張美華

(中國石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，吉林 長春 130062)

松遼盆地的形成過程可劃分為三個(gè)構(gòu)造期次：斷陷期、坳陷期、反轉(zhuǎn)期。伏龍泉斷陷是松遼盆地內(nèi)的一個(gè)次級斷陷，伏龍泉斷陷油氣成藏與這三個(gè)構(gòu)造期次之間關(guān)系可簡單概括為斷陷期生烴、坳陷期成儲(chǔ)、反轉(zhuǎn)期成藏，反轉(zhuǎn)期形成的構(gòu)造圈閉是油氣主要的保存空間。

松遼盆地構(gòu)造反轉(zhuǎn)普遍存在，幾乎全盆地的構(gòu)造變形、所有構(gòu)造圈閉全屬反轉(zhuǎn)構(gòu)造之列[1]。伏龍泉斷陷主要為正反轉(zhuǎn)構(gòu)造，正反轉(zhuǎn)構(gòu)造可定義為[2]：原先由張性-張扭性斷層控制、常伴有同沉積期地層(被動(dòng)充填層序)發(fā)育的上盤盆地(地塹或半地塹)，后來在壓性-壓扭作用下發(fā)生隆起和局部擠出，由此產(chǎn)生的構(gòu)造即為反轉(zhuǎn)構(gòu)造，即控構(gòu)造斷層呈“下正上逆”特征，這類構(gòu)造與油氣藏關(guān)系密切。本文在研究構(gòu)造演化特征的同時(shí)，結(jié)合油氣成藏期次研究，恢復(fù)油氣成藏過程，并進(jìn)行反轉(zhuǎn)率定量評價(jià)，明確有利區(qū)帶與反轉(zhuǎn)構(gòu)造之間的關(guān)系。

1 地質(zhì)概況

伏龍泉斷陷位于松遼盆地南部，為松遼盆地東南隆起區(qū)上的一個(gè)次級斷陷，最大地層厚度6 500 m，斷陷面積約1 000 km2，天然氣資源量約800×108m3。該斷陷發(fā)育4條邊界斷層，呈雁列狀分布，依次控制了4個(gè)沉積次洼(F4斷層資料較少，本文不涉及)，整體構(gòu)造格局為東斷西超的半地塹(圖1)。

圖1 伏龍泉斷陷構(gòu)造位置和構(gòu)造綱要

伏龍泉斷陷地層自下而上發(fā)育下白堊統(tǒng)K1(火石嶺組K1h、沙河子組K1sh、營城組K1yc、登婁庫組K1d、泉頭組K1q)，上白堊統(tǒng)K2(青山口組K2qn、姚家組K2y、嫩江組K2n)及第四系地層(Q)。

根據(jù)伏龍泉斷陷烴源層、儲(chǔ)層及蓋層的發(fā)育特征，區(qū)內(nèi)存在三套油氣成藏組合：

上部組合：下生上儲(chǔ)組合，為K1sh、K1yc烴源層+K1q、K1d儲(chǔ)層+K1q2區(qū)域蓋層；

中部組合：下生上儲(chǔ)組合，為K1sh、K1yc烴源層+K1d1、K1yc儲(chǔ)層+K1d2泥巖蓋層；

下部組合：自生自儲(chǔ)組合，為K1sh內(nèi)部烴源層+K1sh儲(chǔ)層+K1sh泥巖蓋層。

目前勘探成果集中于上部組合中，主要油氣分布層系為K1q、K1d。

2 構(gòu)造演化特征

伏龍泉斷陷經(jīng)歷的三個(gè)構(gòu)造演化階段，從構(gòu)造發(fā)育剖面上來看(圖2)，K1h為斷陷前沉積，地層分布與邊界斷層活動(dòng)關(guān)系不大，K1sh、K1yc為斷陷期沉積地層，K1d為斷拗轉(zhuǎn)換期沉積地層，K1q及上白堊統(tǒng)(K2)為拗陷期沉積地層，上白堊統(tǒng)即明水組(K2m)末期進(jìn)入反轉(zhuǎn)期，地層抬升剝蝕殆盡，地表為第四系(Q)沉積。

K1sh沉積時(shí)期，東部邊界斷層開始活動(dòng)，進(jìn)入斷陷期，盆地為東斷西超的半地塹格局，邊界斷層控制了沉積和地層厚度，該階段斷陷強(qiáng)度大，沉積地層厚。

圖2 伏龍泉斷陷構(gòu)造發(fā)育剖面圖(剖面位置見圖1,AA')

K1yc沉積時(shí)期仍為斷陷期，但斷陷活動(dòng)強(qiáng)度減弱，湖盆面積擴(kuò)大，部分地層擴(kuò)展到邊界斷層以外，西部緩坡帶出現(xiàn)了調(diào)節(jié)斷層，在剖面上的組合呈反向斜列狀，起到調(diào)節(jié)沉積體系并釋放構(gòu)造應(yīng)力的作用，對斷陷緩坡帶地層分布有一定的控制作用。

K1d沉積時(shí)期為斷拗轉(zhuǎn)換期，早期仍然表現(xiàn)為斷陷特征，沉積物主要起到填平補(bǔ)齊的作用，晚期逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檗窒萜诔练e，K1d厚度仍然受邊界斷層及同沉積斷層控制，K1d地層分布范圍比K1yc時(shí)期進(jìn)一步擴(kuò)大。

K1q沉積時(shí)期為拗陷期，邊界斷層停止活動(dòng)，對沉積控制作用不明顯，地層厚度分布均勻，一直持續(xù)到K2m末期。

K2m沉積末期進(jìn)入反轉(zhuǎn)期，構(gòu)造反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得盆地發(fā)生擠壓變形，在盆地陡坡帶形成背斜隆起，緩坡帶斷層在壓扭應(yīng)力場作用下活化，產(chǎn)生一系列花狀斷層，形成現(xiàn)今構(gòu)造格局。K2地層受到剝蝕。

3 成藏期

伏龍泉斷陷主力烴源巖層為K1sh，K1yc烴源巖次之，K1d和K1q不發(fā)育烴源巖。運(yùn)用油氣儲(chǔ)層中的流體包裹體結(jié)合埋藏史-熱演化史方法來恢復(fù)油氣成藏期。從勝利1井埋藏史-熱史圖上來看(圖3)，K1sh烴源巖整體在K1d沉積時(shí)期進(jìn)入生烴門限，K1d頂部-K1q沉積時(shí)期進(jìn)入大量生烴階段；K1yc烴源巖在K1q沉積早期進(jìn)入生烴門限，K1q沉積中期進(jìn)入大量生烴階段。目前這兩套烴源巖處于高成熟到過成熟演化階段。

圖3 勝利1井埋藏史-熱史

3.1 中、下部成藏組合

斷陷層油氣藏分布于K1yc和K1sh。勝利1井K1yc(埋深2 876.67 m)和K1sh(埋深3 887.50 m)中與烴類包裹體共生的鹽水包裹體主要沿石英顆粒次生裂隙分布，均一溫度分布為107.3～131.6℃和127.8～131.2℃(見圖4)，流體密度均集中于0.933 g/cm3和0.935 g/cm3，斷陷層油氣具有一期充注特征。從埋藏史-熱史圖上讀取均一溫度值可知其成藏期分別為距今93～92 Ma和100～95 Ma，即K1yc油氣藏于K1q時(shí)期成藏，K1sh于K1d末期—K1q末期成藏。因此斷陷期油氣藏的主要成藏期為K1g時(shí)期。

圖4 勝利1井儲(chǔ)層流體包裹體鏡下特征

3.2 上部成藏組合

勝利5井K1d(樣品深度1 357.1 m為拗陷期儲(chǔ)層)中發(fā)育兩期烴類包裹體。儲(chǔ)層油氣包裹體的GOI(grains containing/with oil inclusions)意指含油包裹體的礦物顆粒數(shù)目占總礦物顆粒數(shù)目的比例[3]。第一期主要發(fā)育于石英顆粒加大早期及期間，發(fā)育豐度中等(GOI為1～2%)，鏡下觀察到與其共生的含烴鹽水包裹體環(huán)石英顆粒加大邊內(nèi)側(cè)成帶狀分布，均一溫度在74℃～76℃，投點(diǎn)到勝利5井單井埋藏史-熱史圖上得到成藏期距今約90 Ma，對應(yīng)于K1q時(shí)期；第二期烴類包裹體主要沿切穿石英顆粒加大邊的微裂隙成帶狀分布，測得的與烴類包裹體共生的含烴鹽水包裹體均一溫度在86℃～91℃，成藏期距今約72～66 Ma，對應(yīng)于K2m末期的構(gòu)造反轉(zhuǎn)期(圖5)。

綜上所述，斷陷期油氣藏主要在K1q時(shí)期成藏，由于其形成后一直保存在原來的儲(chǔ)層中，本文將其劃分為原生油氣藏；拗陷期儲(chǔ)層中可識(shí)別出兩個(gè)主要的成藏期，一是K1q時(shí)期，二是K2m末期，其中K1q時(shí)期為原生油氣藏，K2m末期構(gòu)造反轉(zhuǎn)形成的油氣藏為次生油氣藏，拗陷期地層中的油氣發(fā)現(xiàn)以次生油氣藏為主。

圖5 勝利5井埋藏史-熱史圖及K1d儲(chǔ)層流體包裹體鏡下特征

4 反轉(zhuǎn)構(gòu)造與油氣富集規(guī)律

4.1 反轉(zhuǎn)構(gòu)造定量分析

伏龍泉斷陷整體為“斷拗疊置”型盆地，早期斷陷和晚期拗陷均受到K2m末期構(gòu)造反轉(zhuǎn)的改造，其中斷陷期地層表現(xiàn)為地層抬升，產(chǎn)狀發(fā)生變化，但其構(gòu)造格局整體上未發(fā)生變化。而拗陷期地層受反轉(zhuǎn)作用改造明顯，反轉(zhuǎn)前地層產(chǎn)狀較為平坦，反轉(zhuǎn)后形成擠壓構(gòu)造，整體構(gòu)造格局發(fā)生根本性變化。

如圖6所示，反轉(zhuǎn)前，K1d頂面整體較平緩，受早期斷陷影響，發(fā)育伏北次洼、伏南次洼、顧家店次洼三個(gè)洼陷構(gòu)造，但其洼陷幅度遠(yuǎn)小于斷陷期地層，反轉(zhuǎn)后K1d頂面形成了三個(gè)背斜構(gòu)造——伏北背斜、伏南背斜、顧家店背斜，三個(gè)背斜構(gòu)造疊置于三個(gè)洼陷構(gòu)造之上，但其構(gòu)造幅度存在差異。

從伏龍泉斷陷反轉(zhuǎn)期構(gòu)造發(fā)育剖面來看(圖7)，本區(qū)K2m末期(K2沉積后)地層保存完整，隨后發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，斷陷東部地層抬升遭受剝蝕，剝蝕程度從東到西逐漸減小，在抬升過程中，邊界斷層也重新活動(dòng)，性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬?，并斷開拗陷期地層。

圖6 伏龍泉斷陷K1d頂面構(gòu)造立體圖

用地層趨勢法恢復(fù)地層剝蝕厚度(圖7虛線所示)，伏龍泉斷陷三個(gè)次洼都遭受了不同程度的剝蝕，其中伏南次洼BB' 剖面剝蝕程度最大，在邊界斷層附近，不僅K2+Q地層被剝蝕殆盡，K1q地層也受到了一定程度的剝蝕。剝蝕程度能定性評價(jià)各次洼的反轉(zhuǎn)程度。

引用反轉(zhuǎn)率的概念來定量伏龍泉三個(gè)次洼反轉(zhuǎn)程度。針對正反轉(zhuǎn)構(gòu)造，取沿?cái)嗝娴耐练e上盤地層長度(dh，單位為m)，地層位移零點(diǎn)以上長度(dc，單位為m)[4-5]，計(jì)算反轉(zhuǎn)率公式為：

Ri=dc/dh

(1)

即逆斷距與斷面長度的比值，位移零點(diǎn)處斷層上下盤地層無位移，位移零點(diǎn)之上為逆斷距，位移零點(diǎn)之下為正斷距，把同沉積期地層的頂面當(dāng)作基準(zhǔn)面，可以在斷層上盤測量該面至各層位的順斷層距離(圖7)。計(jì)算Ri所需參數(shù)(dc，dh)也可在圖中直接得到[2]，位移-距離曲線與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)即為位移零點(diǎn)，如果位移-距離曲線不和縱坐標(biāo)軸相交則表明該斷層沒有發(fā)生反轉(zhuǎn)。

按照文獻(xiàn)[6]分類標(biāo)準(zhǔn)，伏龍泉斷陷反轉(zhuǎn)構(gòu)造均為正反轉(zhuǎn)構(gòu)造，可進(jìn)一步歸屬于斷裂型，伏北次洼邊界斷層性質(zhì)為上下均正，伏南次洼與顧家店次洼為下正上逆。上述概念為定量評價(jià)反轉(zhuǎn)構(gòu)造提供了理論基礎(chǔ)，但反轉(zhuǎn)構(gòu)造并非都表現(xiàn)為斷層性質(zhì)的轉(zhuǎn)變,伏北次洼邊界斷層性質(zhì)仍然為正斷層，其反轉(zhuǎn)表現(xiàn)為東部地層整體抬升剝蝕，從伏龍泉斷陷各次洼之間來看,伏北次洼反轉(zhuǎn)程度最弱，尚未達(dá)到邊界斷層性質(zhì)反轉(zhuǎn)的階段。

從伏龍泉斷陷各次洼邊界斷層的位移-距離曲線(圖7)，計(jì)算得到顧家店次洼Ri為0.37，伏南次洼Ri為0.1，伏北次洼邊界斷層性質(zhì)無反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)程度由南向北逐漸減弱。

4.2 反轉(zhuǎn)構(gòu)造與油氣分布

本區(qū)油氣分布縱向上分布于K1q、K1d地層中，平面上主要分布于伏北、伏南、顧家店三個(gè)拗陷期地層受反轉(zhuǎn)擠壓形成的反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造，疊置于斷陷期的沉積次洼之上，從而形成“下生上儲(chǔ)”的圈源配置關(guān)系。

從伏龍泉斷陷成藏時(shí)間來看，K1d末期到K1q時(shí)期，斷陷層烴源巖達(dá)到成熟階段開始生烴，生成油氣主要保存于斷陷期地層中，形成原生油氣藏，并部分向上運(yùn)移到拗陷期地層中；拗陷期斷層活動(dòng)趨于停止，油氣不能進(jìn)一步向上運(yùn)移；直到K2m末期，構(gòu)造反轉(zhuǎn)，主要斷層活化，原生油氣藏遭受破壞，油氣調(diào)整向上運(yùn)移到拗陷期地層中形成次生油氣藏。因此，反轉(zhuǎn)構(gòu)造既形成了圈閉，也形成了油氣運(yùn)移通道。

上述研究表明，伏龍泉斷陷反轉(zhuǎn)期構(gòu)造圈閉的形成晚于油氣主生烴期，不利于充注和保存，但本區(qū)勘探成果卻以這類油氣藏為主，這與原生油氣藏遭受破壞并二次運(yùn)移有關(guān)，這個(gè)過程中構(gòu)造反轉(zhuǎn)是主要?jiǎng)恿?。由于反轉(zhuǎn)期持續(xù)時(shí)間較長，在破壞原生油氣藏的同時(shí)，也能對次生油氣藏產(chǎn)生破壞，因此蓋層的作用至關(guān)重要。

圖7 伏龍泉斷陷反轉(zhuǎn)期構(gòu)造發(fā)育剖面及邊界斷層位移-距離曲線(剖面位置位置見圖1)

本區(qū)區(qū)域性蓋層為泉二段(K1q2)，厚度300～500 m，全區(qū)分布穩(wěn)定，巖性以棕紅色泥巖為主，是泛濫平原相沉積，K1q2地層厚度大，反轉(zhuǎn)期斷層活動(dòng)未能破壞其封堵，阻止了油氣進(jìn)一步向上運(yùn)移，從而形成了現(xiàn)今油氣分布格局。

4.3 反轉(zhuǎn)構(gòu)造與油氣富集規(guī)律

油氣富集程度上，伏龍泉斷陷三個(gè)反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造中伏南背斜最為富集，伏北背斜次之，顧家店背斜最差。三個(gè)反轉(zhuǎn)背斜形成時(shí)間一致，與油氣運(yùn)聚的時(shí)空匹配關(guān)系一致，儲(chǔ)蓋條件基本一致，但各供烴次洼與反轉(zhuǎn)程度存在差異。擱置供烴次洼因素，假設(shè)供烴程度一致，僅考慮反轉(zhuǎn)程度對油氣富集的影響，前文計(jì)算得到顧家店次洼Ri為0.37，伏南次洼Ri為0.1，伏北次洼邊界斷層性質(zhì)無反轉(zhuǎn)。其中伏南背斜反轉(zhuǎn)適中，最有利于次生油氣藏的形成和保存；伏北背斜反轉(zhuǎn)弱不利于形成構(gòu)造圈閉，但蓋層有效，能保存部分油氣；顧家店背斜反轉(zhuǎn)太強(qiáng)，斷層活動(dòng)破壞了蓋層的封堵性，最不利于油氣的保存。

伏龍泉斷陷鄰區(qū)孤店斷陷邊界斷層反轉(zhuǎn)構(gòu)造發(fā)現(xiàn)較早[7]，研究[8]認(rèn)為孤店邊界斷層Ri在0.19～0.37，反轉(zhuǎn)程度由斷層中部向兩端逐漸減小，孤店斷層兩端Ri小于0.20的部位為油氣保存的有利區(qū)。研究成果認(rèn)為伏龍泉斷陷邊界斷層構(gòu)造Ri在0～0.2之間的區(qū)域有利。

5 結(jié)論

(1)伏龍泉斷陷經(jīng)歷了斷陷期、拗陷期、反轉(zhuǎn)期三個(gè)演化階段，其中K2m末期反轉(zhuǎn)構(gòu)造階段是新圈閉形成和油氣再次運(yùn)移的過程，主要斷層作為運(yùn)移通道，斷陷層油氣向上運(yùn)移到坳陷層圈閉中，具備良好的圈源匹配關(guān)系；

(2)伏龍泉斷陷有兩個(gè)主要的成藏期：K1q時(shí)期與K2m末期；主要的油氣分布層位是K1q和K1d；以構(gòu)造反轉(zhuǎn)調(diào)整形成的次生油氣藏為主；K2m末期是主要的成藏期；

(3)反轉(zhuǎn)構(gòu)造對伏龍泉斷陷油氣成藏具有重要的控制作用，反轉(zhuǎn)率Ri適中的區(qū)域有利于次生油氣藏的形成和保存，是油氣富集的有利地區(qū)。伏南次洼反轉(zhuǎn)適中(Ri為0.1)，油氣最為富集；伏北次洼輕微反轉(zhuǎn)，富集程度次之；顧家店次洼反轉(zhuǎn)過強(qiáng)(Ri為0.37)，油氣富集程度最差。