准噶尔盆地红车断裂带结构特征及其控藏作用

2018-07-13仲伟军黄新华张玉华贾春明吴孔友

复杂油气藏 2018年2期

仲伟军，黄新华，张玉华，贾春明，吴孔友

(1.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 830013；2.中国石油新疆油田分公司风城油田作业区，新疆克拉玛依 834000；3.中国石油大学(华东)地球资源与信息学院地科系，山东青岛 266580)

红车断裂带位于准噶尔盆地西北缘断裂带的南端，是一个被众多断裂切割的较为复杂的断块区，含油层系较多，先后在石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及第三系等发现油气。hg1井于石炭系揭示较厚的火山岩地层，chep6井、che88井均见到了良好的油气显示，红车断裂带南段具有进一步勘探的价值。前期的研究成果表明:红车断裂带具有分段性，北—中段逆冲，南段走滑。断裂结构分段差异主要表现在：北段结构复杂、断裂带宽、多条滑动破碎带发育、胶结较强，滑动破碎带宽度在15.94～19.22 m；中段构造活动强度进一步减弱，导致断裂内部结构相对较为单一，滑动破碎带以破碎的角砾为主，滑动破碎带的宽度均较大，在77.91～131.46 m之间，而诱导裂缝带的宽度在58.69～112.65 m之间，上下盘诱导裂缝带厚度有一定差异；南段断裂杂乱，地震剖面上表现为明显的杂乱条带，上盘诱导裂缝带多大于下盘，存在有一定的片理化构造岩，显示断裂活动变强。本文通过断裂带构造特征分析，建立了红车断裂带内部结构发育模式，并从断裂构造带演化特征及对断层控圈、裂缝输导、胶结封闭等方面的探讨，确立了断层对油气成藏的控制作用，为车拐地区的油气成藏及地震勘探、井位部署提供了理论基础。

1　地质概况

红车断裂带呈近南北向走向，长约80 km，宽约20 km。其北与克-百断裂带相接，西邻车排子凸起，南以四颗树凹陷为界，东与中拐凸起和沙湾凹陷相临，面积约2 000 km2(图1)。

图1研究区构造位置

研究区构造特征为东南倾单斜，从老到新主要发育的地层为石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系及第三系。储层岩性主要为喷发相的火山角砾岩与溢流相的碎裂玄武岩。主要储集类型为裂缝—孔隙型，具有中、低孔隙度、低渗透率和孔隙结构较差、非均质程度较强的特点，火山角砾岩和安山岩以裂缝—溶蚀孔为主，是该区主要的储油气空间。断裂带受构造应力影响较强，裂缝相对发育，是石炭系油气成藏和勘探的有利区带。''

2　断裂带结构特征

2.1　断裂带构造特征

红车断裂带整体为近南北向的狭长断裂带，断裂带内部由北向南断层走向变化明显，其中北段走向为北北东向，中段走向为近南北向，而南段断层走向变化最为明显，转变为北西向。地震剖面也显示，沿断裂走向，断裂带内部构造样式差异显著，具有明显的分段特征。红车断裂走向多变，整体呈向西凸出的弧形，分段明显，其中北段走向北北东向，是红车断裂带与小拐新光断凹的边界断裂，剖面显示断面上陡下缓呈铲式，与派生断裂组成叠瓦状冲断层系；中段走向近南北向，呈向东微凸的弧形，是红车断裂带与沙湾凹陷的边界断裂，剖面显示断面上陡下缓呈铲式，常与分支断裂组成不对称背冲构造；南段走向北西向，同样是红车断裂带与沙湾凹陷的边界断裂，剖面显示断面陡直，花状构造发育，具有走滑断层特征。主要发育三期三组断裂：南北向逆冲断裂；北西西向走滑及逆冲断裂；近北西向、南北向正断裂。

红车断裂带H3井东断裂等大型的断裂多形成于晚石炭世，结束于侏罗纪，主要经历了海西、印支、燕山期等多期构造运动，石炭—二叠系断距大，表明海西期断层活动强烈，三叠—侏罗系在断层两侧厚度差异明显具有生长性，控制了地层沉积。在平面及剖面上形成了形态多样的构造样式与组合，并且断裂内部由于受到强烈的挤压作用，往往呈现出复杂的内部结构，这也对准确评价断层封闭性提出了更高的要求。

2.2　断裂带内部结构特征

根据前人的研究成果，结合野外、钻井、地震、岩性等资料，建立了红车断裂带内部结构发育模式(图2)。

图2显示，断裂带内部具有由滑动破碎带和诱导裂缝带所组成的“三明治”式的三层结构。其中，滑动破碎带由于受到强烈的断裂作用，造成研磨、破碎，往往具有较低的渗透率和孔隙度[1-6]。部分学者因此将此断层三维空间结构称为断裂带，并划分为滑动破碎带与诱导裂缝带两个结构单元，而国外则称为断层核(Fault core)和破碎带(Damage zone)。由于它们的特征各不相同，物性差异明显，对油气运聚往往起到不同的作用[7]。

图2多因素控制下的断裂带内部结构发育模式

2.3　断裂带构造演化特征

红车断裂带是三叠-侏罗纪形成的断裂带，受海西-燕山早中期运动影响，西部山体向东推覆，形成多条南北向逆断裂。其内部基底断裂十分发育，主要有西倾的南北向早期古逆冲断裂，东西向后期正断层。区内二叠系、三叠系、侏罗系地层由东向西超覆沉积在石炭系基岩之上，形成了该断裂带特有的复杂断块区，由东向西成排，并依次抬起。石炭系顶部断裂走向多变，主要有近南北向、北西向、北东向和近东西向，以北北西向和近南北向为主。区域内的主控断裂，例如H3井东断裂、红山嘴东断裂、598井断裂等为北西向，而红车断裂、小拐断裂、车前断裂为近南北向。由于受后期走滑改造，断裂具有平直延伸的特点，且延伸距离可达十几公里到几十公里，在平面和剖面上主要有以下3个构造特征：①断裂平面延伸平直；②断裂产状较陡；③发育花状构造。除上述规模较大的断裂之外，凹陷内还发育有多条与大断裂斜交的小型断层，大多分布于大断裂的两侧，规模相对较小且延伸距离较短，这些小型断裂既有北西向、北东向，也有近东西向，分布较为杂乱(图3)。

图3各种断裂的地震解释剖面

3　断层封闭性及其控制因素

3.1　断裂带岩性特征

滑动破碎带位于红车断裂带中心，由断层角砾岩、碎裂化岩石及断层泥组成，挤压研磨作用强烈。岩心及野外露头观察常见擦痕，是断裂带变形最严重区域，分散了大部分挤压应力，其封闭能力受断面压力导致的碎裂化程度、泥质含量及矿物沉淀等作用影响[8]。在断层中，滑动破碎带可单条出现，也可以多条组合出现。通过对断裂带内部结构划分及岩心观察表明，车拐地区红车断裂带的诱导裂缝带内胶结物异常发育;通过统计手标本、镜下裂缝的胶结程度，发现诱导裂缝带的胶结率大于80%，并且胶结物类型众多，包括碳酸盐矿物、粘土、沸石、蛇纹石、石英等。根据这种现象推断，断裂带裂缝带发育的宽度应大致相当于胶结作用的影响范围[9]。

3.2　断层封堵作用分析

断层对油气运移、聚集起着至关重要的作用，断层既可在开启期作为油气运移的疏导体沟通油源与储层，又可在封闭阶段将油气阻隔，促使油气聚集成藏。断层的运移或封堵作用取决于断层封闭机理及其影响因素。前人在断层活动性、两盘岩性配置、断面泥岩涂抹、构造应力作用及后期流体成岩作用方面都做过大量研究。但多数学者都将断层看成一个“面”来研究，忽略了断层空间、时间结构特征，这使得在对断层封闭性定量刻画时会出现偏差[10]。实际上，断层形成是个渐进的过程，不同性质、不同规模、不同期次的断层形成样式各有差别。以岩性主要为脆性的逆断层为例，断层在受力错断过程中不断延伸拓宽，位于应力最集中的区域岩石起先微弱变形、滑动而后逐渐挤压错动至破碎，研磨强烈，形成构造透镜体及断层泥等地质体产物，孔隙度及渗透率都极大地降低，大部分应力在此区域被消耗掉。自中心区域向两侧，应力递减，岩石受力明显小于中心区域，仅发生破裂，无明显错动，形成一定宽度的纵横交错的裂缝。再向外侧应力消减至无，则为原岩[11-16]。

从断裂带结构的发育情况统计来看，受断裂发育规模的控制，红车断裂带的裂缝带宽度变化很大，这说明胶结作用影响范围最大可达百米。利用分段性结果对不同段裂缝发育及胶结情况进行了统计，结果表明，在裂缝发育密度上，红山嘴转换区裂缝平均密度达1.95条/cm，红车断裂带北段裂缝平均密度为0.85条/cm，中段裂缝平均密度为0.42条/cm，南段裂缝平均密度为0.43条/cm，故在裂缝发育密度上，红山嘴转换区最大，红车断裂带北段次之，中段最小，南段近似于中段。