三肇凹陷南部Z52区块断裂特征研究

张学娟，赵 爽，张 曦，郭天然，李耀才，于宏宇

(1. 东北石油大学 非常规油气成藏与开发省部共建国家重点实验室，黑龙江 大庆 163318； 2. 东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆 163318； 3. 西南油气田分公司 工程技术研究院，四川 成都 610017; 4. 吉林油田分公司 油气工程研究院，吉林 松原 138000； 5. 中国石油集团测井有限公司 长庆事业部,陕西 西安 710201； 6. 中石油大庆油田有限责任公司 第五采油厂，黑龙江 大庆 163513)

0 前 言

Z52区块构造位置位于松辽盆地中央凹陷区三肇凹陷南部，三肇凹陷是大庆长垣与朝阳沟阶地之间的一个二级负向构造单元，是松辽盆地主要生油凹陷之一。由3个正向三级构造单元(宋芳屯、模范屯、升平鼻状构造)和4个负向三级构造单元(徐家围子、升西、永乐、杏山)向斜构造组成[1]。松辽盆地在沉降期遭受湖侵的静水缺氧深水湖泊环境下沉积的青山口组暗色泥岩为松辽盆地主要烃源岩[2]。三肇凹陷葡萄花油层平面紧邻生油凹陷，垂向紧邻生油层,有利于油气的运移。青山口组的暗色泥岩在三肇凹陷内自嫩江组沉积末期—四方台组沉积末期—明水组沉积末期相继进入生油门限和生油高峰期，开始大量生油，为三肇凹陷葡萄花油层中油气的大规模运聚成藏提供了充足的油源[3]。三肇凹陷南部一直是油气勘探开发重点研究区带，但是由于断裂系统复杂，严重制约了勘探开发的效果，因此，急需对该区断裂特征进行系统的研究认识，为下一步勘探指明方向。

1 构造精细解释

Z52区块构造条件复杂，区内断裂破碎，断裂密集带将工区切割成不同类型的断块。剖面上断裂组合方式多样，主要有地堑式组合、地垒式组合、阶梯式组合、“Y”字、反“Y”字组合。断距密集带表现为花状断裂组合形式，形成地堑带。以正断裂为主，多为坳陷期沉积时期层间断裂(见图1)。

针对此特征，在全区层位精细标定与追踪的基础上，开展了精细构造解释研究。对于不同规模的断裂采用了不同的刻画技术，以提高断裂解释的精度，分析断裂特征，搞清断层形态、展布方向和形成时间等要素，对研究该区葡萄花储层及油水特征具有重要意义。为了保证断裂解释的准确、合理，以平面与剖面相互对照，剖面内各向闭合的原则为基础，利用沿层相干数据体切片，方位角属性切片，验证、校正已解释成果，确定主要断裂的分布、走向和相互间的组合关系；利用倾角导向滤波法及三瞬剖面法，通过断层主测线和联络侧线不同方向的闭合检查，精细识别小断层，细化断层组合效果[4-7]。研究区块面积153.7 km2，葡萄花油层顶面构造解释精度较高，解释闭合断层674条(见图2)。分析后验井葡萄花油层顶面地质分层与在葡萄花油层顶面构造图的深度，葡萄花油层顶面构造层位相对误差低于2‰(见表1)。

图1 Z52区块断层剖面断层组合样式

表1 葡萄花油层顶面构造图误差统计

整体上，葡萄花油层顶面主断裂以北西西和北东东向为主，北北东向和北北西向断裂以及少量北东、北西和近东西向小断裂多为伴生断裂，断裂相互夹持形成一系列断块圈。在研究区内，T11反射界面断裂总数674条，研究区面积为153.7 km2,平均断裂密度为4.4条/km2。断裂倾角0.7(°)～65(°)，延伸长度122～5 235 m，断距3～35 m。近北东和南北向的断裂规模较大，延伸较长，最大垂直断距一般大于10 m；近北西向断裂垂向断距较小，平面呈雁行式排列，最大垂直断距一般小于10 m(见图3)。

图2 葡萄花油层顶面构造

2 断裂系统划分

根据松辽盆地的构造背景，认为研究区的断陷期包括了火石岭组、沙河子组和营城组；断—坳转换期包括了登娄库组；坳陷期包括了泉头组、青山口组、姚家组和嫩江组；而从嫩江末至新近纪为构造反转期[8-15]。葡萄花油层所在的坳陷沉积层序中的构造发育过程受两大阶段影响：登娄库组—嫩江组盆地整体坳陷沉降阶段和嫩江组沉积后至第三纪盆地收缩反转阶段。在此构造背景下，研究区断裂系统十分发育，分布极其复杂，断裂数量多，既有继承发育的大断裂，又存在后期发育的中、小断裂及伴生断裂。

图3 葡萄花油层顶面断裂要素

葡萄花油层原油主要来自青山口组烃源岩，青山口组烃源岩在四方台组沉积时期开始生油，在明一段时期达到生油高峰，到明水组末期开始大量排油，因此油成藏关键时刻为明水组沉积末期。然而，受三肇凹陷地震资料限制，目前无法追踪浅层地震反射界面，地震资料解释最浅层位为嫩江组三段底界(T06反射层)。因此普遍认为凡是断至T06反射层及其以上地层的断层均为反转期活动断层[16]。

依据断裂活动时期及油气生排烃时期的匹配关系将断裂分为4类：Ⅰ类断裂是向下断至青山口组一段底，向上断至嫩江组三段底的断裂(T2～T06)，该断裂沟通沟通青山口组烃源岩与葡萄花储集层，由于该断裂向上断至嫩江组三段底(T06)，普遍认为凡是断至T06反射层及其以上地层的断裂均为反转期活动断裂，所以预测此类断裂主要起到垂向运移的作用；Ⅱ类断裂是向下断至青山口组一段底，向上断至嫩江组二段底的断裂(T2～T07)，该断裂沟通沟通青山口组烃源岩与葡萄花储集层,但该断裂未断至T06反射层，认为在油气运移时期，该断裂未活动，不能在油气运移时期使油气垂向运移；Ⅲ类断裂是向下断至青山口组一段底，向上断至青山口组顶的断裂(T2～T11)；该断裂沟通沟通青山口组烃源岩与葡萄花储集层,但该断裂未断至T06反射层，认为在油气运移时期，该断裂未活动，不能在油气运移时期使油气垂向运移；Ⅳ类断裂主要是断穿葡萄花油层的断裂，该断裂未沟通青山口组烃源岩，预测该断裂仅在油气运移时期起到封堵和输导作用(见图4)。

图4 断裂按活动时期及油气生排烃时期的匹配关系分类

根据断裂活动时期及油气生排烃时期的匹配关系将断裂分为4类，并绘制断层平面分布分布图(见图5)。Z52区块发育4类断裂，其中以Ⅰ类断裂发育较少，仅有5条，其走向主要以近北向和北东向为主，断裂延伸较长，一般高于4 km，断距较大。Ⅱ类断裂发育仅10条，其走向主要以北北西和北西西为主，断裂延伸较长，一般可达2 km，断距较大。Ⅲ类断裂发育相对较多，有93条，其走向主要以北北西和北东东为主，断裂延伸长度一般低于2.5 km，平均延伸长度在1.3 km，断距一般超过30 m。Ⅳ类断裂发育最多，有566条，其走向主要以北西西和北东东为主，此断裂以碎小断块为主，断裂规模较小，断裂延伸长度一般低于1 km，断裂断距较小，一般小于14 m。。

3 断裂对油气运移的控制作用

通过Z9井—ZH17-7井油藏剖面图，油藏平面图可知(见图6)，区块①存在油藏，通过分析可知F6是I类断裂，沟通青山口组烃源岩和葡萄花储层，并向上断至T06反射层，普遍认为断至T06反射层及其以上地层的断层均为反转期活动断层，故油气运移时期内，F6断裂处于活动开启状态，油气通过F6断裂垂向运移至葡萄花油层，然后向两侧供油。而F5、F7断裂为Ⅱ、Ⅲ类断裂，未断至T06反射层，在油气运移期间，断裂不曾开启，断距较大，对油气起封堵作用。而F1、F4、F8断裂为Ⅳ类断裂，断距明显较小，主要局部调整油藏分布。同理，在油气运移期间，油气可通过F4断裂垂向运移至葡萄花油层，F2，F5断裂可将油气封堵，然后通过Ⅳ类断裂油气运移路径，所以区块②也可能存在油藏,可作为下一目标有利区。

图5 Z52区块各类断层平面分布

图6 过Z9井—ZH17-7井油藏平面(a)及剖面图(b)

4 结 论

1)葡萄花油层顶面主断裂以北西西和北东东向为主，北北东向和北北西向断裂以及少量北东、北西和近东西向小断裂多为伴生断裂，断裂相互夹持形成一系列断块圈。

2)依据断裂活动时期及油气生排烃时期的匹配关系将断裂分为4类：Ⅰ类断裂向下断至青山口组一段底，向上断至嫩江组三段底；Ⅱ类断裂向下断至青山口组一段底，向上断至嫩江组二段底；Ⅲ类断裂向下断至青山口组一段底，向上断至青山口组顶；Ⅳ类断裂断穿葡萄花油层。通过分析，Ⅰ类断裂主要对油气起到垂向运移作用，Ⅱ、Ⅲ类断裂主要对油气起到横向遮挡作用，Ⅳ类断裂主要调节油气运移路径。