渤海灣盆地構造體系與油田地質災害解析

郭昭江 張運杰 孫波

(1.勝利油田地質院,山東東營 257000;2.新疆油田分公司采油一廠,新疆克拉瑪依 834000)

渤海灣盆地構造體系與油田地質災害解析

郭昭江1張運杰2孫波2

(1.勝利油田地質院,山東東營 257000;2.新疆油田分公司采油一廠,新疆克拉瑪依 834000)

渤海灣盆地是國內非常重要的一個石油開采基地。由于地質構造體系和油田地質災害之間存在著復雜而又直接的聯系,所以研究渤海灣盆地構造體系,能夠更好的分析構造體系和油田地質災害之間的關系,一方面可以有效提高構造體系內部油田勘探和開發的效果,另一方面可以減小油田各種類型的地質災害對油田生產的影響。本文介紹了渤海灣盆地不同類型級序的構造體系,分析了油田地質災害各類型的特征以及控制措施。

渤海灣盆地 構造體系 地質災害 控制措施

1 渤海灣盆地構造體系簡介

1.1 渤海灣盆地基本構造格架

渤海灣盆地位于華北地區的中北部，南面與魯西隆起區相鄰，北面與燕山造山帶相鄰，其東側為膠遼隆起，西側為太行山隆起。渤海灣盆地按構造線方向可劃分為3個坳陷構造區：(1)東部走滑構造帶，主要位于郯廬斷裂帶的營口濰坊段。構造線和油氣田分布以北東向為主，構造性質以剪性為主兼張性。(2)中部拉分構造區，位于渤海灣盆地的中部。構造線和油氣田分布以北東和近東西向及北西向為主，構造應力以拉張為主兼剪性。(3)西部走滑構造帶，其分布主要在太行山山前斷裂帶和滄東斷裂帶之間。構造線和油氣田分布以北東向為主，構造性質為張剪性(如圖1、2）。

1.2 渤海灣盆地構造體系和特征

渤海灣盆地構造體系和特征的分布是由不同的構造運動和構造應力場所形成的，帶有一定的規律性，盆地內的構造體系類型大致可以分為以下三種：(1)帚狀構造體系。按照構造體系的大小，可以分為巨型構造體系、大型構造體系、中型構造體系以及小型構造體系，這種構造體系是渤海灣盆地內一種多見的構造體系類型，由不同級序的旋扭應力場所控制和產生，同時也控制了渤海灣盆地內油氣田的形成和分布， 從而造成不同類型油田地質災害的形成和分布。帚狀構造體系的收斂端常是油田地質災害多發地區。(2)雁列構造體系。渤海灣盆地內廣泛發育不同級序的雁列式構造體系，這些雁列式構造體系是不同級序的張扭應力場和壓扭應力場的產物， 不僅控制了油氣藏的形成與分布，也控制了油田地質災害的形成和分布， 如雁列式斷裂體系附近油井套管損壞嚴重。(3)網狀斷裂構造體系。該體系通常是由兩組共扼扭裂面成生發展起來的斷裂體系。如濱南主斷裂附近發育的網狀斷裂構造體系，一組為與主斷裂近平行的順扭向斷裂，另一組為與主斷裂近垂直的逆扭向斷裂。

2 渤海灣盆地油田地質災害的類型及控制方法

由渤海灣盆地構造體系所引起的油田地質災害分類主要是根據災害發生的特征和災害的分布來劃分的。目前主要包括以下幾個方面：(1)油田地質引發的油水井套管損壞。導致套管損壞的最主要的原因是油水井所處的復雜地質環境。研究數據表明，來自地殼運動伴生的構造應力場，是造成油井套管變形和被破壞的根本所在。這是因為地殼運動的構造場力會使得地殼塊體發生變形和斷裂，而這種變形和斷裂的大小和空間展布、時間演化和產生的地質環境等是受構造體系控制的。套管損壞絕大部分發生在斷層投影帶內，且沿斷層投影帶呈條帶狀分布，斷層附近的應力變化劇烈，導致斷層附近大范圍內油井套管有規律地發生彎曲變形甚至損壞報廢。(2)油田地質誘發的地震。油田進行勘探開發生產是誘發地震的主要的外部因素，而誘發地震形成的主要內部根本因素是油田所在地的地質條件、應力場分布、地應力方式以及相關的地下巖體應變能爆發，油田勘探開發活動實際上是改變了勘探開發油區的局部應力場的平衡，從而導致災害發生。渤海灣盆地地質、地震和重力剖面圖如圖2所示。(3)油田地質引發的地裂及地表冒噴。油田地質斷裂活動造成的地裂以及地面冒噴災害也是時常遇見的油田地質災害。自然條件下的斷層活動、地表不均衡沉降、油田采油和注水不均衡等多方面因素耦合使得地下應力分布不均勻，導致在斷層的薄弱部位產生應力集中，從而造成災害發生。(4)油田地質災害控制措施。總體來看，油田地質災害多發生在復雜構造體系分布區，渤海灣盆地油田地質災害的分布受多種因素控制，概括起來主要包括地質構造體系和石油開采工程過程控制。從地質構造體系因素的角度出發，就是要在石油勘察和開采過程中做好規劃，盡量避開地質應力集中和斷層薄弱的地質結構，減少地質災害發生的可能性；從石油開采過程控制方面，石油勘探開發過程中所采用的勘探開發方式、強度和采用的工程措施應該合理以及與油藏類型相匹配，例如誘發地震、地裂冒噴水油等均是在注水開發強度較大的情況下發生的。

圖1 渤海灣盆地構造體系示意圖—重力剖面略圖

圖2 渤海灣盆地地質—地震—重力剖面略圖

3 總結

渤海灣盆地油田地質結構是引發油田地質災害的最根本的因素，復雜的構造系統造成不同的斷層活動，從而導致地下應力分布的不均勻，而油田地質災害容易發生在這些應力不均勻的地方。為了減少這種災害的影響，應該更加深入研究地質構造對災害發生的誘導因素，同時合理控制好油田開發過程可能導致地質災害的各種因素。

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[2]李四光.地質力學概論[M]北京,地質出版社,1999,18～19.

[3]嚴科.渤海灣盆地構造體系與油氣分布[J]地質力學學報,2005,11(3):259～265.