孤北洼陷桩南断裂带构造特征及其对油气的控制

王晶 ，董双波 ，贾军涛 ，褚会丽 ，陈颖超 ，单秀华

（1.承德石油高等专科学校石油工程系，河北 承德 067000；2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

0 引言

复杂断块区油气分布规律，一直是构造学、石油地质学界研究探索的重点、难点之一［1-4］。桩南断裂带是位于孤北洼陷内部的二级调节断裂带，继承并连接了东西两侧的边界断裂。断裂带内部断层发育十分复杂，中部断层具有明显的弯曲变形特征。

通过对研究区内三维地震资料进行精细构造解释，结合相干体数据分析，以及生产动态资料分析［5-10］，由平面、剖面以及立体三维空间全面分析并总结了桩南断裂带的构造特征。

通过将研究区的含油层位、井位信息与地震资料相结合，对含油层位进行追踪解释，精细刻画了油气藏在垂向及平面的分布位置。综合分析研究区区域构造背景以及构造带几何学、运动学、动力学特征认为，断裂带两侧边界断裂的活动及其差异性，形成了桩南断裂带现今构造格局及局部构造变形，断层性质兼具走滑与拉张特征，为油气运移与聚集提供了有利条件。本文合理解释了研究区内主力含油层系油藏沿构造变形区有序排列分布的现象，为进一步勘探开发含油气区提供了重要依据。

1 区域概况

桩南断裂带，构造上位于济阳坳陷沾化凹陷孤北洼陷内部，断裂带北部上升盘发育桩西古潜山，西为埕北凹陷，东为长堤潜山凸起带。该断裂带是由1条近东西走向的铲式正断层及其派生的次级断裂组成的复杂断裂带，东部与五号桩断层、长堤断层相交，西部与埕东断层相交［1-2］。桩南断裂带是连接东西两侧近北东、北西走向断裂的主要枢纽，具有十分重要的构造地质意义（见图1）。

图1 桩南断裂带区域构造位置

2 构造带分区

2.1 资料及方法

构造解释是地震资料解释工作的基础，本次研究选用Geoframe 4.3地震解释软件对研究区进行了精细构造解释。考虑到桩南断裂带内断裂多为东西走向的特点，为了使解释结果更加准确，对于南北向测线进行了加密解释。

本研究选取了 T6，T2，T1，T0等 4 个地震反射层进行追踪、对比，选取了新生界主要含油层系馆陶组、东营组地层的主要界线，其中包括馆上段（Ng上）、馆下段（Ng下）、东一段（Ed1）、东二段（Ed2）、东三段（Ed3）地层。地震解释中，首先综合考察地震、钻井、测井资料，根据资料情况选择具有代表性的井进行层位标定，建立井震关系。将测井解释结果与地震反射特征有机结合，最终得到合理的地质模型。利用相干数据体分析技术，对桩南断裂带地震资料进行相干数据体计算和分析，得到相干体切片，其特征分析可以辅助断裂解释工作［11-18］。

2.2 断裂分区特征及空间继承性

桩南断裂带是在桩南古潜山背景上发育的，其断裂具有一定的塑性隆升特点。由于伸展作用和主断层的逆牵引作用，造成主断裂形态为铲式，断层的剖面组合形态为阶梯状、“y”字形。

相干体水平切片分析表明，桩南断裂带两端断层数量较多，中部数量较少，且集中发育在研究区北部。根据桩南断裂带在全区的发育特征，将其划分为西部、中部、东部3个区域（见图2）。

2.2.1 西部断层

从研究区地震解释剖面图中看出，西部断层的主要断裂均为南倾大断裂，穿越基底地层，相互间等距、平行排列，被切割地层呈阶梯状排列。其中，发育4条与主断裂相向的北倾次级断裂，4条次级断裂均止于最南侧主断裂之上，呈多级“y”字形断裂组合，上部地层多表现为地堑状特征。

2.2.2 中部断层

研究区南部南倾大断裂规模逐渐减小，最终演化为区内最主要的断裂——桩南断层。断裂形态为铲式，下部断层坡度逐渐变小，穿越基底地层，新生界地层被次级派生小断裂复杂化。其中，次级断裂主要有4条，反向北倾断裂2条，同向南倾断裂2条，南倾次级断裂止于较大规模的北倾断层之上，四者之间呈“y”字形与“反y”字形断裂组合关系。

2.2.3 东部断层

发育于西部断层带、以南倾为主的断裂逐渐发育，相互间平行排列，被切割地层呈阶梯状排列。其中，次级断裂发育于2条主要断裂之间，倾向向北；最南侧的主断裂之上，亦发育2条北倾次级断裂，主断裂与次级断裂之间，既存在“y”字形组合关系，又存在切割关系，剖面形态呈网格状。上部地层多表现为地堑状特征。

图2 2 048 ms平面断裂组合及响应地震剖面断裂特征

通过将主要目的层位的平面断裂与剖面断裂相结合，建立了桩南断裂带地层及构造的空间展布体系，其整体演化特征与水平相干体切片的空间演化特征具有一定的相似性。本研究在以往平面、剖面特征的内容基础上，增加了对空间变化特征的研究（见图3）。

图3 桩南断裂带空间组合模式

通过将地震反射层位转换到实际地质层位中，可以将之前各层系间相互独立的油藏建立空间联系。研究发现，Ng上，Ng下油藏分散，但均沿同一构造线趋势分布；而Ed1，Ed2，Ed3段地层在桩南主断裂弯曲变形区均发育有构造背斜油气藏，三者之间存在空间上的继承与连通关系，为油田实际生产中是否进行合采提供了进一步的论证。通过构造空间演化特征的分析，为进一步对桩南断裂带的动力学机制、演化过程的研究奠定了基础，为探索构造与油气分布关系提供了依据。

3 构造与油气分布的关系

研究区油藏分布与断裂系统关系复杂。部分油藏以构造为背景，部分油藏呈孤立的圈闭形态分布，油藏内部具体的构造背景有待进一步落实。利用动态生产资料等，将含油层位数据加载到地震数据体上，进行层位标定，结合精细断裂解释，进行油层层位追踪，最终落实油藏，并发现控制油藏的构造特征。以主力油气藏为中心向四周展开层位解释，结合局部断裂特征，最终依据含油面积大小及已有动态资料显示的产油能力，将油藏划分为主力油藏和局部油藏，二者均得到很好的落实。主力油藏集中分布在东营组的Ed1，Ed2，Ed33个主要层段，其中，Ed3段油藏含油面积最大，是油气勘探的主要区域及层位。馆陶组下段油藏全区分布零散，大部分为单口井控制的局部油气藏。

利用三维地震解释软件，对主力含油层系进行全区层位追踪，完成了油藏顶面断裂系统解释。通过时深转换，绘制顶面构造图，并且结合测井资料对比结果，进行深度校正，最终落实了油藏顶面构造图及含油面积（见图 4）。

图4 Ed3段1砂层组1小层含油面积分布

位于研究区北部及南部的油藏为主力油藏。南部油藏主要受与桩南断裂呈“y”字形组合的北倾断裂控制，集中分布于中部隆升构造的高部位。北部油藏位于桩南主断裂东部末端与其斜交的次级同倾向小断裂形成的断块内，为一小型断鼻状构造，是油气聚集的重要位置。整体而言，2大主力油藏均分布于2条主要断裂中部的弯曲变形部位，且油藏沿桩南断裂带的弯曲变形带排列。在Ed1，Ed2等主要含油层系以及Ng组油藏中，也发现了同样的分布规律，即油藏沿整个桩南断裂带的弯曲变形带有规律排列，集中发育在断裂带内部各条主要断裂的弯曲变形处，形成断层遮挡油气藏。

4 形成机制

桩南断裂带受东、西两侧主要断裂活动的控制，在右旋走滑主应力场作用影响下，形成了东西走向的构造特征。其构造演化特征，是在基底断裂控制的中、古生界构造背景上发育形成的，继承了古构造体系的构造类型，如断块构造和滚动背斜构造等［19-41］。桩南断裂带具有分区构造特征，与距离北北东向主要断裂的远近具有必然联系。埕东断层东翼派生多条东西向正断层，桩南断裂带西侧与之衔接，逐渐由西部向中部发展演化。桩南断裂带东部与长提断裂西盘一侧衔接，长堤断裂西盘发育有断阶构造，与东西向断裂互相切割。

桩南断裂带两端断层活动强烈，受边界断裂发育位置的影响，平面上东侧断裂靠南、西侧断裂靠北。因此，中部断裂连接处断层形态发生弯曲：一方面受局部拉张应力与区域走滑应力方向影响，另一方面是桩南断裂带东西两侧断层发育位置不一致，造成了断裂带中部断层北凸南凹的弯曲变形特征。在垂向及横向剖面上，这一变形特征所代表的应力特征，往往是右行走滑断层控制下形成的Z型拉分盆地的典型特点 （见图5）。桩南断裂带内部的构造特征，可以理解为具有拉分盆地应力特征的微型盆地的特征，具有重要的油气勘探开发意义。

图5 桩南断裂带南北向伸展应力场

5 结论

1）充分利用三维地震资料，结合测井及动态生产资料等，首次提出了桩南断裂带构造发育具有分区性特征。

2）在桩南断裂带几何学特征研究的基础上，结合区域构造背景及动力学、运动学分析，发现桩南断裂带与边界断裂活动的关系，合理解释了断裂带中部弯曲变形构造的成因机制。

3）通过研究中部弯曲变形构造与油藏分布规律之间的关系，发现了油藏沿断裂变形带有序排列分布的规律。

［1］杨超，陈清华.济阳坳陷构造演化及其构造层的划分［J］.油气地质与采收率，2005，12（2）：9-12，22.

［2］庄文山，王永诗.试论沾化凹陷上第三系油气成藏与断层的关系［J］.海洋石油，2002（4）：37-41.

［3］董波.构造作用与济阳坳陷上第三系油气成藏［J］.油气地质与采收率，2004，11（3）：25-27，30.

［4］尚雅珍，冯阵东，刘光蕊，等.构造精细解释技术的应用［J］.断块油气田，2013，20（6）：727-729.

［5］崔营滨.沾化凹陷新生界构造样式与油气分布［J］.断块油气田，2013，20（3）：296-300.

［6］刘传虎，王永诗，韩宏伟，等.济阳坳陷致密砂岩储层油气成藏机理探讨［J］.石油实验地质，2013，35（2）：115-119，126.

［7］曲良超，卞昌蓉.井震结合断层建模技术在复杂断块中的应用［J］.断块油气田，2012，19（4）：426-429.

［8］漆家福，陆克政，张一伟，等.渤海湾盆地区新生代构造与油气的关系［J］.石油大学学报：自然科学版，1995，19（增刊1）：7-13.

［9］曾联波，金之钧，李京昌，等.柴达术盆地北缘断裂构造分形特征与油气分布关系研究［J］.地质科学，2001，36（2）：241-247.

［10］张玺.济阳坳陷桩海地区前第三系潜山构造样式［J］.油气地质与采收率，2006，13（4）：12-14.

［11］陈新，卢华夏，浦世照，等.准噶尔盆地西北缘断裂体系分形特征与油气藏分布［J］.石油与天然气地质，2006，27（4）：517-521.

［12］信广林，张日华，刘希林.济阳坳陷负向构造油气藏形成条件和分布规律［J］.石油勘探与开发，1994，21（1）：8-13.

［13］谭丽娟，蒋有录.渤海湾盆地东营-惠民凹陷油气成藏模式和油气富集控制因素［J］.石油实验地质，2003，25（4）：366-370，374.

［14］路慎强，陈冠军，吴孔友，等.渤海湾盆地东营凹陷中央背斜带构造特征和演化机理［J］.石油实验地质，2013，35（3）：274-279.

［15］吴国强，吕修祥，周心怀，等.新生代郯庐断裂活动在莱州湾地区的响应［J］.石油实验地质，2013，35（4）：407-413.

［16］王端平，柳强.复杂断块油田精细油藏描述［J］.石油学报，2000，21（6）：111-116.

［17］王彦辉，牛彦良，周再林，等.用地震资料的关联维识别微小断层［J］.石油勘探与开发，1998，25（6）：76-77.

［18］李军，张军华，韩双，等.复杂断块油藏地震精细描述技术研究：以胜利油田永3工区为例［J］.断块油气田，2013，20（5）：580-584.

［19］柳永军，徐长贵，杜晓峰，等.渤海海域走滑反转构造带油气运聚与调整：以旅大22-27地区为例［J］.断块油气田，2013，20（6）：694-697.

［20］杨菊兰，常毓文，胡丹丹.渤海湾盆地断块油气藏分布与滚动勘探方法［J］.中国石油勘探，2008（5）：7-14.

［21］王端平，杨勇，许坚，等.复杂断块油藏立体开发技术［J］.油气地质与采收率，2011，18（5）：54-57.

［22］付广，刘雪雪.三肇凹陷扶杨油层成藏要素空间匹配与油分布关系［J］.断块油气田，2010，17（5）：533-536.

［23］李红林，张喜强，冯宝红，等.济阳坳陷同沉积构造的控砂、控油作用［J］.大庆石油地质与开发，2004，23（6）：6-7.

［24］尹志军，谭建财，娄国泉，等.高邮凹陷真武-吴堡断裂带断层封闭性综合评价［J］.断块油气田，2012，19（1）：32-34，43.

［25］田涛，蒋有录，万涛，等.南堡凹陷断裂发育特征及其演化机制［J］.断块油气田，2012，19（4）：409-413.

［26］杜春国，郝芳，邹华耀，等.断裂输导体系研究现状及存在的问题［J］.地质科技情报，2007，26（1）：51-56.

［27］季静，宗杰，刘安元，等.复杂断块油藏组合模式研究与应用［J］.断块油气田，2010，17（1）：35-37.

［28］任孟坤，张明功，高广亮.东濮凹陷西部斜坡带构造样式与油气聚集［J］.断块油气田，2010，17（3）：300-303.

［29］徐敏，刘克难，梅莉.三维地震勘探技术在多组系复杂构造区的应用［J］.断块油气田，2011，18（4）：453-456.

［30］雷海飞，魏三妹，徐小涛，等.精细构造解释在双龙地区的应用［J］.断块油气田，2008，15（4）：51-53.

［31］吴永平，王超.三维相干体技术在三维精细构造解释中的应用［J］.断块油气田，2008，15（2）：27-29.

［32］常国贞，毕彩芹，林红梅.低潜山反转构造演化、成藏体系与勘探：以胜利油区孤北低潜山为例［J］. 断块油气田，2002，9（5）：19-23.

［33］王勇，熊伟，崔营滨.东营凹陷陡坡带构造演化物理模拟［J］.断块油气田，2011，18（4）：449-452.

［34］张宇.济阳坳陷缓坡带构造特征及分类［J］.断块油气田，2005，12（3）：22-24.

［35］郭卫星，李书兵，刘树根，等.川西坳陷中段盆山过渡带构造变形特征及其演化［J］.断块油气田，2012，19（6）：686-691.

［36］陈清华，王晶，石艳红，等.济阳坳陷沾化凹陷桩南断裂带储层精细划分对比方法研究［J］.地球科学与环境学报，2013，35（2）：75-80.

［37］房克志，王军.堤南断裂带砂砾岩体的地震识别与描述［J］.油气地质与采收率，2003，10（5）：41-43.

［38］张迎朝，陈志宏，李绪深，等.珠江口盆地文昌B凹陷及周边油气成藏特征与有利勘探领域［J］.石油实验地质，2011，33（3）：297-302.

［39］王晶，赵锡奎，李坤，等.麦盖提斜坡玛南断裂演化及其油气意义［J］.断块油气田，2011，19（1）：27-31.

［40］张凡芹，王伟锋，张晶.沾化凹陷断层对沉积的控制作用［J］.石油大学学报：自然科学版，2005，29（5）：1-6.

［41］赵长勋.孤北洼陷桩南断裂带馆陶组一东营组断裂特征［J］.油气地质与采收率，2007，14（1）： 50-51，65.