济阳坳陷断层活动差异性与油气富集关系

孙 波，陶文芳，张善文，王永诗

(1.中石化胜利油田分公司，山东 东营 257015；2.中海油深圳分公司，广东 广州 510240)



济阳坳陷断层活动差异性与油气富集关系

孙 波1，陶文芳2，张善文1，王永诗1

(1.中石化胜利油田分公司，山东 东营 257015；2.中海油深圳分公司，广东 广州 510240)

通过对济阳坳陷断层发育特征、活动性及其演化规律进行分析，结合不同凹陷油气富集规律，研究了断层活动差异性及其对油气富集的影响。结果表明：研究区断层活动性在沙二期前表现为“南强北弱”的特点，沙二期后则为“北强南弱”；将断层分为控烃、控运和控藏3类。控烃断层数量越多、古近纪活动强度越大，油气富集程度越高；控运断层数量越多、新近纪活动强度越大，浅层油气所占比例越大；控藏断层活动性及形态等决定构造带发育，控制圈闭聚油能力。

断层活动；油气成藏；富集规律；箕状凹陷；济阳坳陷

引 言

油气勘探实践表明，断层与油气的生成、运聚和分布都密切相关，尤其是在断陷盆地中，断层的发育状况往往决定油气的富集与分布情况[1-3]。济阳坳陷位于华北平原东部，隶属于渤海湾盆地的次一级构造单元，包括车镇、沾化、东营及惠民等凹陷和陈家庄、义和庄、滨县及青城等凸起。研究区内断层发育，油气资源丰富，与断层相关的圈闭及油气藏数量众多且多样化[3-5]，虽然前人已开展过关于断层活动性的部分工作[5-10]，但对于不同凹陷断层活动的差异性及其对油气富集的影响还缺乏深入研究。分析了不同凹陷主干断层新生代活动特征及其差异性，并对断层活动与油气富集的关系进行了探讨，以期深化油气勘探认识。

1 断层活动及演化特征

1.1 断层发育特征

济阳坳陷内断层十分发育，各级断层总计近2 000余条，平面上按走向可分为北西、北东及近东西3组，主干断层以北东向为主[3]。根据断层与构造带的关系，可分为控凹、控洼和控带断层，根据断层对油气成藏的作用，可分为控烃、控运和控藏断层。控凹断层多为铲式或坡坪式，倾角较缓；东营、惠民凹陷的控洼、控带断层多为平板式或轻微铲式，倾角相对较缓，车镇、沾化凹陷的控洼、控带断层多为平板式，倾角相对较陡。沾化凹陷控凹(洼)断层最多，但延伸长度较小；东营、惠民凹陷控凹(洼)断层数量相对次之，延伸长度普遍较大；车镇凹陷控凹(洼)断层最少，但延伸长度最大。控凹(洼)断层大多可以是控烃、控运和控藏断层，而控带断层一般只能是控运和控藏断层。

1.2 断层活动及演化规律

断层活动性研究方法主要有生长指数、断距及断层活动速率等[6]，该研究采用活动速率反映断层活动强度。

不同凹陷断层活动在时间上差异明显，车镇凹陷断层孔店期不活动，沙四期是其活动高峰期，之后活动性逐渐减弱；沾化凹陷断层在沙三期和沙一期出现2个活动高峰，新近纪活动性明显较强；东营凹陷断层在沙三期活动性最强，沙四、沙二期活动性较强；惠民凹陷断层在沙二期活动强度最大，其次为沙三、沙四期(图1)。

不同时期断层活动在空间上存在一定的演变规律，孔店—沙四期，南部地区(惠民、东营凹陷)断层数量及活动强度大于北部地区(沾化、车镇凹陷)；沙三—沙二期，全区主干断层基本发育完整，数量多，规模大，基本都处在活动期，活动强度表现出明显的“南强北弱”；沙一—东营期，全区主干断层数量和规模继承了前期特征，大部分断层仍有较强的活动性，但活动强度表现出“北强南弱”的特点；进入新近纪，活动断层数量减少，强度普遍减弱，至馆陶末期基本停止活动，沾化凹陷断层数量及活动强度明显大于其他凹陷(图1)。

图1 济阳坳陷不同凹陷主干断层活动性

2 断层活动与油气富集

2.1 古近纪断层活动对烃源岩条件的控制

2.1.1 控烃断层与源岩发育

控烃断层活动及演变规律对烃源岩的展布范围及体积等起决定性作用。孔店—沙四期，南部地区地层沉积厚度大，东营、惠民凹陷为研究区的沉积中心；沙三—沙二期，全区地层厚度普遍较大，出现多个沉积中心；沙一—东营期，沉积中心明显开始向北迁移，沾化凹陷为沉积中心。

沉积中心的迁移导致了烃源岩发育和展布的变化，孔店、沙四烃源岩主要分布于东营、惠民凹陷，沙三段烃源岩全区均有发育，而沙一段烃源岩主要分布在沾化凹陷。控烃断层的数量影响生烃洼陷的数量，车镇凹陷仅埕南断层为控烃断层，因其走向的变化形成了3个生烃洼陷；惠民、东营凹陷控烃断层分别为7个和6个，其生烃洼陷数量均为4个，沾化凹陷控烃断层有8个，且走向变化较多，导致其发育近10个生烃洼陷。

2.1.2 断层活动与油气富集程度

油气的富集程度首先与凹陷的资源量有关，生烃洼陷的数量及其发育规模往往影响凹陷资源量的多少。综合分析4个凹陷生烃量、控烃断层数量及其古近纪平均活动速率发现，东营凹陷生烃量位居各凹陷之首，其古近断层活动强度最大，平均活动速率超过40 m/Ma，断层数量也较多；沾化凹陷生烃量次之，其断层活动强度相对较小，但主要控烃断层数量多，利于形成众多的生烃洼陷；惠民、车镇凹陷生烃量总体较少，其断层活动性总体较弱，断层数量也较少。断层活动强度与数量共同影响凹陷的生烃量，断层活动强度越大、数量越多，凹陷生烃量越大，而生烃量越大，油气探明储量越高。因此，控烃断层数量及古近纪活动强度影响油气富集程度，活动强度越大、数量越多，油气越富集。

2.2 新近纪断层活动对输导条件的控制

研究表明，新近纪是济阳坳陷油气主力运聚期，该时期断层活动及开启是油气运聚的前提。断层活动强度越大，输导能力越强，油气垂向上远距离运移可能性越大，由此影响油气富集层系[5]。

分析不同凹陷控运断层新近纪活动性发现，惠民、东营凹陷控运断层停止活动时间较早，一般在馆陶末期就停止活动，而车镇、沾化凹陷断层停止活动时间相对更晚，部分至明化镇末期才停止活动(图1)；在断层活动强度及数量上，沾化凹陷控运断层新近纪平均活动速率最大，接近10 m/Ma，数量最多；车镇凹陷断层活动强度较大，但数量相对较少；惠民、东营凹陷断层平均活动速率较为接近，总体较低，但东营凹陷略大于惠民凹陷，断层数量东营凹陷也略多于惠民凹陷(图2)。

图2 不同凹陷控运断层新近纪活动性与油气富集

从各凹陷油气藏分布层系来看，控运断层数量较少、新近纪活动强度较低的惠民、东营凹陷，中层的沙河街组油气占绝对优势，浅层油气所占比例较低；新近纪活动强度中等的车镇凹陷，以中、浅层的沙河街组、新近系油气为主，浅层油气储量所占比例接近1/3；控运断层数量多、新近纪活动强度大的沾化凹陷，以浅层新近系油气为主，浅层油气储量所占比例超过2/3(图2)。由此可知，控运断层数量越多、新近纪活动强度越大，浅层油气所占的比例越大，断层新近纪活动强度决定油气的富集层系。

2.3 断层活动与油气富集区带

油气赖以依存的场所是圈闭，圈闭形成的基础是构造带，构造带的类型往往决定圈闭的类型，同时圈闭的聚油能力也影响着构造带的油气富集。箕状凹陷构造带一般分为陡坡带、缓坡带、凹陷带及中央隆起带(或潜山披覆带)，但并非所有的箕状凹陷都发育上述4类构造带，凹陷中构造带的不同组合形式对油气的富集区带具有重要影响。

车镇凹陷的边界断层在裂陷期活动性相比东营、惠民凹陷较弱，且倾角较陡、形态为板式，凹陷为窄盆，发育陡坡带、缓坡带、凹陷带；沾化凹陷的边界断层在裂陷期活动性相比东营、惠民凹陷较弱，且潜山基岩凸起发育，拗陷期断层活动性相比其他凹陷最强，凹陷为窄盆，发育陡坡带、缓坡带、凹陷带和潜山披覆带；东营、惠民凹陷的边界断层在裂陷期活动性相比车镇、沾化凹陷较强，且倾角较缓、形态为铲式或坡坪式，凹陷为宽盆，发育陡坡带、缓坡带、凹陷带、中央隆起带。

从研究区油气藏分布区带来看，车镇凹陷的缓坡带、沾化凹陷的潜山披覆带、东营和惠民凹陷的中央隆起带为油气最佳富集区带(图3)。车镇凹陷由缓坡带、凹陷带、陡坡带组成，在油源充足的情况下，油气可不断向凹陷外围的缓坡带、陡坡带运聚，但缓坡带与成熟烃源岩接触面积最大，且构造活动相对宁静，对油气的封盖保存更为有利，因而缓坡带的断鼻圈闭是最佳的聚油圈闭。东营、惠民凹陷由缓坡带、凹陷带、陡坡带、中央隆起带组成，中央隆起带常被多个生烃洼陷包围，油气源极为充足，被各类断层复杂化的中央断裂背斜圈闭能源源不断汇聚油气。沾化凹陷由缓坡带、凹陷带、陡坡带、潜山披覆带组成，潜山披覆背斜带与控运断层联系紧密，断层晚期活动性导致其有较强的输导能力，可将油气不断的运移至上部圈闭，此时，与该类断层相关联的披覆背斜圈闭成为油气最有利的聚集场所。

3 结 论

(1) 济阳坳陷新生代断层活动强度在沙二期前表现为“南强北弱”，沙二期以后总体具有“北强南弱”的特点；活动断层数量在孔店-沙四期南部多于北部，沙三—东营期全区普遍发育，数量达到最多，而进入新近纪北部数量明显多于南部。

(2) 控烃断层影响烃源岩的发育与展布，决定油气的富集程度，断层数量越多、古近纪活动强度越大，油气富集程度越高，从车镇、惠民、沾化到东营凹陷，断层活动性增强，油气探明储量增大；控运断层为油气运移提供优越的通道条件，控制油气的富集层系，断层数量越多、新近纪活动强度越大，油气富集层系越浅，从惠民、东营、车镇到沾化凹陷，断层活动性增强，浅层油气所占比例增大。

(3) 控藏断层为油气聚集提供有效的圈闭条件，影响油气的富集区带，断层活动强度及形态等决定构造带发育，凹陷内构造带的组合形式影响圈闭聚油能力；车镇、沾化、东营—惠民凹陷最佳聚油圈闭分别为断鼻、潜山披覆背斜和中央断裂背斜圈闭，油气最佳富集区带分别是缓坡带、潜山披覆带及中央隆起带。

图3 不同凹陷圈闭发育类型及油气富集区带对比

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编辑 朱雅楠

20150213；改回日期：20150325

国家科技重大专项“渤海湾盆地精细勘探关键技术”(2011ZX05006-003)

孙波(1986- )，男，2007年毕业于中国石油大学(华东)资源勘查工程专业，2013年毕业于该校地质资源与地质工程专业，获博士学位，现从事油气成藏机理与勘探研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.004

TE122.1

A

1006-6535(2015)03-0018-04