杨彩虹，曾广东，李上卿，梁若冰

(中国石化 上海海洋油气分公司，上海 200120)

东海西湖凹陷平北地区断裂发育特征与油气聚集

杨彩虹，曾广东，李上卿，梁若冰

(中国石化 上海海洋油气分公司，上海 200120)

西湖凹陷平北地区断层发育，圈闭以复杂断块为主，断裂与油气藏关系密切，断层的发育期次、开启与封闭、组合样式，直接影响到油气的运移、聚集和富集程度。平北地区发育了全盛型、早盛型和中盛型3种类型断层，断层的活动时期、断层两盘的岩性配置以及泥岩涂抹等是影响断层封闭性的主要因素。平湖组早盛型断层封闭性最好，平湖组—花港组全盛型断层封闭性相对较差。不同断层组合圈闭的油气富集程度具有明显差别，顺倾向断层组合圈闭油气富集程度最高，反倾向断层组合圈闭油气富集程度相对较低，顺倾向与反倾向断层组合圈闭油气富集程度居于中等，根据以上认识优选目标钻探效果良好。

断层；封闭性；油气聚集；平北地区；西湖凹陷；东海

平北地区位于西湖凹陷保俶斜坡平湖构造带北部，勘探面积约1 700 km2，总体上呈西南高、北东低的斜坡。平北地区具有形成大中型油气田或群体型油气田的地质条件[1]，勘探上也已发现了团结亭、宝云亭、武云亭及孔雀亭4个油气田，证实是西湖凹陷的主要油气聚集带之一；其构造的最大发育特点是因断而生、依断而存，裂陷时期形成的断块构造遍及全区，规模以中、小型为主,圈闭成群成带叠合连片[2]，断裂与油气藏的关系十分密切，断层的开启与封闭，直接影响到油气的运移、聚集和分布[3-5]。本文根据平北地区断裂发育特征和断层泥涂抹系数的定量计算，结合断层周围油气分布特征，研究断层的封闭性特征及其对油气聚集的影响。

1 断裂发育特征

1.1断裂分布特征

平面上，平北地区断层以北北东和北东向为主、北西向为辅，北北东及北东向断层约占95%，北西向断层仅占5%(图1)。断裂体系总体上展现为自WS 向NE撒开的帚状体系，西南部断层发育少、断距大，东北部断层发育多、断距小，呈南简北繁、南少北多、南大北小的发育特征，断层全部为张性正断层。在平湖组(E2p)主要目的层上，断层局部平面组合样式主要有斜列式、帚状式、平行式、交叉式。斜列式断层主要为控制斜坡上倾边界的平湖断层的组合样式；帚状式断层主要为平湖主断裂与次级断层的组合样式；近平行式断层主要为NE向次级断层的组合样式；交叉式断层主要是指拐弯断层凹盘和凸盘部位与派生断层的特定组合，或者两组互不切割但相交的不同时期断层的组合样式。

图1 东海西湖凹陷平北地区反射层断裂分布

1.2断裂演化特征

平北地区断层演化可分为早盛型、中盛型和全盛型3种(图2)，其中早盛型断层最为发育，其次是全盛型和中盛型断层。

1.2.1 早盛型断层

1.2.2 中盛型断层

1.2.3 全盛型断层

图2 东海西湖凹陷平北地区断层发育期次剖面

图3 东海西湖凹陷平北地区宝一和云一断层生长指数与古落差

图4 东海西湖凹陷平北地区平湖主断裂生长指数与古落差

2 断层的封闭性

断层的封闭性受多种因素的影响[6-10]。研究表明，断层的泥岩涂抹、发育活动期、断层两盘砂泥岩对接以及断层的产状等是平北地区断层封闭的主要影响因素。

2.1泥岩涂抹因子大于62%的断层封闭性较好

断层两盘的岩性对接方式是评价断层封堵性的主要方法之一[11-13]。一般而言，目的层断层两盘以砂—砂对接，则断层的封闭性较差；目的层断层两盘以砂—泥对接，则封闭性较好。断层在活动时期由于泥岩层的滑动还会对断层面造成涂抹形成封堵，运用断层的泥岩涂抹因子法可定量计算泥岩的涂抹效果，进而评价断层的封闭性[7]。其公式为：

式中，SGR为泥岩涂抹因子，ΔZ为各层泥岩厚度。

通过对断距大于单砂层厚度的平北地区宝云亭、团结亭、武云亭、孔雀亭构造平湖组29个油气层断层的涂抹因子计算，范围为62%～95%；而团结亭、孔雀亭构造典型的7个水层断层的涂抹因子范围为9%～59%(表1)，表明平北地区断层涂抹因子大于62%时，断层的封闭性较好，反之，断层的封闭性较差。

2.2早、中盛型断层的封闭性好于全盛型断层

区内主要烃源岩始新统平湖组在中新世中晚期进入生油高峰[5]，现今已处于高成熟—过成熟阶段。区内早盛型断层主要发育于古新世末—始新世末期，中盛型断层主要发育于渐新世—中新世早期，其主活动结束时间早于生烃高峰期，对油气的控制作用以封闭作用为主。全盛型断层形成于古新世末—中新世早期，后期继承性活动可至上新世早期，断层活动时间较长，断层的闭合时间较晚，是油气的主运移通道，油气主要沿全盛型断层附近聚集。

2.3顺倾向断层的封闭性好于反倾向断层

表1 东海西湖凹陷平北地区主要断层SGR统计

平湖组—花港组具有上粗下细的反旋回特征[14]，顺倾向断层有效的封闭层段多于反向断层，封闭性较好。顺倾向断层中又以犁式断层封闭性最好，控制的油气藏多为高压油气藏(孔雀亭P7气藏压力系数达1.206 4)；而反向断层控制的断块主要为常压油气藏(宝云亭油气藏)。

2.4主要断层封闭性分析

2.4.1 平湖断层

该断层为平北地区西部边界发育的全盛型大断层，从上到下断层封闭性呈逐渐增大的趋势。花港组下段(E3h下)SGR值小于62%，目的层砂岩侧向与上升盘的平上段砂岩发育段对接，断层侧向封闭性相对较差，油气可以直接穿过断层侧向运移，断层不具封堵能力。而平湖组断层各层段SGR都大于62%，断层侧向封堵能力好，对油气侧向运移起遮挡作用，有利于形成油气的聚集成藏(图5)。

2.4.2 宝云亭断层

控制宝一断块的宝云亭断层为早盛型断层，E3h下的SGR值为14%，断距7～24 m，E3h下块状砂岩厚约80 m，砂岩未完全错开，断层不具侧向封堵性。平湖组除E2p4下部砂岩及E2p5顶部砂岩外断层SGR均大于63%，多在66%以上，断层带具有较高的泥岩涂抹量，侧向封堵能力较强，油气能够被有效遮挡(图6)。岩性对接分析表明，E2p4断距47 m，上升盘SGR值为51%的底部砂岩段厚度约23 m，其砂岩段上半部分与下降盘的E2p4顶部泥岩对接，能够形成部分遮挡，具有有效封堵能力；E2p6断距80 m，上升盘SGR值为60%的砂岩与下降盘的E2p5中部砂岩对接，断层侧向封闭性较差，不能有效封堵油气(图6)。

2.4.3 孔雀亭断层

孔雀亭断层是控制孔雀亭构造及来鹤亭构造的全盛型断层。断层泥比率分析表明，孔雀亭断层花港组E3h下-E2p3断层SGR值均小于62%，在26%～53%之间，断层侧向封堵能力较差，不能有效封堵油气；而平湖组E2p4以下层段断层SGR值均大于62%，在63%～79%之间，断层侧向封堵能力较好，对油气有较好封堵作用(图7)。

图5 东海西湖凹陷平北地区受平湖主断裂控制形成的油气藏

图6 东海西湖凹陷平北地区受宝云亭断裂控制形成的油气藏

图7 东海西湖凹陷平北地区孔雀亭断层侧向封闭性纵向特征

3 断层对油气聚集的控制

平北地区断层十分发育，以形成断块圈闭油气藏为主，断层是油气成藏的关键因素之一[15]，断层的活动性(开启性)和封闭性对油气的聚集、富集有着非常明显的控制作用。

3.1全盛型断层是油气主要运移通道

平北地区总体上为帚状断裂体系，其中的枢纽断裂平湖、孔雀亭断层均为全盛型发育的断层，在古新世—中新世中晚期持续活动，且渐新世以后仍在活动，断层的活动开启时间与烃源岩生排烃时间匹配，断层垂向输导能力较强，构成了区内主要的油气输导体系，油气主要沿平湖、孔雀亭等枢纽断裂带附近聚集。

3.2早盛型断层控制的圈闭

平北地区早盛型断层最为发育，在平湖组中段以下形成了为数众多的断鼻、断块圈闭。平北地区已发现的23个单元油气藏中，平湖组中、下段(E2p5以下)由早盛性断层控制的单元油气藏有15个，占到总数的65.2%，为平湖组主力含油气层，油气富集程度最高。而平湖组上段发现E2p3、E2p4油气藏6个，花港组发现E3h5油气藏2个，为次要含油气层，油气富集程度相对较低。

3.3不同断层组合的圈闭

3.3.1 顺向断层组合圈闭油气富集程度最高

该组合断块的封闭性取决于最小断距断层的封堵性。在平北地区，平湖组上、中段一般为反旋回沉积，地层的岩性上粗下细，若断层断地比大于1，则下降盘的平上粗段对接平中及以下细段，断层具有较高的SGR值，使得断层下降盘的平湖组上、中、下段均具有较好的封堵性。该组合类型断块的含油层位多，油气较富集。如团二断块，受平湖主断层和团一两条顺倾向断层控制，E2p2以下层段均具有较好的封闭性，E2p3-E2p7均含油气，电测解释Ⅰ、Ⅱ类油气层厚91.7 m，为平北地区发现的含油层数最多，油气层最厚的油气藏。

其中，在顺向断层中，犁式断层形成的具有逆牵引性质的断鼻、断背斜圈闭油气最富集。平北地区犁式断层的封闭性好，SGR一般都在62%以上。如孔雀南断层SGR为62%～70%，平湖断层SGR为64%～76%(图5)，宝一断层SGR为58%～95%(图6)，断层的封闭性均较好，分别控制形成了孔雀亭、团结亭、宝云亭油气藏，油气富集程度高，油层厚度大(1.0～30.6 m) ，油藏幅度高(10～250 m，多数在100 m左右)，且油气藏存在异常高压，压力系数在1.2以上，最高宝三断块E2p10油层压力系数高达1.417 2。

3.3.2 反向断层组合圈闭油气富集程度相对较低

反向断层组合的断块圈闭的封闭性主要取决于最大断距断层的封堵性[16]。当反向断层上断花港组时，断层上升盘的平湖组地层与花港组下段粗段对接，断层的封闭性较差；并随反向断层的断距越大，平湖组地层与花港组下段粗段对接的层段越多，断层的封闭性越差(图6)。该组合类型的断块在平湖组砂地比较高(>38%)的区段，当断距较大时，断块的含油层位多为平中、平下段地层，油气富集程度较顺向断块低。如宝五断块，受宝云亭和宝四两条反向断层控制，仅E2p7以下层段封闭性好，电测解释含气水层23.6 m/3层，油气富集程度较低。

3.3.3 顺向与反向断层组合圈闭油气富集程度中等

该组合断块圈闭受反向断层和顺向断层的联合控制，断块的封闭性能介于上述两种组合断块之间。如宝一断块受宝一顺倾向断层和宝云亭反倾向断层控制，E2p6、E2p8、E2p9、E2p10封堵性较好(图6)，均含油气，电测Ⅰ、Ⅱ类油气层厚29.4 m，油气富集程度较好。

4 勘探实践效果

平北地区的圈闭都是“因断而生，依断而存”的复杂断块，断块之间油气富集程度差异较大，富集规律不清；以往钻探结果随机性强且油气层数少，油气层厚度薄，在统一构造背景上仅隔一条断层的两个断块钻探结果截然不同。如孔雀亭构造的孔一断块和来一断块之间仅隔孔雀亭断层，孔一断块钻后油气较富集，而来一断块则钻探失利，断裂对油气富集控制因素不清。通过以上细化研究平北地区的断裂体系及其演化，梳理断裂级次、断裂组合、断裂相互关系、断裂组合类型、断裂封堵及其与成藏的关系，明确了断裂控藏作用、控藏规律，优选钻探了TJT1、TJT3、KQT2、KQT3、KQT4、KQT5、PH11等一系列井，均获得工业油气流，且油气层数多、厚度大，钻探效果良好。

5 结论

(1)平北地区断层十分发育，并以北北东和北东向为主，占断层总数的95%左右，全部为张性正断层。断裂体系总体上展现为自WS 向NE撒开的帚状体系,西南部断层发育少、断距大，东北部断层发育多、断距小，呈现南简北繁、南少北多、南大北小的发育特征。断层演化可分为早盛型、中盛型和全盛型3种。

(2)油气层的断层涂抹因子范围为62%～95%，水层断层的涂抹因子为9%～59%。涂抹因子大于62%的断层封闭性较好，有利于成藏，反之，不利于成藏。

(3)帚状断裂体系中的PH、Kqt等枢纽断裂是油气的主要运移通道，枢纽断裂带是油气的主要聚集带，其中又以平湖组中段发育的早盛型断层控制的圈闭油气聚集程度高。

(4)不同断层组合圈闭的油气富集程度具有明显差别，顺向断层组合圈闭油气富集程度最高，反向断层组合圈闭油气富集程度相对较低，顺向与反向断层组合圈闭油气富集程度中等。

(5)根据以上认识指导生产实践效果明显，说明断裂控藏研究只要做细做深，复杂断块油气富集还是有律可循的。

[1] 郑军,牛华伟,赵麟.东海西湖凹陷局部构造钻探效果与油气勘探前景[J].海洋石油,2000(1):36-40.

Zheng Jun,Niu Huawei,Zhao Lin.Oil drilling results and hydrocarbon exploration prospect of the local structures in Xihu Depression of East China Sea[J].Offshore Oil,2000(1):36-40.

[2] 胡惠娟.东海平湖构造带地质构造特征及含油气条件[J].海洋石油,2003,23(1):1-7.

Hu Huijuan.Geological features and hydrocarbon-bearing condition of the Pinghu tectonic belt,the East China Sea[J].Offshore Oil,2003,23(1):1-7.

[3] 王丽顺,王岚.东海平北探区的石油地质条件[J].海洋石油,1998,18(3):27-31.

Wang Lishun,Wang Lan.The petroleum geological condition in Pingbei area in the East China Sea[J].Offshore Oil,1998,18(3):27-31.

[4] 杨丽娜,王丽顺.西湖凹陷保俶斜坡断裂特征及与油气成藏的关系[J].海洋石油,2007,27(1):19-24.

Yang Li’na,Wang Lishun.The effect of rupture on oil accumulation in Baochu slope of Xihu sag[J].Offshore Oil,2007,27(1):19-24.

[5] 陆俊泽,叶加仁,黄胜兵,等.西湖凹陷平北地区烃源岩特征及生排烃史[J].海洋石油,2009,29(4):38-43.

Lu Junze,Ye Jiaren,Huang Shengbing,et al.Characteristics and hydrocarbon generation-expulsion histories of source rocks of Pingbei area in Xihu depression[J].Offshore Oil,2009,29(4):38-43.

[6] 吕延防,付广,张云峰,等.断层封闭性研究[M].北京:石油工业出版社,2002.

Lü Yanfang,Fu Guang,Zhang Yunfeng,et al.Study on the fault sealing capability[M].Beijing:Petroleum Industry Publishing House,2002.

[7] 吕延防,李国会,王跃文,等.断层封闭性的定量研究方法[J].石油学报,1996,17(3):39-45.

Lü Yanfang,Li Guohui,Wang Yueweng,et al.Quantitative analyses in fault sealing properties[J].Petroleum Journal,1996,17(3):39-45.

[8] Smith D A.Theoretical considerations of sealing and non-sealing faults[J].AAPG Bulletin,1966,50(2):363-374.

[9] 尹志军,谭建财,娄国泉,等.高邮凹陷真武-吴堡断裂带断层封闭性综合评价[J].断块油气田,2012,19(1):32-34,43.

Yin Zhijun,Tan Jiancai,Lou Guoquan,et al.Comprehensive evaluation on fault sealing in Zhenwu-Wubao fault zone of Gaoyou Sag[J].Fault-Block Oil and Gas Field,2012,19(1):32-34,43.

[10] 彭光荣,刘从印,吴建耀,等.珠江口盆地番禺4洼晚期断裂系统对油气成藏的控制作用[J].特种油气藏,2013,20(3):41-45.

Peng Guangrong,Liu Congyin,Wu Jianyao,et al.The control action of late-stage fracture system on hydrocarbon accumulation in the Panyu 4 sag in Pearl River Mouth Basin[J].Special Oil & Gas Reservoirs,2013,20(3):41-45.

[11] 刘东周,刘斌,李建英,等.生长断层封闭性分析[J].石油勘探与开发,2002,29(3):37-39.

Liu Dongzhou,Liu Bing,Li Jianying,et al.Sealing analysis of growth fault[J].Petroleum Exploration and Development,2002,29(3):37-39.

[12] Gibson R G,邱旭明,刘玲.特立尼达海区哥伦布盆地硅屑岩地层中的断裂带封闭[J].国外油气勘探,1995,7(3):271-2829.

Gibson R G,Qiu Xuming,Liu Ling.Study on the sealing capabi-lity of fracture belts in siliceous Clastic rock of columbus basin of trinidad offshore area[J].Abroad Petroleum Exploration,1995,7(3):271-2829.

[13] Allan U S.Model for hydrocarbon migration and entrapment within faulted structures[J].AAPG Bulletin,1989,73(7):803-811.

[14] 刘书会,王宝言,刘成鑫.西湖凹陷平湖地区平湖组沉积相的再认识[J].油气地质与采收率,2009,16(3):1-4.

Liu Shuhui,Wang Baoyan,Liu Chengxin.Study on the sedimentary facies of Pinghu Fm in Pinghu area of Xihu Depression[J].Petroleum Geology and Recovery,2009,16(3):1-4.

[15] 徐发,张建培,张田,等.西湖凹陷输层体系特征及其对油气成藏的控制作用[J].海洋地质前沿,2012,28(7):24-29.

Xu Fa,Zhang Jianpei,Zhang Tian,et al.Transportation layer systems and their controlling Role on Hydrocarbon Accumulation in Xihu Depression[J].Offshore Geology Leading,2012,28(7):24-29.

[16] 罗群,庞雄奇.海南福山凹陷顺向和反向断裂控藏机理及油气聚集模式[J].石油学报,2008,29(3):363-367.

Luo Qun,Pang Xiongqi.Reservoir controlling mechanism and petroleum accumulation model for consequent fault and antithetic fault in Fushan depression of Hainan area[J].Petroleum Journal,2008,29(3):363-367.

(编辑徐文明)

FaultdevelopmentcharacteristicsandhydrocarbonaccumulationinPingbeiareaofXihuSag,EastChinaSea

Yang Caihong, Zeng Guangdong, Li Shangqing, Liang Ruobing

(SINOPECShanghaiOffshorePetroleumCompany,Shanghai200120,China)

In the Pingbei area of the Xihu Sag in the East China Sea, faults are well-developed, and traps are mainly complex blocks. The generation stage, open/close and combination style of faults directly affect the migration, accumulation and enrichment of oil and gas. The faults in the study area can be classified into 3 types: peak-flourishing, early-flourishing and mid-flourishing. The active period of faults, the lithologic configuration at both sides of the faults and shale smear are the key elements influencing fault sealing. The faults of early-flourishing type in the Pinghu Formation boast the best sealing while those of the peak-flourishing type in the Pinghu-Huagang Formations are relatively worse. There are obvious differences in the degree of hydrocarbon accumulation between various combinations of faults. The combinations of cis-dipping faults show the highest degree of hydrocarbon accumulation; the combinations of anti-dipping faults show the lower degree of hydrocarbon accumulation; the combinations of both cis-dipping and anti-dipping faults show the middle level of hydrocarbon accumulation.

fault; sealing ability; hydrocarbon accumulation; Pingbei area; Xihu Sag; East China Sea

1001-6112(2014)01-0064-06

10.11781/sysydz201401064

2013-09-10；

：2013-12-10。

杨彩虹(1969—)，女，高级工程师，从事油气勘探研究。E-mail: yangcaihong.shhy@sinopec.com。

中国石化油气勘探重大先导项目“中国石化海域探区勘探潜力与区带评价”资助。

TE122.3

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