小洼地区古潜山裂缝特征及油气成藏模式

于蓬勃

(中国石油辽河油田金马油田开发公司，辽宁盘锦 124010)

小洼地区古潜山裂缝特征及油气成藏模式

于蓬勃

(中国石油辽河油田金马油田开发公司，辽宁盘锦 124010)

辽河盆地中部小洼地区古潜山裂缝系统主要由中生代台安-大洼断层左行走滑活动形成，新生代强烈伸展对裂缝产生叠加改造作用，改善了裂缝储集性能。岩心薄片鉴定表明古潜山岩性主要为混合花岗岩，潜山裂缝发育较规则、连通性较好、开度大，裂缝倾角多在60°～85°，以高角度缝为主，油气显示良好。油气成藏研究表明，小洼古潜山靠近生油洼陷，油气供给充足，存在断层运移、顶部不整合面运移、内部裂缝运移等多种油气运移通道及多套储集体系，具有较大的油气成藏潜力。

辽河盆地；小洼地区；太古界潜山；裂缝特征；成藏机理；构造演化

小洼地区构造上位于辽河盆地中央凸起南部倾没带的北端，西边界为台安-大洼断裂带，与大洼油田和清水洼陷相临，西南侧为海外河油田，东北部为冷家油田[1]，钻井揭露的地层包括太古界、中生界、古近系沙河街组、东营组、新近系馆陶组、明化镇组和第四系地层。该区1991年投入开发，主要开发目的层为沙河街组沙三段和东营组，目前油田处于吞吐开发末期，储量接替成为制约油田开发的关键问题。因此，深化小洼地区古潜山裂缝成因及成藏模式研究对区块勘探增储有重要意义。

1 小洼太古界潜山裂缝成因

辽河盆地是受郯庐断裂带北段控制的中、新生代裂谷盆地,大洼断层是郯庐断裂带在辽河盆地延伸的分支。小洼古潜山位于台安-大洼这一深大断裂的上升盘，其形成演化受大洼断层的控制。因此，从源头上看，郯庐断裂带中生代以来的活动对小洼古潜山裂缝形成起到关键性作用。

平衡地质剖面分析表明[1]，小洼地区经历了三期的伸展构造和挤压抬升、暴露剥蚀历史，其中第一期中生代伸展裂陷与郯庐断裂带晚侏罗世至早白垩世大规模左行走滑及随后的伸展有关；第二期新生代伸展构造是辽河盆地大陆裂谷作用的结果，是辽河盆地主要的伸展构造期；第三期始新世晚期至渐新世的伸展与郯庐断裂带右行走滑及其派生拉张有关。

1.1 裂缝雏形

在晚侏罗世至早白垩世郯庐断裂带大规模左行走滑活动的影响下，辽河盆地内的台安-大洼断层也相应发生强烈的左行走滑活动。小洼古潜山顶面断裂系统在这一期左行走滑活动形成的派生节理基础上形成，断裂的雏形应该是NE向台安-大洼断层左行走滑活动派生的次级节理构造，其性质和左行走滑派生节理系统相一致。

岩层的裂缝发育程度与岩石软弱程度有直接关系，在同样的应力条件下，脆性较强的岩石裂缝往往较发育。小洼古潜山岩性为太古界花岗岩、混合花岗岩及少量花岗片麻岩，皆为脆性较强的岩石，有利于构造裂缝的形成。

古潜山表面断裂的走向表明，古潜山断裂系统符合NE向左行走滑断裂派生的次级破裂构造，据此认为古潜山裂缝应该是以这些破裂为雏形，受局部构造影响形成优势走向裂缝，并在此基础上进一步发展成为断裂构造。

由于断裂是在裂缝的基础上形成的，因此断裂破碎带往往是裂缝发育最好的地带，是油气运移的良好通道。断层形成后，其端点、转折处、交汇点构造应力相对集中，此类地方在后期的构造活动过程中一般裂缝较为发育。据此形成了小洼古潜山表面构造裂缝分布图(图1)，并根据左行走滑派生次级破裂性质对古潜山裂缝性质开展预测，将小洼古潜山分为三个带，北部洼53井区为剪性裂缝区，主要为NE和NW向剪性裂缝，南部洼36井区为张性裂缝区，主要发育SN向张性裂缝，中间洼38断层为两者之间的过渡带。

图1 小洼古潜山裂缝发育区及其性质预测

1.2 裂缝改造

裂缝形成之后受到不同方式的改造，一种是后期构造活动对前期裂缝的改造，对应形成适应新的构造应力场状态的新裂缝，另一种改造主要为古潜山埋藏过程中压实、溶蚀、充填等各种地质作用。

小洼古潜山裂缝在中生代晚期形成之后，在古近纪辽河盆地强烈伸展裂陷阶段，受NW-SE向拉张应力场作用，盆地基底伸展沉降，在沙四、沙三时期形成深陷湖盆，古潜山表面原先裂缝被强烈改造，最明显的标志是洼53井区NE向次级断裂发展成为张性正断层并与台安-大洼断层交接，成为边界断层的一部分，表明NE向剪性裂缝此阶段张性大大增强，裂缝开度增加。可见，早期形成的裂缝在强烈的区域伸展背景下表现出一定的张性，这增加了裂缝的开度，提高了裂缝储层的储集性能。另外在古潜山的埋藏过程中，在上覆岩石重力作用下，古潜山裂缝趋于紧闭，由于裂缝的窜通作用及后期各种流体沿裂缝运移形成溶蚀及孔洞[2]，增加了古潜山裂缝储集性能。

2 古潜山裂缝特征研究

小洼地区揭示太古界潜山完钻井465口，超过80%的井是因为潜山上部开发目的层工程需要钻遇的，揭示潜山地层厚度大于70 m的完钻井只有36口，其中有6口探井针对潜山目的层进行取心，心长52.19 m(表1)。

2.1 岩性特征

潜山取心井岩性主要为混合花岗岩，颜色以肉红色、褐色为主，部分由于蚀变作用呈现暗绿、灰白色，具花岗斑状结构，辉绿岩呈灰绿色，具辉长结构。

表1 小洼油田洼38井区潜山钻井试油基础资料情况统计

2.2 裂缝倾角

岩心观察表明，潜山裂缝倾角大部分布在60°～85°之间，以高角度缝为主，有的近于直立(垂直缝)，其次是斜交缝、网状缝和低角度缝(40°～55°)，近水平裂缝很少。

2.3 裂缝密度

岩心观察发现大的裂缝发育较规则，密度从十几条/米到数十条/米不等，连通性较好，网状缝密度可高达数百条/米。

2.4 风化带及裂缝充填性

在太古界潜山顶界，潜山裂缝中普遍发现了红色泥质充填物，分析为混合花岗岩暴露地表强氧化环境形成的。此外，常见钾长石斑晶微裂缝发育，且亦被红色泥质充填。这些特点表明其在地质历史过程中曾长期暴露，经过了很好风化作用和充填。

2.5 裂缝组系与开度

根据岩心中裂缝的交切关系、裂隙面充填物的差异、油气显示的程度，可以准确判断裂缝发育的先后关系和组系，精细的测量、结合薄片分析鉴定，可以确定地表条件下裂缝的开度。

本区裂缝面均较平直，裂缝常被沥青质或泥质充填而显灰黑色或暗绿色，被铁泥充填与浸染而显红褐色。对于较大的直立缝，由于溶蚀作用呈现溶蚀缝洞相连的不规则裂缝，大溶洞内被晶形较好的石英充填。

裂缝开度变化较大，从几个微米到数厘米不等。从岩心观察看，微细裂缝大部被溶蚀充填，对储油意义不大，而裂缝开度大，且与溶蚀、孔洞相连，油气显示良好。

3 古潜山油气成藏机理

3.1 油气供给条件

清水洼陷是辽河油田西部凹陷主力生油洼陷之一，清水洼陷沉积的巨厚沙四段、沙三段地层是清水洼陷两套主要烃源岩。其中沙四段烃源岩厚度一般150～300 m，有机质丰度高(TOC2%～5%)、类型优(Ⅰ型为主)，分布较广。沙三段烃源岩厚度巨大900～1500m，有机质丰度高，有机碳含量值为2.0%～2.5%，平均值2.2%；烃源岩品质优良，有机质类型以ⅡA型干酪根为主。

数值模拟表明[3]，清水洼陷沙四段、沙三段烃源岩在沙一、二段早期开始生排烃，到东营组早期为生排烃高峰。生成的大量油气通过垂向、平面多种通道运移，聚集到洼陷周边的有利圈闭中。

小洼古潜山处于清水洼陷生成的大量油气通过大洼-台安断裂向北部中央凸起带运移的必经之路。古潜山西南部斜坡带与清水洼陷生油岩直接对接，是清水洼陷油气运移的长期主要指向，油气供给十分充足(图2)。

3.2 油气运移条件

图2 小洼地区太古界潜山油气成藏模式

小洼油田主要存在三种油气运移通道，即断层运移、古潜山顶部不整合面运移通道和古潜山裂缝运移。

3.2.1 断层运移

台安-大洼断层是控制清水洼陷沉积的东部边界断裂。台安-大洼断层直接和清水洼陷生油岩相接触，其构造活动从沙三-沙四沉积前一直延续到东营组晚期至上第三系早期，为清水洼陷生成的大量油气提供了良好的运移通道。

3.2.2 不整合面运移

小洼古潜山经历了长期的暴露剥蚀历史，表面形成古风化壳，到沙三段和东营组时期形成水进体系域下的超覆不整合[4-5]。近年研究发现，不整合面是油气运移的有效通道[6-7]。

小洼古潜山经历了长期暴露历史，形成了较厚的古风化壳，例如洼84井1452.5～1 498 m井段发育风化壳，厚度约45.5 m。洼38断层上盘地形相对较高，沙三段和东营组水进时可以形成近距离搬运堆积的底砾岩，再加上风化壳半风化太古界花岗岩，可以成为良好的运移空间。洼38井区古潜山向SW方向缓倾，不整合面直接和清水洼陷相连，因此油气可沿不整合面向上运移至洼38井区。同时不整合面覆盖整个古潜山，油气沿不整合面运移使整个古潜山表面普遍含油，在遇到合适的圈闭时即可成藏。

3.2.3 古潜山裂缝运移

经过中生代晚期左行走滑和新生代强烈伸展改造，小洼古潜山内部构造裂缝发育程度较高，开度良好，有较高的孔隙度和连通性，可以作为油气运移的通道。清水洼陷直接与古潜山西界相对接，排出的油气可直接通过裂缝进入古潜山内部，使其含油气性提高，当遇到古潜山内部破碎弱的岩块的封堵便可在古潜山较深部位成藏。因此古潜山裂缝油藏也可形成在古潜山内较深部位。

3.3 油气储集条件

3.3.1 古风化壳储集层

小洼古潜山经历了长期暴露风化历史，发育有可观的风化壳，加上不整合面直接或通过长期活动的台安-大洼断层和生油凹陷接触，具备形成风化壳圈闭及油气藏的有利条件。

3.3.2 古潜山裂缝储集层

小洼古潜山经过新生代强烈伸展构造的改造，原先剪性裂缝和张性裂缝开度都会有所增加，储集性能加强。裂缝储集层可与风化壳半风化岩石连通，形成统一的古潜山油气藏，也可由风化壳底部溶滤淀积形成的隔水层与之相隔，形成单独油气藏，还可由古潜山内部裂缝发育较差而封闭性能较好的岩块封堵在古潜山深部形成油气藏。

4 结论与建议

(1)郯庐断裂的分支台安-大洼断层控制小洼古潜山构造演化，晚中生代左行走滑形成区域古潜山裂缝雏形，新生代强烈伸展改造增加了裂缝开度，提高了裂缝的储集性能。

(2)小洼油田太古界潜山裂缝发育，裂缝以高角度缝为主，裂缝的普遍发育为油气聚集提供了良好空间。

(3)清水洼陷为小洼古潜山提供充足的油源供给，断层运移、顶部不整合面运移、内部裂缝运移等多种油气运移通道及多套储集体系使得小洼古潜山具有较大成藏潜力。

(4)太古界潜山顶面不整合面及古潜山内幕裂缝发育带是未来油气勘探的重点方向。

[1] 张庆龙.辽河盆地中部构造演化与古潜山油气成藏模式[J].石油实验地质，2010,32(3):211-217.

[2] 商维斌. 辽河齐家潜山油气藏特征研究及潜力评价[J]. 石油地质与工程，2010,24(3):28-30.

[3] Hu Liguo，Fuhrmann Andreas，Poelchau Harald S，et al. Numerical simulation of petroleum generation and migration in the Qingshui sag, western depression of the Liaohe basin, northeast China[J].AAPG Bulletin，2005, 89(12): 1629-1649.

[4] 曹剑，胡文瑄，张义杰，等. 准噶尔盆地油气沿不整合运移的主控因素分析[J].沉积学报，2006,24(3):399-406.

[5] 常波涛. 陆相盆地中不整合体系与油气的不均一性运移[J].石油学报，2006,27(5):19-23.

[6] 高长海，查明，曲江秀，等. 柴达木盆地东部不整合结构的地球物理响应及油气地质意义[J].石油学报，2007,28 (6):32-36.

[7] 高长海，查明.不整合运移通道类型及输导油气特征[J].地质学报，2008,82 (8):1113-1120.

编辑：吴官生

1673-8217(2015)04-0054-04

2015-02-11

于蓬勃，工程师，硕士，1982年生，2005年毕业于中国石油大学(华东)石油工程专业，现从事石油地质研究工作。

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