南堡凹陷断层对中、上部含油组合油气成藏的控制作用

吕延防，韦丹宁，孙永河，胡 明，刘 哲，孙同文，王海学，许辰璐

东北石油大学地球科学学院， 黑龙江 大庆 163318



南堡凹陷断层对中、上部含油组合油气成藏的控制作用

吕延防，韦丹宁，孙永河，胡 明，刘 哲，孙同文，王海学，许辰璐

东北石油大学地球科学学院， 黑龙江 大庆 163318

南堡凹陷断层极其发育，依据断层形成时期、变形特征及形成演化机制，可将南堡凹陷断裂系统划分6种类型(Ⅰ--Ⅵ)。其中，Ⅲ型、Ⅴ型和Ⅵ型断裂系统是中、上部含油组合的主要断层类型，也是重要的控藏断层类型；Ⅲ型断裂系统为晚期形成的断层，主要对中--上部含油组合的油气起封闭或调节作用；Ⅴ型和Ⅵ型断裂系统为长期发育的断层，是油气从源岩层向中浅层储层垂向运移的主要通道。晚期活动断层形成的断层相关圈闭是形成油气藏的主要圈闭类型；晚期形成的断裂密集带控制油气藏的分布；断层分段生长形成的古转换带控制了沉积体系及砂体的展布，控制了油气藏的分布；断层对盖层的破坏程度控制了油气聚集的层位；断层封闭性演化控制了断层圈闭中油气的富集程度。

南堡凹陷；断裂系统；油气运移；断层封闭性；盖层；油气聚集；黄骅坳陷

0 前言

前人曾对南堡凹陷断裂的控藏作用进行过大量的研究和探讨。李宏义等[1]研究油源断裂在油气运移过程中所起到的作用，认为长期活动的油源断裂是油气运移的主要输导通道；同时部分学者[2-3]将油源断裂定义为沟通源岩并在大量排烃期活动的断裂，且是油气运移的优势输导通道。在断裂活动时期和强度对油气成藏起到的作用方面：李宏义等[1]认为断裂活动时期和强度控制油气纵向分配；董学源等[4]认为油气大量生成期与断裂活动期一致，从而断裂控制运移与分布。同时在断裂与盖层相互关系研究中大分部学者[5-6]都认为断裂会破坏盖层，造成原生油气藏的破坏。关于断裂的封闭性对油气聚集成藏的作用，大部分学者[1, 6-8]认为断裂封闭性在时间上具有差异性，在油气运聚过程中扮演输导和封堵双重角色;也有学者从断裂带的内部结构入手，分析断层不同部位封闭性的差异，从而得到对油气运聚的差异[9],甚至分析了断裂在侧向上与垂向上封闭性的不同及其对油气成藏的控制作用[5, 10]。

笔者意旨能够通过断层的相关研究明确南堡凹陷中浅层油气控藏规律。在前人研究的基础上，进一步细化断裂对油气成藏的控制作用，明确了油气成藏过程中不同类型断裂系统对油气的输导和遮挡作用，同时对控制中浅层油气聚集的断裂活动期次进行了界定；在断裂转换带研究的基础上，确定断裂输导油气的优势部位；在断裂与盖层的匹配关系上，确定油气富集层位的盖层断接厚度，最后对断层封闭性进行研究，得出油气具体富集的程度。通过研究希望对南堡凹陷中浅层下一步勘探开发提供指导，同时也对断裂控制油气聚集方面添加新的理论。

1 区域地质概况

南堡凹陷是渤海湾盆地黄骅坳陷北部的一个中、新生代发育起来的小型生油凹陷，北面以西南庄和柏各庄大断层为界，南面与沙垒田凸起呈断超式接触。整个南堡凹陷面积为1 932 km2，其中滩海面积1 100 km2。南堡凹陷整体构造格局为“三坡、三凹、两个凹中隆”，“三坡”是指西南庄断层下降盘陡坡带、柏各庄断层下降盘陡坡带和西南缓坡带，“三凹”是指拾场次凹、林雀柳南次凹、曹妃甸次凹，“两个凹中隆”是指高柳构造带和南堡2号构造带。目前已发现了老爷庙、柳赞、高尚堡、南堡1--5号构造等8个富油气区(图1)。南堡凹陷钻遇的地层自下而上依次为古近系的沙河街组(Es)和东营组(Ed)以及新近系的馆陶组(Ng)和明化镇组(Nm)。其中，馆陶组和东营组之间以及东营组和沙河街组之间以不整合接触。南堡凹陷烃源岩主要为沙三段(Es3)、沙一段(Es1)和东三段(Ed3)，主要盖层为沙三段(区域)、东二段(Ed2，区域)、馆三段(Ng3，局部)和明上段(Nms，区域)，主要含油层为基岩潜山、沙三、东一(Ed1)、馆四(Ng4)和明下(Nmx)，主要成藏期为东一段沉积末期和明化镇组沉积末期至今[1，7，9，11-12]。研究表明，沙三段烃源岩在东三段沉积末期开始进入排烃期，东二段至馆陶组沉积时期为主要排烃期，沙一段烃源岩在东一段沉积末期进入大量排烃期，东三段烃源岩在馆陶组沉积末期进入大量排烃期；东二区域盖层之下的油气藏为两期注入成藏，分别为东营组沉积末期和明上段沉积末期至第四系沉积期，东二段之上的油气藏为一期注入成藏，为明上段至第四系沉积期充注。沙三段盖层与基底潜山构成源下含油气组合(下部含油组合)，东二段盖层与东三段及沙河街组储层构成源内含油气组合(中部含油组合)，明上段盖层与馆陶组及东一段储层构成源上含油气组合(上部含油组合)。烃源层与上部含油层相隔上千米距离,断层是油气从深层向浅层运移的主要输导通道[1，7，9]。

南堡凹陷断层极其发育，断层密度在东一段顶为20条/km2，明化镇组顶高达30条/km2；除盆地边界断层外，盆内断层延伸长度一般为10～15 km；断层走向以北东向和近东西向为主，以雁列式和“帚”状组合为主(图1)。单条断层的剖面样式主要为面状、铲状和坡平状；断层剖面组合样式主要为“负花状”、“似花状”及“y”状和“x”状(图2)。依据盆地构造发育史剖面及断层生长指数研究可知，南堡凹陷断层强活动时期有3期，即沙二三段沉积时期的伸展变形期、东一段沉积时期的走滑伸展变形期和明化镇组--第四系沉积时期的张扭变形期[2，5-6]。依据断层组合样式及盆地结构特征可知，沙二三段沉积时期活动的断层具有伸展变形性质，东一段沉积时期活动的断层具有走滑伸展复合变形性质，而明化镇组沉积以来的断层具有张扭变形性质。依据断层三期三性质变形，可将南堡凹陷的断裂系统划分为6种类型[2，5-6](图2)，即早期伸展断裂(Ⅰ型)、中期走滑伸展断裂(Ⅱ型)、晚期张扭断裂(Ⅲ型)、早期伸展--中期走滑伸展断裂(Ⅳ型)、中期走滑伸展--晚期张扭断裂(Ⅴ型)、早期伸展--中期走滑伸展--晚期张扭断裂(Ⅵ型)。其中，Ⅰ型断裂系统是在基底以下及在沙二三段沉积期活动的断裂，在南堡凹陷发育较少；Ⅱ型断裂系统是断穿T4、主要在沙一段沉积末--东三段沉积时期活动的断裂；Ⅲ型断裂系统是断穿T2或T1、主要由明化镇组--第四系沉积时期的张扭变形作用而形成的断裂；Ⅳ型断裂系统为先伸展后走滑伸展活动的断裂，主要变形时期分别对应于沙二三段和东三段沉积时期，断穿T4或T5，在研究区不发育；Ⅴ型断裂系统是由T5或T4断至T1或地表(海底)、先走滑伸展后张扭活动的断裂，在东一段和明化镇组--第四系沉积时期两期活动，其中明化镇组--第四系沉积时期活动并断穿T1的断裂为长期活动断裂，是该系统中主要发育的断裂；Ⅵ型断裂系统由T5或T4断穿T1或地表(海底)的长期活动断裂构成，经历了伸展、走滑伸展和张扭活动三期变形(图2)。垂向上晚期形成的Ⅲ型断裂条数最多，其次为长期发育的Ⅴ型断裂，再次为Ⅵ型断裂；Ⅲ型断裂与Ⅴ、Ⅵ断裂系统在剖面上呈现为明显的“v”字型或“y”字型密集嵌套，平面上密集成带分布(图1)。

2 断裂系统发育特征

南堡凹陷中浅层主要由Ⅲ型、Ⅴ型和Ⅵ型3类断裂系统组成(图1)。不同的断裂系统在油气成藏中所起的作用存在着差异。其中，Ⅲ型断裂系统仅在晚期张扭变形活动，主要对东营组沉积末期形成的油气藏起封闭或调节作用；Ⅴ型断裂系统和Ⅵ型断裂系统沟通沙三段、沙一段--东三段两套源岩和浅部储层，并且在东营组沉积末期和明化镇组沉积中期两期油气充注关键时期活动开启，故为长期发育的Ⅴ型和Ⅵ型断裂系统是南堡凹陷中浅层油气垂向运移的主要通道。由于烃源岩大量排烃期与Ⅴ型、Ⅵ型断裂活动时期一致，当断裂活动开启时，断裂附近应力得到释放，引起岩石膨胀，体积增大，孔渗性增强，使断裂带内形成相对负压，源岩层高压流体迅速向断裂带中汇聚，发生“地震泵”抽吸作用，此时进入断裂带的流体通常为油、气、水混相，运移速率很大。之后在压差作用下流体顺断裂带向浅部地层运移，当运移过程中遇到上部盖层遮挡或断裂带与两侧储层渗透率相差不大时即发生侧向充注，在合适的部位聚集成藏[13]。从南堡凹陷中浅层油气分布与长期发育的断裂系统关系图中(图1)可以看出，目前已发现的油气几乎毫无例外地都围绕着长期发育的Ⅴ、Ⅵ型断裂分布，如滩海地区南堡油田1号构造带(南堡1井区)、南堡2号、3号、4号构造带，陆上北堡(北3井区)、老爷庙油田和高尚堡油田(高29井区)。这是油气沿断裂垂向运移并侧向分流成藏的最直接证据。

Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ型为南堡凹陷的断裂系统类型。图1 南堡凹陷明化镇组底界断裂系统、断裂密集带与油气分布Fig.1 Distribution of fault systems,fault intensive areas,and oil gas on the bottom of Minghuzhen Group in Nanpu sag

图2 南堡凹陷裂断系统及断裂密集带划分剖面图Fig.2 Profile map of fault systems and fault intensive areas in Nanpu sag

3 断层晚期活动与局部正向构造关系

3.1 晚期活动断层与圈闭类型关系

图3 南堡凹陷中浅层圈闭类型(a)和油气藏类型(b)分布Fig.3 Histogram of trap types (a) and reservoir types (b) in middle-superficial layer in Nanpu sag

南堡凹陷东营组目的层叠加了中期和晚期两期断层变形，而馆陶组--明化镇组目的层仅经历了晚期断层变形，然而断层的晚期张扭变形强度较大，形成了大量剖面负花状、平面呈条带分布的断层分布模式。因此，目的层被断层支解程度较大，从而形成了大量与断层相关的圈闭及断层相关的油藏类型。对南堡凹陷东一段、馆陶组和明化镇组圈闭类型(图3a)进行统计，发现南堡凹陷这3组地层中共有534个圈闭，主要有断块圈闭、断层遮挡圈闭和断背斜圈闭3种类型。其中以断块圈闭为主，约占圈闭总数的67%；其次为断层遮挡圈闭，约占圈闭总数的31%；断背斜圈闭所占比例最少， 约占2%。可见，除个别为断背斜圈闭之外，几乎所有圈闭均为断层控制的圈闭类型。同时，对南堡凹陷浅层已发现的油气藏统计(图3b)，南堡凹陷发育的油气藏有3类，分别是断鼻构造油气藏、交叉断层断块油气藏和多断层复杂断块油气藏，分别占断层油气藏总数的10%、34%和56%。综上所述，南堡凹陷浅层发育的圈闭基本都为断层相关圈闭，已发现的油气藏均为断层油气藏。

3.2 晚期形成的断裂密集带特征

南堡凹陷现今断层组合形态是在明化镇组以来张扭变形下而定型的，形成了大量剖面负花状组合样式，将剖面上同一组负花状组合的断层进行平面追踪发现其呈密集的条带状分布，即为断裂密集带。这些密集带在断层张扭变形过程中，受局部应力场变化与先存主干断层关系及地层变形特征的影响，造成密集带内、外地层的整体协调特征存在差异。一种是密集带内地层向上弯曲，并与密集带外地层协调为背斜形态，称之为背斜型密集带(图4a)；另一种是密集带内地层向下弯曲，并与密集带外地层协调为向斜形态，称之为向斜型断裂密集带(图4b)。从南堡凹陷发育的12条背斜型断裂密集带和10条向斜型断裂密集带与油气分布的关系可知(图1)，背斜型密集带内、外均有油气分布，如老爷庙、高尚堡、柳赞、南堡1号、南堡2号、南堡4号和南堡5号等油田；向斜型密集带内至今还没有油气的发现，带外局部有油气分布。由此可以看出，由于油气的运聚成藏首先遵循向低势区充注，而相对的构造高部位即为低势区。因此，背斜型密集带带内为构造高部位，向带外相当于协调为一个背斜构造，油气优先向密集带内充注，当油气供给充足时，带外也会发生油气的充注聚集。对于向斜型密集带，带内为低部位、低势区，不为油气充注的有利指向，而向斜型密集带外因处于带边正断层下盘，断块相对上升而成为相对高的部位，因此，可成为部分油气充注运移的指示区。

4 古转换带分布与储油砂体相互关系

断层发育是一个动态的分段生长过程[14]，断层分段生长主要经历“孤立成核”、“软连接”和“硬连接”三个阶段[15]。断层分段生长过程必然伴随着转换带的形成演化，而转换带的分布与沉积体系的展布具有密切关系[16]，通常是控制沉积物源进入汇水盆地的通道，从而控制着盆地内沉积体系及砂体的展布。

西南庄和柏各庄断层控制着南堡凹陷的形成演化，从不同时期断距-距离曲线特征图(图5)中可以看出，该两条断层明显具有分段生长特征，东一段沉积时期，西南庄断层由3条断层组成，而柏各庄断层则表现为两段式发育特征，其古断层间的相间部位即是转换带的位置。从东一段沉积时期转换带位置与该期沉积相的分布关系上看，西南庄和柏各庄断层转换带明显控制着砂体入盆的位置，也控制了南堡凹陷物源方向和扇三角洲的分布(图6)。从古转换带控制的扇三角洲与油田分布的叠合上看，油气主要富集于扇三角洲平原和前缘两个砂体发育的亚相中(图6)。可见，油气的富集与断层分段生长形成的古转换带所控制的储油砂体的分布关系非常密切。

a.背斜型断裂密集带；b.向斜型断裂密集带。图4 南堡凹陷断裂密集带成藏过程模式Fig.4 Model of hydrocarbon migrating and accumulation in fault intensive area in Nanpu sag

5 断-盖匹配关系

盖层的作用是确保油气在盖层之下的运移与聚集，一旦盖层遭到断层的破坏，油气就有可能沿着断层穿盖层发生垂向运移，这种垂向渗漏完全可以导致油气藏的彻底破坏；因此，盖层被断层的破坏程度决定了油气能否在盖层之下聚集与保存。然而，并非所有被断层错断的盖层都是被破坏的。当断层向上消失在盖层内部，即该层没有被错开时，盖层的完整性并没被破坏，对油气的保存影响不大；当断层完全将盖层错断，且断距大于盖层厚度时，盖层的垂向封闭能力彻底被破坏，油气往往难以在该盖层之下得以保存；当断层错断了盖层，但并没有将盖层彻底断开时，盖层之下的油气能否得以保存，取决于盖层厚度和断层断距的大小比较，盖层厚度越小，断距越大，盖层被破坏的风险也就越大，反之亦然[17-18]。

图5 南堡凹陷西南庄和柏各庄断层不同地质历史时期断距-距离曲线Fig.5 Fault displacement-distance curves of Xinanzhuang fault and Baigezhuang fault in historical period in Nanpu sag

南堡凹陷中、上部含油组合发育东二段和明上段两套区域性盖层以及馆三段火山岩局部性盖层。东二段区域盖层和馆三段局部盖层被大量断层所错断。钻井资料显示，同样遭到断层破坏的盖层，有的部位保存完好，其上不见有任何油气显示，有的部位则在盖层之上发现有大量油气的聚集。分析认为，这是不同部位盖层所遭受断层的破坏程度不同所致。断层对盖层的破坏程度可用盖层断接厚度来表达，所谓盖层断接厚度是指盖层被断层错断后，断层两盘盖层与盖层相对接的厚度。显然，盖层的断接厚度越大，表明盖层被破坏的程度越低，其下部地层中油气被保存的可能性就越大；否则，油气穿盖层通过断层向上部地层运移的可能性越大。对于某一确定的盖层，油气可否沿断层穿盖层向上运移，可能存在一个盖层断接厚度的阀值，断接厚度小于该阀值，盖层被破坏，油气沿断层穿盖层向上运移；反之，盖层不被破坏，油气被限定在该盖层之下运移聚集；该阀值被称之为盖层的断接厚度临界值。通过盖层的断接厚度与断层附近钻井揭示的油气分布层位的统计发现，东二段盖层的断接厚度临界值为90～95 m：即当断接厚度小于此值时，东二段盖层被破坏，油气主要分布在其上部地层中；当断接厚度大于此值时，东二段盖层保存完好，油气主要分布在该盖层之下，其上部地层中不见油气显示(图7a)。同理，对断层附近的44口油井馆三段的盖层断接厚度进行了统计，发现馆三段盖层的断接厚度临界值为130～150 m：当馆三段盖层的断接厚度小于该临界值时，油气穿该盖层向上部运移并聚集在馆陶组上部和明下段储层中；当馆三段盖层的断接厚度大于该临界值时，油气被封隔在馆三段盖层之下(图7b)。明上段区域盖层因厚度大(800～1 000 m)，且断层的断距相对小(一般100～150 m)，断接厚度较大，并且埋藏浅，盖层塑性相对强，明上段区域盖层是一套确保南堡凹陷油气不向上发生逸散或很少逸散的有效保护层。

图7 南堡凹陷东二段(a)馆三段(b)盖层断接厚度与油气纵向分布关系Fig.7 Relationship of the disconnect thickness of Ed2 (a) and Ng3 (b) cap rock with longitudinal hydrocarbon distribution in Nanpu sag

6 断层侧向封闭性特征

6.1 断层侧向封闭性及其演化史研究方法

传统方法圈定断层圈闭范围时，不考虑断层封闭性能，以断层线和与其相交的最低一根构造等高线所圈定的范围为断层圈闭范围。实际上，如果断层所能封闭的油柱高度大于圈闭幅度，此方法圈定的范围即为该断层圈闭范围；如果断层所能封闭的油柱高度小于圈闭幅度，断层圈闭的实际范围应该是断层在目的层的海拔高度减去断层所能封闭的油柱高度(目的层在海平面以下)所对应的构造等高线与断层线构成闭合所圈定的区域面积。可见决定断层圈闭面积大小的关键因素是构成该圈闭边界的断层本身的封闭能力。

断层侧向封闭类型主要有两类，一类是对接封闭型，即断层封闭能力取决于断层两盘渗透性地层与非渗透性地层的对置关系；另一类是断层岩封闭型，即断层封闭性取决于断层岩的渗透能力。当断层的断距小于盖层厚度时，断层的侧向封闭能力取决于断层两盘砂泥岩层对置厚度的大小，此类断层的封闭为对接型封闭；当断层的断距大于盖层厚度时，在砂泥岩薄互层段内不能形成像对接型封闭那样厚盖层对目的盘储层的侧向遮挡，断层侧向上能否形成封闭取决于充填于断层内断层岩的封闭能力，此类断层的封闭为断层岩型封闭[19-20]。南堡凹陷的断层除了大断层外，中、上部含油组合内断层的断距一般为100～400 m，而储层的最大厚度区间小于50 m，一般区间为3～15 m，故封闭类型除两套区域盖层和馆三段3套地层以外，中、上部含有组合内的断层主要为断层岩封闭型。断层岩是由泥岩碎屑和不同泥质体积分数的砂岩碎屑混杂堆积而成，其封闭能力的大小主要取决于断层岩的泥质体积分数。断层岩的泥质体积分数为[21-22]

(1)

式中：φSGR为断层岩的泥质体积分数，%；∑Hi为研究层段中泥岩层总厚度，m；l为垂直断距，m。

Bretan等[23]建立了φSGR与所能封闭的烃柱高度统计关系式：

(2)

式中：h为断层岩所能支撑的烃柱高度，m；ρw、ρo分别为水和油的密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；c为常数，埋深小于3 000 m时为0.5，埋深为3 000～3 500 m时为0.25，埋深超过3 500 m时为0；d为根据研究区已发现的断层油藏油柱高度所要标定的参数，值为0～200。

根据断层错断地层的岩性特征，利用式(1)计算出断层面各点的φSGR值，通过对已知断层型油藏的精细解剖，确定h；将该φSGR和h值连同该地区地下流体物性数据代入式(2)，便可确定参数d和c(相同区域相同地质条件下d、c是常量)。只要d、c确定，式(2)便变成了φSGR与h两个变量的关系式。

南堡凹陷3号构造东一段φSGR与h的关系式为

(3)

对于预评价断层，只要求得φSGR，便可通过式(3)计算出所能封闭的油柱高度，将其转换成相应的油水界面，并可在平面构造图上圈定出圈闭的范围。

如果断层在油气成藏期封闭能力强，现今封闭能力弱，则现今封闭能力控制着油气藏高度；如果在成藏期封闭能力比今封闭能力弱，则古封闭能力限定了今油气藏的高度。由上已知，决定断层侧向封闭能力的关键因素是断裂带的φSGR，只要能恢复出断层演化过程中某一时刻(通常为油气成藏期)断裂带的古φSGR，便可利用式(3)对其古侧向封闭能力进行评价。

恢复古φSGR的前提是恢复古断距，最大断距相减法是被认可的古断距恢复方法[24]。其基本原理是用现今断层断面某点断距减去现今断层在T沉积地层中发育的最大断距，用公式表示为

(4)

式中：DP为T沉积时期断层面某一点的古断距，m；DN为现今断层面在某一点的断距，m；DTmax为现今断层在T沉积地层中发育的最大断距，m。

在恢复断层古断距的基础上，利用钻井及测井资料就可以根据式(1)计算出断层面各点古φSGR值，将该古φSGR值代入式(3)，便可计算出断层侧向所能封闭的古油柱高度，同时可以转换成相应的古油水界面，并在构造图上圈定出圈闭的古有效范围。

6.2 断层封闭性演化特征

由上述方法评价南堡凹陷NP3-2构造F1断层在东一段所能封闭的油柱高度为107 m,油水界面海拔-3 407 m(表1)。仅从构造图上看，NP3-2构造圈闭范围应该为F1断层与-3 460 m构造等高线所圈定的范围，但由于受F1断层今封闭能力所限，圈闭高度减小了53 m(图8)。通过古断距恢复基础上恢复古φSGR，发现成藏期断层岩的φSGR与现今基本相当。如果不考虑断层岩成岩时间的影响，成藏期F1断层的侧向封闭性与今封闭性变化不大，有效圈闭的范围始终为F1断层与-3 407 m构造等高线所圈定的范围，NP3-2井钻在了圈闭有效范围之内；因此为工业油流井。

NP3-3圈闭是受F2、F3和F4三条断层夹持形成的交叉断层圈闭。按照上述评价方法，对NP3-3断层圈闭控圈断层的现今侧向封闭能力进行定量评价，发现构成该圈闭的3条断层中F4在东一段封闭能力最弱，所能封闭的油柱高度为236 m，其次是F3断层，为245 m，F2断层最强，为252 m(表1)。按“木桶”原理，确认该断层圈闭所能封闭的最大油柱高度为236 m，按今断层封闭能力所圈定的控圈范围应为-3 225 m等高线与3条断层围限的范围(图8)，NP3-3井布到了该断层控圈范围之内，按现今断层封闭能力评价结果，该井应该钻遇油层，但实际上NP3-3井在东一段试油为水层。

表1 南堡凹陷南堡3-3断圈断层侧向封闭能力综合评价结果

图8 南堡凹陷南堡3号构造东一段断层圈闭有效性评价Fig.8 Effectiveness evaluation of fault traps in Ed1 of the third structure in Nanpu sag

然而，通过古断层封闭性恢复发现，在油气主要运移期的明化镇组沉积末期，控圈的3条断层封闭能力均与现今有所不同，其中F3、F4比现今略小，而F2封闭能力与现今差别甚大，所能封闭的油柱高度只有45 m(表1)。故此，平面上所能构成的有效圈闭范围只限定在了-3 220 m以内(图8)。实际上NP3-3井钻在了有效圈闭范围之外，因此钻探失利。

按照上述方法，对南堡凹陷已钻的58个失利断层圈闭的断层侧向封闭性及其演化史进行了定量分析，结果发现在58个失利断圈中，38个断圈为封闭性差造成的失利(占总失利断圈的65.5 %)，其中今封闭性差32个(占总失利断圈的56 %)，古封闭性差6个(占总失利断圈的10%)。这充分说明断层的封闭性及其演化史决定了油气的聚集程度。

7 结论

1)依据断层形成时期、变形特征及形成演化机制，可将南堡凹陷断裂系统划分6种类型，其中Ⅲ型、Ⅴ型和Ⅵ型断裂系统是中、上部含油组合的主要断裂类型，也是重要的控藏断裂类型。Ⅲ型断裂系统为晚期形成的断裂，主要对中上部含油组合的油气起封闭或调节作用；Ⅴ型和Ⅵ型断裂系统为长期发育的断裂，是油气从源岩层向中浅层储层垂向运移的主要通道。

2)晚期活动断层形成的断层相关圈闭是形成油气藏的主要圈闭类型，晚期形成的断裂密集带控制油气藏的分布，油气主要富集在背斜型断裂密集带内部或边缘。

3)断层分段生长形成的古转换带控制了砂体入盆的位置，也控制了南堡凹陷物源方向和沉积体系及砂体的展布，从而控制了油气藏的分布。

4)断层对盖层的破坏程度控制了油气聚集的层位，东二段区域盖层断接厚度大于临界值(90～95 m)、馆三段火山岩盖层断接厚度大于临界值(130～150 m)时，盖层基本不被破坏，油气在此两套盖层之下富集；否则，盖层被破坏，油气主要在此两套盖层之上富集。

5)断层现今封闭能力决定了断层圈闭所能容纳的最大烃柱高度，断层封闭性演化史与油气运移史的配合决定了断层圈闭中油气的富集程度，油气运移高峰期断层的封闭能力决定了断层圈闭中油气聚集的多少。

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Control Action of Faults on Hydrocarbon Migration and Accumulation in the Middle and Upper Oil-Bearing Group in Nanpu Sag

Lü Yanfang, Wei Danning, Sun Yonghe, Hu Ming,Liu Zhe, Sun Tongwen, Wang Haixue, Xu Chenlu

CollegeofEarthScience,NortheastPetroleumUniversity,Daqing163318,Heilongjiang，China

Nanpu sag faults and their development can be systematically classified into 6 types (Ⅰ-Ⅵ)according to the periods of fault development, the deformation behaviour, and the evolution mechanisms. Fault systems Ⅲ, Ⅴ, and Ⅵ are the main fault types in the middle and upper oil-bearing group, and they are also the important controlling pool fault types. Among them, type Ⅲ, a latterly-developed fault system, serves to seal and adjust the hydrocarbon in the middle and upper oil-bearing groups; while type Ⅴ and Ⅵ, which are fault systems with a long history, serve as the main pathways for the vertical migration of hydrocarbon from source rock to intermediate and shallow reservoirs. The traps related to the faults resulting from latterly developed faults are the primary candidates for the development of hydrocarbon reservoirs; The fault intensive areas developed latterly control the distribution of hydrocarbon reservoirs; The palaeo-transition areas caused by the faults development at different periods provide the location of the depositional systems and sand systems, and limit the distribution of the hydrocarbon reservoirs; The breakdown of the cap rock by the faults controls the positions of the hydrocarbon accumulation; And the sealing of the fault controls the enrichment degree of the hydrocarbon in the fault traps.

s: Nanpu sag; fault systems; hydrocarbon migration; fault seal; cap rock; hydrocarbon accumulation; Huanghua depression

10.13278/j.cnki.jjuese.201504101.

2014-10-10

国家科技重大专项项目(2011ZX05007-002)；省部共建国家重点实验室资助项目(2010-09)

吕延防(1957--)，男，教授，博士生导师，主要从事油气保存条件、油气成藏和油气资源评价研究，E-mail:571128lyf@nepu.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201504101

P618.13

A

吕延防，韦丹宁，孙永河，等. 南堡凹陷断层对中、上部含油组合油气成藏的控制作用.吉林大学学报:地球科学版,2015,45(4):971-982.

Lü Yanfang, Wei Danning, Sun Yonghe,et al. Control Action of Faults on Hydrocarbon Migration and Accumulation in the Middle and Upper Oil-Bearing Group in Nanpu Sag.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(4):971-982.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201504101.