，分支斷層較少，所夾持斷塊上拱現(xiàn)象明顯，為壓扭性走滑斷層；遼中2號斷層為S形走滑轉(zhuǎn)換帶，錦州23-2油田區(qū)處于走滑轉(zhuǎn)換帶釋壓段，走滑特征較弱，晚期雁列化明顯，張性調(diào)節(jié)斷層發(fā)育。

2) 壓扭性走滑斷層走滑強度控制錦州23-2油田區(qū)油氣保存條件。遼東1號壓扭性走滑斷層北段及南段在館陶組沉積時期走滑量為4 km，走滑速率為0.222 km/Ma，走滑強度大，斷層封閉油氣能力極強，為錦州23-2油田區(qū)館陶組油氣富集提供了有利保存條件。

3) 走滑轉(zhuǎn)換帶釋壓段斷-砂耦合控制錦州23-2油田區(qū)油氣運移條件。錦州23-2油田區(qū)位于遼中2號走滑轉(zhuǎn)換帶釋壓段，晚期調(diào)節(jié)斷層與新近系河流相砂體耦合構(gòu)成油氣運移通道。油氣運移指數(shù)與油層厚度呈現(xiàn)出明顯正相關(guān)關(guān)系，其中南塊油氣運移指數(shù)最高，油層厚度最大，油氣富集程度最高。