劉峻橋，姚志純，張成宇，張 銘，胡 罡

(1.廣東石油化工學院，廣東 茂名 525000； 2.廣東省非常規(guī)能源工程技術(shù)研究中心，廣東 茂名 525000； 3.中國石油長慶油田分公司，陜西 西安 710018； 4.中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

0 引 言

隨著油氣勘探的不斷深入，斷層分段生長在油氣成藏過程中起著越來越重要的作用[1-3]，“硬連接”斷層圈閉是由于裂陷盆地斷層生長過程中位移變化導致地層變形形成的圈閉構(gòu)造，是斷層生長進入“硬連接”階段在其分段生長連接部位形成的圈閉。斷層生長過程中，2條斷層連接部位通常表現(xiàn)為砂體發(fā)育程度高、伴生裂縫和小規(guī)模斷層有效改善儲集空間和較強水動力條件等特征[4-6]。因此，分段生長連接部位發(fā)育的“硬連接”斷層圈閉通常是有利的油氣聚集帶。關(guān)于斷層分段生長對油氣成藏的作用前人曾做過大量的研究和探討，主要集中在斷層分段生長對沉積相帶展布、儲層改造以及油氣運移輸導等方面[1-6]，而“硬連接”斷層圈閉作為裂陷盆地重要的圈閉類型，關(guān)于其發(fā)育部位識別及形成時期預測對油氣成藏控制作用的研究較少。文中從“硬連接”斷層圈閉的形成機制和斷層生長演化歷史入手，結(jié)合冀中坳陷文安斜坡勘探資料，探討“硬連接”斷層圈閉發(fā)育部位及形成時期的識別方法，對于正確認識裂陷盆地油氣分布規(guī)律和指導油氣勘探具有重要的意義。

1 地質(zhì)背景

議論堡構(gòu)造帶位于渤海灣盆地霸縣凹陷東側(cè)文安斜坡南部，該區(qū)新生代以來經(jīng)歷了古近紀早期(孔店組—沙三段沉積時期)、古近紀晚期(沙二段—東營組沉積時期)和新近紀(館陶組沉積時期至今)3期較為明顯的構(gòu)造演化階段，其中，沙二段—東營組沉積時期為主要的斷層活動時期[7]。議論堡地區(qū)自西向東依次發(fā)育有馬西斷層、梁召斷層和王仙莊斷層3條規(guī)模較大的斷層，其中，王仙莊斷層整體近北北東走向，平面延伸長度約為27 km，斷面西傾，是議論堡地區(qū)重要的控圈斷層。油氣勘探顯示：議論堡地區(qū)的油氣主要來自西側(cè)緊鄰的霸縣洼漕和馬西—鄚州洼槽沙三段和沙一段烴源巖[8]；該地區(qū)不同斷層和同一斷層不同部位油氣富集程度具有明顯的差異性，油氣主要沿王仙莊斷層走向呈“牙刷狀”富集，而距離油源較近的馬西斷層油氣富集相對較少，梁召斷層附近則無油氣富集(圖1)。

2 “硬連接”斷層圈閉發(fā)育部位

斷層分段生長是裂陷盆地的一種常見的斷層生長模式，斷層生長一般經(jīng)歷孤立生長、“軟連接”和“硬連接”3個階段[9]。不同生長階段，沿斷層走向位移變化不同，導致其附近地層變形特征存在差異。孤立生長階段，斷層位移通常表現(xiàn)為中部大，兩端逐漸減小至零的特征，導致了在斷層上盤表現(xiàn)為向斜特征，斷層下盤表現(xiàn)為背斜特征，褶皺軸向垂直于斷層走向[10]；斷層生長進入“軟連接”階段，斷層間開始相互作用，形成多種類型的轉(zhuǎn)換帶[11]，由于此階段斷層并未連接，分段生長部位的斷層不能形成有效的遮擋，無法形成圈閉；斷層生長進入“硬連接”階段，斷層間的相互作用增強，2條斷層之間形成橫斷層，最終連接形成完整的大斷層，多條斷層以“硬連接”方式連接為一條斷層，其發(fā)生連接的部位位移最小[12]，兩側(cè)斷層中部的位移逐漸增大，在斷層上盤分段生長點發(fā)育部位形成軸向垂直于斷層走向的橫向背斜構(gòu)造，該類橫向背斜構(gòu)造受斷層遮擋形成的圈閉即為“硬連接”斷層圈閉(圖2)。

圖1 議論堡地區(qū)構(gòu)造特征及油氣分布

3 “硬連接”斷層圈閉識別方法

“硬連接”斷層圈閉發(fā)育在斷層分段生長部位，通過分段生長點的識別可以確定該類圈閉的發(fā)育部位。斷距-距離曲線作為一種常用的斷層演化規(guī)律研究方法，可以有效識別斷層分段性和斷層分段生長部位，斷層斷距-距離曲線存在位移低值點表明斷層為分段生長斷層，該位移低值點位置即為斷層分段生長部位，斷層生長過程中，由于斷距與位移之間存在正相關(guān)關(guān)系，因此，斷距-距離曲線中斷距低值點也可識別斷層分段生長部位[13]。文中基于斷距(D)和距離(S)2個參數(shù)建立的斷層平面組合模式判別標準可以有效識別斷層生長階段(圖3)。

圖2 “硬連接”斷層圈閉形成演化模式

圖3 斷層分段生長階段定量判別標準

應(yīng)用斷層斷距-距離曲線研究議論堡地區(qū)王仙莊斷層分段性及分段生長點發(fā)育部位。研究結(jié)果表明，王仙莊斷層共發(fā)育7個分段生長點，表現(xiàn)為8段式生長特征(圖4)。根據(jù)“硬連接”斷層位移變化規(guī)律，分段生長點處形成軸向垂直于斷層走向的橫向背斜構(gòu)造?；跀鄬悠矫娼M合模式定量判別標準，王仙莊斷層的7個分段生長點對應(yīng)的轉(zhuǎn)換位移與距離的比值均大于1.00，表明王仙莊斷層的7個分段生長點均處于“硬連接”階段(表1)。同時，王仙莊斷層傾向與地層傾向一致，在斷層上盤分段生長點發(fā)育部位形成的橫向背斜構(gòu)造受王仙莊斷層遮擋，能夠形成“硬連接”斷層圈閉。

4 “硬連接”斷層圈閉形成時期確定

若圈閉形成時期早于油氣成藏期，則有利于油氣聚集?！坝策B接”斷層圈閉形成時期主要受地質(zhì)歷史時期斷層斷距變化的影響，通過識別古斷距能夠確定圈閉形成時期。常見的古斷距恢復方法為垂直斷距相減法和最大斷距相減法，前者是指沿斷層延伸方向下部層位斷距減去對應(yīng)測線上部層位斷距，后者是指沿斷層延伸方向下部層位斷距減去上部層位對應(yīng)斷層段的最大斷距。一般情況下，斷層生長過程中斷層最大位移與其延伸長度呈線性遞增關(guān)系，而垂直斷距相減法所表現(xiàn)出的是“斷距累積，長度固定”的斷層生長模式，因此，相較于垂直斷距相減法，最大斷距相減法恢復古斷距更能真實反映斷層生長演化歷史。

議論堡地區(qū)王仙莊斷層面向油源，有充足的油源供給，生烴主力洼槽與王仙莊斷層附近沙二段油藏具有良好的對應(yīng)關(guān)系。霸縣洼陷和馬西—鄚州洼槽生成的油氣向王仙莊斷層運移過程中，斷裂和砂體構(gòu)成了斜坡帶“階梯型”輸導格架，砂體分布廣，連通性好，輸導體系良好的配置關(guān)系構(gòu)成了油氣向議論堡地區(qū)王仙莊斷層附近運移聚集的有利條件。此外，該地區(qū)沙二段地層砂體發(fā)育程度高，儲集性能良好，沙一下亞段厚度為100 m左右的濱淺湖相泥巖夾碳酸鹽巖區(qū)域性蓋層為油氣在沙二段聚集成藏提供了良好的封蓋條件。

圖4 文安斜坡王仙莊斷層斷距-距離曲線

表1 王仙莊斷層轉(zhuǎn)換位移與距離關(guān)系

油氣勘探表明，文安斜坡油氣成藏期為東營組沉積末期[8]，因此，王仙莊斷層圈閉在東營組末期或更早時期形成，則有利于聚集油氣。通過最大斷距相減法恢復王仙莊斷層在東營組末期沙二段頂面的古斷距(圖5)，研究結(jié)果表明：館陶組沉積前，1182、1438、1534和1646測線處即為王仙莊斷層分段生長部位，圈閉已經(jīng)形成，其形成時期與成藏期匹配良好，有利于油氣聚集成藏，文117、文121、文86和文6油藏分別位于斷層圈閉①、③、④和⑤內(nèi)，含油氣性較好。而東營組末期，在1246、1790和1990測線處斷層尚未形成，相應(yīng)圈閉也不發(fā)育，不能有效聚集油氣，導致了位于斷層圈閉②、⑥和⑦內(nèi)的文123、文107和蘇88井鉆探失利。文123井和文107井為油氣顯示井，說明1246和1790測線處曾發(fā)生過油氣運移，圈閉尚未形成是導致油氣不能聚集的根本原因，進一步證實了該類圈閉的有效性受其形成時期控制。

5 結(jié) 論

(1) “硬連接”斷層圈閉是指斷層處于“硬連接”階段時，由于斷層位移沿走向的變化導致地層變形，在其分段生長點處發(fā)育的橫向背斜受斷層遮擋作用形成的圈閉，圈閉發(fā)育受斷層位移影響。

(2) 斷距-距離曲線和斷層分段生長階段定量表征是識別“硬連接”斷層圈閉的重要方法，王仙莊斷層為典型的分段生長斷層，共發(fā)育7個分段生長點，均處于“硬連接”階段，發(fā)育7個“硬連接”斷層圈閉。

(3) 最大斷距相減法可以有效地恢復斷層生長歷史，從而判斷圈閉形成時期。王仙莊斷層形成的①、③、④、⑤號“硬連接”斷層圈閉在東營組末期已經(jīng)形成，早于油氣成藏期，有利于油氣的聚集成藏，而②、⑥、⑦號斷層圈閉在成藏期尚未形成，不能形成有效圈閉。

圖5 東營組沉積后王仙莊斷層斷距-距離曲線