南堡1號(hào)構(gòu)造館三段斷蓋配置油氣滲漏部位及其控藏作用

牟敦山，付 廣，陳雪晴

東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318

0 引言

斷蓋配置是否滲漏對(duì)于其能否成藏起到了至關(guān)重要的作用，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題前人曾做過(guò)相關(guān)的研究和探討[1-3]，主要方法是依據(jù)斷蓋配置斷接厚度(蓋層厚度減去斷裂斷距)與其封油氣所需的最小斷接厚度的大小進(jìn)行比較。得出的主要認(rèn)識(shí)為：如果斷蓋配置斷接厚度大于等于其封油氣所需的最小斷接厚度，則不會(huì)滲漏油氣；反之則滲漏油氣。但缺乏對(duì)斷蓋配置滲漏油氣具體部位的相關(guān)研究，可參考的同類(lèi)型文獻(xiàn)也很稀少。因此，本文以南堡1號(hào)構(gòu)造為例展開(kāi)相關(guān)的研究工作。前人曾對(duì)南堡1號(hào)構(gòu)造的油氣成藏做過(guò)一定的研究和探討，主要有：利用地化分析測(cè)試資料，研究南堡1號(hào)構(gòu)造中淺層油氣來(lái)源及沙三段和沙一段-東三段源巖對(duì)油氣成藏的貢獻(xiàn)作用[4-8]；利用儲(chǔ)層包裹體均一溫度，結(jié)合埋藏史和熱史恢復(fù)研究南堡1號(hào)構(gòu)造油氣成藏時(shí)期[9-12]；通過(guò)油氣分布與油氣成藏條件之間的關(guān)系研究南堡1號(hào)構(gòu)造油氣成藏的主控因素及模式[13-19]。這些研究成果對(duì)正確認(rèn)識(shí)南堡1號(hào)構(gòu)造油氣分布規(guī)律及指導(dǎo)油氣勘探起到了一定的作用；但這些研究對(duì)南堡1號(hào)構(gòu)造中南堡1-1區(qū)、南堡1-3區(qū)及南堡1-5區(qū)北部油氣分布在東一段和館三段以上，而南堡1-5斷鼻南部油氣僅分布在東一段這一問(wèn)題缺少研究，僅有的部分研究也僅僅是現(xiàn)象描述[20-23]，而缺少成因分析。這無(wú)疑不利于南堡1號(hào)構(gòu)造油氣勘探的深入。因此，筆者對(duì)南堡1號(hào)構(gòu)造館三段斷蓋配置油氣滲漏部位及其控藏作用進(jìn)行了研究，以正確認(rèn)識(shí)其油氣分布規(guī)律，為油氣勘探提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)背景

1.1 南堡1號(hào)構(gòu)造及其油氣分布特征

南堡1號(hào)構(gòu)造位于渤海灣盆地南堡凹陷的西南斜坡帶，總體上是一個(gè)發(fā)育在潛山背景上的披覆構(gòu)造，呈北東走向，被北東向及近東西向斷裂切割而復(fù)雜化，斷裂平面上呈帚狀展布，如圖1所示。以F1斷裂和F2斷裂為界，南堡1號(hào)構(gòu)造可分為3個(gè)區(qū)：上盤(pán)南堡1-1區(qū)為斷鼻構(gòu)造區(qū)；F1斷裂和F2斷裂之間所夾的南堡1-3區(qū)為斷塊構(gòu)造區(qū)；F2斷裂以南的南堡1-5區(qū)為鼻狀構(gòu)造區(qū)。南堡1號(hào)構(gòu)造由下至上沉積的地層有古近系的孔店組、沙河街組、東營(yíng)組，新近系的館陶組、明化鎮(zhèn)組及第四系。目前南堡1號(hào)構(gòu)造已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在東一段和館陶組。油氣源對(duì)比結(jié)果表明，其油氣主要來(lái)自下伏沙三段或沙一段-東三段源巖，屬于下生上儲(chǔ)式生儲(chǔ)蓋組合。雖然南堡1號(hào)構(gòu)造的南1-1區(qū)、南堡1-3區(qū)和南堡1-5區(qū)均發(fā)現(xiàn)了油氣，但南堡1-1區(qū)、南堡1-3區(qū)及南堡1-5區(qū)北部的油氣分布部位和南堡1-5區(qū)南部明顯不同：前者油氣分布在東一段和館三段以上儲(chǔ)層中，而后者油氣僅分布在東一段。這除了與東一段和館三段以上儲(chǔ)層及構(gòu)造是否發(fā)育有關(guān)外，主要受到館三段斷蓋配置是否發(fā)育滲漏的影響。因此能否正確認(rèn)識(shí)此問(wèn)題，應(yīng)是指導(dǎo)南堡1號(hào)構(gòu)造油氣勘探的關(guān)鍵。

Ro.鏡質(zhì)體反射率。圖1 南堡1號(hào)構(gòu)造分區(qū)、斷裂類(lèi)型及東一段圈閉分布Fig.1 Distribution of tectonic area, fracture type and trap distribution area of Ed1 in Nanpu 1 structure

1.2 館三段火山巖蓋層及其內(nèi)滲漏斷裂發(fā)育特征

館三段火山巖是南堡1號(hào)構(gòu)造東一段油氣的蓋層，其主要巖性是綠色、灰色玄武巖及玄武質(zhì)泥巖，并與礫巖、砂礫巖及薄層泥巖等互層，其層數(shù)和厚度在橫向上變化較大。由鉆井和地震資料可得，南堡1號(hào)構(gòu)造館三段火山巖蓋層發(fā)育，最大厚度可達(dá)到505 m，主要分布在南堡1號(hào)構(gòu)造的西南地區(qū)。東南南堡1-1井以北局部地區(qū)館三段火山巖蓋層出現(xiàn)次極值區(qū)，厚度可達(dá)到320 m以上，由此向西、東館三段火山巖蓋層厚度逐漸減少，在南堡1號(hào)構(gòu)造東北部館三段火山巖蓋層達(dá)到最小，小于40 m，如圖2所示。

由圖2可以看出，南堡1號(hào)構(gòu)造館三段火山巖蓋層內(nèi)發(fā)育大量斷裂，其主要是北東向和北東東走向，主干斷裂規(guī)模較大，并伴生多條次級(jí)斷裂，平均斷裂密度為0.28條/km2。斷裂延伸長(zhǎng)度一般小于10 km，其中規(guī)模較大的有F1—F77條斷裂，其余斷裂規(guī)模較小。雖然館三段火山巖蓋層發(fā)育多條斷裂，但真正對(duì)下伏東一段聚集油氣起到滲漏作用的應(yīng)是斷穿東一段和館三段以上地層、且在油氣成藏期(明化鎮(zhèn)組沉積晚期及之后)活動(dòng)的斷裂，這樣的斷裂才是滲漏斷裂或油源斷裂。由圖3可以看出，南堡1號(hào)構(gòu)造只有Ⅱ-Ⅲ型和Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷裂才是滲漏斷裂，它們斷穿東一段和館三段以上地層，且在油氣成藏期(明化鎮(zhèn)組沉積晚期)及之后活動(dòng)。通過(guò)地震資料對(duì)南堡凹陷館三段火山巖蓋層內(nèi)發(fā)育斷裂的穿層性進(jìn)行拆分，可知只有F1—F77條斷裂才是滲漏斷裂。由圖1可以看出：F1—F55條滲漏斷裂規(guī)模較大，延伸距離較遠(yuǎn)；F6和F72條滲漏斷裂規(guī)模較小，延伸距離較近。

圖2 南堡1號(hào)構(gòu)造館三段火山巖厚度及其內(nèi)斷裂分布Fig.2 Distribution of volcanic thickness and its internal fault of Ng3 in Nanpu 1 structure

T1--Tg.反射面名；Es2-3.沙河街組二至三段；Es1.沙河街組一段；Ed1.東營(yíng)組一段；Ed2.東營(yíng)組二段；Ed3.東營(yíng)組三段；Ng.館陶組；Nmx.明化鎮(zhèn)組下段；Nms-Q.明化鎮(zhèn)組上段—第四系。圖3 南堡1號(hào)構(gòu)造斷裂類(lèi)型劃分圖Fig.3 Division map of fault types in Nanpu 1 structure

2 館三段斷蓋配置油氣滲漏區(qū)確定

由于南堡1號(hào)構(gòu)造館三段火山巖蓋層遭到7條滲漏斷裂的破壞，其封油氣能力遭到破壞。其破壞程度主要取決于館三段火山巖蓋層斷接厚度(即殘余厚度，其大小等于蓋層厚度減去滲漏斷裂斷距)大小：如果館三段火山巖蓋層斷接厚度大于或等于其封油氣所需要的最小斷接厚度，那么滲漏斷裂在館三段火山巖蓋層內(nèi)分段生長(zhǎng)不連接，不能成為油氣穿過(guò)館三段火山巖蓋層運(yùn)移的輸導(dǎo)通道，油氣不能穿過(guò)館三段火山巖蓋層向上滲漏散失；反之，油氣將穿過(guò)館三段火山巖蓋層向上滲漏散失。由此看出，要確定南堡1號(hào)構(gòu)造館三段斷蓋配置油氣滲漏區(qū)，就必須確定出其封油氣所需的最小斷接厚度。由于受地震剖面品質(zhì)的限制，無(wú)法直接從地震剖面上識(shí)別滲漏斷裂在火山蓋層內(nèi)上下分段生長(zhǎng)是否連接，只能借助于間接方法。具體方法是：首先統(tǒng)計(jì)南堡1號(hào)構(gòu)造已知井點(diǎn)處館三段火山巖蓋層厚度和滲漏斷裂斷距，計(jì)算館三段火山巖蓋層斷接厚度，并將其由小至大排列；再統(tǒng)計(jì)館三段火山巖蓋層上下油氣分布特征，取油氣僅分布在館三段火山巖蓋層之下的最小斷接厚度作為其封油氣所需的最小斷接厚度(79～93 m)(圖4)；最后統(tǒng)計(jì)南堡1號(hào)構(gòu)造7條滲漏斷裂斷距和對(duì)應(yīng)處館三段火山巖蓋層厚度，計(jì)算其斷接厚度，并將其標(biāo)在滲漏斷裂上。按照上述正確定出的館三段火山巖蓋層封油氣所需的最小斷接厚度，便可以得到館三段斷蓋配置油氣滲漏區(qū)(即館三段火山巖蓋層斷接厚度小于其封油氣所需的最小斷接厚度區(qū))(圖5)。由圖5可以看出，南堡1號(hào)構(gòu)造館三段斷蓋配置油氣滲漏區(qū)主要分布在其北部和東部地區(qū)，即南堡1-1區(qū)、南堡1-3區(qū)西南部和南堡1-5區(qū)以東為館三段斷蓋配置油氣滲漏區(qū)，只有南堡1號(hào)構(gòu)造的西南地區(qū)為館三段斷蓋配置非油氣滲漏區(qū)。

H.斷接厚度。圖4 南堡1號(hào)構(gòu)造館三段火山巖蓋層封油氣所需最小斷接厚度厘定圖Fig.4 Determination of sealing oil and gas required the minimum breaking thickness of volcanic cover of Ng3 in Nanpu 1 structure

圖5 南堡1號(hào)構(gòu)造館三段斷-蓋配置油氣滲漏區(qū)、滲漏部位與油氣分布關(guān)系Fig.5 Relationship between fault-cap rock configuration oil and gas leakage zone,leakage site and hydrocarbon distribution in Ng3 of Nanpu 1 structure

3 館三段斷蓋配置油氣滲漏部位確定

在南堡1號(hào)構(gòu)造北部和東部館三段斷蓋配置油氣滲漏區(qū)內(nèi)，下伏東一段油氣將通過(guò)7條滲漏斷裂向上運(yùn)移，但油氣并不是沿著這7條滲漏斷裂大面積向上運(yùn)移的，而是主要沿著某些部位向上運(yùn)移。油氣沿滲漏斷裂向上運(yùn)移的部位主要受到斷裂產(chǎn)狀的控制。通常情況下斷裂面凸凹不平，凸面脊處構(gòu)造位置較高，為油氣運(yùn)移的低勢(shì)區(qū)；而凹面脊處構(gòu)造位置較低，為油氣運(yùn)移的高勢(shì)區(qū)。油氣在沿滲漏斷裂向上運(yùn)移過(guò)程中，凹面脊處的油氣會(huì)向凸面脊匯聚運(yùn)移，形成油氣沿滲漏斷裂向上運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道，即為油氣沿滲漏斷裂的油氣滲漏部位。為了確定南堡1號(hào)構(gòu)造館三段斷蓋配置油氣滲漏區(qū)內(nèi)7條滲漏斷裂的油氣滲漏部位，利用三維地震資料追索7條滲漏斷裂的斷層面空間分布，作其斷層面等深圖，再根據(jù)斷層面埋深，由計(jì)算其油氣勢(shì)能值，作斷層面油氣勢(shì)能值等值線(xiàn)圖(圖6)。式中：Φ為斷層面油氣勢(shì)能值，kJ;z為斷層面埋深，m；p為斷層面流體壓力，MPa，可由ρwz求得，ρw為地層水密度，g/cm3；ρ為油氣密度，g/cm3。

(1)

由圖6中油氣勢(shì)能等值線(xiàn)值線(xiàn)形狀變化特征，便可以確定出7條滲漏斷裂的凸面脊部位(即油氣滲漏部位)及其分布(圖5)。由圖5可以看出，南堡1號(hào)構(gòu)造7條滲漏斷裂共發(fā)育20處油氣滲漏部位，其中：有9處油氣滲漏部位位于館三段斷蓋配置非滲漏區(qū)內(nèi)；11處油氣滲漏部位位于館三段斷蓋配置滲漏區(qū)內(nèi)，其應(yīng)是下伏東一段油氣向上覆館三段以上地層中運(yùn)移的部位。館三段斷蓋配置滲漏區(qū)內(nèi)的11處油氣滲漏部位中：以F2及分支斷裂油氣滲漏部位最發(fā)育，有3處油氣滲漏部位；其次是F1、F6滲漏斷裂，發(fā)育2處油氣滲漏部位；F3、F4、F5、F7斷裂各僅發(fā)育1處油氣滲漏部位。

圖6 南堡凹陷F1、F3、F4油氣滲漏斷裂斷面形態(tài)及凸面脊分布圖Fig.6 Distribution of oil and gas leakage fault section shape and convex ridges of F1, F3, F4 in Nanpu sag

4 斷蓋配置滲漏部位對(duì)油氣縱向分布層位的控制作用

由圖5中可以看出，南堡1號(hào)構(gòu)造的南堡1-1區(qū)、南堡1-3區(qū)和南堡1-5區(qū)北部油氣既可以分布在館三段火山巖蓋層之下的東一段，又可以分布在館三段火山巖蓋層之上的館三段以上，而南堡1-5斷鼻南部油氣僅僅分布在館三段火山巖蓋層之下的東一段。這是因?yàn)槟媳?-1區(qū)西南、南堡1-3區(qū)西南和南堡1-5區(qū)北部位于館三段斷蓋配置非油氣滲漏區(qū)內(nèi)，下伏東一段已聚集的油氣不能通過(guò)滲漏斷裂的油氣滲漏部位向上覆館三段以上儲(chǔ)層中運(yùn)移，故油氣在下伏的南堡1-1區(qū)、南堡1-3區(qū)和南堡1-5區(qū)東一段內(nèi)側(cè)向運(yùn)移并聚集成藏(因?yàn)槠鋬?chǔ)層和構(gòu)造發(fā)育)(圖7)；而南堡1-1區(qū)東北、南堡1-3區(qū)東北和南堡1-5區(qū)南部則位于館三段斷蓋配置油氣滲漏區(qū)內(nèi)油氣滲漏部位及附近，下伏東一段一部分已聚集的油氣通過(guò)斷裂的油氣滲漏部位向上覆館三段及以上的儲(chǔ)層中運(yùn)移，在南堡1-1區(qū)、南堡1-3區(qū)和南堡1-5區(qū)北部館三段之上側(cè)向運(yùn)移并聚集成藏(因其儲(chǔ)層和構(gòu)造發(fā)育)(圖7)，從而形成了下伏東一段和上覆館三段以上均有油氣分布的現(xiàn)象。

5 結(jié)論

1)南堡1號(hào)構(gòu)造館三段火山巖蓋層內(nèi)發(fā)育7條滲漏斷裂，其斷蓋配置油氣滲漏區(qū)主要分布在南堡1號(hào)構(gòu)造北部和東部。

2)南堡1號(hào)構(gòu)造館三段斷蓋配置滲漏區(qū)主要發(fā)育11處油氣滲漏部位，其中：F2斷裂及分支最發(fā)育，發(fā)育3處油氣滲漏部位；其次是F1、F6斷裂，各發(fā)育2處油氣滲漏部位；F3、F4、F5和F7斷裂各僅發(fā)育1處油氣滲漏部位。

3)南堡1號(hào)構(gòu)造館三段斷蓋配置油氣滲漏部位分布是造成南堡1-1區(qū)、南堡1-3區(qū)和南堡1-5區(qū)北部油區(qū)油氣既分布在下伏東一段又分布在上覆館三段以上，而南堡1-5區(qū)南部油區(qū)油氣僅分布在下伏東一段的根本原因。