埕北断阶带沙二、三段油藏的构造差异性研究*

孔令江

(中国石油大港油田公司勘探开发研究院,天津 300280)



埕北断阶带沙二、三段油藏的构造差异性研究*

孔令江

(中国石油大港油田公司勘探开发研究院,天津 300280)

应用埕北断阶带中、低断阶钻井地质及三维地震资料，分析埕北断阶带构造差异性。埕北断阶带沙二、三段油藏于北东向断裂系以东断块、断鼻区呈集中分布，主要受控于沙一沉积期北东向断裂活动与断块翘倾和部分北东向断裂的继承性发育。在低断阶及中断阶开展油藏构造差异性分析，为该区油藏开发指明方向，对埕北低断阶的储量评价具有指导意义。

埕北断阶带；沙二段；构造差异性；北东向断裂；北西西向断裂

埕北断阶带位于埕宁隆起与歧口主凹之间，断陷期构造活动强烈，以二级断层为界划分为三部分，由隆起向凹陷依次称为高断阶、中断阶和低断阶(图1)。埕海油田上第三系及下第三系沙一段油藏主要分布于羊二庄断裂带以南的埕宁隆起斜坡区。沙二、三段油藏主要分布于断阶区，中断阶是埕海油田主要产区。该区张东、张北二级断裂构成独特的“人”字型[1]，前人构造类型与特征、成因机制、演化模式及油气成藏等针对断阶区开展大量研究[2-8]。2007年以来，埕北中断阶积累了大量钻井、测井资料，但仍存在以下问题：(1)受控于二级断层的次级断层仅发育于张东断层上升盘，未见张北及赵北断层同走向的次级断裂；埕北断阶带中、低断阶最显著的是北西倾、北东走向次级断裂系斜切菱形地块，这一断裂系垂直于张东断层。(2)中断阶西部为垒、堑，中部为断块、断鼻，东部为斜坡，目前证实仅有北东向断裂系以东的中部断块、断鼻构造区含油气性好，西部垒堑及东部斜坡靠近二级断层且构造位置高的地区无突破。(3)夹于张东断裂与北东向断裂系的ZH5断块产量占全区一半以上；中部临近二级断裂的马鞍型构造南翼产量低，靠近次级断裂的北翼产量高。2007年以来，埕北中断阶积累了大量钻井、测井资料，结合埕北低断阶构造解释，可以在该区开展构造及断裂发育差异性与断阶区油气分布差异性研究，从而揭示坳陷断阶带断陷期的构造时空演化差异性。

图1　埕北断阶带构造位置图Fig.1　Tectonic map showing location of the Chengbei fault belt

1　构造、断裂发育特征

1.1古近纪主要断裂发育期及构造特征

黄骅坳陷新生代构造、断裂活动受西缘向东倾的沧东拆离断层控制，由南向北，新近纪时迁移至现今最大沉降中心歧口凹陷[9-10]。埕北断阶带古近纪各沉积期断裂、构造活动具有继承性和差异性。古近纪沙三沉积晚期张东断层上升盘断块掀斜，南西翘北东倾，下降盘平缓，地震反射呈平行反射结构(图1、图2a)。沙二期各二级断裂活动不明显，呈南西—北东斜坡，地层向南西超覆，向北东增厚。沙一中、晚期羊二庄断裂活动强烈，断块内发育北东向背斜并于顶部破裂形成北东向断裂系；张东断层控制上、下两盘地层厚度(图1、图2a)，断裂活动强、断块掀斜程度存在差异，形成张东断层的分段性。东营期受赵北—羊二庄断裂活动控制，地层向南东减薄。东营早期除北东向赵北—羊二庄—海4井断层断裂系仍活跃外，二级断裂活动减弱，较多次级断裂停止发育，与沙二期不同，地层向南东超覆，北西增厚(图1、图2b)。北东向赵北—羊二庄—海4井断裂系沙三晚期、沙一中晚期及东营期强烈活动，北北东向张北断层和北西西向张东断层主要在沙一中晚期强烈活动，张北断层活动更强烈且持续至东营组沉积期，而歧东断层活动显著时期为东营组沉积期。在构造活动以沉降为主的沙二沉积期，形成断阶区近南北向斜坡，早期近北东向，晚期偏转为北西向，来自南部物源经斜坡输送，可达歧北凹陷中心[11]。断阶区古近纪总体表现为沙三沉积期二级断裂活动断块翘倾；沙二沉积期继承性沙三沉积晚期构造格局，发育斜坡；沙一沉积期强烈构造活动裂解沙二期斜坡，形成北东向构造及断裂体系，临近二级断层地层翘倾强烈，歧南凹陷及歧口主凹则在东营组沉积期仍持续沉降，断阶区以二级断裂与歧口主凹及歧南凹陷分割而逐步定型为断阶带(图3)。

图2　中部断阶地震地层格架Fig.2　Seismic stratigraphic framework of the middle part of the fault terrace

1.2次级断裂系发育特征

下第三纪沙一中晚期及上第三纪埕北中、低断阶次级断裂发育。早期受断块翘倾及局部隆起控制，断裂发育于上翘端及隆起部位；晚期受近似等距的二级主断裂控制发育次级断裂。

沙一中晚期发育北东向、北西西向两个延伸方向的次级断裂系，中、低断阶区沙一中、晚期出现三组北东向断裂系，均发育于隆起背斜之上。东部及中部断裂均只发育在中断阶，中部断裂局限在赵北断层中部(图3)；西部断裂系规模大，横跨中、低断阶区，向东南延伸至歧南凹陷，由拉张应力场中纵向褶皱轴部破裂形成[12-13]。西部断裂区中断阶南部沙一中、晚期北西翘南东倾，被断裂复杂化(图3、图4a)。北部背斜被北东向解裂，构成地堑构造(图3、图4b)。西部断裂区低断阶南部下第三系隆起形成背斜幅度较小，断块掀斜翘倾集中于张北断层附近，CH36井北断层及CH34井北断层沙一下段沉积期后持续活动，下降盘发育次级断层，沙一段底界断距达400m以上(图3、图4c)。中北部中间隆，东西两侧形成洼陷，CH34井北断层上升盘翘倾(图3、图4d)，该断层沙一下段沉积期后持续活动；北部靠近歧东断层部位沙二沉积期为构造低部位，该期也随抬升及断裂活动转化为独立地垒。东部断裂与羊二庄断裂活动强度大部位相对应，西部断裂的四段也与边界北东向断裂系中的赵北断裂、羊二庄断裂、羊二庄与海4断裂过渡区及海4井断层相对应；北东向次级断裂系各段与主控的北东向边界断裂系各段间近似平行，而与张东、张北断层等其他二级断裂斜交，断阶区缺乏二级断层的伴生次级断层或构造，中、低断阶区古近系沙一沉积期主要受北东向边界伸展断裂系控制。

图3　埕北断阶带沙一底界断裂分布Fig.3　Fault distribution at the bottom boundary of the first member of the Shahejie Formation in the Chengbei fault terrace zone

北西西向断裂主要分布于张东断层上升盘，对应北东向边界断裂系羊二庄与海4井断层之间的过渡带，两向断裂同期形成，但北西西向断裂规模远小于北东向断裂。北西西向断裂沙一中、晚期活动性强，该向断层也在东营期停止活动，与北东向断裂形成于背斜轴部不同，北西西向断裂区无北西西向构造，北西西向断裂斜向切割北东向构造体系。沙一期应力场方向斜交二级断层，形成张—剪局部应力场[14-15]，二级断裂具有右旋走滑性质[16]，次级断裂左阶雁列排布。区域拉张应力场控制下的埕北断阶区下第三系构造及断裂具有差异性，这种差异性由统一应力场下受不同构造、断裂格局环境约束形成。

新近系次级断裂受近似等距的二级主断裂控制，CH34井北断裂断距大，控制两盘地层厚度，次级断裂依托该断裂发育(图3、图4c、图4d)，成为上第三系的重要断裂，具有二级断层特点。沙一中、晚期强烈发育的次级断裂大部分在东营早期停止发育，部分断裂持续发育至上第三系。

埕北断阶带沙三段烃源岩在沙一沉积期末开始排烃，东营组沉积期规模增大，明化镇组下段沉积末为最大排烃高峰期[5-6]。由铲式沧东断层控制的断阶带沙一沉积期强烈活动为油气成藏提供了圈闭，随后断阶区及北部歧口均有大量次级断层停止发育，构造、断裂活动性减弱，部分断层继承性发育为油气运移提供通道。

2　沙三油藏的分布

沙三段油气主要分布于北东向断裂东侧的南部马鞍构造及北部ZH5断块，其中ZH5断块夹于张东断层与北东向断裂之间(图3)。油藏方案编制研究时，钻遇沙三地层的3口探井揭示含油层段沙三下地层及砂层由低部位ZH15、ZH503向高部位ZH5井减薄，因此油期藏方案编制研究时认为该油藏为砂岩上倾尖灭油藏，尖灭线在ZH5与ZH503之间。方案实施前构造、地层分析表明地层厚度变化主要为南北向,减薄主要为沙三上亚段，而沙三中、下部地层地震反射近平行(图3、图5)，西翘东倾格局形成于沙一沉积期，东西向厚度变化也由沙三沉积末期至沙二沉积早期的构造活动及水退侵蚀造成。认为ZH5断块不存在形成上倾尖灭油藏的地质条件，断块内沙三下地层基本呈等厚分布。通过优化沙二段方案井位兼顾沙三段实施了ZH28-33井，新井的实施证实地层及砂体向高部位变化不明显。随后在ZH5井以西构造高部位实施了兼顾评价井ZH29-29井，进一步证实地层及砂体没有向高部位减薄。通过井震结合构造解释及分析，在不增加钻井的条件下使该断块预计的含油面积与储量增加30%，获得良好的经济效益。

3　沙二段油藏分布差异性

3.1马鞍型构造两翼沙二段油藏的差异性

中断阶马鞍型构造由临近北东断裂的Z27×1断块和临近赵北断层的Z29×1断块构成(图3)，两断块的形成、演化存在较大差异。马鞍型构造在方案实施前被认为是连片并具有统一的油水界面的构造油藏，方案实施后表明不仅油藏不连片，主力含油小层及油水界面也都不相同，Z27×1断块单井产量至少是Z29×1断块单井产量的2倍以上，单井累产约为6倍，后者见水快、递减快，两者产能差异大。Z29×1断块断层主要活动期为沙一中、晚期并在沙一沉积末期到东营组沉积早期停止发育，北东向延伸，断层上升盘地层与断层近垂直(图3、图6)，该构造演化过程为早期形成背斜后断层对掉构成地堑，东营期构造幅度略有增加。Z27×1断块内部不发育断层，断块北东向的边界断层沙一沉积期后持续发育至第四系(图3、图6)，断块北西端持续翘倾至东营沉积期，向南西向歧南凹陷方向东营组沉积期持续沉降，该构造幅度增大，逐渐成型。两断块成因不同，Z27×1断块为断层上升盘翘倾形成，同时北部断层持续活动，是拉张为主应力场下的持续应变区；Z29×1断块为背斜顶部强烈拉张破裂，活动性强、活动时间短，不利于油气运移成藏。

图5　过ZH5井北西向切构造地震剖面Fig.5　Seismic profile of the NW-trending structures crossing well ZH5

图6　过Z29×1井Line1454地震剖面Fig.6　Seismic profile of the Line1454 crossing well Z29×1

3.2Z28×2断块构造差异与油藏

低断阶Z28×2断块夹于张东断层与张北断层之间(图3)，东倾西翘，Z28×2断层分割南北两部分，形成上、下两盘构造形态的差异，南部呈坡—坪—坡形态，北部为单斜(图3、图7)。南部面积仅2 km2，但油藏复杂，不同构造位置含油气性存在差异，主力层沙二上四小层表现为与张东断层接触的砂体以水层为主，与张东断层不接触的砂体含油，断块南部砂体含油气性受张东断层封闭性及砂体与断层关系控制。试油、试采资料证实同一砂组内，中部构造平缓处的ZH42-16砂体异常高压而其他砂体压力正常，构造中部砂体上的各井均能自喷，构造高部位及低部位砂体上的井则无自喷能力，ZH42-16砂体试采初期日产高、砂体累产占断块95%以上，这种差异由断裂及坡—坪形态控制。Z28×2断块南、北两侧构造不同，目前新钻井证实断块两侧含油气性存在差异，张28×2断层具有封闭性(图3、图8)。埕北低断阶探明储量区实践预示埕北低断阶沙二段油藏的构造差异性复杂，既可受构造活动与演化影响，也可受断裂封闭及演化控制，油藏构造差异性显著。

图7　Z28×2断块构造特征Fig.7　Structural characteristic of fault block Z28×2

图8　Z28×2断块油藏剖面图Fig.8　Reservoir profile of fault block Z28×2

3.3北东向断裂系两侧及东部背斜间的差异性

中断阶沙二段油藏产量绝大部分集中在Z27×1断块、Z29×1断块及ZH5断块，沙三储量也主要集中于此，井位实施证实西部北东向断裂系以西储量无效果，东部背斜、斜坡勘探尚无突破。西部堑、垒块及东部背斜、斜坡上的断层沙-沉积期短期活动后，大量断层停止发育，与Z29×1断块类似均为背斜轴部破裂形成的断裂系，断层活动时间短，不利于油气运移成藏。ZH5及Z27×1断块均具有断块掀斜、沙一期沉积期后断层继续活动的特点，为油气成藏提供了疏导体系、储集条件及油气运移动力。受北东向断裂活动控制、一侧上翘明显并具有断层持续活动的断块是油气成藏的最佳位置，即控制古近系油气分布的为北东向断裂系而非二级断裂。

埕北低断阶构造及断裂活动与埕北中断阶类似，预计古近系油气主要分布于ZH19井断层东部圈闭、CH34井北断层上升盘的圈闭、张北断层附近圈闭及CH35地垒附近，对远离北东向断裂体系的圈闭，方案部署时应谨慎。东营沉积期活动明显的张北断层、歧东断层及赵北—羊二庄断层为东营组及新近系油气成藏提供疏导条件，这些断裂周边构造可成为勘探目标区。在中断阶开发中，需围绕北东向断裂系，同时研究新近纪圈闭含油气性。

沙一沉积期是黄骅凹陷北部重要的构造活动、断裂发育期，破坏沙二期水退斜坡沉积体系，形成翘倾的断块、断鼻及背斜等构造，至东营期构造活动减弱，断层停止活动，部分断层继承发育，强化沙一期形成的构造格局。沙一期构造及其后断裂持续活动为油气运移、成藏提供条件，遭受沙一期构造活动改造形成圈闭的中生界、沙三及沙二段地层及断层持续活动的新近系地层，尤其歧口凹陷周缘低位体系发育的沙二段地层等为有利目标。

4　结论

(1)埕北断阶区沙二、三段油藏于北东向断裂系以东断块、断鼻区的集中分布受控于沙一沉积期北东向断裂活动与断块翘倾及部分北东向断裂的继承性发育。

(2)断阶区、歧南、歧北凹陷及歧口主凹间的构造、沉积体系演化关系及差异性对沙二、三段及沙一段油气勘探意义重大。关于羊二庄断层及其临近构造单元需深入研究，可能对构造、沉积及油气分布具有指导意义。

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Structure difference analysis of oil reservoirs in the second and third members of Shahejie Formation in the Chengbei fault terrace zone of Qikou Sag, Bohai bay Basin

KONG Ling-jiang

(Dagang Oilfield Company, CNPC, Tianjin 300280, China)

The study carried out the integrated analysis on structure difference of the Chengbei fault terrace using drilling geological and 3-D seismic data. The results show that oil reservoirs of the second and third members of the Shahejie Formation occur mainly in the eastern fault terrace of the NW-trending fault, mainly concentrating in the Duanbi area and being controlled by the fault activities and successive development of some NE-trending faults during the sedimentation stage of the first member of Shahejie Formation. The study of structure difference of the middle and low fault terrace zone will provide a guideline for future exploration of oil reservoirs and be of some significance for the evaluation of oil reserves in the low Chengbei fault terrace zone.

Chengbei fault terrace zone; the second member of Shahejie Formation; structure difference; NE-trending faults; NWW-trending faults

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2016.03.004

2015-12-23改回日期：2016-01-27责任编辑：谭桂丽

国家科技重大专项“歧口滩海油田高效开发综合配套技术研究与应用”(项目编号：2008ZX05015-005)，中国石油天然气股份公司重大科技专项“大港油区大油田勘探开发关键技术研究”(项目编号：2014E-06)部分成果。

孔令江，1979年生，男，工程师，研究方向为构造解释与储层横向预测。

TE122

A

2096-1871(2016)03-182-08