歧口凹陷裂后期断裂与晚期油气运聚成藏探讨

魏 力

（中国地质大学(北京)海洋学院，北京 100083）

中国大陆地处印度板块、欧亚板块与太平洋板块间的三角地带，新生代以来的板块重组事件导致构造活动强烈，特别是新近纪以来的新构造运动异常活跃，这些构造运动不仅控制着盆地的构造演化，而且影响着盆地油气成藏过程。在渤海湾盆地的济阳、黄骅、辽河、渤中等坳陷陆续发现的一批大中型新近系油气藏，如埕岛、曹妃甸11-1、渤中25-1、蓬莱 19-3等超亿吨级的大油田都为新近纪油气成藏。据贾承造等人的研究成果，我国新近纪-第四纪成藏的大中型油气田占油田总数的61%、气田总数的58%，占探明油储量的61%、探明气储量51%[1]。晚期油气藏对于稳定东部、发展西部的油气发展战略起着重要作用。

新构造运动对新近纪油气成藏的控制作用成为当今石油地质学界研究的一个热点问题之一，不少学者[2-5]从不同角度研究了新近纪-第四纪晚期油气成藏，探讨了新构造运动对圈闭的形成、 烃源岩的热成熟、油气生成、运移、聚集的匹配及油气圈闭或油气藏的调整等的控制作用。但对于每一个坳陷（或凹陷）而言，裂后期构造活动是如何控制油气晚期成藏、油气分布规律，需要进行深入细致的研究。

歧口凹陷是黄骅坳陷的一个次级构造单元，沉降深度大，勘探程度低，资源量大，具备形成大型油气藏的地质条件。歧口凹陷新构造运动强烈，裂后期断裂发育，控制着盆地内油气成藏，根据裂后期断层，断裂规模可以分为四级：一级断裂为凹陷的边界断层，有沧东、埕西等边界深大断裂，具有断距大、发育早、结束晚等特点；二级断裂是控制二级构造带和相邻凹陷形成发育的主干断层，主要有茶淀、大神塘等断裂；三级断裂为一、二级断层的派生断层，以盖层断裂为主，多为一、二级断裂的反向调整断裂；四级断裂通常发育在新近系沉积盖层中，规模小，大约8 000条。

1 断裂组合关系与油气运聚

歧口凹陷一二级主干断裂与次级断裂组合关系对新近系油气藏的形成和分布有着明显的控制作用，油气主要分布在围绕歧口凹陷生油中心，呈 3个环带状分布（图1），外环主要为以潜山披覆背斜为圈闭的区域；中环主要为有利生油区范围内的缓坡背景上，由二级断层的上升盘的逆牵引圈闭或下降盘的低凸起所围成的环带区域；内环为海河-新港断裂和歧东断裂控制的歧口主凹区域，是生油中心区。

平面上，“人”字形和帚状构造格架对油气的形成和分布起着明显的控制作用，油气最容易分布于多条断裂汇聚而构成的帚状和“入”字形构造带中，如滨海断鼻圈闭、唐家河油田、赵东油田等处在这些构造上。

从油气分布的特点来看，油气还往往集中在断裂的侧接部位，这些部位实质上是构造应力调节带或转换带，其演化经历了早期圈闭的形成和晚期油气运移通道的形成两个方面，是油气聚集十分有利的部位。断裂的侧接部位在本区主要表现为三种形式：同一条断裂沿走向的变化转折部位，多条断裂汇聚的区域，两条断层走向近似但倾向相反的交接部位。滨海1号构造带内的侧接部位基本上为第三种侧接样式，是由多条走向近似、倾向相反的断层所构成的复杂断裂带，又靠近有利生油中心，是良好的勘探重点区域。

主干断层与次断层的剖面组合可分为四种：同向断层阶梯型、同向“Y”形、反向“Y” 形、“人”字形。断裂带不同的剖面组合样式对油气运移路径的影响是不同的。

同向断层阶梯型剖面组合中，多条倾向相同的断层在深部基本上不相互连接，油气主要顺断层通道和不整合面运移，油气从中部或深部运移到浅层（图2），但由于断层间相互不沟通，断层对油气运移的有效性十分有限。

同向与反向“Y” 形断层组合在本区对新近系晚期油气藏具有重要作用，反向与同向次级断层把主干断层从深部运移的油气中转到浅部富集成藏（图3、图4）；但同向与反向“Y” 形断层对油气运移的作用却又不一致，同向“Y” 形中的次级断层的倾角大于主断层，断裂的封堵性差，可作为油气运移的良好通道；而反向“Y” 形断层间的次级断层除了表现为油气运移通道作用外，晚期还具有一定的封堵性。所以，相比而言，反向“Y” 形断层组合对油气成藏更为有利。

“人” 形断层组合的作用主要是把油气从远离主干断层的一侧运移到主干断层中，而不是直接把油气运移到圈闭储层中，起辅助通道的作用。

图1 歧口凹陷新近系油气藏环带状分布示意图

图2 岐口17-2构造油藏剖面

根据上述主次断层剖面组合样式及其对油气运移方式的影响，得出“Y”形断层组合方式对新近系的油气成藏最为直接和有利。从这一点出发，滨海1号构造就具有一定的勘探潜力，除了“Y” 形断层组合发育以外，还具备离生油区近的优势[6-8]。

图3 埕北断阶带油藏剖面

图4 港东油藏剖面

2 断裂活动特征与油气成藏关系

油气成藏取决于油气生成时期断裂活动特征[9-11]。通过歧口凹陷新近系油气藏的研究，并对比相邻地区的冀东油田、胜利油田等，认为新近系晚期油气藏与断层的活动特征有密切的联系。用生长指数来表征断层的活动强度，发现歧口凹陷新近系-第四系断层的活动强度有4种不同变化形式：断层的活动强度由弱变强、断层的活动强度由强变弱、断层的活动强度由弱变强又变弱、断层的活动强度比较均一但不同时期的生长指数变化不大。大量研究数据表明，这4种断层活动特征代表了4种不同的油气运移模式，对断裂活动形成的浅层圈闭成藏有着不同影响。

（1）断层活动强度由弱变强。以羊二庄断层为例，羊二庄断层是歧口凹陷南部边界断层，从馆陶组至明化镇组上段直至第四系，其断层生长指数逐渐增大，生长指数从馆陶组的1.0增大到明化镇组上段和第四系的1.2，在馆陶组和明化镇组都聚集了大量的油气，有利于晚期成藏。

（2）断层活动由强变弱。以大神塘断层为例，大神塘断层是控制大神塘洼陷和大神塘潜山的主控边界断层。从该断层的生长指数来看，从馆陶组至明化镇组上段直至第四系，其生长指数逐渐减小，说明馆陶组到至明化镇组上段和第四系，断层的活动强度由强变弱。但勘探实践证明，此构造带新近系无油气富集，不利于晚期成藏。

（3）断层活动强度由弱变强又变弱。以港东断层为例，该断层的生长指数明显表明：从馆陶组到明化镇组上段直至第四系，港东断层的活动强度经历了由弱变强再到弱的过程。在港东油田发现一系列古近系、新近系都含油的复式油气藏。这种活动规律对油气运移十分有利，馆陶期，断层活动性比较小，代表着构造平静期，有利于原生油藏的形成；进入明化镇组下段沉积时期，断层开始活动强烈，这个时期也恰好是油气排烃和运移的高峰期，有利于深部油源层沿断裂大规模向上运移，同时可能对早期的原生油气藏起到破坏作用，破坏后的油气沿断裂向上运移，聚集到较浅层圈闭内。而到明化镇组上段和第四系沉积时期，断裂的活动减弱，断层的封闭性加强，又有利于油气的保存。这种类型是最有利于在浅层晚期聚集形成大型油气藏的断层活动类型。

（4）断层活动强度基本上处于同一水平。限于研究的范围和统计数量，在本区还没有找到具体的实例，但在渤海湾盆地辽西低凸起南部LD16－1含油构造的主控断层具有这种特征，在这个构造带内的油气藏的含油层位为馆陶组和东营组，说明这种类型的断层所控制的圈闭在古近系、新近系都可能富集成藏，也有利于晚期成藏。这也给本区新近系油气藏勘探提供了一个新的方向。

以上4种类型断层活动强度实例表明，断层的活动规律与油气的纵向分布层位具有一定的关系：断层活动强度由弱变强时，油气主要富集在新近系；断层活动强度由强变弱时，则油气主要富集在古近系，新近系几乎不含油；而断层的活动强度由弱变强再变弱或保持同一水平时，油气在古近系和新近系都可以富集成藏。

为了验证上述规律性，对相邻的胜利含油区、冀东含油区进行了对比。比如东营凹陷的中央隆起带的郝家、史南油田等，对控制这些油气藏的主干断层进行统计分析发现，这些断层新近纪断层活动由强变弱，主要为古近系含油，新近系基本上不含油。曹妃甸油田控制的断层为由弱到强型，在新近系含油。老爷庙油田区，控制油气藏的断层表现为由弱变强又变弱的特征，古近系和新近系均含油。这些实例均有效证明了上述规律对新近系油藏具有普遍性，可以有效指导新近系油气勘探。

3 晚期断裂活动对油气的控藏作用

晚期断裂活动对油气的运移和快速聚集成藏同样具有重要的控制作用。目前已发现的油气藏主要沿凹陷边界断裂或凹陷内部规模较大的断裂分布，不仅说明断裂是控制油气圈闭形成的主导因素，也说明断裂供油是油气成藏的关键因素之一。新近系没有生烃能力，却形成了北大港亿吨级大油田，充分说明断裂是一种高效率的油气运移通道。晚期成藏过程中，断裂是是主导和最活跃的因素，它以不同的组合方式沟通烃源岩、砂岩、不整合面，形成多种多样的油气输导系统，并最终控制了盆地油气的最终成藏和分布。

3.1 晚期断裂基本特征

从断层发育历史来看，歧口凹陷晚期断层主要有：新生断层、继承型断层与继承-改造型断层等。新生断层与继承-改造型断层主要呈NNE向，大多数是雁列分布，受控于右旋走滑作用。继承型断层主要呈近EW-NEE向。断裂发育层位浅，不少断裂直达地面，大多数断至明化镇组顶部。浅部小断层数量多，深部断层数量少，如馆陶组断层明显多于东营组，而明化镇组断层数量则是馆陶组断层数量的两倍多。这些小断层与大断层相交，相交处是应力集中区，地层破碎，小断层的发育改善了上部油气运移能力。主要断层伴生许多雁列断层，多属于张性或张扭性质的断层，利于油气活动。

3.2 晚期断裂对油气运移的控制

3.2.1 晚期断裂构成了油气的输导系统

晚期的断裂根据其形成时代和活动期次，可以划分为长期活动型断裂和晚期活动型断裂。长期活动型断裂大多是控制盆地隆坳分布格局和沉积充填过程的主断层，是基底断层继承性活动的产物。这些断裂的特点是活动时间长、切割层位多、延伸长度和断距较大。晚期活动型断裂属于新生的新近纪断裂，这些断层一般规模小，大多只断至明化镇组顶部，对盆地的结构和沉积分布基本没有影响，但由于其数量众多、形成了密集的断层网，不但使盆地的浅层地层结构复杂化，而且通过一定的组合方式与长期活动的主断层相互交切，共同构成了晚期油气藏的输导系统。

在晚期断裂构成的油气输导系统中，长期活动型的主断层因其规模较大，且活动时间长，可以沟通下部的烃源岩层和浅层的储集层，成为油气运移过程中的优势运移通道。原油性质的平面分布特征以及地层水化学参数的示踪分析也进一步证实了长期活动断层的主输导通道作用。而晚期活动型断层组成的断层网在油气运移中主要有两方面的作用：一是沟通剖面上呈板状或透镜状的单砂体，从而极大地改善了砂体的连通性；二是通过与主断层的连接，将主断层输送上来的油气运移至不同的断块富集下来，起到了再次分配油气的作用。此外，烃源岩中生成的油气在沿沟通油源的主断裂向浅层运移的过程中，通过与其相连的骨架砂体、连通小砂体或不整合面发生侧向分流作用，这种分流作用扩大了油气运移的范围，对油气的晚期快速成藏具有促进作用。

3.2.2 断裂的封堵性和输导性对油气运移的控制

在油气运移过程中，断裂既可以作为油气运移的通道，也可以是阻止油气继续运移的遮挡物。断层的封堵性和输导性主要取决于以下几方面的因素：一是断层的性质，一般情况下，张性和张扭性断层更有利于油气的垂向输导，而压性和压扭性的断层往往具有很好的垂向和侧向封堵性；二是断层的形成时代与生排烃时期的匹配，只有在生烃期、排烃期及其之后形成的断层，才可能对油气的垂向运移产生影响；三是断层的活动强度，在油气运移期已经停止活动的断层, 特别是停止活动时间较长的断层, 在多数情况下, 都有较好的封闭性, 这时断层对油气运移起到良好的封堵作用； 相反, 在油气大规模运移期仍强烈活动的断层, 一般来说在纵向上常常具有开启性, 油气沿断裂自深部向浅部运移，在浅层适当的圈闭中聚集成藏。

4 结论

晚期成藏是歧口凹陷主要油气成藏类型，具有重要的勘探意义。歧口凹陷的裂后期断裂系统十分发育，裂后期断裂活动控制着歧口凹陷的油气运移、聚集和成藏，主要表现为：一是断裂的转折部位、多条断裂的汇聚区域以及两条走向相近但倾向相反断裂的交接部位是油气主要聚集区；二是同向或反向“Y”形断裂是油气有利运移通道，对新近系晚期成藏十分有利；三是断裂活动强度对新近系晚期成藏有着控制作用，早期活动强度弱、晚期活动强度大的断裂最有利于晚期成藏，其次是早期弱、中期强、后期弱和断裂活动强度基本上处于同一水平的断裂，而早期活动强后期活动强度弱的断裂不利于晚期成藏；四是晚期断裂对新近系油气和聚集有着较强的控制作用。

[1] 贾承造，何登发，石昕，等. 中国油气晚期成藏特征[J].中国科学(D 辑)，2006，36（5）：412–420.

[2] 龚再升,王国纯.渤海新构造运动控制晚期油气成藏[J].石油学报，2001，22（2）：1–7.

[3] 王庭斌. 新近纪以来中国构造演化特征与天然气田的分布格局[J]. 地学前缘，2004，11（4）：403–416.

[4] 刘池洋，赵红格，杨兴科. 油气晚期-超晚期成藏——中国含油气盆地的重要特点[A]. 见：21世纪中国暨国际油气勘探展望[C]. 北京：中国石油化工出版社，2003：57–60.

[5] 宋岩，王喜双. 新构造运动对天然气晚期成藏的控制作用[J]. 天然气地球科学，2003，14（2）：1–4.

[6] 郝芳，蔡东升，邹华耀，等. 渤中凹陷超压－构造活动联控型流体流动与油气快速成藏[J]. 地球科学：中国地质大学学报，2004，29（5）：518–524.

[7] 郝芳，邹华耀，龚再升，等. 新(晚期)构造运动的物质、能量效应与油气成藏[J]. 地质学报，2006，80（3）：1–8.

[8] 贾承造，何登发，石昕，等. 中国油气晚期成藏特征[J].中国科学(D 辑)，2006，36（5）：412–420.

[9] 邓运华. 渤海湾盆地上第三系油藏类型及成藏控制因素分析[J]. 中国海上油气(地质)，2003，17（6）：359–364.

[10] 樊建华，彭丽娜，谭龙臣. 渤海辽东湾坳陷新近系油气发现中的键地球物理技术[J]. 石油地质与工程，2017，31（2）：22–26.

[11] 乔海波，王时林，张博明，等. 南堡 1号构造东营组储层成岩作用特征及演化序列[J]. 石油地质与工程，2017，31（2）：33–37.