李先平，趙偉森，靳國慶，李慧琳，張 藝

(1.中國石油華北油田分公司 地球物理勘探研究院，河北 任丘 062552； 2.中國石油新疆油田公司 風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000)

冀中坳陷霸縣凹陷新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)及其對油氣成藏的控制

李先平1，趙偉森1，靳國慶1，李慧琳1，張 藝2

(1.中國石油華北油田分公司 地球物理勘探研究院，河北 任丘 062552； 2.中國石油新疆油田公司 風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000)

選取斷層密度、斷層落差面密度、地層厚度變化率導(dǎo)數(shù)及底面曲率4個(gè)評價(jià)指標(biāo)對霸縣凹陷在新近紀(jì)的構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行定量表征，依據(jù)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度將霸縣凹陷新近紀(jì)劃分為強(qiáng)構(gòu)造區(qū)、強(qiáng)弱過渡區(qū)及弱構(gòu)造區(qū)：霸縣凹陷北部南孟地區(qū)及西南部高家堡地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈，為強(qiáng)構(gòu)造區(qū)；凹陷東部蘇橋、文安地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)性次之，被劃分為強(qiáng)弱過渡區(qū)；凹陷其他地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)微弱，為弱構(gòu)造區(qū)。分析構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)弱對油氣成藏的控制，發(fā)現(xiàn)霸縣凹陷強(qiáng)構(gòu)造區(qū)最利于油氣成藏，其次是強(qiáng)弱過渡構(gòu)造區(qū)，亦具備油氣聚集條件。霸縣凹陷西南部高家堡地區(qū)、北部南孟地區(qū)及東部蘇橋、文安地區(qū)油氣藏富集，為霸縣凹陷有利勘探區(qū)帶。

構(gòu)造活動(dòng)；構(gòu)造區(qū)劃；油氣成藏；新近紀(jì)；霸縣凹陷

霸縣凹陷位于冀中坳陷東部凹陷帶中央，是受牛東斷裂活動(dòng)控制的西斷東超、西深東淺的繼承性斷陷盆地。凹陷西鄰牛駝鎮(zhèn)凸起，以牛東斷裂與凸起為界，向東過渡為文安斜坡。霸縣凹陷古近紀(jì)在NW-SE向拉張力作用下主要進(jìn)行裂陷伸展運(yùn)動(dòng)。新近紀(jì)初，冀中坳陷區(qū)域應(yīng)力場發(fā)生了重大變化，構(gòu)造活動(dòng)由伸展作用變?yōu)橐杂倚呋饔脼橹鱗1-2〗[3]，沉積了較厚的館陶組及明化鎮(zhèn)組地層，且分布廣泛。到新近紀(jì)末，霸縣凹陷的構(gòu)造格局基本定型。霸縣凹陷主要發(fā)育Es1下、Es3、Es4-Ek共3套有效烴源巖，生排烴期主要在新近紀(jì)，此時(shí)古潛山及古近紀(jì)構(gòu)造已基本定型， 主要生排烴期沒有遭受大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)破壞，這種時(shí)間配置關(guān)系有利于油氣成藏[3-4]。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，選取4個(gè)定量指標(biāo)來研究霸縣凹陷新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)特征，劃分構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度，分析構(gòu)造活動(dòng)對油氣藏形成及分布的控制作用，試圖尋找其控藏規(guī)律，以期指導(dǎo)霸縣凹陷的進(jìn)一步油氣勘探。

圖1 霸縣凹陷新近系底面構(gòu)造

1 構(gòu)造活動(dòng)特征

1.1 構(gòu)造活動(dòng)特征分析

根據(jù)以上4個(gè)參數(shù)，繪制了霸縣凹陷新近紀(jì)各個(gè)指標(biāo)的等值線圖(圖2)，即4級斷層密度圖、斷層落差面密度圖、地層厚度變化率導(dǎo)數(shù)圖及底面曲率等值線圖。

圖2 霸縣凹陷新近紀(jì)各個(gè)參數(shù)等值線

構(gòu)造活動(dòng)控制著斷層的形成、數(shù)量及分布范圍等，因此，斷層密度能夠反映構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度(圖2(a))。霸縣凹陷西南部高家堡地區(qū)斷層密度值較大，平均0.8～1.0 條/km2，部分地區(qū)大于1.0 條/km2，構(gòu)造活動(dòng)性較強(qiáng)；霸縣凹陷東部斷層密度平均0.6～0.8 條/km2，其中文安地區(qū)斷層密度值較大；霸縣凹陷其他地區(qū)斷層密度較小，為0.2～0.4 條/km2，活動(dòng)強(qiáng)度小。

霸縣凹陷新近紀(jì)各地區(qū)斷層落差面密度值不同，構(gòu)造活動(dòng)性亦有差異(圖2(b))。霸縣凹陷北部南孟地區(qū)、西南部高家堡地區(qū)斷層落差面密度值0.06～0.20，活動(dòng)相對較為強(qiáng)烈；凹陷東部蘇橋、東南部文安地區(qū)斷層落差面密度值0.03～0.06，活動(dòng)性次之。

由地層厚度變化率導(dǎo)數(shù)圖(圖2(c))可知，霸縣凹陷北部南孟地區(qū)、西南部高家堡地區(qū)地層厚度變化率導(dǎo)數(shù)多大于0.020 km-1，地層厚度變化較快，構(gòu)造活動(dòng)相對強(qiáng)烈；凹陷東部蘇橋地區(qū)地層厚度變化率導(dǎo)數(shù)值多在0.005～0.010 km-1，活動(dòng)較弱。

通過計(jì)算霸縣凹陷新近系底面曲率值(圖2(d))得知：凹陷北部南孟地區(qū)底面曲率值較大，為(3～5)×10-5m-1，構(gòu)造活動(dòng)較為強(qiáng)烈；高家堡地區(qū)及凹陷東部蘇橋地區(qū)底面曲率值多在(1～3)×10-5m-1，活動(dòng)強(qiáng)度中等；霸縣凹陷其他地區(qū)底面曲率值平均在(0.5～1)×10-5m-1，活動(dòng)性較弱。

1.2 構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度劃分

霸縣凹陷新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)整體較弱，但凹陷內(nèi)各個(gè)構(gòu)造單元的活動(dòng)性并不完全一樣，這種活動(dòng)差異性對霸縣凹陷油氣藏分布具有重要影響。本文綜合考慮斷層密度、斷層落差面密度、地層厚度變化率導(dǎo)數(shù)和底面曲率4個(gè)表征參數(shù)，依照構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度劃分標(biāo)準(zhǔn)，將霸縣凹陷新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度劃分為強(qiáng)構(gòu)造區(qū)、強(qiáng)弱過渡區(qū)和弱構(gòu)造區(qū)，這3種不同級別相間分布。

霸縣凹陷北部南孟、岔河集地區(qū)及西南部高家堡地區(qū)的4種表征參數(shù)值均較大，構(gòu)造活動(dòng)較為強(qiáng)烈，被劃分為強(qiáng)構(gòu)造區(qū)；凹陷東部蘇橋、東南部文安地區(qū)及與強(qiáng)構(gòu)造區(qū)毗鄰的地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)相對較弱，被劃分為強(qiáng)弱過渡區(qū)；霸縣凹陷其他部位構(gòu)造活動(dòng)表現(xiàn)為最弱，被劃分為弱構(gòu)造區(qū)(圖3)。

圖3 霸縣凹陷新近紀(jì)構(gòu)造強(qiáng)度分區(qū)

2 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對油氣成藏的控制作用

2.1 對新近系油氣成藏的控制

霸縣凹陷是由牛東斷層控制的單斷凹陷，由西向東依次為陡坡帶、霸縣洼槽及文安斜坡等構(gòu)造單元。霸縣凹陷新近紀(jì)，斷層活動(dòng)較強(qiáng)烈，油源斷層垂向溝通多個(gè)層系，油氣通過油源斷層從烴源巖層向新近系地層充注，形成新近系油藏。以文安地區(qū)新近系油氣藏為例進(jìn)行剖析，文安斜坡位于霸縣凹陷生油洼槽以東，是油氣運(yùn)移聚集的主要指向。斷鼻、斷塊構(gòu)造是文安斜坡主要的圈閉類型[4]。新近紀(jì)時(shí)，文安地區(qū)洼槽內(nèi)沙一段烴源巖產(chǎn)生的油氣經(jīng)砂層儲(chǔ)集體、不整合面及斷層構(gòu)成輸導(dǎo)體系在斜坡內(nèi)帶沿沙一段砂體側(cè)向運(yùn)移，受斷層的調(diào)節(jié)，部分油氣流入東營組滲透性砂體中，經(jīng)過斷層的輸導(dǎo)運(yùn)移至斜坡外帶，主要進(jìn)行遠(yuǎn)距離階梯狀側(cè)向運(yùn)移[15]，受到封閉斷層的側(cè)向封堵在新近系地層聚集成藏，形成下生上儲(chǔ)、旁生側(cè)儲(chǔ)式的成藏組合(圖4)。

圖4 文安斜坡油氣成藏剖面(圖1中測線1)[15]

2.2 對古近系油氣成藏的控制

霸縣凹陷烴源巖生烴期主要在新近紀(jì)，古近系油氣藏主要在新近紀(jì)形成，即新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)不僅控制著新近系油氣藏的形成與分布，對深部成藏條件也有重要影響。以高家堡地區(qū)為例，新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)，表現(xiàn)為強(qiáng)構(gòu)造區(qū)及強(qiáng)弱過渡區(qū)。高家堡地區(qū)烴源巖層主要分布在沙三、沙四段，且背斜構(gòu)造帶上次級斷裂發(fā)育，可為油氣運(yùn)移提供通道。因新近紀(jì)時(shí)切割至烴源巖的斷層的溝通，使油氣可沿?cái)鄬蛹皾B透性砂體運(yùn)移，在古近紀(jì)各個(gè)層系中形成復(fù)式油氣聚集，形成大量古近系油氣藏(圖5)。

2.3 對古潛山油氣藏的控制

霸縣凹陷新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)同樣影響古潛山油氣成藏。潛山頂面常為不整合面或斷層面，可以作為有效的油氣運(yùn)移通道[16]。南孟潛山位于霸縣凹陷西北部南孟地區(qū)，主要受牛東斷層控制，油氣主要來自霸縣洼槽沙四段烴源巖[17]。霸縣凹陷北部南孟地區(qū)新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，牛東斷層的不斷活動(dòng)使下降盤沙四段烴源巖埋深逐漸加大，最終導(dǎo)致上升盤古潛山通過牛東活動(dòng)斷層與沙四段烴源巖層直接橫向接觸。沙四段烴源巖產(chǎn)生的油氣沿著牛東斷層及潛山不整合面向上運(yùn)移，到達(dá)寒武系饅頭組和府君山組聚集成藏，形成潛山頂油藏和潛山內(nèi)幕油藏(圖6)。

圖5 高家堡地區(qū)油氣成藏剖面(圖1中測線2)

圖6 南孟潛山油氣成藏模式(圖1中測線3)(據(jù)吳偉濤等，有修改)

分析新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)對油氣成藏的控制作用，可以對霸縣凹陷油氣聚集有利區(qū)帶進(jìn)行預(yù)測。霸縣凹陷新近紀(jì)強(qiáng)構(gòu)造區(qū)最具備油氣成藏條件，其次是強(qiáng)弱構(gòu)造過渡區(qū)亦利于油氣成藏。霸縣凹陷北部南孟地區(qū)、西南部高家堡地區(qū)及東部蘇橋、文安地區(qū)是霸縣凹陷油氣勘探的有利區(qū)帶。

3 結(jié) 論

(1)依據(jù)斷層密度、斷層面密度、地層厚度變化率導(dǎo)數(shù)及底面曲率4個(gè)表征參數(shù)將霸縣凹陷新近紀(jì)劃分為強(qiáng)構(gòu)造區(qū)、弱構(gòu)造區(qū)和強(qiáng)弱過渡區(qū)。高家堡地區(qū)、南孟地區(qū)為強(qiáng)構(gòu)造區(qū)，蘇橋、文安地區(qū)為強(qiáng)弱過渡區(qū)，其他地區(qū)為弱構(gòu)造區(qū)。

(2)霸縣凹陷新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)對新近系、古近系及古潛山的油氣成藏均具有重要的控制作用。其中新近紀(jì)強(qiáng)構(gòu)造區(qū)及強(qiáng)弱過渡區(qū)有利于油氣聚集成藏，北部南孟地區(qū)、西南部高家堡地區(qū)及凹陷東部蘇橋、文安地區(qū)油氣較富集，為有利勘探區(qū)帶。

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責(zé)任編輯：王 輝

2014-10-28

中國石油華北油田分公司科技項(xiàng)目“冀中富油凹陷二次勘探潛力與方向研究”(編號：HBYT-WTY-2011-JS-303)

李先平(1962-)，男，高級工程師，總地質(zhì)師，主要從事石油物探綜合研究。E-mail:wty_lxp@petrochina.com.cn

1673-064X(2015)02-0035-05

TE121.2

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