杨 洋， 冯许魁， 刘永雷， 马培领， 吕 东， 李相文， 张建伟， 徐 博

(中国石油集团 东方地球物理勘探有限责任公司研究院 库尔勒分院，库尔勒 841001)

0 引言

经过十多年的勘探和开发，目前在塔里木盆地的塔中地区已经建立起了年产百万吨的大型海相碳酸盐岩油田，主要产层奥陶系碳酸盐岩地层内发育有大量的走滑断裂。实践证明，走滑断裂对碳酸盐岩储层的形成、油气的运移以及分布都起着重要的控制作用。因此有必要对走滑断裂的特征做进一步的解剖，以明确走滑断裂对孔洞型油气藏的控制作用。在此基础上不断提高复杂孔洞型油气藏的开发效益，降低开发风险，特别是在目前低油价的形势下，这种分析显得更有意义。

1 走滑断裂特征

1.1 走滑断裂的剖面特征

走滑断裂在地震剖面上的基本地质特征是平直的断层线、陡立的断面及较窄的断层带，因此在地震剖面上往往难以识别。随着近几年三维宽方位、高密度地震的实施，地震资料品质得到很大地提升，使得我们能够对走滑断裂做更进一步地深入解剖。在地震剖面上(图1)，走滑断裂向下断至寒武系基底，向上断至奥陶系灰岩地层顶部，断面陡直，地震同相轴错断明显，地震剖面上可明显识别。在寒武系地层内走滑断裂表现为一条主干断裂，在上覆目的层奥陶系地层内走滑断裂发散为多条断裂，并表现出分级特征：①一级分支断裂，为主干断裂的分支断裂，向上呈发散状断至灰岩顶部或顶部附近，下部以一定角度收敛在主干断裂上，断面上陡下缓，地震剖面上较容易识别；②二级分支断裂主要为一级分支断裂或主干断裂的分支断裂，剖面上较难识别。整个走滑断裂的剖面特征表现为向下聚拢插入基底，向上发散。整体空间形态表现为向上发散的“花状”特征。次级断裂与主干断裂组合形成直立、正花、半花、负花四种主要类型的走滑断裂。

图1 走滑断裂典型地震剖面图Fig.1 The typical seismic characteristics of strike-slip faults

1.2 走滑断裂的平面组合特征

研究区奥陶系地层为巨厚的脆性灰岩地层，走滑断裂在形成过程中，区域应力环境及地层破裂特征均比较复杂，在平面上实际形成的是一条具有一定宽度的走滑断裂带。由于在目的层内各级断裂相互交织、切割，因此在平面上走滑断裂带内往往形成多样的断裂平面组合样式。目前发现的走滑断裂平面组合样式主要有5种类型：①马尾状；②线状；③羽状；④辫状；⑤花状。这些组合样式主要描述的是主干断裂和一、二级分支断裂之间的组合关系[1-2]。最新的地震资料解释研究结果显示，主干走滑断裂在平面上往往并不表现为一条连续的断层线，而是呈现出分段的特征。即一条主干走滑断裂是由若干条走向一致且有序衔接的断层组合而成，根据各断层之间的相对位置关系可进一步分为左阶排列样式和右阶排列样式。

对近几年的三维地震资料解释研究发现，塔中地区走滑断裂普遍具有分段的特征，从图2可以看出，主干断裂在北部明显的分成了两段，并且呈左阶样式排列，在南部主干断裂也分为若干段，各段之间排列紧密，呈左阶排列样式。断裂带内的各级断裂相互组合，整体表现为左阶辫状的组合样式。

图2 走滑断裂左阶辫状组合样式图Fig.2 The plane characteristics of strike-slip faults(a)塔中某区灰岩顶面相干平面图;(b)走滑断裂左阶辫状组合样式

1.3 走滑断裂带的平面分区特征

大型走滑断裂带内的断裂组合样式，在横向上变化较大。在同一条走滑断裂带内会形成若干个不同的断裂组合样式区，即在断裂带的不同位置会出现不同的断裂组合样式，(走滑断裂带的分区特征)[3]。通过对塔中中古8井区走滑断裂带的解剖认识到，走滑断裂带在平面上一般可分为三个区(图3)，从南到北可以将其划分为：①线性区；②辫状区；③马尾区。线性区断裂平面样式以线状为主，地震剖面上断裂为直立状，地震同相轴错断明显；辫状区断裂平面样式以辫状、花状为主，地震剖面上断裂为正、负花状，断裂之间夹持的地震同相轴常出现整体的上升或下掉，因此该区灰岩地层地堑、隆起等局部构造发育；马尾区是走滑断裂活动的终止区域，断裂活动减弱直至消失，断裂平面样式以马尾状、羽状为主，是走滑断裂在平面上消亡的重要标志，地震剖面上断裂为正、负花状，具体特征为多条一、二级分支断裂向下朝着主干断裂的方向收敛，断裂特征不明显，地震同相轴轻微错断。

1.4 走滑断裂的应力特征

在走滑断裂带的不同区，由于其应力特征不同，断裂的组合样式也不同，对灰岩地层造成的破坏程度也有所差异。最新的研究表明，在线性区走滑断裂主要表现为单剪切应力特征，断层两侧的地层发生整体的水平位移，单剪切应力对断裂附近的地层破坏程度较低(图3)。在辫状区走滑断裂主要表现为张扭、压扭应力特征，灰岩地层常常会发生拉张下坳或挤压隆起的现象，这与断裂的平面样式及运动方向是密切相关的。首先，走滑断裂根据断层线两边地层的相对位移方向可分为左行走滑断裂和右行走滑断裂。再结合断裂的排列方式，可将走滑断裂分为四种最基本的组合模式(图4)：①左行左阶；②左行右阶；③右行右阶；④右行左阶。

在组合模式中，断裂之间重合的区域称之为“岩桥”，岩桥区域的应力特征遵循以下规律：断裂扭动方向和排列方向一致时为张扭应力，可形成拉分地堑，相反则为压扭应力，可形成挤压隆起。张扭、压扭应力对断裂附近的地层破坏程度最高。在马尾区走滑断裂活动减弱，断裂带撒开变宽，走滑断裂的应力在大面积的扇形范围内释放，由于应力作用较弱，没有造成地层强烈的隆起、下坳，但是其对地层的平面破坏范围最广。

图3 中古8井区走滑断裂分区特征平剖面图Fig.3 The seismic charateritics of Plane and section in different zones of strike-slip faults system in ZG-8 well area

图4 走滑断裂受力组合模式图Fig.4 The stress characteristics of strike -slip faults

2 走滑断裂对油气藏的控制作用

2.1 走滑断裂对储层发育的控制作用

碳酸盐岩本身岩性致密不能成为有效的储层，经过走滑断裂的挤压、拉张作用之后，在其内部沿着走滑断裂带形成了一系列的碳酸盐岩破碎区域，岩溶水沿着断裂破碎区域进一步的溶蚀、改造，形成了现在的碳酸盐岩孔洞型储层，地震剖面上的反射特征为串珠状反射和杂乱反射。因此断裂是孔洞型储层的主要控制因素，不管在横向上还是纵向上，储层都沿着断裂发育，与断裂有着极好的相关性[4-5]。

从中古8井区的地震剖面上可以看出(图5)，储层纵向上沿着断裂破碎带发育，横向上以断裂为中心顺着断裂发育，水体沿着断裂破碎带溶蚀改造而形成的空间形态不规则的碳酸盐岩岩溶体系称为“断溶体”，并认为这是碳酸盐岩受断裂破碎和岩溶溶蚀共同作用而形成的最基本的储层样式。断裂破碎越严重，越有利于断溶体的发育[6]。断溶体纵向上储层发育厚度最大可达600 m，横向上储层的连续性最大可达2 500 m，平面面积最大可达到3 km2。并且发育的断溶体系具有多种样式特征，从地震剖面特征上来看，可以分为三种类型：①A类为“灌木”树形态断溶体，具有以主断裂为“根”，伴生断裂为“枝”，沿根与枝扩张溶蚀即“开花结果”的特征，断溶型储层主体发育在“树形”结构的顶端，部分断溶体在良里塔格组和鹰山组为同一体系，规模较大；②B类为直立形态断溶体，断溶型储层沿断裂扩溶，上下均有发育，规模巨大，有利于油气向上运移，油气在断溶体高部位聚集；③C类为选择性扩张溶蚀形成的断溶体，发育规模较小。

根据走滑断裂的特征以及断溶体的发育规律可以得知(图5)，断裂带内岩石破碎程度的高低，决定着断溶体的发育规模：①走滑断裂的线性区由于灰岩地层破坏程度低，不利于岩溶作用的发生，因此发育的断溶体规模小、个数少且储层连续性差，断溶体类别主要以C类为主；②辫状区的灰岩地层破坏程度最高，剧烈的拉张、挤压运动使得岩石破碎严重，这更有利于岩溶作用的发生，因此该区发育的断溶体规模大、个数多且储层连续性好，断溶体类别主要以B类为主；③马尾区的灰岩地层平面上破坏范围广，但地层破坏程度较低，发育的断溶体个数多，规模适中，储层的横向连续性好，但纵向上储层的厚度较小，断溶体类别主要以A类为主。

图5 中古8井区断溶体平剖面特征图Fig.5 The plane and section characteristics of karst system in ZG-8 well area

2.2 走滑断裂对油气的控制作用

走滑断裂不仅是储层发育的重要控制因素，也是油气运移的重要通道，研究区内走滑断裂的主干断裂向下断至寒武系烃源岩，对油气的疏导作用更加明显，油气沿着走滑断裂从下往上运移对断溶体进行充注，每一个断溶体都是一个独立的油气藏(图6)，所有的断溶体油气藏组合起来，形成了规模巨大的碳酸盐岩孔洞型-油气藏[7]。

图6 断溶体油藏模式图Fig.6 The reservoir model of karst system

在塔中地区，多年的碳酸盐岩油田勘探开发实践表明，碳酸盐岩孔洞型油藏油气富集区多分布在主干断裂附近，这是由于主干断裂附近岩石破碎严重，且向下断至烃源岩基底，能很好的对油气进行疏导，因此，其是最重要的油源通道，附近的断溶体规模一般也比较大，较容易形成高产稳产井组。而分支断裂是油气运移的次一级通道，油气的运移能力和附近断溶体的规模均比主干断裂要差[8]。

随着油田开发工作的进一步深入，碳酸盐岩孔洞型油气藏“整体含油，局部富油”的特征表现的越来越明显。深大油源断裂控制着孔洞型油气藏“整体含油”的特征，而走滑断裂带不同的区则控制着孔洞型油气藏“局部富油”的特征，总体来说，辫状区的油气富集程度大于马尾区，马尾区的油气富集程度要大于线性区。走滑断裂的辫状区是应力释放最充分的区域，区域内发育深大油源断裂。且断裂附近岩石破碎严重，断溶体发育，油气充注程度高，而形成的地堑、隆起等局部构造，更有利于油气的局部富集。从中古8井区的勘探开发情况来看(图7)，井区内发育一条北东向的大型左行走滑断裂，井区的高产井组主要集中在断裂带的辫状区和马尾区。在断裂带的辫状区，主干断裂表现出分段性，且断裂呈左阶排列样式，结合断裂的运动方向，判断该断裂为一条左行左阶的走滑断裂，因此岩桥区域表现为拉张应力，构造上形成了局部的拉分地堑，地层破碎严重，断溶体发育，破碎带对油气的疏导作用强，造成油气的局部富集，因此形成了一批高产井组。在断裂带的马尾区，虽然剖面上主干断裂特征不清楚，但整个马尾区是应力的大面积释放区，平面上岩石的破碎范围广，形成的破碎区域大，发育了数量较多沿着马尾断裂分布的断溶体，且断溶体储层横向连续性好。整个破碎区对油气都有很好地疏导作用，造成了油气的局部富集区，因此也形成了一批高产井组[9-10]。

图7 中古8井区走滑断裂带不同区对油气的控制作用Fig.7 The control effects on hydrocarbon in different zones of strike-slip faults system(a)中古 8 井区灰岩顶相干叠高产井平面图;(b)灰岩顶面立体形态图;(c)高产井组断溶体形态图

3 结论

1)塔里木盆地奥陶系灰岩地层内发育大量的走滑断裂，走滑断裂是碳酸盐岩储层发育及油气聚集的重要控制因素。

2)碳酸盐岩岩溶储层纵向上沿着各级断裂发育，横向上以断裂为中心沿着断裂破碎带发育，形成空间形态不规则的碳酸盐岩岩溶体系，断裂破碎越严重，越有利于断溶体的发育。

3)大型走滑断裂带在平面上一般可分为三个区：线性区、辫状区、马尾区，辫状区和马尾区储层发育，油气富集，勘探开发效益高、风险低，是目前碳酸盐岩勘探开发的重点区块。