金湖凹陷构造特征及圈闭类型

2018-11-01刘喜欢杨芝文杨立干

复杂油气藏 2018年3期

刘喜欢,杨芝文,杨立干

(中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏扬州 225009)

金湖凹陷位于苏北盆地东台坳陷西部，北起建湖隆起，南至天长凸起、菱塘桥低凸起，西与张八岭隆起相连，东邻柳堡低凸起，地跨江苏、安徽两省，面积5 000 km2。凹陷内沉积岩系发育，生油条件好，油气富集程度高，是苏北盆地勘探程度较高的含油气区之一。金湖凹陷是典型的走滑—裂陷凹陷，具有伸展构造和走滑构造并存的两个构造系统，它们在空间上互相利用、改造，形成复杂的构造叠加和复合关系。金湖凹陷自晚白垩世仪征运动以来，经历了吴堡、真武、三垛等几次大的构造运动，由于断块体的差异升降而形成南深北浅、南陡北缓、南断北超的箕状凹陷，杨村断层为凹陷的边界大断层，石港及铜城断层为次一级断层，根据主干断层对凹陷内构造格局的控制作用，可以将金湖凹陷划分为五个负向、八个正向构造单元(图1)。[1-3]

构造是金湖凹陷控制油气成藏的最关键因素，本文在理顺不同构造层断裂展布特征的基础上，开展剖面及平面构造样式研究，指导构造的精细解释，并分析在构造样式控制下形成的圈闭类型，同时结合不同地区油气运聚特点，分析了构造对油气成藏的控制。

图1 金湖凹陷构造区划

1 断层特征

1.1 断层分类

金湖凹陷断层主要表现为正断层位移特征，少量断层(如铜城断层)在局部具有逆断层位移；平面上，构成凹陷边界及凹陷内部的主干断层以NE、NEE走向为主，凹陷内部的次级断层表现为NE、NEE、近EW走向，亦有部分NW走向断层。

不同类别断层在油气成藏中的作用不同。根据断层规模与盆地的关系及对构造的控制作用，区内断层可划分为五级(表1)，由不同级别断层相互交织与切割，构成复杂的立体断裂体系，形成了研究区复杂的构造面貌(图2)。

1.2 断裂展布特征

金湖凹陷主力产层古近系阜宁组(E1f)、戴南组(E2d)断层差异较为明显。E1f期主要以多米诺式断层组、共轭正断层系为主；E2d-E2s期斜坡区以主干断层强烈活动为特征，断层较E1f分布稀疏，且以南倾断层为主，断裂带断层则较E1f密集，南倾、北倾断层均有发育。

2 构造样式

断裂活动是金湖凹陷构造活动的主要特征，不同尺度、不同走向、不同性质的断层交织在一起形成了复杂的断裂系统。凹陷内发育NE、NW及近EW向断裂，边界断层的走向也存在差异，杨村断层东段及西段NE走向、中段EW走向，石港断层总体NE走向、而铜城断层则为近SN走向(图1)。这种差异反应了断层在盆地的演化过程中扮演了不同的角色。[4]

表1 金湖凹陷断层分级标准

图2 金湖凹陷断层级别划分

在对断层级别划分及断层特征分析的基础上，依据动力学分析、断层组合关系，将金湖凹陷构造样式划分为伸展、走滑、挤压和反转四种基本类型。

2.1 伸展构造样式

根据构造形态特征及其成因，区内伸展构造样式主要可以划分为翘倾断块、滑动断阶、双断式等剖面构造样式及平行式、雁列式、入字型等平面组合样式(图3)。

图3 金湖凹陷伸展构造剖面及平面样式

2.1.1 翘倾断块

金湖凹陷古近系翘倾断块构造是分布最普遍的构造样式，主要分布在广大的斜坡带。根据断层与断块的组合关系又可进一步分为反向翘倾、顺向翘倾、堑垒相间三种样式，其中反向翘倾和顺向翘倾断块分布广泛。

三河斜坡带的高集—刘庄及北部吕良地区在E1f发育一系列反向翘倾断块为主，断层北倾。随着沉积厚度的增大和重力作用的增强，在E2d顺向断块成为重要的构造样式。顺向同生断层对沉积砂体有一定的控制作用，断层下降盘是寻找断层+岩性圈闭的有利地区。断层平面样式则以NE向断层雁列式排列为主。[5]

唐港构造带E2d、E1f在剖面上均表现为垒堑相间的构造样式。平面上由一系列NEE、近EW走向断层呈雁列式排列。

2.1.2 滑动断阶

根据次级断层与地层的产状关系，可分为反向和顺向两种滑动断阶类型。该构造样式在金湖凹陷很少发育，仅在杨村断层中东部下降盘存在[6]，并以浅层顺向断阶为主，可形成断鼻、断块圈闭。

2.1.3 双断式

双断式构造样式与基底隆升有关，主要在坝田—成庄地区及闵桥等地区发育，表现为下部是古隆起、上部为双断式地堑块，地堑块两侧发育一系列相向而倾的反向掀斜断块。

2.2 走滑构造样式

金湖凹陷E1f—E2s期除受到区域拉张作用，也明显受到走滑作用的影响，形成剖面上呈阶梯式、负花状，平面上呈雁列式或入字型的构造样式(图4)。雁列式分布于石港断裂带E2d及E2s中，入字型构造样式分布于杨村断裂带西段和石港断裂带E1f。在铜城断裂带则呈梳状样式。

图4 金湖凹陷走滑构造样式分类

石港断层剖面上由南向北表现为：多级Y字型、典型负花状、简单Y字型(或阶梯状)构造样式，平面上表现为帚状、入字型、雁列式构造样式[7-8]。

杨村断层西段走向NE，倾向NW，属于右行走滑断层，与走向一致的石港断层力学性质相似，断阶带不发育。剖面上主断层呈铲状，下降盘发育一组平行排列、近EW走向的北掉断层，与主断层呈锐角相交，角度50°～60°，锐角指向断层的走滑方向，在剖面上与主断层构成阶梯式断裂组合，在平面上则形成入字型断裂组合；而在上升盘发育一些与杨村断层呈钝角相交，角度为90°～145°的北倾断层，剖面上也是呈阶梯状的组合样式，由南往北，断层倾角依次变小，由接近45°降至30°再降至15°。

2.3 挤压构造样式

该类构造样式主要发育在铜城断裂带及泥沛、韩竹园、崔庄等构造带，以铜城断裂带最为典型。

铜城断裂是一条压扭性断层[9]，处于杨村转化端与石港断层末端交接处，属于杨村与石港断层间的调节断层，起着调节杨村断裂和石港断裂应力变化的作用，在平面和剖面上具有独特的展布特征。

从平面上看，主断层呈SN走向，两侧发育一系列次级正断层，与主断层在平面上构成入字型断裂体系和梳状断裂体系。西侧近EW向正断层与主断面大角度相交构成梳状断裂体系。近EW向正断层断距一般不超过200 m，断面也较陡,东侧分支正断层断距较大，NE走向，延伸较远，往东逐渐转为EW走向，在中部形成弧形断层，靠近铜城断层一侧，与主断层钝角相交构成入字型断裂体系，发育断鼻、断块构造。远离铜城断层处由EW向正断层与南倾地层形成一系列的反向断鼻、断块构造。

剖面上，铜城断层南段、中段、北段表现出不同的构造特征[10-12]。南段表现为高角度的逆断层，断面倾角约70°。中段断层近直立，断层下部直穿入基底，向上断层撒开，呈负花状构造。北段则表现为高角度正断层特征，断面西倾，右侧表现出挤压的特征。整个铜城断层在空间上则表现出丝带效应的特征，剖面上断层具有下逆上正的特点[13]。

2.4 反转构造样式

反转构造可分为正反转和负反转两种构造。

区内正反转构造主要在铜城断层南部发育，在E2s沉积前，断层东侧地层厚度大于西侧，后期E2s及以上地层厚度西侧大于东侧，反映出铜城断层早期为正断层，后期发生了反转，变为逆断层，为一正反转断层。另外，韩竹园构造带也表现出正反转构造样式。

负反转构造指受早期挤压构造活动形成一活动褶皱和逆冲断层，后期又受到伸展活动，形成正断层和半地堑、地堑体系。这种先挤压、后伸展的叠加或复合构造称作负反转构造。区内程庄、崔庄北等逆断层具有负反转断层的特征，如程庄断层E2d及以下地层发生了挤压变形，E2s地层发生正断裂，表现为下逆上正的组合，为一负反转断层。

3 圈闭类型及特征

从圈闭类型来看，金湖凹陷主要受伸展构造样式和走滑构造样式控制，以断鼻、断块构造为主，但由于构造十分破碎，单个圈闭很难反映油气富集规律，因此在断块类型划分的基础上，按照控制油气田或油气富集区的三级构造对金湖凹陷斜坡带、断裂带的圈闭(群)平面形态进行了划分，在实际应用中也具有广泛的意义(表2)。

复杂斜坡带断块圈闭样式可分为断鼻圈闭群、断背斜圈闭群、断块圈闭群。断鼻圈闭群是斜坡带最为广泛的类型，在西斜坡断鼻圈闭群主要呈NW—SE走向展布，被一系列NE或NEE走向断层切割为多个断鼻、断块，控制圈闭的断层以北倾为主。如高集—刘庄、程庄—崔庄、桃园—骆王庄、王龙庄圈闭群；在东部斜坡发育有塔集—墩塘、唐港及宝应三个断鼻圈闭群，呈NE—SW走向，南部塔集—墩塘为北倾南抬圈闭群，主控断层南掉，而北部唐港、宝应地区为南倾北抬圈闭群，主控断层北掉，断层以近EW走向为主。断背斜圈闭群在区内发育较少，主要分布于闵桥、秦营、坝田—东阳地区，受基底古隆起的影响，在E1f形成了被断层复杂化的背斜。如闵桥及坝田地区整体为顶部塌陷的背斜构造，内部被一系列倾向相对的断层复杂化的堑式断背斜。而秦营地区则属于被断层复杂化的垒式断背斜。断块圈闭群在区内发育也较为普遍，在汊涧内坡[14]及安乐—东阳最为典型。汊涧斜坡为一系列近EW向长期断层与NE向早期断层所形成的钝角断块圈闭群，圈闭群走向呈NE—SW走向；安乐—东阳圈闭群为一系列NE向长期断层与近SN向早期断层所形成的断块圈闭群，呈NW—SE走向。在龙岗斜坡也发育近EW向弧形断层与NE向断层所形成的断块圈闭群。

表2 金湖凹陷构造圈闭类型划分

复杂断裂带以发育锐角断块圈闭群和钝角断块圈闭群为主，锐角断块圈闭群主要分布于杨村、石港、铜城断裂带的下降盘，为主断层与派生断层形成的尖角块，石港断裂带戴南组表现为雁列式断块群；钝角断块圈内群主要分布于石港、铜城断裂带的上升盘，由主断层与NE或NNE向断层夹持形成断鼻、断块圈内群。另外在小关地区还发育被断层复杂化的鼻状圈闭群。

除构造型圈闭以外，区内还发育砂岩上倾尖灭圈闭及断层+岩性型、地层超覆+断层型等隐蔽型圈闭[15](图5)，主要分布于墩塘—小关及三河斜坡带，其中砂岩上倾尖灭油藏已由G29A、D2-2等井证实。

图5 金湖凹陷隐蔽圈闭分类

4 构造对油气成藏的控制

构造控藏表现为构造背景控制着油气指向，构造带控制着油藏分布，控圈断层的规模和性质控制着油藏规模，圈闭定型期与油气大量排烃期是否匹配，决定能否成藏。

4.1 构造背景控制油气指向

金湖西斜坡、卞闵杨等二级构造具有长期继承性演化特征，发育了具有一定构造背景的斜坡或隆起，形成了单斜箕状结构或隆起背景，而流体总是从深凹的高势区向斜坡或隆起低势区流动，二级构造单元的斜坡或隆起控制着油气从高势区向低势区运移[16-18]，因此，无论是三河次凹还是龙岗—汊涧次凹，二级构造背景控制着油气运移大趋势。汊涧斜坡带、三河斜坡带、卞闵杨构造带、杨村断裂带、石港断裂带和铜城断裂带等区带是油气运移的总体指向区。

4.2 构造带控制油藏分布

斜坡二级构造单元上发育了成排成带出现的三级构造高带，不仅是流体势指向区，有利于油气向其汇聚，而且面向次凹烃源灶，形成了一批有利油气储集的断鼻或断块。金湖凹陷三级构造或断块群长期继承性发育，面向或临近生油中心，呈现NE向或SN向展布，成为油气富集最有利聚集区。

断裂带油气纵向上沿控凹断裂串珠状分布，平面上主要在具有隆起构造背景的地区富集。区内杨村断层整体上呈平面“东西分段”、剖面“凹隆相间”的构造格局(图6)。[19]具有构造背景的隆起带具有深洼多向或对向供油的有利优势，杨村断层及伴生断层是油气垂向运移的有利通道，同时也是有效的封挡面，有效弥补了锐角断块地层较陡、成藏不利的缺陷。目前在杨村断裂带发现的G5、G1、T95、Q5A块油藏、石港断裂带发现的Q12、Q5、Q6、Q7、S5块等油藏均分布于具隆起背景的地区，且含油层系多、油柱高度较大。

图6 杨村断裂带油藏分布

4.3 控圈断层的规模和性质控制油藏规模

断层的规模、性质对油气的成藏有一定的控制作用[20-21]。

杨村、石港和铜城断裂带是控凹的一、二级大断层，断裂的主断层往往下切烃源岩，且长期活动，是非常优越的油源断层。[22]杨村断层和石港断层是金湖凹陷典型的走滑伸展断层，在长期活动过程中，断层下降盘形成了一系列滚动背斜、断鼻和断块构造背景。如夏家营滚动背斜、小关滚动背斜及桥河口构造等。这些构造背景紧贴大断层，控凹大断层的长期活动为油气的纵向运移提供了良好的通道[23]，同时又具有很强的封闭性，因此由走滑主断裂及伴生次级断层形成的一系列断块、断鼻圈闭形成的油藏相对富集，如杨村断裂带下降盘Q4、Q5A和T95块油藏。

三、四级断层是斜坡带不同断块间油气富集程度差异的主要控制因素。从单断层来看，延伸越长、断距越大(但未错开区域盖层),弧形弯曲的断层往往控制了主要的含油断块，较易形成富集油藏。具走滑性质的断层易形成破碎带，断层具有较好的封闭性，所控制的含油断块较为富集。

同时，金湖凹陷烃源灶受隆起的影响，同一含油气系统一般被分隔为多个独立的子系统，并有双向或多向的供烃模式，这些地区油源更为有利。如铜城断裂带分割了龙岗和汊涧次凹，成为了两个次凹之间的隆起，能够接收龙岗和汊涧烃源岩生成的油气，成藏条件相对有利。同样，卞闵杨断鼻构造带也是金湖凹陷最有潜力的区带之一。

金湖凹陷的三级构造带中一些被分割为四级或五级局部构造，组成了断块群，油气富集于单个独立圈闭，油藏含油面积、油柱高度主要取决于局部构造类型和断层封闭性。通常情况下，断块或断鼻构造规模越大，能形成的圈闭面积大，汇聚面宽，汇聚油气能力更强，就能形成大的油气藏。如G6断块，是一个典型的高油柱、高丰度、断鼻型油藏(图7)。相反，断块小只能形成小型油气藏。从这点看，断鼻比断块优越。

4.4 圈闭定型期与油气排烃期的关系控制成藏

金湖凹陷E1f4、E1f2烃源岩大量生排烃期是在三垛期，三垛末期是成藏的关键时刻。圈闭定型于三垛末之前，即早于大量生排烃前，圈闭就可以汇聚来自于深凹生成的油气；之后则圈闭无效。

目前看来，大部分构造带上的圈闭或形成于吴堡期，或产生于右行剪切应力场、断陷沉积与改造时期，即从E1f沉积末至E2d、E2s期形成[24]，圈闭早于大量生排烃期，成藏时间匹配良好。但也有局部地区由于后期构造活动相对较晚，晚期强烈运动对原有油藏起到一定的破坏作用，如成庄地区。

成庄地区位于铜城以北，该区由于受基底上隆的影响，位于基底隆起最高部位，构造最为活跃，E2d沉积期最为强烈，到N2y沉积期仍然活动，只是强度有所减弱，圈闭基本定型于N2y期，晚于或同步于大量生排烃期。从该区已钻井来看，E1f和E2d油气显示活跃，但没有发现油层，即使处于圈闭之内的井发现油层，试油也为水层或含油水层，从一侧面反映了油藏受到破坏，成藏条件不是十分有利。