辽河滩海东部地区断裂活动与油气成藏关系初探

2018-06-22杜庆国

石油地质与工程 2018年3期

杜庆国

（中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010）

1 勘探概况

辽河滩海东部地区的勘探始于上世纪九十年代早期，在太阳岛、葵花岛构造部署实施的辽海13–1–1、辽海18–1–1井在东营组均获得了工业油气流，滩海东部的油气勘探首次获得了突破。随后在太葵构造带部署的 10口探井也均获得了工业油气流，建成了太阳岛、葵花岛两个油田。“十五”期间，滩海勘探工作进行了第二次战略转移，东部凹陷再次成为勘探主战场[1]。在新一轮的地震资料采集处理基础上，优选有利勘探目标，取得了较好效果。燕南潜山披覆层馆陶组发现稠油层；太阳岛、葵花岛构造中浅层获得高产工业气流；燕南断裂带下降盘的葵东1号构造获得重大突破，部署的葵东1井在东营组试油4层，均获得了百吨以上的工业油气流。近年来围绕滩海东部太葵–龙王庙复杂断裂带，开展了相应的研究部署工作，取得了一定的成果和认识。从最新的四次资评结果得知，滩海东部地区目前探明率仅为1.8%，还有很大的勘探潜力。

2 断裂特征及活动性分析

从区域构造背景分析看，滩海东部处于郯庐断裂带活动区域[2]，其断裂及构造特征与郯庐断裂带密切相关，经历了早期伸展、晚期走滑改造的复杂演化过程。由于其断裂系统复杂，构造及其演化认识比较困难（图1）。本文按照三维构造研究的技术思路，结合最新技术和方法，开展构造精细解释，进一步落实东部凹陷断裂活动及构造特征。

图1 滩海东部太葵–龙王庙构造带东三上段断裂展布

2.1 断裂特征

滩海东部地区的构造活动与辽河坳陷整体的构造活动相似，区内断裂可分为两大类：一是控盆、控凹的主干断裂，如燕南断裂（Fa）；二是控带、控藏的盖层断裂，数量众多，如龙北断层（f1）、辽海18–1–1断层（f6）等（图1）。

2.1.1 主干断裂特征

燕南断裂是营口–佟二堡断裂带的一个组成部分[3]，自油燕沟从北向东延伸至本区，在区内延伸约30 km。燕南断裂具有分段性，南、北部被走滑伴生断层错断成逆冲断阶带。中部葵花岛附近为高角度正断层，断层下降盘第三系地层具逆牵引现象，形成局部断鼻构造。它的北端在油燕沟地区消亡，通过断裂转换带与驾掌寺断层（佟二堡–营口断层中南段）相衔接。在断层上盘发育一系列与之斜交的近东西走向的盖层断裂，这些走滑断层是在渐新世受右旋走滑作用改造形成的，一般断至东营组。

2.1.2 盖层断裂特征

受主干断层多期次、多种性质的活动的控制和影响，研究区发育了大量的盖层断裂，这些断裂一般延伸短、断距小，但数量较多，以错断渐新统的盖层断层最为发育。具有多种剖面组合类型、多方向的平面展布、多套断裂系统，构成本区既复杂又有一定规律的断裂体系。

研究区断裂体系是以伸展运动为主，后经走滑、反转作用改造，剖面上具有阶状组合、羽状组合、Y字型组合、马尾状组合、地垒状组合、花状组合等组合类型。平面上以近东西向为主，兼有北东向和北西向。近东西向断层大多发育时间较晚，断至层位浅，一般在东三或沙一段泥岩层中消亡，但也有较早发育和断至基底的断层；对沉积起一定的控制作用，特别是对东一、二段的控制作用更为明显。北西向断层分布局限，数量较少。这些多期发育、多方位展布的断层，在平面上相互交错或与主干断层构成多种平面组合类型，主要有：分支式、阶状式、雁列式等。

2.2 断层活动速率

通过对控制滩海东部葵花岛构造带的 22条主要断层从沙河街期至馆陶期断层活动速率的计算和分析（图2），控制龙王庙构造的龙北断层f1和龙王1断层沙一期活动速率达95 m/Ma，东三期活动速率可达170 m/Ma，东二期至馆陶期活动速率减小。控制辽海18–1–1圈闭的辽海18–1–1断层f6从沙三期开始活动，活动速率100 m/Ma，沙一二期活动速率76 m/Ma，东二期活动速率71 m/Ma；控制葵花8圈闭的f8断层沙一二段活动速率129 m/Ma，东二期活动速率74 m/Ma。综合分析表明，龙王庙构造的断层东三期活动强，葵花岛主体的断层东二、东一期活动强，并且龙王庙构造的断层活动性比葵花岛主体强。

3 断裂与油气成藏关系分析

滩海东部发育有葵花岛、龙王庙、葵东等多个复杂断裂构造，油气成藏与断裂活动密切相关，其油气藏垂向含油层系多、规模小，油气分布叠合连片，各断块自成独立油水系统（图3）。

图3 过锦州17–3–1井–葵花4井预测油藏剖面

3.1 断裂与烃源岩关系

复杂断裂带油气运移与断裂活动密切相关，而油源断裂的存在是圈闭油气聚集成藏的最关键因素之一[4]。研究区与油源有关系的断层可以分为 A、B两类，A类为断至沙一段或沙三段的断层，B类则是仅断至东三段的断层。通过对井的统计发现，葵花岛构造主体部位未出油井均位于B类或者非油源断裂附近，因此，A类断层为次级断裂中的相对有利的油源断裂,即为图1中f6、f7和f18。

3.2 断裂断距与盖层关系

盖层是油气聚集成藏不可缺少的条件之一，盖层的好坏决定了研究区的勘探前景。滩海东部太葵构造带古近系发育多套优质盖层，其中沙一晚期和东二早期泥岩为典型的区域盖层。

当断距同时小于储层厚度和盖层厚度时，断层侧向开启；当断距大于储层厚度而小于盖层厚度时，断层侧向完全封闭[5-11]。研究区东二段发育区域盖层，根据已知井钻探成果，可通过东二段区域盖层与各时期断距关系，对油气成藏的有利位置进行预测。表1统计结果表明，当东二段、东三段断层断接厚度绝对值小于100 m时，探井获得油气层概率较大，这对区内未钻遇复杂断块目标选取具有一定指导意义，即图1中有利断层为：f4、f6、f8、f9、f10、f12、f14、f18、f19、f20。

3.3 断裂活动性与油气运聚

表1 滩海东部盖层厚度与油气及断距关系

断层活动不仅控制断陷盆地的形成与构造格局,也控制凹陷的沉积和发育,而且影响绝大多数圈团的形成与发展，因此在一定程度上断层决定了油气的运移、聚集、保存等条件。准确分析和判识断层活动的时间和强度对油气勘探具有重要意义[5，9]。辽河滩海东部凹陷的形成与发育过程非常复杂，经历了多期构造运动，为了对其断层作进一步研究，通过分析断层活动速率，研究了断层的发育与形成情况，进一步探讨滩海东部凹陷的构造形成与发育。

馆陶组、东一段、东二段、东三段断层活动速率分析结果表明，研究区断裂活动与油气运聚成藏具有一定关系[12–13]。当馆陶组断层活动速率小于 2.5 m/Ma时，与其断层相关圈闭的含油气性都较好，获工业性油气流的井数也明显增多（图4a）；以东一段断层活动速率与东一段以下地层油气成藏关系来看，两者不存在明显规律（图4b）；东二期断层活动速率对东二段以下地层油气成藏产生影响，当断层活动速率小于 35 m/Ma，明显有利于油气汇聚保存（图4b）；东三期断层活动速率小于66 m/Ma，有利于东三段及以下地层油气汇聚保存（图4d）。

根据断层活动速率与油气的研究结果，可以按照断层活动性与油气的关系，将断层分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类，其中Ⅰ类为最好，Ⅱ类次之，Ⅲ类最差（表2）。从三类断层的分布来看，龙王庙构造4条主要断层，3条均为Ⅲ类，整体油气成藏条件差于太葵构造；同时再结合油源断裂和断层断接厚度优选出太葵构造的两条有利断层为：f6和f18。

表2 太葵–龙王庙构造带断层分类评价

4 勘探成效与潜力分析

太葵–龙王庙复杂断裂带受早期伸展、晚期走滑作用的影响，不同位置、不同时期断裂活动速率等方面存在差异，造成不同断层控制形成圈闭油气聚集成藏具有明显不同。近年来在该构造带先后钻探龙王3井以及龙王5井，钻探结果充分表明断层活动性对油气成藏具有影响，使得对研究区下步勘探潜力及方向有明确认识，进一步坚定了勘探信心。

图4 太葵–龙王庙断裂带断层活动速率与油气成藏关系

龙王3井为2009年在龙王庙构造南侧实施的一口探井，完钻井深3 661 m，东三段3 127.8～3 157.0 m试油，10 mm油嘴日产气48 638 m3。龙王5井位于龙王庙构造北侧翼，圈闭受龙北断层（f1）控制明显，该井仅见到荧光油气显示。分析该井失利原因，一方面由于龙北断层是长期活动断层，对东营组沉积有一定的控制作用，其所在上升盘位置砂体不发育；另一方面由于龙北断层长期活动，活动速率较大，综合评价为Ⅲ类断层，对油气运聚成藏不利。而控制龙王3圈闭的断层f4综合评价为Ⅰ类断层。

因此综合评价认为太葵—龙王庙构造带仍有较大勘探潜力。一方面受后期走滑影响，太葵构造带主体为规模砂体发育区，同时其沙河街组有利圈闭面积达41.55 km2，预测圈闭资源量近6 000×104t；另一方面根据断层活动速率与油气聚集成藏关系分析，葵花岛构造存在有利的断鼻圈闭。综合评价认为围绕f6、f18断层控制圈闭，对东营组、沙河街组立体勘探，有望在该构造取得新的突破。

5 结论

（1）重点对辽河滩海东部地区葵花岛构造带断裂特征及断层活动速率进行研究，搞清了不同构造部位断层活动差异性：龙王庙构造的断层活动性比葵花岛主体断层活动性强。

（2）断至沙一段或沙三段的断层为相对有利的油源断裂；当东二段、东三段断层断接厚度绝对值小于100 m时，探井获得油气层几率较大；当馆陶组断层活动速率小于2.5 m/Ma时，与其断层相关圈闭的含油气性都较好；东二期断层活动速率小于35 m/Ma时，明显有利于油气汇聚保存；东三期断层活动速率小于66 m/Ma时，有利于东三段及以下地层油气汇聚保存。可以按照断层活动性与油气的关系，将断层分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类，其中Ⅰ类为最好，Ⅱ类次之，Ⅲ类最差。综合评价认为，下一步围绕 f6、f18断层所控制的圈闭，对东营组、沙河街组立体勘探，有望在该构造取得新的突破。

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