韓 敏，邱貽博

(中國(guó)石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257061)

1 區(qū)域地質(zhì)特征

臨邑洼陷位于惠民凹陷的西南部(圖1)，是受臨商斷裂和夏口斷裂共同控制的雙斷式洼陷，長(zhǎng)為70 km、寬為15 km，面積約為1 000 km2。其北以中央隆起帶與滋鎮(zhèn)洼陷相隔，南以斜坡帶向魯西隆起過(guò)渡[1-2]。臨邑洼陷是惠民凹陷勘探程度較高的一個(gè)洼陷，現(xiàn)今惠民凹陷發(fā)現(xiàn)的含油區(qū)帶主要集中在臨邑洼陷及其周緣，呈環(huán)帶狀分布。其油藏類型主要有2種：一是受斷層遮擋形成的構(gòu)造油藏，二是受斷層及儲(chǔ)層控制的構(gòu)造-巖性油藏，該油氣的富集在很大程度上受到斷層封閉性的影響。為深入研究斷裂在油氣成藏過(guò)程中的作用，研究斷層的封閉史顯得尤為重要。

2 斷層封閉史研究

斷層的封閉史是指控油斷層封閉性的發(fā)展和演化歷史[3-11]，是油氣成藏的主要控制因素。為了對(duì)油氣的整個(gè)成藏過(guò)程有全面的認(rèn)識(shí)和分析，著重研究斷層的發(fā)展演化歷史。

圖1 臨邑洼陷地質(zhì)構(gòu)造

斷層封閉性受多種地質(zhì)因素的影響和控制，通過(guò)前人的研究以及發(fā)展現(xiàn)狀，已建立了一套研究控油斷層封閉史的方法[2]，即應(yīng)用埋藏史、構(gòu)造演化史及斷面的力學(xué)性質(zhì)等方面，來(lái)定性、定量地反映在各個(gè)地質(zhì)時(shí)期控油斷層是否封閉或者開(kāi)啟，以及封閉和開(kāi)啟的程度。

2.1 臨邑洼陷埋藏史恢復(fù)

埋藏史研究是進(jìn)行斷層封閉史研究的一個(gè)重要前提，通過(guò)恢復(fù)研究區(qū)的埋藏史可以明確各沉積體系在時(shí)間、空間上的分布和發(fā)育演化規(guī)律，進(jìn)而揭示控制圈閉形成的因素以及圈閉的發(fā)育演化過(guò)程；通過(guò)定量分析可建立盆地的沉降模型，確定盆地演化的力學(xué)機(jī)制[12-15]。

利用研究區(qū)各井的測(cè)井資料，結(jié)合區(qū)域壓實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)和原始孔隙度分析資料，確定了臨邑洼陷砂巖、泥巖孔隙度與深度的關(guān)系式：

φ砂=0.4367e-0.0003112H

(1)

φ泥=0.5677e-0.0007935H

(2)

式中：H為深度，m；φ砂、φ泥分別為砂巖、泥巖的孔隙度，%。

采用回剝方法[3]對(duì)臨邑洼陷臨82、商10、夏323、夏46等井進(jìn)行了埋藏史恢復(fù)(圖2)。由圖2可知，臨邑洼陷沙三段由西向東埋深逐漸變淺，表明構(gòu)造沉降逐漸減弱。由沙三段至沙一段沉積時(shí)期是凹陷沉積速率逐漸變小的過(guò)程，在埋藏史曲線上表現(xiàn)為斜率變緩。東營(yíng)組沉積時(shí)期，全區(qū)進(jìn)入一個(gè)快速的沉降時(shí)期。在東營(yíng)組末期，臨邑洼陷進(jìn)入坳陷期，地層整體抬升遭受剝蝕，尤以北部的中央隆起帶和南部的斜坡帶剝蝕量較大，可剝蝕到沙三段或沙四段地層。東營(yíng)組末期后，館陶期沉積速率明顯變小，明化鎮(zhèn)期至現(xiàn)今沉積速率又變大?？傮w來(lái)看，臨邑洼陷的沉積速率是由大變小再變大的過(guò)程。臨邑洼陷主要的烴源巖為沙三段，且認(rèn)為生油門(mén)限在2 800 m左右，在東營(yíng)組末期，沙三段烴源巖開(kāi)始進(jìn)入生油門(mén)限，其首先生油的地區(qū)為臨邑洼陷西部靠近臨商斷裂一側(cè)。

圖2 臨邑洼陷埋藏史剖面

2.2 臨邑洼陷構(gòu)造演化史

在地質(zhì)歷史演化過(guò)程中，臨邑洼陷經(jīng)歷了多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及斷裂交錯(cuò)，斷裂發(fā)育相當(dāng)復(fù)雜。為正確再現(xiàn)該區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造演化特征，對(duì)該區(qū)的斷裂活動(dòng)和構(gòu)造演化進(jìn)行了分析和研究(圖3、4)。

圖3 中央隆起帶構(gòu)造演化剖面

研究表明，東營(yíng)組沉積期，全區(qū)斷層活動(dòng)強(qiáng)烈。到館陶組沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)開(kāi)始微弱，構(gòu)造形態(tài)變化不大；明化鎮(zhèn)期，臨商斷裂再次活動(dòng)，其中，以西部的臨邑?cái)鄬踊顒?dòng)最為強(qiáng)烈，明顯強(qiáng)于其他斷層，油氣縱向運(yùn)移明顯。由于臨邑?cái)鄬酉陆当P(pán)沙河街組與上升盤(pán)孔店組及更老地層接觸，側(cè)向封閉性能較好；而上部，下降盤(pán)館陶組、東營(yíng)組與上升盤(pán)沙三段相對(duì)接，側(cè)向封閉較差，油氣可進(jìn)入上升盤(pán)儲(chǔ)層。夏口斷層在東營(yíng)、館陶組沉積期間，下降盤(pán)沙三段與上升盤(pán)沙三段或沙四上段相對(duì)接，側(cè)向封閉較差，部分油氣可穿斷層側(cè)向運(yùn)移到上升盤(pán)儲(chǔ)層中。明化鎮(zhèn)期，由于夏口斷層?xùn)|西部活動(dòng)差異，西部斷層落差較大，下降盤(pán)沙三段主要與上升盤(pán)沙四段或孔店組相對(duì)接，斷層側(cè)向封閉性能較好，油氣主要聚集在斷層下降盤(pán)成藏；在東部，夏口斷層下降盤(pán)沙三段與上升盤(pán)沙三段或沙四上段相對(duì)接，斷層封閉性較差，油氣側(cè)向運(yùn)移明顯?？梢?jiàn)，通過(guò)構(gòu)造演化史研究，能查明控油斷層在各個(gè)時(shí)期，特別是成藏期或成藏期以后的封閉性或開(kāi)啟性，以及封閉或開(kāi)啟程度，這對(duì)指導(dǎo)油氣勘探有重要意義。

2.3 臨邑洼陷斷面主應(yīng)力

斷層的側(cè)向封堵性在某種程度上來(lái)說(shuō)主要受控于斷面應(yīng)力。斷面應(yīng)力即斷面所承受的力，包括剪應(yīng)力和正應(yīng)力。剪應(yīng)力主要控制斷層的活動(dòng)，造成斷層兩盤(pán)發(fā)生明顯錯(cuò)動(dòng)；正應(yīng)力使得斷面開(kāi)啟或緊閉。一般來(lái)說(shuō)，張性和張剪性斷層多具有開(kāi)啟性，壓性和壓剪性斷層多具有封閉性。

利用斷面應(yīng)力計(jì)算公式計(jì)算了東營(yíng)組、館陶組沉積末期及現(xiàn)今目的層段(沙三段)斷面所承受的應(yīng)力值(表1)。

由表1可知，自東營(yíng)末期以來(lái)，在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用下，研究區(qū)斷面力學(xué)性質(zhì)為壓剪性。在斷層活動(dòng)時(shí)，壓剪性斷層有利于斷裂帶內(nèi)物質(zhì)的研磨，使得巖石顆粒更加泥粒化，增大斷層的封閉能力；而在斷層活動(dòng)靜止期，壓剪性斷層又使得斷面緊閉，隨著埋深的增大，斷面承受應(yīng)力越大，斷面緊閉程度越好，斷層的封閉性能也就越好。由此可見(jiàn)，從東營(yíng)組末期至現(xiàn)今，在斷層活動(dòng)的靜止期，研究區(qū)內(nèi)斷層垂向封閉性較好，油氣主要以側(cè)向運(yùn)移為主。

圖4 臨邑洼陷南部斜坡帶構(gòu)造演化剖面

斷層名稱位置東營(yíng)組末期目的層斷面正應(yīng)力/MPa剪應(yīng)力/MPa館陶組末期目的層斷面正應(yīng)力/MPa剪應(yīng)力/MPa現(xiàn)今目的層斷面正應(yīng)力/MPa剪應(yīng)力/MPa臨商斷裂臨82井北14.208.3018.007.9029.707.50盤(pán)40井南15.9010.1019.609.3028.507.80盤(pán)3井南6.909.5013.5010.0015.102.70商10井北16.107.6018.307.6019.506.10夏口斷裂夏323井南15.106.4020.108.9024.0617.57夏32井南21.222.9223.531.4038.541.73夏26井南22.207.6025.103.8029.516.46夏46井南27.307.9027.405.3029.404.01

3 斷裂對(duì)油氣成藏的作用

斷裂構(gòu)造是含油氣盆地中非常重要且常見(jiàn)的構(gòu)造類型之一，斷裂的形成與演化不僅與盆地的構(gòu)造和演化息息相關(guān)，而且控制著含油氣圈閉的形成與發(fā)展，可直接或間接地控制含油氣盆地內(nèi)生油巖以及儲(chǔ)集層的發(fā)育，對(duì)內(nèi)部油氣的形成、運(yùn)移、聚集及油氣藏的分布具有重要的控制作用。臨邑洼陷現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的油氣主要聚集在洼陷周緣，呈環(huán)帶狀分布。洼陷內(nèi)烴源巖埋深較大，在洼陷周緣往往無(wú)烴源巖或烴源巖較薄，其油氣來(lái)源于臨邑洼陷內(nèi)。斷裂作為油氣運(yùn)移的通道，是連接烴源巖與圈閉的橋梁，為油氣從烴源巖到圈閉的運(yùn)移創(chuàng)造了條件。

控制臨邑洼陷沉積的臨商斷裂和夏口斷裂均為油源斷裂，其對(duì)油氣藏的形成起到至關(guān)重要的作用。這2條斷裂緊鄰生烴中心，充足的油源為油氣的運(yùn)移提供了動(dòng)力。當(dāng)油氣的運(yùn)聚期恰好對(duì)應(yīng)于斷層的活動(dòng)期時(shí)，斷層開(kāi)啟，斷裂即成為了油氣主要運(yùn)移通道，大量的油氣將通過(guò)斷裂運(yùn)移到上部?jī)?chǔ)層。由于這些斷裂往往是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)應(yīng)力聚集和釋放的地帶，多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致這些斷裂再次活動(dòng)，為油氣的多期注入提供機(jī)會(huì)，使得油氣沿?cái)嗔褞г诳v向上形成多套含油層系。位于臨邑洼陷北側(cè)的臨商斷裂，在油氣運(yùn)移期以來(lái)，斷裂的活動(dòng)主要呈現(xiàn)出由強(qiáng)變?nèi)踉僮儚?qiáng)的規(guī)律，在運(yùn)移早期，油氣可在斷裂附近形成原生油氣藏，在運(yùn)移晚期，斷裂的活動(dòng)使油氣既能在淺層形成原生油氣藏，又能破壞深層的原生油氣藏而在淺層形成次生油氣藏。因此，斷層活動(dòng)使得油氣在上下層位皆有分布，形成具多套含油層系、多油藏類型的復(fù)式油氣聚集帶(圖5)。

圖5 臨商斷裂帶油氣成藏示意圖

4 結(jié) 論

(1) 埋藏史分析發(fā)現(xiàn)，臨邑洼陷由西向東沙三段埋深逐漸變淺，由沙三段至沙一段凹陷沉積速率逐漸變小。在東營(yíng)組末期，沙三段烴源巖開(kāi)始進(jìn)入生油門(mén)限，其首先生油的地區(qū)為臨邑洼陷西部靠近臨商斷裂一側(cè)。

(2) 東營(yíng)組末油氣成藏期，構(gòu)造活動(dòng)劇烈，通過(guò)構(gòu)造演化史分析，能查明控油斷層在成藏期或成藏期以后的封閉性或開(kāi)啟性。

(3) 研究區(qū)斷面力學(xué)性質(zhì)為壓剪性。在斷層活動(dòng)靜止期，可有效封堵油氣。

(4) 控制臨邑洼陷沉積的臨商斷裂和夏口斷裂均為油源斷裂，2條大斷裂的活動(dòng)性使得油氣在上下層位皆有分布，形成具多套含油層系、多油藏類型的復(fù)式油氣聚集帶。