松遼盆地齊家北地區斷裂特征及對油氣運聚的控制作用

于 丹，馮志朋

（1.大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶163712；2.大慶油田有限責任公司測試分公司第四大隊，黑龍江大慶163712）

松遼盆地齊家北地區斷裂特征及對油氣運聚的控制作用

于 丹*1，馮志朋2

（1.大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶163712；2.大慶油田有限責任公司測試分公司第四大隊，黑龍江大慶163712）

系統分析齊家北地區斷裂構造特征，研究了斷裂系統對油氣運聚的控制作用。齊家北地區主要發育5套斷裂系統：Ⅰ型（早期伸展斷裂系統）、Ⅱ型（中期張扭斷裂系統）、Ⅰ-Ⅱ型（早期伸展中期張扭斷裂系統）、Ⅲ型（晚期反轉斷裂系統）、Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型（早期伸展中期張扭晚期反轉斷裂系統）。Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂系統、NNW向及NW向的Ⅱ型斷裂系統為油氣垂向運移的疏導通道，近SN向及NNE向的Ⅱ型斷裂系統、Ⅰ-Ⅱ型斷裂系統對油氣側向運移起到遮擋作用。受控于Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂系統油氣縱向上串珠分布或使油氣富集層位上移，受控于Ⅱ型斷裂系統、Ⅰ-Ⅱ型斷裂系統及Ⅲ型斷裂系統油藏主要富集在高四油層組中。

齊家北地區；斷裂系統；高臺子油層；油氣運聚

齊家北地區位于松遼盆地中央坳陷區齊家凹陷生油中心的北部，主要包括齊家—古龍凹陷、龍虎泡—大安階地2個二級構造單元，其東臨大慶長垣，西接泰康隆起帶[1-5]。齊家北地區基底為剛性的花崗巖類和易變形的變質巖類，呈NNE向條帶狀展布，基底斷裂帶走向主要以NNE、近SN向為主，形成東西分帶的構造格架。坳陷沉積地層主要以上白堊統為主，自下而上發育泉頭組（K2q）、青山口組（K2qn）、姚家組（K2y）、嫩江組（K2n）、四方臺組（K2s）和明水組（K2m），齊家北地區油氣勘探實踐表明，主要含油層位高臺子和扶余油層，其次為葡萄花、黑帝廟油層。已發現的油氣其運聚成藏過程與斷裂的發育及其演化特征密切相關，受斷裂演化的影響油氣在不同地區、不同層位聚集差異較大，因此有必要開展該地區斷裂特征及形成演化特征研究，認清斷裂對油氣運聚的控制作用，進而為齊家北地區下一步油氣勘探提供理論依據。

1 斷裂發育及演化特征

1.1 斷裂基本特征

齊家北地區充填的層序中有2個重要的構造層序界面，自下而上分別是下斷陷構造層頂面（T4）和嫩二段頂面（T06），依據這2個構造層序界面，齊家北地區垂向上可以分為3個構造層，斷陷構造層、坳陷構造層、反轉構造層。齊家北地區斷裂向下多收斂于泉頭組地層，垂向上以泉頭組為界，可分為上、下兩套斷層體系，上部斷層體系主要分布于坳陷及反轉構造層內，下部斷層體系主要分布于斷陷地層內。上部斷層系多為平直正斷層，斷層傾角較陡；下部斷層系主干基底斷裂因控制沉積充填，具鏟式斷層特征，斷層傾角相對較緩，次級基底斷裂多后生斷裂，以平直正斷層為主；貫穿上、下斷層系的長期發育的斷裂為鏟式正斷層，在斷陷層表現為鏟式斷層的“下緩”，在坳陷-反轉構造層表現為鏟式斷層的“上陡”。下部斷層系斷裂組合樣式主要有鏟式、犁式以及地塹式組合，反映了斷裂伸展變形為主；上部斷層系斷裂組合模式主要有“V”字型、“y”字型或反“y”字型組合。上部斷層系與下部斷層系主要為花狀組合，局部為“y”字型或反“y”字型組合。平面上坳陷層斷裂具有密集成帶的特征（圖1）。

1.2 斷裂活動時期

斷層生長指數為上盤厚度與下盤厚度之比，即：斷層生長指數=上盤厚度/下盤厚度。對正斷層而言，當生長指數為1，斷層兩盤厚度相等，斷層在該時期不活動。斷層生長指數大于1時，斷層在該時期活動，且生長指數越大，斷層活動越強烈。通過齊家北地區斷層生長指數剖面統計規律（圖2），主干邊界斷裂在火石嶺組-營城組、登婁庫組-泉頭組時期持續活動，生長指數普遍大于1，主干邊界斷層活動伴生次級斷裂形成，生長指數也普遍大于1，大部分次級斷裂向上終止于T2反射層。主干邊界斷裂在坳陷期的青山口組時期、嫩一二段時期再次活動，同時形成大量次級蓋層斷層，這些斷層大部分向下消失于泉頭組。部分主干邊界斷層斷至T06反射層以上，表現出明顯的反轉變形特征。齊家北地區斷裂強活動時期主要在火石嶺組-營城組時期、登婁庫組-泉頭組時期、青山口組時期、嫩一二段時期和嫩江組末期，其它時期斷層活動強度較小或基本不活動。

圖1 齊家地區斷裂系統劃分圖

圖2 齊家北地區inline1394斷層生長指數剖面

1.3 斷裂形成演化特征

斷陷期區域應力場為NNW-NNE向拉張應力場，在這種區域應力場控制下，齊家北地區平行最大主壓應力方向發育了林甸—哈拉海斷裂帶，主干邊界斷層依次為齊家斷裂帶、小林克斷裂帶及敖古拉斷裂帶[6]，斷層走向NNE-近SN向，主干邊界斷層的伸展派生出大量與之方向相同的次級斷層，同時產生少量NNW向調節斷層。

坳陷期泉頭組—青山口組時期，甚至到嫩一、二段時期為斷裂形成的另一重要時期，區域應力場為近EW向張扭應力場。在區域應力場作用下早期基底斷裂復活，斷裂向上延伸，形成上下2套斷裂體系，斷裂剖面組合為“似花狀構造”，平面上具有斷裂密集成帶的特點。近EW向拉張應力場使走向為近SN向基底斷裂活動性比走向NNE向強，形成SN向延伸長度比較大的斷裂，斷裂塹壘式組合，平面平行排列，呈密集帶狀。

齊家北地區從基底斷穿T06反射層的斷裂為小林克斷裂、齊西斷裂帶和敖古拉斷裂帶，受晚期NW-SE向擠壓應力場作用均強烈活動，其中齊西斷裂在剖面表現為為上逆下正，為典型的正反轉斷層。受晚期NW-SE向擠壓應力場影響，在斷裂帶上部形成了大量淺層斷裂，平面上呈雁行式排列，剖面上與早期基底斷裂組成“似花狀構造”。

2 斷裂系統劃分

齊家北地區主要發育5套斷裂系統：早期伸展斷裂系統（Ⅰ型）、中期張扭斷裂系統（Ⅱ型）、早期伸展中期張扭斷裂系統（Ⅰ-Ⅱ型）、晚期反轉斷裂系統（Ⅲ型）、早期伸展中期張扭晚期反轉斷裂系統（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）。其中，早期伸展中期張扭斷裂系統、早期伸展中期張扭晚期反轉斷裂系統為長期發育的斷裂，是連接早期伸展斷裂系統與中期張扭斷裂系統的橋梁和紐帶（圖1）。齊家北地區主要含油層位高臺子油層（青二、三段）共發育4套斷裂系統，即中期張扭斷裂系統（Ⅱ型）、早期伸展中期張扭斷裂系統（Ⅰ-Ⅱ型）、晚期反轉斷裂系統（Ⅲ型）及早期伸展中期張扭晚期反轉斷裂系統（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）。Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂系統主要為小林克斷裂、齊西斷裂帶和敖古拉斷裂帶，少部分發育在工區中南部，斷裂走向為NNE向、近SN向及NNW向；Ⅰ-Ⅱ型斷裂系統主要發育在小林克斷裂帶、齊西斷裂帶及敖古拉斷裂帶附近，與斷裂帶走向近似平行，部分發育在小林克斷裂帶與敖古拉斷裂帶側列疊覆區，斷裂走向NNE向和近SN向；Ⅲ型斷裂系統主要分布在工區的南部，小林克斷裂帶和敖古拉斷裂帶連接處，斷裂走向多為NNW向；Ⅱ型斷裂系統全區廣泛分布，斷裂走向多位為NNW向，部分為為NNE向、近SN向。

3 斷裂對油氣運聚的控制作用

3.1 斷裂系統在油氣運移過程中的作用

在烴源巖大規模生排烴時期，活動斷裂可作為油氣垂向疏導運移的通道，不活動斷裂對油氣側向運移起到遮擋作用，因此不同斷裂系統在油氣成藏關鍵時刻起到的作用各不相同。齊家地區青山口組烴源巖大規模排烴期為明水組沉積末期[7-10]，受明水組末期NW-SE向擠壓應力場作用，早期伸展中期張扭晚期反轉斷裂系統（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）在油氣成藏期繼續活動，溝通了烴源巖及上覆各套儲集層，垂向上疏導油氣，為油氣垂向運移的疏導通道。晚期反轉斷裂系統（Ⅲ型）雖油氣成藏期斷裂活動，因沒有溝通烴源巖和儲集層，不是油源斷層，僅調整已富集在儲集層中的油氣，故Ⅲ型斷裂系統多為調整斷層。NNW向及NW向中期張扭斷裂系統（Ⅱ型）在成藏期受NW-SE應力場作用下斷裂開啟，直接連通著烴源巖和儲集層，是油氣垂向疏導通道，可作為油源斷層。近SN向及NNE向中期張扭斷裂系統（Ⅱ型）及早期伸展中期張扭斷裂系統（Ⅰ-Ⅱ型），油氣成藏期不活動，對油氣側向運移起到遮擋作用。

3.2 斷裂系統控制著油氣縱向上富集層位

通過對齊家北地區油氣分布縱向分布規律的統計可以看出（圖3），斷裂系統控制著油氣縱向上富集層位。早期伸展中期張扭晚期反轉斷裂系統（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）油氣成藏期斷裂活動，可將青一段烴源巖生成排出的油氣縱向上串珠分布或使油氣富集層位上移，因此受控于敖古拉斷裂帶（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型），油氣縱向上呈串珠狀分布，富集層位為薩爾圖油層、葡萄花油層以及高零油層組，受控于齊西斷裂帶（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）和小林克斷裂帶之間的地塹帶（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型），油氣富集層位上移，主要分布高三油層組；受控于中期張扭斷裂系統（Ⅱ型）、早期伸展中期張扭斷裂系統（Ⅰ-Ⅱ型）及晚期反轉斷裂系統（Ⅲ型），油氣成藏期斷裂不活動，故油藏主要富集在緊鄰青一段烴源巖之上的高四油層組中。

圖3 齊家北地區油氣分布圖

4 結論

（1）齊家北地區主要發育5套斷裂系統：早期伸展斷裂系統（Ⅰ型）、中期張扭斷裂系統（Ⅱ型）、早期伸展中期張扭斷裂系統（Ⅰ-Ⅱ型）、晚期反轉斷裂系統（Ⅲ型）、早期伸展中期張扭晚期反轉斷裂系統（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型）。

（2）Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂系統、NNW向及NW向的Ⅱ型斷裂系統為油氣垂向運移的疏導通道，近SN向及NNE向的Ⅱ型斷裂系統、Ⅰ-Ⅱ型斷裂系統對油氣側向運移起到遮擋作用，Ⅲ型斷裂系統多為調整斷層。

（3）受控于Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂系統油氣縱向上串珠分布或使油氣富集層位上移，受控于Ⅱ型斷裂系統、Ⅰ-Ⅱ型斷裂系統及Ⅲ型斷裂系統油藏主要富集在緊鄰青一段烴源巖之上的高四油層組中。

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TE112.11

A

1004-5716(2015)08-0090-04

2014-09-01

國家油氣重大專項課題“大氣田形成條件、成藏機制及富集規律研究”（2011ZX05007）。

于丹（1980-），女（漢族），遼寧寬甸人，工程師，現從事油氣成藏與資源評價工作。