唐庄地区沙河街组构造特征及油气富集

2009-05-25王明健国景星梁金萍王颖

特种油气藏 2009年2期

关键词：断层

王明健　国景星　梁金萍　王　颖

文章编号：1006-6535(2009)02-0027-03

摘要：利用测井资料合成地震记录对三维地震剖面进行标定，以此为基础对唐庄地区沙河街组构造进行精细解释。构造研究发现，唐庄地区断层极为发育，平面和剖面组合形态多样，组成不同类型构造带。通过对构造特征和油气分布特征的综合分析认为，断裂控制了唐庄地区油气运移和聚集，并指出了油气聚集的有利区域，为后期油气开发提供了依据。

关键词：沙河街组；断层；构造带；油气聚集；唐庄地区；惠民凹陷

中图分类号：TE122.2

文献标识码：A

前言

唐庄地区位于惠民凹陷西部，地层总体北高南低，为东南倾地层、大型单斜构造基础上继承性发育的后期洼中隆构造，受区内断层(近平行排列的北北东向临邑大断层、张集断层和唐庄断层)影响^[1]，形成鼻状构造背景上的复杂断裂带^[2]，构造延伸方向与凹陷走向一致，为北东东向。唐庄地区沙河街组断层多、区块分割性强、岩性岩相变化快、储层非均质性严重等，加之先前并未作为重点区块开展深入研究，导致开发过程中对主力产油层位、产油区块等认识不清，存在一定的盲目性和随机性。因此，通过利用测井资料合成地震记录对三维地震剖面进行标定，对目的层构造进行了精细解释，对其构造特征及构造对油气聚集的控制作用进行了研究。

1 构造特征

1.1 断层级别及特征

唐庄地区自第三纪以来持续遭受强烈区域引张作用，并可以划分为早(沙四段—孔店组)、中(沙三段—沙二下段)、晚(沙二上亚段—东营组)3个断陷阶段。持续的引张作用导致区内断裂活动十分强烈，发育不同规模断层60余条，均为正断层，根据断层走向可以将其分为北东向(或北北东向)和近南北向2组，北东向断层发育数量较多。根据断层规模及其对构造、沉积、油气的控制作用，将区内断层分为二、三、四级。

1.1.1 二级断层

区内二级断层具有发育早、延伸距离长、断距大、继承性强等特征，是控制构造带发育的断层，包括张集断层、临邑断层和唐庄断层，其中临邑断层是研究区最重要的二级断层。临邑断层位于临邑断裂构造带西部，形成于孔店组沉积期，是控制中央构造带的一条主断层，走向为近北东—北东东向，倾向南东，研究区内延伸长度约为60 km，向下断开基底，向上断至明化镇组^[3]，剖面形态为铲形或座椅式，常伴生次级断层。临邑断层为研究区构造变形主要应力来源，明显控制断层两盘古近系地层厚度，强烈活动时期为沙二段沉积晚期至沙一段沉积期。

1.1.2 三级断层

区内三级断层主要发育于渐新世，为控制断块发育的主断层，同时也控制了断层上、下盘岩层厚度，属于一级或二级断层派生断层。研究区内发育多条北东东向三级断层，延伸长度一般为1.5～4.5 km，断距为20～100 m，断层面多呈弧形。三级断层与二级断层相切或相交，断裂平面组合呈明显“网格化”。三级断层对古近系沉积有一定的控制作用，并产生少量断裂伴生构造。

1.1.3 四级断层

区内四级断层为三级断层的次级派生断层，多发育于东营运动时期，主要分布于局部构造上，具有多方向性，是划分断块的依据。四级断层延伸距离一般较短，上部断距相对较大，向下断距减小直至消失。

1.2 断层空间分布

1.2.1 断层平面组合形态

唐庄地区断层平面组合样式以网格状、平行式和斜交式为主。

(1) 网格状断层组合常见于研究去中部，由北北东向三级断层与近东西向四级断层相互交织而成，断裂作用以伸展作用为主，并叠加了走滑作用和重力作用。

(2) 平行式断层组合多见于研究区中西部，张集、临邑断层间及临邑、唐庄断层间，三级断层平行排列，断层性质相同，规模相当，相邻断层间距离相差不大。其中，位于临邑、唐庄断层间(临邑断层下盘)的三级断层基本为北东走向，而临邑、唐庄断层间(临邑断层上盘)三级断层多为北东东走向。

(3) 斜交式断层组合在研究区内较为常见，由三、四级断层与二级断层斜交而成，并导致三、四级断层发生终止。

1.2.2 断层剖面组合形态

唐庄地区断层剖面组合形式以阶梯状、地堑-地垒式和“y”字形组合较为常见。

(1) 阶梯状断层在研究区内较为常见，主要分布于研究区东北部、西部和中部。阶梯状断层由若干条产状基本一致的正断层组合而成，各断层上盘依次向同一方向降落，构成阶梯(图1)，各断层面常呈板式或铲式。

(2) 地堑-地垒式剖面组合主要分布于研究区中部和东南部，由2条或2条以上大致平行的正断层组成地堑和地垒(图2)，断层面多为铲式。

(3) “y”字形和反“y”字形剖面组合在研究区最为常见，由主干断层与其上盘低级别断层组合而成，剖面上呈“y”字和反“y”字形(图1、2)。“y”字形和反“y”字形断层组合由于断层相互切割，易形成断块圈闭。

1.3 构造带类型

唐庄地区位于唐庄—肖庄断裂带，经历多期构造演化阶段，断裂极为发育，并具有多期叠加特征，构造格局主要表现为主干断裂和断裂伴生的系列局部构造共同控制的一系列断块、断鼻、断阶。

1.3.1 复杂断裂构造带

唐庄地区位于临邑断裂构造带西部，被北东东向临邑大断层贯穿。研究区东北部主要发育反向正断层构造带，北以张集断层为界，东南部至临邑大断层(即临邑断层下盘)，区内发育多条反向正断层，断层走向近于平行，断层面西北倾或近北倾；区内地层倾向多变，包括南东向、西南向和北西向三种，与反向断层一起构成了典型的屋脊小断块，是本区油气聚集的有利地带。

1.3.2 断阶带

断阶带主要发育于凹陷缓坡一侧，为斜坡向深洼陷过渡的转折带被多条走向平行于斜坡的断层切割的结果。受古地形控制，断阶带往往为沉积岩性变化带，岩性变化与断层组合易形成良好断层-岩性封闭。唐庄地区主要发育2个大型断阶带：其一位于研究区的西南部，张集、临邑断层之间，断层走向为北东—南西向，断层面倾向为南东向，与区域地层倾向相同或相近，但与局部地层倾向相反，一般发育3～5个台阶；另一断阶带分布于研究区中部和中东部，临邑断层上盘，断层走向为北东—南西向，断层面倾向为西北向，与地层倾向相反，地层整体上由西北向东南降低，发育3～4个以反向断阶为主的台阶，被近东西向四级断层切割形成众多排列整齐的小型断块，油气聚集于断块高部位，使该断阶带成为唐庄地区油气最富集区域。

1.3.3 地堑-地垒带

地堑-地垒构造带在研究区内发育较少，主要分布于研究区中部、南部和东南部地区，且地堑与地垒相间排列，勘探尚未发现油气聚集。

2 断裂对油气聚集的控制作用

唐庄地区勘探工作表明，油气主要分布于构造高部位，构造是油气聚集的主要控制因素^[4]。断裂系统对油气富集的控制作用最为明显，不仅控制了生油洼陷的发生和发展、断裂伴生构造的发育及断块圈闭的形成，而且控制了油气的运移和聚集。

第2期王明健等：唐庄地区沙河街组构造特征及油气富集 2.1 断裂系统控制油气富集与分布

研究区内不同级别断层对构造演化和油气运聚具有不同的作用：二、三级断层控制油气的运移和聚集，三、四级断层则对油气的局部富集具有关键性作用，使临南洼陷沙三段烃源岩生成的油气沿切穿源层的断层向浅部运移，聚集于三、四级(特别是三级)断层附近的断块高部位，复杂小断块、断鼻等构造成为油气富集的重点区域(图3、4)。实践表明，研究区北部含油层段主要为沙一段和沙二段，研究区中部含油层段主要为沙二段，少量油气分布于沙三上亚段，含油层位依次抬升，反映由北向南油气由低部位向高部位运移。由此推断，研究区南部沙三上亚段可能存在油气聚集。

2.2 断层封闭性影响油气富集

断层封闭机理主要包括对置封闭、泥岩涂抹封闭、颗粒碎裂封闭和成岩封闭等^[5]。研究区断层封闭以对置封闭为主：沙一段、沙二段和沙三上段单层砂体厚度适中，与断层另一盘非渗透岩层形成对置封闭，富集油气成藏；沙三中亚段中上部和沙三下亚段由于单砂体厚度过大，断层封闭作用较差，少见油气聚集(图3、4)。

2.3 断层活动影响油气富集

唐庄地区断层活动的多期性和长期性导致早期聚集的油气破坏或部分破坏，油气沿断层继续运移并在新的圈闭内再次聚集，使纵向含油井段长，含油层位多，而含油富集程度不高；同时，也使平面上油气沿主控断层呈条带状展布^[6]。由于不同期次构造运动断裂活动性质不同，油气运移形式也不同：东营运动(喜马拉雅运动二幕，即沙一段—东营组沉积时期)产生大量新断层，构造应力成为该时期油气运移的主要动力^[7]，油气主要沿断层由下部层系向上部层系运移，形成构造高部位的油气藏；喜马拉雅运动三幕(馆陶组—明化镇组沉积时期)，唐庄地区整体下沉进入拗陷阶段^[8]，地层埋藏深度增加，地层温度升高，烃源岩进入高成熟—过成熟阶段，生成烃类流体沿储层由构造低部位向高部位运移，并在邻近生油洼陷的圈闭中聚集成藏(图5)。