元坝地区陆相层序断层特征与油气成藏关系

黄进腊 张哨楠 刘成川 曾 焱

（1.西南石油大学博士后科研流动站，四川 成都 610500；2.中国石化西南油气分公司博士后科研工作站，四川 成都 610041）

元坝地区陆相层序断层特征与油气成藏关系

黄进腊1，2张哨楠1刘成川2曾 焱2

（1.西南石油大学博士后科研流动站，四川 成都 610500；2.中国石化西南油气分公司博士后科研工作站，四川 成都 610041）

川东北元坝地区陆相层序展现了良好的勘探潜力，成为油气增储上产的重要接替阵地之一。根据研究区三维地震解释资料，结合构造演化史、区域应力挤压对构造断层形成的作用分析，通过多套陆相典型层位与断层展布和交切关系的研究，总结了断层分布特征、断层发育期次与成因以及断层与油气成藏的关系。认为构造断层与其伴生裂缝的展布和发育特征是研究区陆相天然气聚集成藏的主控因素之一。

元坝气田 陆相层序 断层特征 成藏 构造演化

0 引言

元坝地区位于四川盆地东北部，地跨巴中市、苍溪县、通江县和南江县等行政区域，为中国石化在四川盆地的重点勘探区块之一。在元坝地区中浅层陆相层序部分组段见到了良好的油气显示，获得了一定的突破，表明也具备良好的勘探潜力。获得突破的部位主要表现为构造—岩性—裂缝复合型气藏［1-10］。为此，有必要对其构造断层特征与油气成藏的关系进行探讨和总结，以便更好地推动该区的天然气勘探和开发。

1 断层分布特征

1.1 研究区构造背景

根据地表地形和区域构造带划分可将研究区划分为3个二级构造单元：一隆（北部隆起带），一凹（中央凹陷带），一凸起（南部褶皱突起带），区带边界划分主要依据须家河组底构造图（图1）。

3个二级单元的构造特征为：①北部隆起带：为九龙山背斜向川北坳陷延伸部分，构造为NE走向，隆升幅度大，北与九龙山主体构造相接，构造北东部宽，向西南收敛变窄，南东与川北坳陷相接，形成一个巨大的向西南倾没的鼻状构造。②中央凹陷带：该带位于川北坳陷内，此凹陷带现今被大巴山—米仓山—龙门山断裂褶皱带所挟持，呈NE向展布，在该带内发育了杨家梁背斜、周家嘴背斜、龙山场构造等多个凹中凸，是凹陷油气运移的指向带。③南部褶皱突起带：受来自后期川中隆起的改造作用，其构造走向以NNW向为主，所形成的圈闭也以断背斜为主要形态出现。该带主要构造有鹤峰寺构造、狮子坪构造、尹家铺构造等。

图1 元坝地区须家河组底界构造图

1.2 断层分布特征

元坝地区大地构造背景为龙门山台缘断褶带、

大巴山断褶带、米仓山突起向外围地槽区逐渐变化的台缘过渡带的前缘，构造活动在研究区中活动的期次界限明显，由浅层到深层断层发育具有显著的分层特性，雷口坡组膏岩层以下断层不发育。

根据研究区断层解释结果，累计解释一、二、三级断层共178条，其中逆断层88条，主要分布于须家河组至千佛崖组的地层中；正断层90条，主要分布于下沙溪庙至遂宁组地层中。纵向上断层分布可分为3个带：高陡逆冲断层带（T3x-J2q）、正断层带（J2）、低角度逆断层带（J3sn-J3p），自下而上断层发育程度呈减弱趋势。一级断层5条，二级断层17条，三级断层156条，其中一、二级断层主要分布于自流井组—须家河组中（图2）。

图2 元坝地区断层分布特征（Trace962）图

断层分布规律：①主要分布在三叠系和侏罗系，在雷口坡组以下断层不发育；②在纵向上主要发育在雷口坡组底部、须家河组底部和侏罗系底部，正断层主要发育于沙溪庙至遂宁组地层中；③断层在北部隆起带和中央凹陷带内主要呈NE走向，在南部褶皱突起带断层主要呈NNW走向，断层在平面上主要发育在狮子坪构造和龙山场构造地区。在龙山场构造区断层呈近SN走向（图1）；④一级断层主要分布于东部，走向主要为NNW和SN，倾向以SW为主；二级断层主要分布于中东部，走向主要为NNW，其次为NE，倾向以SW和SE为主；三级断层分布较广，走向和倾向具有多方向性。

2 断层发育期次与成因

据四川盆地和大巴山的形成与演化研究成果［10-16］，龙门山北段（龙门山断裂带）自安县运动开始强烈隆升，在侏罗纪及其以后的岁月中，龙门山地区冲断推覆构造向沉积盆地内递进迁徙，经多次构造活动形成现今龙门山。米仓山印支期产生冲断变形，形成于燕山晚期。大巴山（南大巴山冲断带）主要是两期逆冲推覆构造的复合产物，主要形成于早白垩世。

研究区位于龙门山、米仓山及大巴山前缘，不仅受到3个方向构造应力的影响，还受到川中古隆起的影响，构造应力复杂，具有多期次、多方向性。根据元坝三维区构造演化研究及断层分布特征分析，断层主要分布于陆相地层中，雷口坡组以下断层不发育。因此，研究认为，研究区断层的发育期次及形成主要分3个阶段：

1）印支期（晚三叠世—早侏罗世）前陆盆地形成阶段

印支早中期，盆地全面隆升，形成龙门山推覆构造带，至晚三叠世末的印支晚幕运动，形成四川盆地雏形，属类前陆盆地。此阶段早期主要受到龙门山北东向构造应力的作用，形成一系列NE向断层（Ⅰ期）。由于研究区远离龙门山区，受到构造应力影响较弱，因而形成的断层以逆冲断层为主，但规模不大。中晚期由于龙门山断裂带和大巴山冲断带构造作用强烈，波及范围较广，研究区受到两个方向应力的复合作用，形成NNW、近SN向断层（Ⅱ期），断层规模较大，分布较广。

2）燕山早中期（中侏罗世—早白垩世）类前陆盆地发展阶段

该期受燕山早幕运动的影响，周缘山系进一步隆升。此阶段早中期（沙溪庙期）由于龙门山持续隆升，米仓山和大巴山处于相对稳定阶段，盆地局部呈现拉张作用，受其影响，形成一系列多方向小型正断层（Ⅲ期）。晚期（蓬莱镇—遂宁期）由于龙门山、米仓山和大巴山等共同进一步向盆地推覆、挤压，九龙山、通南巴构造形成，受多方向较小应力作用，形成小规模逆断层（Ⅳ期），走向和倾向具有多样性。

3）燕山晚期—喜山期（晚白垩世—第四纪）构造残余盆地改造阶段

晚白垩世之后，由于受到多个方向应力的影响，应力强度较大，使早期形成的各期断层和构造进一步发生变形和改造，因而形成现今构造形态和断层展布特征（Ⅴ期）。

3 主要断层带与主断层的特征

3.1 断层级次的划分

根据断层活动的规模及其对构造的控制作用，将研究区内的断层划分为一级、二级和三级。平面

上一、二级断层主要分布于研究区东部（图1）。一级断层：基本上控制了元坝陆相层构造的形成和演化，规模较大，在纵向上断穿四套或四套以上地层，可以对烃源岩与储层在垂向上有很好的连通作用；二级断层：纵向上断穿三套地层，规模中等，其主要对圈闭的形态起控制作用，也是烃源岩与储层之间的良好运移通道；三级断层：纵向上断穿一套至两套地层，规模一般较小，派生出大量的微裂缝，即断层伴生裂缝，改善储层的储集性能。

3.2 主要断层带与主断层的特征

根据构造发育程度和断层分布特征，研究区分为多个断裂带，其中狮子坪和龙山场构造是一、二级断层主要分布带。具体特征如下：①狮子坪断层带：该断层带包括其附近断层F1和断层F6（图3），位于狮子坪构造的东翼，是两条重要的断裂，对狮子坪构造的油气成藏具有重要意义。

图3 元坝狮子坪构造地震剖面（Trace562）图

F1断层走向NNW，与狮子坪构造的走向基本一致，倾向SW，在研究区内平面延伸距离约17km，垂直断距约175m，断层倾角大于70°，属于典型的高陡断层。断层断穿须家河组，向下切割并滑入雷口坡组的膏泥岩层中，向上断入侏罗系中，该断层随着向研究区的北部延伸，在纵向上向上逐渐延伸切入侏罗系上统的遂宁组中；F6断层走向NNW，倾向NE，与F1断层形成堑式对冲，向下滑入雷口坡组的膏泥岩中，向上消失在须家河组的顶部。F1断层延伸距离长，横向连通性好，有利于横向上油气沿断层面运移向圈闭聚集。②龙山场断层带：龙山场构造带包括断层F4、F13和F2，断层F4和F13位于龙山场构造的西翼，F2位于龙山场构造的东翼（图4）。F13和F2对龙山场构造的形成以及油气成藏具有重要意义。

图4 元坝龙山场构造地震剖面（Trace982）图

F2断层走向NS，与龙山场构造的走向一致，倾向NW，在研究区须家河组底构造层的平面延伸距离为6.6km，垂向断距达225m，断层倾角接近90°，属于高陡断层。F13断层走向大致与F2平行，断层在平面上延伸出研究区之外，断层倾向NE，倾角大于85°，与F2断层形成“Y”字型对冲，两断层围限形成龙山场背斜构造，F4断层与F13断层形成堑式对冲。

4 断层与油气成藏的关系

元坝地区一级断层以NNW向为主，其次为近SN向，延伸远，断距大，由下而上断距均具有逐渐减小的规律。如F2号断层，须家河组内断距为125～225m，至上沙溪庙组底时则基本闭合，断距不足5m。

根据川西、川中、川东北等地区的陆相勘探研究成果，大型断层对油气成藏具有重要意义［1-2，4-5，8-9］：

1）大型构造圈闭的形成与大型断层的发育程度密不可分，尤其区域大断层可形成大面积、大幅度构造，对油气的大规模成藏提供较大的富集场所，如中坝须二段气藏、平落坝须二段气藏等。

2）大断层一方面是有利于油气运移的通道，让深部烃源或早期油气藏的油气沿断层运移至中浅层中聚集，形成远源次生油气藏。另一方面，也可让排烃产生的大量有机酸沿断层运移至致密储层发育段，使其产生选择或非选择性溶蚀，储集空间得到改善。

3）裂缝发育程度是油气高产的关键因素，而裂缝的发育程度和裂缝系统均与断裂密切相关，在靠近断层且构造形变强的区域有利于发育张开型裂缝系统，易形成油气高产。如研究区元坝3井和元陆5井，靠近断层因断层伴生裂缝发育而获高产（图5）。

4）通天断层不利于油气成藏。综上所述，断层（大断层）对油气成藏既有相对于运移、聚集的有利因素，也有不利破坏因素。因此，只有在断层成因、发育期次及各时期的封堵性等取得较为准确的认识后，才能正确评价断层对油气成藏过程的作用。

5 结论

1）研究区断层主要分布在三叠系和侏罗系，在雷口坡组以下，断层不发育；断层在北部隆起带和中央凹陷带内主要呈NE走向，在南部褶皱突起带断层主要呈NNW走向，一二级断层主要发育在狮子坪构造和龙山场构造地区，在龙山场构造区断层呈近SN走向。

2）断层与其伴生裂缝的展布和发育特征是研究区陆相天然气聚集成藏的主控因素之一。

3）断层对油气的影响是一个复杂过程，只有在断层成因、发育期次及各时期的封堵性等取得较为准确的认识后，才能正确评价断层对油气成藏过程的作用。

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（编辑：卢栎羽）

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2095-1132（2014）01-0012-04

10.3969／j.issn.2095-1132.2014.01.004

2013-09-12

2014-01-06

“十一五”国家科技重大专项（2011ZX05002-004）。

黄进腊（1980-），在站博士后，从事油气田地质与开发方面的科研工作。E-mail：huangjinla@126.com。