葉紹東

(中國(guó)石油化工股份有限公司江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇揚(yáng)州225009)

金湖凹陷銅城斷層構(gòu)造特征與油氣成藏

葉紹東

(中國(guó)石油化工股份有限公司江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇揚(yáng)州225009)

銅城斷層是蘇北盆地金湖凹陷中一條二級(jí)斷層，表現(xiàn)為明顯的分段性，南段為逆斷層，北段為正斷層。關(guān)于銅城斷層的性質(zhì)及構(gòu)造演化，長(zhǎng)期以來(lái)存在不同的認(rèn)識(shí)。基于地震剖面解釋的構(gòu)造分析并結(jié)合走滑斷層的鑒別標(biāo)志，認(rèn)為銅城斷層為一典型的走滑斷層。走滑作用造成了斷層傾向沿走向發(fā)生變化，正逆兩種斷層交替出現(xiàn)。銅城走滑斷層不僅有利于形成一系列不同類型的圈閉，而且對(duì)低滲透儲(chǔ)集層具有明顯的改善作用，其伴生的構(gòu)造圈閉是有利的油氣聚集場(chǎng)所。

走滑斷層;構(gòu)造特征;低滲透儲(chǔ)集層;金湖凹陷

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

金湖凹陷位于蘇北盆地西南部，是晚白堊世—新生代形成的南斷北超的箕狀凹陷，經(jīng)歷了儀征、吳堡、真武、三垛和鹽城等多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了凹陷內(nèi)部復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)［1～3］。金湖凹陷內(nèi)部發(fā)育了不同走向與不同級(jí)別的斷層，南部的楊村斷層作為凹陷主邊界斷層控制了箕狀凹陷的形態(tài)，石港斷層與銅城斷層作為凹陷內(nèi)二級(jí)斷層控制了凹陷內(nèi)次凹的分布(見(jiàn)圖1)。根據(jù)鉆井資料，盆地內(nèi)的沉積地層分為泰州組(K2t)、阜寧組(E1f)、戴南組(E2d)、三垛組(E2s)、鹽城組(Ny)和東臺(tái)組(Qd)，其中銅城斷層對(duì)阜寧組、戴南組和三垛組的殘留厚度分布有明顯的影響。

圖1 金湖凹陷構(gòu)造簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified structural map of Jinhu Sag

2 銅城斷層構(gòu)造特征

銅城斷層位于蘇北盆地金湖凹陷中部，是凹陷中劃分汊澗—龍崗次凹的一條二級(jí)斷層。銅城斷層走向近南北向，南端交匯于金湖凹陷的邊界斷層楊村斷層，北部消失于銅城地區(qū)，長(zhǎng)度約15 km。銅城斷層表現(xiàn)為明顯的分段性，南段為逆斷層，北段為正斷層。關(guān)于銅城斷層的性質(zhì)及構(gòu)造演化，長(zhǎng)期以來(lái)存在不同的認(rèn)識(shí)。楊曉蘭等［4］認(rèn)為銅城斷層是具走滑性質(zhì)的逆斷層;邱旭明［5］認(rèn)為銅城斷層是因扭動(dòng)作用而形成的壓性構(gòu)造或壓扭性構(gòu)造;劉玉瑞［6］認(rèn)為銅城斷層是“P”剪切走滑斷層，表現(xiàn)出典型的剪切走滑活動(dòng)性質(zhì)。本文從斷層系統(tǒng)幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)—?jiǎng)恿W(xué)分析思路，通過(guò)對(duì)銅城斷層剖面特點(diǎn)和平面展布特征的剖析，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和走滑斷裂的鑒別標(biāo)志［7～14］，認(rèn)為銅城斷層為一典型的走滑斷層。同時(shí)，對(duì)銅城斷層與油氣成藏的關(guān)系進(jìn)行探討，分析其對(duì)低滲透儲(chǔ)集層的改善作用，指出有利的勘探區(qū)。

2.1 剖面特征

經(jīng)三維地震解釋，銅城斷層的南段，斷面東傾，東盤上升，西盤下降，表現(xiàn)為高角度逆斷層;北段斷面傾向發(fā)生變化，斷面西傾，東盤上升，西盤下降，顯示為正斷層。斷層走向近南北向，剖面上表現(xiàn)為一條孤立的主斷層，產(chǎn)狀陡，斷面傾角隨深度沿主斷層走向而變化，斷距50～500 m，斷層在上部斷至始新世三垛組頂部，下部以較高角度呈單根向下延伸，斷穿古新統(tǒng)阜寧組一段，深部因地震資料品質(zhì)變差，斷穿層位不清(見(jiàn)圖2)。

圖2 銅城斷層剖面特征圖(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.2 Profile characteristics of Tongcheng Fault

2.2 平面特征

銅城斷層具有以下平面特征:①平面上表現(xiàn)為一條線狀主位移帶;②雁列構(gòu)造;③斷層兩側(cè)沉積物厚度不同。

從時(shí)間切片看，由南往北斷層兩側(cè)地層走向不一致，明顯見(jiàn)地層扭曲、相位中斷等，但卻顯示為一條斷層(見(jiàn)圖3a)。

銅城斷層兩側(cè)發(fā)育一系列次級(jí)正斷層，右盤次級(jí)正斷層走向北東，傾向北西，左盤次級(jí)正斷層走向北東東，傾向北北西，這些次級(jí)正斷層主要斷開(kāi)層位阜寧組—三垛組，與銅城斷層呈銳角相交，構(gòu)成雁列構(gòu)造(見(jiàn)圖3b)。

圖3 銅城斷層平面特征圖Fig.3 Plane characteristics of Tongcheng Fault

銅城斷層兩側(cè)沉積物厚度存在差異，三垛組(E2s)和戴南組(E2d)厚度差異明顯，西盤厚度明顯大于東盤厚度;阜寧組(E1f2—E1f4)厚度也表現(xiàn)為一定的差異性，而且在銅城斷層南段和北段特點(diǎn)不同，在南段西盤地層厚度大于東盤地層厚度，而在北段，西盤地層厚度小于東盤地層厚度(見(jiàn)表1)。

表1 銅城斷層兩側(cè)地層厚度對(duì)比表Table1 Stratigraphic thickness comparison between the two sides of Tongcheng Fault

同時(shí)，在銅城斷層附近的鉆井中，從三垛組至泰州組，鉆遇厚度不等的輝綠巖(見(jiàn)表2)，表明銅城斷層向下切割較深，是巖漿上升的通道。

表2 銅城斷裂帶輝綠巖統(tǒng)計(jì)表Table2 Statistics of intrusive rocks in Tongcheng Fault belt

3 走滑斷裂的鑒定

銅城斷層的剖面、平面構(gòu)造特征與走滑斷裂鑒定標(biāo)志［7～14］非常吻合:主斷層在深部陡立，平面上表現(xiàn)為一條線狀主位移帶，兩側(cè)發(fā)育雁列斷層;主斷層傾向左右搖擺，造成走向上正逆兩種性質(zhì)的斷層交替出現(xiàn)，出現(xiàn)“絲帶效應(yīng)”(所謂“絲帶效應(yīng)”是指走滑斷層一般產(chǎn)狀較陡，斷層傾向不固定，可能會(huì)出現(xiàn)時(shí)而東傾、時(shí)而西傾的現(xiàn)象，如同一條柔軟的絲帶一樣)。從以上特征分析，銅城斷層屬于盆地內(nèi)區(qū)帶級(jí)右旋走滑斷裂。

斷層兩側(cè)的沉積物厚度明顯差異，尤其阜寧組(E1f2—E1f4)厚度出現(xiàn)南北兩段不同(見(jiàn)表1)，這是因?yàn)樵趶哪舷虮钡姆较蛏?，阜寧組沉積屬于南斷北超的箕狀凹陷沉積，地層厚度南厚北薄，由于走滑，造成斷面兩側(cè)接觸地層厚度的差異。從沉積物厚度差異角度分析，銅城斷層在古新世(阜寧組沉積期)以右旋走滑為主，走滑位移量大，至始新世(戴南—三垛組沉積期)以伸展為主，走滑位移量小。

與走滑斷裂相伴生的是走滑-拉分盆地，其特征是沉積厚度大，沉積相變化迅速，構(gòu)造復(fù)雜［7～14］?？疾煦~城斷層，其北部消失端具有走滑-拉分盆地的特征。從地震剖面上看，本區(qū)構(gòu)造十分復(fù)雜，總體為地塹塊，三垛組頂部表現(xiàn)為明顯的削截特點(diǎn)(見(jiàn)圖4)，戴南組—三垛組沉積厚度大，表現(xiàn)為明顯的沉積深凹，受后期的構(gòu)造反轉(zhuǎn)而形成現(xiàn)今的隆起背景。同時(shí)，在走滑-拉分盆地北側(cè)發(fā)育崔莊斷層，崔莊斷層為一逆斷層，其走向與銅城斷層處于同一直線上，可能屬于與銅城斷層同期的走滑斷層(見(jiàn)圖1)。

蘇北盆地的構(gòu)造演化明顯受郯廬斷裂影響，銅城右旋走滑斷層就是郯廬斷裂新生代右旋走滑的產(chǎn)物。在區(qū)域拉張和右旋走滑的雙重應(yīng)力作用下，銅城走滑斷層自古新世(阜寧組沉積期)開(kāi)始活動(dòng)，至始新世(戴南組—三垛組沉積期)逐漸加強(qiáng)，至漸新世停止。

4 銅城斷層與油氣成藏的關(guān)系

金湖凹陷的烴源巖主要來(lái)自阜寧組四段和阜寧組二段，儲(chǔ)集層包括阜寧組二段、阜寧組三段和戴南組。根據(jù)烴源巖、儲(chǔ)集層配置關(guān)系及油氣運(yùn)聚方式，一般將其劃分為兩個(gè)含油氣系統(tǒng):以阜寧組四段為烴源巖，以戴南組為主要儲(chǔ)集層系的上含油氣系統(tǒng);以阜寧組二段為烴源巖，以阜寧組二段、三段為主要儲(chǔ)集層系的下含油氣系統(tǒng)。銅城斷層是阜寧組四段和阜寧組二段烴源巖生成的油氣縱向運(yùn)移的有利通道。

圖4 銅城斷層末端走滑-拉分盆地的地震剖面(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.4 The seismic profile of strike-slip pull-apart basin in tip position of Tongcheng Fault

銅城斷層帶處于金湖凹陷的汊澗和龍崗生油次凹之間，是油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)，油源條件十分有利。同時(shí)，銅城走滑斷層及其分支斷層相交形成一系列斷鼻、斷塊圈閉，圈閉沿銅城斷層兩側(cè)分布，東盤以斷鼻圈閉為主，西盤均為斷塊圈閉(見(jiàn)圖3)，這些圈閉是油氣富集的有利場(chǎng)所［15］。

本區(qū)主要儲(chǔ)集層為古新統(tǒng)阜寧組砂巖層，主要為三角洲前緣亞相末端的遠(yuǎn)砂壩和席狀砂，砂巖百分含量10%～30%，砂巖粒度細(xì)，以粉砂巖為主，單層厚度小，碳酸鹽巖含量高，達(dá)14.73%～21.3%，孔隙度一般介于10%～15%，滲透率一般小于10×10－3μm2，多數(shù)樣品的滲透率小于1×10－3μm2，屬于低孔低滲儲(chǔ)集層［16～17］。

銅城走滑斷層對(duì)低滲儲(chǔ)集層有明顯的改善作用。鉆井資料顯示，靠近銅城斷層的多口井鉆遇裂縫發(fā)育段。如在T6井2074～2127 m井段，砂巖孔隙度9.93%，滲透率0.052×10－3μm2，孔隙度較低，但裂縫相當(dāng)發(fā)育，取心見(jiàn)大量裂縫。由于裂縫大大改善了滲流條件，使試油、試采獲得很好的效果。對(duì)2118.4～2126.4 m井段裂縫砂巖試油，日產(chǎn)油25.5 m3。該井從1976年生產(chǎn)至今，長(zhǎng)達(dá)30余年，單井累計(jì)產(chǎn)油超過(guò)2.7×104t，獲得很好的勘探效益。同時(shí)，配合壓裂措施，銅城斷裂帶多口井獲得工業(yè)油流，取得了較好的勘探效果(見(jiàn)表3)。

表3 銅城斷裂帶油井壓裂效果統(tǒng)計(jì)表Table3 Statistics of oil-well fracturing effect in Tongcheng fault belt

目前，本區(qū)還有較多的儲(chǔ)備圈閉，尤其是銅城斷層的西盤勘探程度低，銅城斷層及其分支斷層共同控制的斷塊圈閉可作為下一步勘探目標(biāo)。

5 結(jié)論

(1)金湖凹陷銅城斷層具有走滑斷裂性質(zhì)，自古新世(阜寧組沉積期)開(kāi)始活動(dòng)，始新世(戴南組—三垛組沉積期)逐漸加強(qiáng)，至漸新世停止。走滑作用造成了斷層傾向沿走向發(fā)生變化，正逆兩種斷層交替出現(xiàn)。

(2)銅城走滑斷層對(duì)本區(qū)低滲透儲(chǔ)集層具有明顯改善作用，走滑活動(dòng)促使裂縫發(fā)育，大大改善了滲流條件，其伴生構(gòu)造圈閉是有利的油氣聚集場(chǎng)所。

致謝:地震資料解釋工作得到羅麗高工的幫助和指導(dǎo)，在此表示誠(chéng)摯的感謝。

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Abstract:Tongcheng Fault is a second class fault which controlls the development of Tongcheng structural belt in Jinhu Sag.It is divided into two parts by its faulted feature showing reverse fault character at the south part and normal fault feature at the north part.There are different views about its character and evolvement.Tongcheng fault is considered as a typical strike-slip fault based on the structural analysis of seismic profiles.Varied directions of dip result in normal fault and reverse fault alternatively occurring along the fault because of strike-slip movement.Tongcheng strike-slip fault can not only form different types of traps，but also improve physical property of low-permeability reservoir，which is of great advantage to oil and gas accumulation.

Key words:strike-slip faults;structural characteristics;low-permeability reservoir;Jinhu Sag

STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF TONGCHENG FAULT AND HYDROCARBON ACCUMULATION IN JINHU SAG

YE Shao-dong
(Geological Scientific Research Institute of Jiangsu Oilfield Company，SINOPEC，Yangzhou225009，China)

TE121.2

A

1006-6616(2012)02-0187-08

2011-10-16

葉紹東(1968-)，男，高級(jí)工程師，從事油田勘探生產(chǎn)和研究工作。E-mail:yesd.jsyt@sinopec.com