杏樹崗地區正向反轉構造與裂縫研究

王本強，呂 樂，王 彭，周 坤，劉志毅

（西南石油大學資源與環境學院，四川成都 610500）

伸展盆地的反轉構造是近些年來含油氣盆地研究的重點之一，伸展盆地的油氣勘探開發實踐說明反轉構造尤其正反轉構造在伸展盆地的油氣成藏中具有重要的作用[1-2]。致密碎屑巖儲層在反轉構造的過程中，產生了不同類型、不同性質的裂縫，而這些裂縫在致密儲層中擔當運移通道和儲集空間的重要角色[3-4]。因此，有必要對反轉構造與裂縫的形成機制進行深入研究，為油田的增產增量采取有效地措施提供有力依據。

1 地質概況

杏樹崗地區在構造位置上位于松遼盆地中部中央坳陷區大慶長垣杏樹崗構造位置上，北臨薩爾圖油田，南接杏北油田，其油藏類型為背斜型油藏，構造形態表現出西翼陡東翼緩的特征[5]。杏樹崗油田泉頭組扶楊油層儲層巖性主要以巖屑長石砂巖或長石巖屑砂巖為主，少量巖屑砂巖；儲層沉積環境主要受到河流相和三角洲相控制，砂體厚度不大，主要為條帶狀，橫向變化快。泉頭組儲層孔隙度介于8.1%～14.2%，滲透率大都小于1.2×10-3μm2，是典型的低孔-低滲致密碎屑巖儲集層。

2 區域構造演化

松遼盆地白堊紀以來的構造演化可以分為3個主要演化階段（見表1）:斷陷階段、坳陷階段和反轉構造階段[6-7]。

表1 松遼盆地構造演化階段劃分

盆地在發展過程中具有張、壓兩重性，表現為早期裂谷、中期坳陷和晚期褶皺的特點[8-9]。杏樹崗地區早白堊紀晚期以來的構造演化與松遼盆地同時期的構造演化形成過程類似，主要經歷了伸展構造階段-反轉構造階段兩個階段。同時，以嫩江末為分界線，嫩江末之前主要為拉張垂向沉降期，嫩江末之后為構造擠壓反轉期。杏樹崗地區泉頭組地層在泉頭組末-嫩江組末主要經歷了拉張垂向沉降作用，在嫩江組末-明水組末主要經歷了區域性的反轉構造作用。

2.1 伸展構造期

在泉頭組末-嫩江組末沉積期，泉頭組地層的沉積物基本上處于塑性狀態，杏樹崗地區受到NE-SW向的區域性拉張力，發生伴隨垂向沉降的伸展構造運動，在該構造運動下研究區主要形成了一系列NNW向的高角度正斷層。

2.2 反轉構造期

在嫩江組末-明水組末沉積期，泉頭組地層已經成巖處于剛性狀態。太平洋板塊向亞洲大陸大角度俯沖，工區受NW-SE向區域性左旋擠壓應力作用，杏樹崗地區內普遍形成了一系列壓扭性反轉構造，反轉構造以正斷式反轉構造為主。這些正斷式反轉構造沿著NNE向基底大斷裂的局部區段分布。由于NNE向基底大斷裂對反轉構造的控制作用，杏樹崗地區正斷式反轉構造呈NNE-NNW向展布。

3 正向反轉構造發育模式

正向反轉構造是在“先張后壓”的構造背景下，在同生沉積斷層上推覆形成的[10]，其形成模式（見圖1）。

Ⅰ為拉張期，地塊沉降形成角度正斷層；Ⅱ為應力平靜期，地塊接受沉積；Ⅲ為擠壓上隆期，地塊受到強烈擠壓地層發生褶皺隆起，形成背斜；Ⅳ為反轉構造期，地塊持續受到同一方向的構造擠壓應力作用，地層發生逆沖，斷層性質發生變化，由正斷層向逆斷層轉變，并形成斷背斜；Ⅴ為反轉構造定型期，地塊處于應力平衡階段，正斷層轉變為逆斷層。Ⅰ-Ⅴ是一個完整的正向反轉構造的形成演化模式圖。圖中A、B、C、D均表示地層界面。

杏樹崗地區正斷式反轉構造的形成，基本上與上述正向反轉構造的發育模式類似。在早期NE-SW向的區域性拉張力作用下形成了一系列NNW向的高角度正斷層，在晚期NW-SE向區域性左旋擠壓應力作用下形成了一系列NNE-NNW向正斷式反轉構。杏樹崗地區所受區域構造應力較小（或者時間較短），地層褶皺變形相對不強烈，早期形成的正斷層沒有徹底逆推轉變為逆斷層，所以研究區只經歷了Ⅰ-Ⅲ這三個構造階段，反轉構造在剖面上表現出來構造形式的仍然是正斷層。杏樹崗背斜型油藏便是反轉構造作用的產物。

4 反轉構造與裂縫的關系

4.1 裂縫特征

4.1.1 裂縫產狀 杏樹崗地區泉頭組地層沉積后，經歷了拉張斷陷，坳陷沉降和反轉構造等多期次的構造運動，形成了不同性質、不同組系的裂縫。通過對杏樹崗地區泉頭組多口取心井觀測結果表明：構造裂縫主要以≥75°的高角度裂縫和直立縫為主（約80%）；低角度裂縫和水平縫發育較少。同時，對生產井的裂縫方位進行微地震監測，監測結果表明：泉頭組儲層裂縫總體上表現出多方向性，但具有優勢方位的裂縫較明顯。裂縫發育的主要方位為 NE 向（55°±10°）、NW 向（320°±10°）和近 SN 向（0°±10），其中 NE 向裂縫最為發育，其次是NW 向和近SN向（見圖2）。

4.1.2 裂縫充填情況 工區巖心裂縫充填程度較低，未充填裂縫約占50%左右，半充填裂縫約占38%，全充填裂縫約占12%。裂縫充填物主要為瀝青質，其次是方解石和泥質（碳質）。部分觀測井巖心發現裂縫縫面有明顯的油氣浸染現象，這表明構造裂縫對油氣在儲層中的儲集和運移具有重要作用。

4.1.3 裂縫類型 根據巖心觀測表明，杏樹崗地區泉頭組構造裂縫主要發育張性縫和剪切縫（見圖3，圖4）。在早期的拉張沉降期時期，主要形成張性縫，且該期張性縫走向主要平行于斷層，裂縫規模較小，縫面粗糙，且延伸較短。晚期反轉構造期主要發育縱張縫和兩組共軛剪切縫，其中一組剪切縫發育較好，而另一組發育較差。剪切縫面光滑平直，具有明顯擦痕及磨光鏡面,縫面兩側有時具有一定剪切錯動。

4.2 反轉構造與裂縫的關系

4.2.1 拉張沉降期產生的裂縫 在泉頭組末—嫩江組末為拉張沉降時期，工區受到區域性的NE-SW向的拉張應力作用，形成了一系列近NW向的正斷層。由于泉頭組的沉積物基本處于塑性狀態,因此構造裂縫相對不發育。此時期主要形成了一組拉張破裂縫，該組裂縫由拉張應力產生，其走向和拉張應力作用下產生的正斷層走向一致。同時，在斷層附近還可能產生了少量的斷層伴生縫。該時期形成的構造縫經歷了較長時間的成巖作用,裂縫多被方解石充填，因此其有效性較低。

4.2.2 反轉期產生的裂縫 在嫩江組末—明水組末為反轉構造時期，杏樹崗地區處于一種左旋壓扭的構造應力場中，運用地質力學原理，將所受應力場分解為NE-SW向的拉張應力和NW-SE向的擠壓應力（見圖5），這樣整個工區就處于一個拉張和擠壓的復合構造環境中。根據應力場分解結果，NE-SW向的拉張應力對杏樹崗地區的構造演化和構造形態占主導地位，對早期形成的NW向斷層進一步加強，因此杏樹崗地區的NW向正斷層非常發育；同時，由于NW-SE向的擠壓應力對研究區影響相對較小，杏樹崗地區地層只發生了褶皺變形而未進一步將早期形成的正斷層逆推形成逆斷層，只形成了背斜型構造。

在該時期，泉頭組地層已經成巖,在構造擠壓作用下形成了一系列的構造裂縫。因此,泉頭組儲層的構造裂縫主要是在反轉構造時期形成的。根據上述應力場分解分析結果及裂縫發育模式（見圖5），該時期主要形成以下幾組裂縫：

（1）在NE-SW向的拉張應力作用下，主要產生走向與NW向斷層平行的一組拉張破裂縫，該組裂縫在工區較發育，其次斷層附近產生少量伴生縫。

（2）在NW-SE向的擠壓應力作用下，在巖層尚未發生褶皺變形之前，主要形成兩組垂直于巖層的近NS、NNW向的平面共軛剪切縫；隨著構造應力的持續作用，巖層褶皺變形，主要產生了一組發育在背斜型構造轉折端（脊部和樞紐位置）NE向的縱張縫和兩組斜交的剖面共軛剪切縫（發育較少）。

在反轉期形成的這幾組裂縫，以高角度裂縫和直裂縫為主，充填程度不高，尤其是NE向裂縫與杏樹崗地區現今最大水平主應力方向（NE向）大致一致，使該方位的裂縫在儲層中保持開啟狀態。

5 結論

（1）杏樹崗地區主要經歷了拉張沉降期和反轉構造期。拉張沉降期杏樹崗地區主要形成一系NNW向的高角度正斷層，同時形成一組NW向的拉張破裂裂縫；由于拉張沉降期間泉頭組地層的沉積物基本處于塑性狀態,因此構造裂縫不發育，且此期間形成的構造裂縫經歷了較長時間的成巖作用,多被方解石充填，有效程度低。

（2）反轉構造期杏樹崗地區主要形成呈NNENNW向展布的正斷式反轉構造，同時形成一組近NE向的縱張縫、一組NW向的拉張破裂縫和近NS、NNW向的兩組共軛剪裂縫。該時期形成的裂縫以高角度裂縫和直裂縫為主，充填程度較低。反轉構造期是杏樹崗地區構造裂縫形成的主要時期。

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