劉建黨,蘭正凱,賈 超

(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083；2.中國地質大學(武漢),湖北 武漢 430074；3.特雷西能源科技(杭州)有限公司,浙江 杭州 310000)

0 引 言

江陵凹陷屬于典型的箕狀斷陷湖盆，具有“北斷南超，西斷東超”的特點，盆地的結構受控于主干基底斷裂。王生奧等[1-3]對斷裂系統(tǒng)整體的研究比較多，而針對次一級構造單元內部斷層的差異性研究相對較少。晏安語等[4-9]以斷裂系統(tǒng)為研究對象對油氣藏特征及分布規(guī)律進行了研究，大多數(shù)學者認為從封閉性角度分析斷層對油氣成藏的控制作用十分重要[10-12]。目前缺乏對江陵凹陷斷層的封閉性研究，斷層的封閉性對油氣成藏和油氣分布起著重要的控制作用，因此，有必要開展江陵凹陷斷裂系統(tǒng)封閉性研究。應用巖性對接[13-14]對江陵凹陷荊州背斜帶內主要含油氣圈閉的斷層側向封閉性進行評價，在此基礎上分析控制江陵凹陷斷層側向封閉性的主要因素，建立相應的判別模式。深化斷裂系統(tǒng)側向封閉能力的認識是明確含油氣盆地油氣形成的地質條件、有利區(qū)評價優(yōu)選所必需的重要工作，對江陵凹陷井位部署具有重要指導意義。

1 研究區(qū)概況

江漢盆地是一個白堊系—第三系沉積的裂陷型盆地，北緣與大別山造山帶相鄰，南部以江南隆起北緣為界，江陵凹陷位于江漢盆地西南部，是江漢盆地最大的次級構造單元。江陵凹陷北部以紀山寺斷層與河溶凹陷相臨，西北部以問安寺斷層與枝江凹陷相臨，東部與丫角新溝低凸起呈斜坡過渡，西、南分別超覆在宜都鶴峰背斜帶、桑植石門復向斜。江陵凹陷基底結構受秦嶺雪峰復合構造體系的影響，具有東北向斷陷和西北向反轉的多期斷陷和拗陷重疊的特征，根據(jù)凹陷的構造特征可劃分為7個三級構造單元，分別為江口向斜、梅槐橋向斜帶、清水口向斜帶、荊州背斜帶、萬城斷裂構造帶、公安單斜帶、拾橋單斜帶(圖1)。

江陵凹陷地層發(fā)育齊全，包括白堊系漁洋組，古近系沙市組、新溝咀組、荊沙組、潛江組、荊河鎮(zhèn)組，新近系廣華寺組及第四系平原組，以碎屑巖沉積為主。新溝咀組是區(qū)域內最好的烴源巖層段，分為上下2段，上段厚度為200～300 m，巖性為泥巖夾薄層粉砂巖、含膏泥巖，局部可見玄武巖；下段為生油層，烴源巖厚度為500～800 m，劃分為3個油組：Ⅰ油組厚度約為120 m，巖性以紅色泥巖、砂巖為主，構成主要的區(qū)域蓋層；Ⅱ油組厚度為150～300 m，以灰色泥巖夾砂巖，含膏泥巖、白云巖為主；Ⅲ油組厚度為100～150 m，巖性為紅灰相間的泥巖夾砂巖，含有少量含膏泥巖，頂部發(fā)育一套穩(wěn)定的泥巖隔層。

圖1 江陵凹陷構造單元

2 斷層側向封閉性能評價

沙32井區(qū)位于荊州背斜帶沙市背斜西翼，沙24井區(qū)東南方向。構造上，該井區(qū)主要為協(xié)力斷層控制的局部構造，為該斷層上升盤次級斷層控制的地壘構造，由主要的三級斷層向更次一級的斷層控制的斷塊構造轉移(圖2)。沙32斷塊在新下段主要受1、2號斷展共同控制，因此，有必要對控圈斷裂的側向封閉性進行評價。

晚白堊沉積時期，沙市地區(qū)地勢平坦，沉積了近1 000 m的漁洋組地層；沙市組沉積時期，下段以鹽巖為主，上段以砂泥互層為主；新溝咀組沉積時期，砂巖明顯增多，以三角洲前緣沉積為主；早荊沙組沉積時期之前，沙市地區(qū)，斷層不發(fā)育，在荊沙組沉積早期，沙32斷塊構造的南、北斷層形成，斷塊構造形態(tài)伴隨著沙市地區(qū)的隆升剝蝕，沙32斷塊圈閉的形態(tài)基本形成(圖3)。

圖2 沙32斷塊圈閉

圖3 沙32斷塊荊沙中—現(xiàn)今構造演化

tectonic evolution of Fault Block Sha 32

晚荊沙組沉積時期斷層發(fā)育，以沙市地區(qū)的北東向斷層為主，該時期形成的斷層對其北部控制斷層進行了切割；潛江組和荊河鎮(zhèn)沉積時期，以斷陷沉積為主，很大一部分斷層均為該期形成，以沙32北部的協(xié)力斷層最為代表；在荊河鎮(zhèn)晚期，由于喜山運動的影響，整體環(huán)境以北東東—南西西擠壓為主，沙市背斜進一步隆升剝蝕，荊河鎮(zhèn)組和潛一段、二段及部分三段地層被剝蝕；到了新近紀末期，沙市背斜出現(xiàn)一期弱擠壓現(xiàn)象，擠壓應力釋放后期，沙市地區(qū)部分斷層出現(xiàn)不同程度的活動特征，以協(xié)力斷層、鹽卡南斷層最為典型。

低滲透帶是影響該區(qū)斷層側向封閉能力的主要因素，在此基礎上，研究主要斷層側向封閉屬性值計算模型[19](圖4)。首先建立研究區(qū)泥質含量判別曲線，明確不同巖石類型的測井識別標準，在此基礎上利用斷層分析模塊，恢復主要控圈斷層的巖性對接、斷面泥巖涂抹率和斷層屬性特征值來對其封閉性進行綜合評價。

綜合分析，沙32井區(qū)的控圈斷層1號斷層和2號斷層的封閉性較好，其封閉性較好的原因主要有2個方面：①1號斷層和2號斷層的下降盤新下段地層與上升盤新下段地層均為有利的泥巖-砂巖對接或泥巖-泥質砂巖對接模式。②沙32-1井的泥質含量判別曲線解釋結果顯示新溝咀組泥巖含量較高，而砂巖的含量較低。在①號斷層和②號斷層活動時，滑過上升盤(封閉一側)的地層主要為新溝咀組下段，新上段地層僅在頂部有對接(斷層級次較低，沿斷層走向斷距變化不大，斷距極小，一般在50 m左右)，由于沙32斷塊新溝咀組地層泥巖含量極高，導致滑過斷面每一點的泥巖層累計厚度較大，不論是①號斷層還是②號斷層，其斷面涂抹率普遍偏大，①號斷層一般在50%左右，而②號斷層一般在50%以上(圖5)。沙32斷塊這種極強的封閉性主要與巖性對接和泥巖涂抹率有關，受斷面埋深、傾角和走向等斷面幾何學特征屬性的影響較小。

圖4 斷層側向封閉屬性值計算模型

圖5 沙32斷塊2號斷層斷面泥巖涂抹率

No.2 Fault section in Fault Block Sha 32

3 斷層側向封閉機理及影響因素

斷裂系統(tǒng)是控制油氣藏形成和保存的主要地質因素，應用斷面泥巖涂抹率圖，初步分析控制江陵凹陷斷層側向封閉性的主要因素。

首先，斷層的發(fā)育會引起地下流體性質的一些變化，破壞原有的水巖相互作用平衡，同時改變壓力條件和性質。斷層的側向封閉能力可以通過2個斷層板的地層水類型、斷層帶附近圍巖同位素的比較、2個斷層板的壓力變化等來定性判斷。其次，調查了解斷層距離、斷層性質、對接比等主要影響因素和評價標準，2個斷層的巖性和生長指數(shù)的差異將影響其側向密封能力；最后，在前人斷層封閉定性研究的基礎上，利用節(jié)點圖和橫截面頁巖涂抹率對研究區(qū)的斷層進行分析[15-17]。

根據(jù)斷層活動引起的滲透率差異，江陵凹陷荊州背斜帶的斷層封閉類型可分為2類(圖6)：①對接封閉，指的是儲層與滲透性相對較差的圍巖通過斷層差異阻止油氣運移；②斷層巖封閉，指的是在斷裂帶內形成滲透性較差的斷裂帶充填物質而阻止油氣側向運移[18]。斷層巖封閉可以分為5類：解聚帶、碎裂巖、斷層巖、泥巖涂、膠結裂縫(表1)，其中，泥巖涂、膠結裂縫模式比較常見。

4 斷層封閉評價及勘探目標區(qū)優(yōu)選

根據(jù)橫向斷層封閉性研究，荊州背斜帶(顯油氣，形成大型儲層)和沙市油田(顯油氣，未形成大型儲層)2個圈閉具有相似的構造背景。針對典型代表性圈閉，開展斷層側向封閉能力對比研究，明確斷層側向封閉能力對油氣分布的控制作用。

新溝咀組下段沉積時期，凹陷進入早第三紀以來第1個拗陷期，江陵凹陷呈南抬、中洼、北緩坡的構造面貌，斷拗型的凹陷特征控制了凹陷的沉積中心，主要沉積中心在凹陷中心的梅槐橋地區(qū)和虎渡河-資福寺地區(qū)，在沉積中心地帶沉積了較厚的新下段地層，地層厚度為500～800 m，地層圍繞梅槐橋和虎渡河-資福寺及江口3個沉降中心，向北、南、東3個方向減薄。由于拗陷期的沉積充填作用，新下段烴源巖層分布廣泛，面積約為5 760 km2，根據(jù)鉆井統(tǒng)計的暗色泥巖分布的厚度，發(fā)現(xiàn)縱向上主要分布在新溝咀組下段Ⅱ油組，厚度為100～120 m；Ⅲ油組次之，厚度為40～60 m；Ⅰ油組不發(fā)育。平面上主要圍繞梅槐橋、虎渡河-資福寺、江口3個生烴洼陷向兩邊減薄(圖7)。

圖6 斷裂帶封閉油氣機理模式圖

表1 5種斷層側向封閉類型

江陵凹陷新下段主力烴源巖總體分布在泥隔層-Ⅱ油組中下部，以淺湖亞相為主，部分為三角洲前緣亞相，沉積較穩(wěn)定，屬還原環(huán)境，暗色泥質巖發(fā)育，連續(xù)厚度較大，均大于30 m，TOC平均值大于0.6%(圖8)。

圖7 江陵凹陷新溝咀組下段泥巖厚度等值線

圖8 江陵凹陷新溝咀組有機碳分布圖

通過對江陵凹陷的三維地震精細解釋和斷層封閉性研究，落實了類似沙32斷塊的新溝咀組構造圈閉。陵72井區(qū)及其周緣儲層十分發(fā)育，三角洲砂巖是良好的儲集層，低部位的陵53井也鉆遇多層砂巖，且新溝咀組的大膏層、新上段和荊沙組的泥巖可作為油氣向上運移的封堵層。建議在陵72井以南2.3 km，部署1口探井，預計增加動用石油地質儲量23.2×104t，該井取得突破后有望打開江陵凹陷勘探新局面。

5 結 論

(1) 根據(jù)斷層活動引起的滲透率差異，江陵凹陷荊州背斜帶的斷層封閉類型可分為對接封閉和斷層巖封閉2種類型，斷層規(guī)模對江陵凹陷油氣勘探起主要控制作用。

(2) 控制沙32斷塊的南北斷層形成于早荊沙時期，晚期的弱擠壓作用，激活了沙市地區(qū)的部分斷層，特別是以斷層為封閉邊界的構造圈閉。

(3) 通過江陵凹陷沙32斷塊①號和②號控圈斷層的封閉性綜合分析，認為其封閉性較好；建議在陵72井區(qū)部署1口探井，預計增加動用石油地質儲量23.2×104t，該井取得突破后有望打開江陵凹陷勘探新局面。