荣兴屯构造带断裂特征及油气地质意义*

2014-06-07陈国民李三国王海峰时林春高建军

西南石油大学学报(自然科学版) 2014年3期

陈国民，李三国，王海峰，时林春，高建军

1.重庆科技学院石油与天然气工程学院，重庆沙坪坝 401331；2.中国石化石油工程技术研究院测录井研究所，北京朝阳 100101；3.中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院，四川成都 610050；4.中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010

荣兴屯构造带断裂特征及油气地质意义*

陈国民1，李三国2，王海峰3，时林春4，高建军4

荣兴屯构造带油气分布深受断裂系统影响致使其分布规律不清楚。为揭示荣兴屯断裂特征及其油气地质意义，通过地震剖面、构造图和平衡剖面等厘定了断裂的级别、性质和空间组合特征。研究表明，本区断裂的性质、特征及演化极为复杂，平面上可划分为北东向主级断裂和北西向次级断裂，纵向上依次发育了沙三期伸展断裂、东营期走滑断裂及馆陶期压缩断裂，3种不同性质的断裂系统在纵向上叠加后构成了本区复杂的断裂体系。这种复杂断裂体系深刻影响到油气藏形成、分布与调整等诸多方面，具体表现为其差异活动导致了凸凹相间的基本构造格局与油气藏的形成，控制了烃源、各类圈闭以及火山岩—砂岩—泥岩三元储集结构的发育，是油气运移的主要通道和重要找油线索，大部分油气藏依附于各级断裂及其相关构造。

荣兴屯；断裂；组合样式；断裂体系；油气成藏

陈国民，李三国，王海峰，等．荣兴屯构造带断裂特征及油气地质意义[J]．西南石油大学学报：自然科学版，2014，36（3）：19–26．

Chen Guomin,Li Sanguo,Wang Haifeng,et al．Fault Characteristics and Hydrocarbon Geological Significances in Rongxingtun Structural Zone of East Sag，Liaohe Depression[J]．Journal of Southwest Petroleum University：Science&Technology Edition，2014，36（3）：19–26．

引言

荣兴屯构造带处于辽河拗陷东部凹陷的东南端，其北接驾掌寺洼陷，西临二界沟洼陷，南抵太阳岛构造带，东至荣36—荣54井区三维地震工区边界（图1）。构造带主体呈北东走向，长约22 km，宽约14 km，勘探面积约300 km2，是在前古近系基底上继承性发育的复杂断裂背斜带[1-8]。

图1 荣兴屯地区东营组二段（Ed2）底界构造图Fig.1 Structural bottom map of the second member of Dongying Formation，Rongxingtun Area

本区的勘探始于1965年，1991年建成并投产荣兴屯油田。目前已实现三维联片，完钻了各类探井与生产井110余口，其中40口井喷出工业油气流，28口井见到油气显示，探明了中生界、古近系沙河街组沙三上亚段与沙一段及东营组、新近系馆陶组与明化镇组等6套含油气层系[2-8]。

经过20余年的开发，稳产难度增大，需要积极寻找储量增长接替目标。经过探索，2011年12月底完钻的荣89井在东营组二段获得了高产气流，揭示本区仍有较大的勘探潜力。

就已探明的68口油气井进行深入分析，发现探明层位主要集中于东营组、沙一段等层位，深层勘探程度低；平面上井位多集中于荣兴屯背斜带、油燕沟潜山带，紧临二界沟洼陷的荣兴屯斜坡带勘探程度低。这有多方面的原因，而断裂特征及其对油气成藏的影响等方面研究不够深入，成为制约本区深化勘探的重要因素之一。

针对荣兴屯地区断裂特征及其控藏作用等方面缺乏整体性研究和认识，以地震剖面图及构造图分析为基础，结合对已探明油气藏的解剖，阐明了本区的断裂性质及其演化的复杂性对油气成藏具有重要的控制作用。

1 断裂特征

断裂构造能够体现或反映区域变形特征，因而是构造分析的主要内容[9-13]。研究区因处于郯庐断裂带东北分支的复杂动力学背景之中，区域上主要经历了沙三期的引张裂陷—东营期的张扭走滑—馆陶期的收敛拗陷发展的全过程，伴随区域构造演化的复杂性和特殊性，荣兴屯构造带产生了大量的断裂构造[1]。

利用三维地震资料，结合钻井资料编制了研究区沙河街组三段与一段、东营组等6个层位的底界构造图，通过地震剖面解释和平衡剖面分析厘定了断裂级别与性质，分析其成生、序次关系。

1.1 断裂分类

由于处于复杂的应力场和构造背景之中，本区断裂性质及演化极为复杂，既有控凹边界断裂，也有构造带发育过程中产生的内部断裂及后期拗陷作用形成的断裂，这些断裂数量众多、规模不等、走向不一、性质各异、形成时期不同，共同构成本区复杂的断裂体系（图1～图3）。

按照断裂特征和规模，可将其分为两大类，即北东向的主级断裂与北西向的次级断裂。次级断裂是主级断裂的派生断裂；主级断裂规模大、数量少、形成时间较早，而次级断裂规模小、数量多、形成晚。

图2 荣兴屯L2651线地震解释剖面（剖面位置见图1）Fig.2 Seismic interpretation section of inline 2651（Location showed in Fig.1）

按照断裂性质，可将其分为伸展断裂、走滑断裂及逆冲断裂。其中，伸展正断裂是研究区的主要断裂，数量上约占总数的80%，分布于各局部构造；同时，逆冲和走滑断裂也有一定的分布，如荣兴屯断裂晚期是一条逆冲断裂，营口—佟二堡断裂表现为早期伸展、后期走滑改造的走滑断裂。

1.2 主断裂特征

主断裂是对构造发育与局部构造形成有重要影响的断裂，多数呈北东走向，一般形成于沙三期甚至更早，持续活动时间长、延伸长、规模大。从西向东，主断裂有二界沟、荣兴屯—大平房、驾掌寺、荣北、油东及营口—佟二堡断裂（表1，图1～图3）。

1.2.1 二界沟断裂

是西部边界断裂，由多条雁行排列的断裂组成，是晚期右旋走滑应力场作用的结果。延伸长度约16.0 km，走向北东，倾向南东，最大铅垂断距约1 300 m；该断裂具有分期活动的特点，主要活动期为沙三期和东营期，馆陶期停止活动；该断裂为同生断裂，对沙河街组和东营组的沉积具有重要影响，特别对二界沟洼陷带控制作用明显。

1.2.2 荣兴屯—大平房断裂

是荣兴屯主体构造与二界沟洼陷的分界断裂，长13.7 km，走向北东，最大断距1 200 m；属于晚期断裂，在东营期—馆陶期，南部表现为一条东倾逆断裂，北部表现为一条东倾正断裂；对沙河街组和东营组沉积无控制作用，进一步复杂化了本区的油气分布，对油气的二次分配具有一定的控制作用。

图3 荣兴屯L3251线地震解释剖面（剖面位置见图1）Fig.3 Seismic interpretation profile of inline 3251（Location showed in Fig.1）

表1 荣兴屯地区断裂要素表Tab.1 Principal fault parameters in Rongxingtun Area

1.2.3 驾掌寺断裂

研究区内属于驾掌寺断裂向荣兴屯地区的延伸部分，长15.3 km，走向北东，最大断距1 300 m；早期是一条正断裂，与荣北断裂一起控制荣兴屯构造的形成和发育，晚期表现为逆断裂性质，起到分隔荣兴屯构造与油燕沟潜山的作用，对本区的构造格局、构造特征、油气藏的形成与分布均具有重要的控制作用。

1.2.4 荣北断裂

是油燕沟潜山西部与北部的边界断裂，长6.1 km，走向近于东西，最大断距1 300 m；是一条正断裂，主要活动期是沙三期；与驾掌寺断裂一起控制沙三段及东营组的沉积，具有一定的封闭性。

1.2.5 油东断裂

是油燕沟潜山的东边界断裂，长9.0 km，走向北东，最大断距1 350 m；为一条晚期断裂，主要活动期是东营期，和营口—佟二堡断裂共同控制油东洼陷的形成和发育。

1.2.6 营口—佟二堡断裂

是控制东部凹陷与东部凸起的一条分界大断裂；该断裂具有明显的分段性，研究区内属于其南段，从驾5井区延伸至油燕沟地区，走向北东，延伸长度8.4 km，最大断距达2 050 m；其断面产状为高角度逆断裂，控制其西侧油燕沟潜山、油东断槽以及驾掌寺洼陷古近系沉积。

1.3 次级断裂特征

次级断裂绝大多数是主断裂的派生断裂，由北东向、近东西向、南北向三组断裂系统组成，在各期应力作用下随主断裂活动而产生（图1～图3）。

其中，北东向的派生断裂主要受营口—佟二堡和二界沟断裂的活动强度和活动方式控制，这些断裂呈雁行排列，具有发育时间早、延伸距离长等特点，大多数主要活动期为沙三期，终止于东营期。

近东西向和南北向展布的派生断裂多为羽状断裂，集中分布在主断裂两侧，与主断裂呈锐角相交，受主断裂活动控制；这类断裂具有不同的特征，当主断裂处于张性活动期，其派生断裂活动时间早（一般都在沙三期产生，沙三末期基本停止活动），有些断裂对地层沉积和构造具有一定控制作用；当主断裂处于平移活动时期，所派生断裂发育较晚，断距较小，延伸距离较短，多数受驾掌寺断裂控制。

总之，这几组断裂虽然发育时间不同，也较少控制地层沉积和构造形成，但对本区构造面貌均具有改造作用，对油气再分配也有一定的控制作用。

2 断裂组合特征

2.1 断裂组合样式

荣兴屯构造带因处于特殊的大地构造位置使其经历了复杂的区域应力作用，包括引张、走滑、挤压、火山作用等，导致地层变形强烈、断裂数量及样式众多（图1～图3）。

引张背景下形成的正断裂在区域十分发育，其剖面几何形态有板状、座椅状及铲状。

断裂剖面组合类型有马尾状、Y字型、羽状、阶梯状、入字型、地堑型、地垒式，其平面组合类型有侧列式、树杈状、狗腿状、近平行阶梯状、菱形网格状以及帚状。

主体构造各段断裂剖面组合样式不尽相同。北段形态相对简单，断裂较少而断面整齐，组合样式多为Y字型；中南段为构造主体带，断裂破碎，多而复杂，组合样式多为马尾状及羽状断裂。

2.2 圈闭特征

由于区带内断裂及组合样式复杂，圈闭类型也丰富多样。构造解释和钻探结果揭示，断裂是研究区圈闭形成最直接和最重要的控制因素，大部分圈闭组成要素以断裂为主，类型为断块、断背斜、断鼻以及断裂—岩性或断裂—地层圈闭等（表2）。

表2 荣兴屯地区古近系部分圈闭要素表Tab.2 Parameters of partial traps in the paleogene system of Rongxingtun Area

圈闭分布与断裂活动期次具有较好的匹配性，深部构造层位受引张背景下形成的圈闭类型少，且断裂体系对其控制程度相对较弱，中部层位受右旋走滑作用下形成的圈闭类型多且断裂对其控制明显，上部层位受拗陷挤压应力作用不强烈而圈闭欠发育。

同时，绝大多数圈闭油气藏的分布与断裂具有很好的相关性。其中，古近系已发现和落实的一系列圈闭大多是依附于荣兴屯等各级断裂及其相关构造上，受次级断裂的分割，串珠状分布。前古近系圈闭亦受主干以及次级断裂控制，但是其控制程度相对较弱。

3 油气地质意义

研究区不同应力机制下形成了数量众多的主断裂及次级断裂，这种复杂断裂体系影响油气藏形成的诸多方面，如烃源供给方式、油气运聚、沉积体系发育、圈闭形成及时空配置等。

3.1 控制了烃源发育

荣兴屯构造带自身生烃能力有限[2-8，14-21]，二界沟洼陷是其供烃主要来源，沙三中烃源岩是主力烃源岩，其次是沙一。二界沟、荣兴屯及驾掌寺等主级断裂的产生和发展，直接影响和控制了二界沟洼陷的形成，受断裂分割围限而具有南宽北窄、南深北浅的特点，造成烃源供给西富东贫、南优北差。

3.2 控制了油气藏分布格局

不同应力机制下形成的主断裂的差异活动，控制了荣兴屯构造带的形成和演化，使之具有东西分带、南北分块与纵向分层的变形特征，造成了南低北高、西低东高的构造概貌，这种构造格架继承性发展决定了油气运移指向主要是由西向东，西边的局部圈闭构造具有近水楼台的优势，因而直接造成了油气聚集西部优于东部（图1，图4）。根据已有油气藏平面展布，已发现油气藏含油气性西部好于东部，南部好于北部，充分说明断裂控制构造基本格架，进而控制了油气分布格局。

图4 辽5—荣36井区连井油气藏剖面（剖面位置见图1）Fig.4 Hydrocarbon accumulation section from Liao 5 to Rong 35（Location showed in Fig.1）

3.3 控制了油气藏形成与富集

本区断裂十分发育，不同性质与级别的断裂彼此联通而构成复杂的断裂体系，对本区油气形成与聚集有多个方面的作用属性（图4）。

3.3.1 断裂控制了各类圈闭的发育

研究区频繁的构造活动使得次生断裂极为发育，由于其形成时间较晚，落差小，主要分布于局部构造上，多为遮挡断裂，与地层产状、鼻状构造等相配合，形成断块或断鼻圈闭；断裂活动造成沉积条件的改变，多个方向物源的时空摆动，多种砂体叠置，也可以形成岩性圈闭。伴随着断裂活动产生的各类圈闭为油气聚集提供了良好的圈闭条件，这些不同构造层的圈闭纵向上叠置成片，是形成复式油气聚集带的基础。

3.3.2 断裂充当了油气运移的主要通道

主体构造自身供烃能力有限，圈闭能否有效充注异地的烃源，油气运聚疏导体系至为关键。疏导体系以断裂为主，储集层及不整合面为辅，油气主要沿断裂垂向运移，然后沿着不整合面和储集层发生横向运移，在有利圈闭的位置聚集成藏。如荣兴屯断裂，活动时间较长，早期开启，作为工区内的主要烃源断裂，沟通了沙三中下段的烃源岩，油气在上部的沙三上亚段、沙一段和东营组聚集成藏。

3.3.3 断裂可以作为侧向遮挡条件

由于区域晚期应力性质发生了改变，使得早期开启的断裂晚期变为走滑压扭性质的封闭断裂，对油气起遮挡分割作用。如荣兴屯断裂早期为正断裂性质，而中晚期具有压扭性的走滑性质，闭合后与次级断裂阻止油气继续运移而在其附近聚集成藏。

3.4 控制了复杂储集体的发育

主干断裂的形成和发展，直接影响和控制了各种沉积体系的发育、演化，如古近纪的裂陷湖盆背景下的火山活动、东营期的强烈火山活动以及馆陶期的河湖沉积体系，直接造成了具有火山岩与砂泥岩互层结构的三元储集体的发育，并进一步叠置在前古近系缝、洞发育的火山岩潜山之上，为油气富集提供了较好的储集空间。

4 结论

（1）研究区断裂极为发育，主要断裂性质为正断裂，局部发育走滑断裂和逆冲断裂，按照其特征和规模可分为2大类，即北东向的主断裂与北西向的次级断裂。其剖面组合样式丰富多样且具有分层、分段性，北段断裂较少而断面整齐，组合样式多为Y字型，中—南段断裂十分发育，组合样式多为马尾状及羽状断裂。

（2）圈闭组成要素以断裂为主，类型主要有断块、断背斜、断鼻构造型以及断裂—岩性或断裂—地层复合型圈闭等，多数圈闭油气藏依附于荣兴屯等各级断裂及其相关构造上，其分布与断裂具有很好的相关性。

（3）主级断裂控制基本构造格局、构造形态及储层沉积，次级断裂使构造主体南北分块，对构造分割及油气再分配起调节作用。

（4）复杂断裂体系控制了基本构造格局形成、烃源与复杂储集体的发育，深刻影响到油气藏形成、分布和调整等各个方面。根据烃源发育、断裂展布及已有油气藏分布的特征，并考虑其他因素，认为荣兴屯斜坡带是本区油气勘探的有利区带。

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编辑：杜增利

编辑部网址：http：//zk.swpuxb.com

Fault Characteristics and Hydrocarbon Geological Significances in Rongxingtun Structural Zone of East Sag，Liaohe Depression

Chen Guomin1,Li Sanguo2,Wang Haifeng3,Shi Linchun4,Gao Jianjun4
1.School of Oil and Gas Engineering，Chongqing University of Science and Technology，Shapingba，Chongqing 410031，China 2.Logging Research Section，Institute of Petroleum Engineering Technology，SINOPEC，Chaoyang，Beijing 100101，China 3.Institute of Geologic Exploration and Development，Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，CNPC，Chengdu，Sichuan 610050，China 4.Institute of Exploration and Development，Liaohe Oilfield Company，CNPC，Panjin，Liaoning 124010，China

There are lots of hydrocarbons discovered in Rongxingtun Area，Eastern sag，Liaohe Depression，while the obscure and complex distribution of fault system caused difficulties for revealing hydrocarbon distribution and limited the further exploration in this area.To reveal the fault characteristics and its geological significance，we delineated the classes，characteristics and spatial combination characteristics of the faults by using the seismic profile，structure map and balanced section.The study reveals that the faults properties，characteristics and evolution are very complex，which can be divided into the main faults with north-east distribution and the secondary faults with north-west direction in the plane.They are superposed by three kinds of fault systems in vertical direction，the extension faults in the third section of Shahejie Formation，the Dongying strike-slip faults and Guantao compression faults separately.Three different fault systems superposed on the vertical direction.This kind of complex fault systems deeply affect the formation，distribution and adjustment reservoir；specifically，the difference activities led to the convex concave and basic tectonic framework and the formation of reservoirs，and controlled the hydrocarbon source，various types of traps and volcanic-sandstone-mudstone reservoirs architecture：such characteristics make the fault system the main channels for hydrocarbon migration and important clues to find oil，and most of the reservoirs are attached to the faults and its related structure at different hierarchy.

Rongxingtun；faults；combination types；fault system；hydrocarbon accumulation

http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.11885/j.issn.1674-5086.2013.08.06.01.html