0 引言

中国东部陆架边缘发育多个新生代含油气盆地，如渤海湾盆地、珠江口盆地、琼东南盆地等，这些盆地多具有下断上坳的双层结构，其断陷期的构造样式主要受控于边界断裂，呈现箕状或复合箕状断陷的形态^[1-5]。发育完善的箕状断陷可以划分为凸起带、陡坡带、洼陷带和斜坡带4个二级构造带，不同构造带成藏特征各异^[6-7]。其中，陡坡带是断陷盆地勘探的有利区带之一，其油气成藏受控洼边界断裂控制明显^[8]。

前人对箕状断陷边界断裂及陡坡带的油气成藏研究较多，可以归纳为“六控”，即控烃^[9-10]、控储^[11-12]、控圈^[13-14]、控保^[15-16]、控运^[17-18]及控藏^[19-20]。对断裂控藏机制的研究主要集中于断裂样式^{[19, 21]}、断面形态^[22-23]、活动性^{[9, 12, 24]}、封闭性^[15-16]、断砂接触形式^{[22, 25]}等方面的分析，缺乏对内部结构的认识，对机制的认识不够深入，对上下盘成藏的差异性^[26]论述较少。本文以珠江口盆地惠州凹陷X洼为例，基于断裂带内部结构的认识，分析了控洼边界断裂对下盘油气成藏的控制作用及其与上盘油气成藏的差异性，创新性地提出了“断层+转换带”的下盘油气运移模式，以期对箕状断陷断圈油气藏的勘探有所指导。

1 地质概况

珠江口盆地位于南海北部陆缘陆架区，是新生代形成的伸展盆地。惠州凹陷位于珠江口盆地北部坳陷带珠一坳陷。按断陷盆地演化历程，珠一坳陷的构造演化可以划分为3个阶段，即晚白垩世－早渐新世的多幕断陷裂谷阶段、晚渐新世－中中新世的坳陷沉降阶段和晚中新世至今的构造活化阶段^[5-6]。构造演化使得珠一坳陷具有“下断上坳”、“先陆后海”的沉积特点，地层从老到新分别为上白垩统神狐组，古近系文昌组、恩平组、珠海组，新近系珠江组、韩江组、粤海组、万山组以及第四系。惠州凹陷大部分区域缺失神狐组，文昌组和恩平组的湖相泥岩是主要的烃源岩，珠江组和韩江组的三角洲砂岩是中浅层主要的油气储集层，长期继承性发育的断层是沟通烃源岩和储层的主要通道。

X洼位于惠州凹陷西南部，紧邻惠西低凸起，是惠州地区已被证实的富生烃洼陷之一。X洼陷主体为一典型的箕状断陷结构(图 1)，具有“南断北超”的特点，其控洼断裂(X断裂)为一近东西走向、长期继承性发育的铲式正断层。

2 勘探难题

X断裂上下盘均发育圈闭，但圈闭类型不同。上盘X₂构造为逆牵引与挤压作用形成的断背斜构造，从珠海组到韩江组均存在圈闭；断层下盘发育X₁构造，其在中深层(T₅₀之下)包括3个高点，从西至东依次为A、B、C，其中A、C为基底披覆的背斜圈闭，B高点为翘倾断圈构造，在T₄₀层之上演化为统一的翘倾断块构造(图 2)。

X₂构造以及X₁-A、C高点已分别钻井，但钻探结果差异很大。其中：X₂构造探明地质储量超过6 000万m³, 目前已建成油田开发, 为珠江口盆地东部重要的油田之一；但X₁-A、C高点钻探结果不理想, 虽然油气显示均很丰富, 但缺乏商业性。

随着X₂油田的开发, 含水率不断上升, 急需新的替代储量。而未钻圈闭X₁-B的潜力如何, 能否成为X₂油田的接替储量, 是摆在勘探人员面前的紧迫难题。该难题也即箕状断陷陡坡带上下盘油气成藏的差异性, 而归根到底是箕状断陷控洼断裂对上下盘油气成藏控制作用的差异。要认识控制的机理, 需要深入理解断裂带内部结构, 在此基础上进一步评价断裂控藏作用。

3 断裂带内部结构特征

断层是地壳岩石体(地质体)中顺破裂面发生明显位移的一种破裂构造^[27]。大的断层一般不是一个简单的面, 而是具有复杂内部结构的三维地质体, 主要包括断层核(fault core)和破碎带(damaged zone)两种内部结构单元^[28-30]。内部结构的不同属性导致了断层对油气的输导与封闭的复杂性(图 3)。

断层核主要由滑动面、伴生缝及不同类型的断层岩组成, 是断层形变的主要释放区^[31]。滑动面和伴生缝在断层活动时具有开启性, 是油气垂向运移的重要通道。断层岩的类型主要受断层活动强度、应力性质、围岩岩性、埋深等的影响, Sibson定义其为由明显剪切作用所产生的具有组构特征的岩石, 并划分为碎裂岩和糜棱岩两个系列^[32], 与含油气盆地相关的主要为碎裂岩系列。根据演化程度的不同, 碎裂岩可进一步划分成断层角砾岩(初碎裂岩)、碎裂岩、超碎裂岩、玻化岩和断层泥。在一条大断裂带中产出的断层岩并不限于一类, 有时呈现几种断层岩的分带性及有序排列。付晓飞等^{[31, 33]}在分析不同围岩变形机制差异的基础上, 将断层岩细分为解聚带、碎裂岩、层状硅酸盐框架断层岩、泥岩涂抹及胶结断层岩多种类型。除高孔隙性岩石中的解聚带、浅埋的碎裂岩、低-非孔隙性岩石地层中发育的断层角砾岩封闭能力较差外, 断层岩通常具有比围岩更低的渗透性, 因而断层核在油气成藏过程中通常表现出侧向遮挡作用。

破碎带是断层活动引起的断层两盘和末端变形、破裂的区域。破碎带所受应力较断层核小很多, 岩石仍保留母岩特征, 并未发生构造变质作用, 只是被大量裂缝和变形带切割。破碎带的宽度通常与断层的位移成正比, 一条生长正断层的上盘较下盘破碎带更发育；浅埋情况下, 砂岩中破碎带更发育, 而泥岩通常不发育^{[28, 34]}。由于裂缝的发育, 破碎带物性通常明显高于围岩, 因而破碎带是油气沿断层垂向运移和侧向分流的重要通道。

4 断层活动性分析

X断裂为一长期继承性活动的断层, 其活动性主要分为3个时期(图 4)：裂陷期(T_g—T₇₀)，断层强烈伸展, 控制了洼陷的形成和烃源岩的沉积；珠海组和珠江组下段沉积时期(T₇₀—T₅₀)，断层相对平静, 有一定程度的构造反转；新构造运动时期(T₅₀至今), 断层重新活化持续活动, 控制了新近系的沉积, 特别是T₃₅—T₃₂期(对应于区域东沙运动)活动较为强烈, 且与大规模生排烃期相匹配, 有利于油气沿断层的输导。

5 断层封堵性分析

断层封闭性是断裂控藏研究的重要内容之一, 尤其是对于X₁-B这样狭长的断圈来说, 断层能否封闭是油气成藏的关键。对应于油气沿断层运移的方向, 断层封闭又可分为侧向封闭和垂向封闭。

通常意义的断层封闭主要指断层的侧向封闭, 按其机制可以分为两种：对接封闭和断层岩封闭。对于一条长期活动且断距较大的断层而言, 其内部通常发育断层核, 侧向封闭主要依靠断层岩的侧向遮挡^{[31, 33, 35]}。影响断层封闭的因素有很多, 需要从定性和定量两方面综合评价。

1) 定性认识。①正断层下盘较上盘封闭性好。对于一条正断层而言, 其断距通常由上盘的下掉形成, 上盘是活动的主动盘, 而下盘相对稳定, 破碎带发育较上盘差。此外, 从断储的接触形式和泥岩的变形特点看, 下盘为反向遮挡, 较上盘更易形成封闭。②断层岩发育程度影响断层封闭性。野外露头统计表明, 断层核的厚度与断层的位移成正比, 因此, 对于一条长期活动且断距较大的断层, 其断层核通常厚度较大且连续, 能够形成侧向遮挡。此外, 断层岩致密程度是影响断层岩封闭能力的重要因素, 其主要取决于断层演化程度及围岩的岩性。因此, 断层活动时间长、强度大、围岩的泥质含量高, 则断层岩演化程度高、泥质含量高, 形成的断层岩则更加致密。③应力影响。通常剪切应力较纯张应力更容易使得断面紧闭, 形成良好的封闭。

X断裂为一条长期继承性活动的断层, 其活动时间长且断距大, 具备发育连续、演化程度高的断层岩的条件。其次, X₁构造位于断层下盘, 有利于侧向封闭。再次, 主要目的层珠江组和韩江组为三角洲前缘沉积, 地层以砂泥岩互层为主, 且发育多套区域性厚层泥岩；根据周边已钻井统计, 韩江组下段、珠江组上段和珠江组下段含砂率分别为0.42、0.37和0.44, 含砂率较低, 有利于形成致密断层岩。最后, 珠江口盆地晚期构造运动处于NWW—SEE向右旋剪切应力场下, 有利于断层封闭。总之, 从定性角度分析, X断裂具备对X₁构造在珠江组和韩江组形成封闭的条件。

2) 定量分析。运用SGR(断层泥比率)方法可以表征断层岩的泥质含量^{[14, 19, 36]}。通过对珠一坳陷已钻井统计, 该区SGR的临界值为0.38。沿X断裂走向, 切多条垂直于断层的剖面, 运用X₁-A和X₂-1井泥质含量数据, 分别求取主要目的层SGR(图 5)。统计结果表明, X断裂SGR普遍大于0.38, 其中T₅₀层SGR最大(>0.6), T₄₀层其次(0.5~0.7), T₆₀层最小(< 0.5)。因此, X断裂珠江组上段侧向封闭性最好, 韩江组下段其次, 珠海组封闭性较差。

综合定性和定量两方面分析, 认为X断裂在主要目的层珠江组和韩江组具有良好的封闭能力, 能够对X₁构造油气成藏形成侧向遮挡。

断层的封闭性除了侧向封闭还包括垂向封闭。对于同条断层的上下盘来说, 断层的侧向封闭性是一致的, 导致上下盘成藏差异的是垂向封闭性。如前文所述, 由于上盘更活跃而下盘更稳定, 因此如果断层在成藏期后仍然活动, 就往往会对上盘的断圈油藏造成破坏。此外, 从断砂的接触形式、泥岩的变形方式等来说, 上盘的垂向封闭性也较下盘差。X断裂上盘X₂构造钻遇多个油层, 油气仅在自圈范围内成藏, 没有充注到断圈范围, 多个油层充注到了最大圈闭线, 分析认为是断层后期活动较强、垂向封闭性差导致的, 而不是断层侧向不封堵的原因。

6 油气运移分析

长期活动的箕状断陷控洼边界断裂能够沟通烃源岩和储层, 是优良的油源断裂。但是由于断裂带内部结构的差异性, 导致了断层上下盘油气运移路径和充注方式的差异。

X断裂在T₃₂期活动强烈, 这与洼陷的大规模生排烃期相匹配, 有利于油气沿断层垂向输导至浅层。

前文叙及, 破碎带的诱导裂缝和滑动面是断层垂向输导油气的主要通道。基于对断裂带内部结构的认识, 正断层上盘是断层活动的主动盘, 而下盘相对稳定, 因此上盘破碎带较下盘更发育, 上盘油气运移更活跃；同时, 由于断层核的遮挡, 导致油气无法横向穿过断层, 因此, 垂向输导上来的油气优先向上盘侧向分流, 并充注成藏。上盘的X₂油田即是这种成藏模式(图 6)。

同时, 在上覆泥岩的垂向遮挡以及断层的侧向遮挡下, 断层垂向输导上来的油气沿砂体横向运移, 在断层末端或转换带处通过连通砂体到达下盘。也就是说, 控洼边界大断层对于下盘的油气运移模式并不是一种直接充注, 而是类似于一种螺旋楼梯式的绕行(图 6、图 7)。因此, 下盘X₁构造油气运移并不存在倒灌, 油气能够充注至X₁断圈。

7 勘探实践

通过对断裂控藏的综合分析, 认为X₁构造具有商业成藏的潜力, 2016年对B高点进行钻探。钻探结果在韩江组—珠江组发现了丰富的油气显示, 共20层, 累计厚度43 m。测井解释6层油层、1层油水同层和3层含油水层。同时由于X₁构造紧邻X₂油田生产平台, 便于开发动用, 有效缓解了油田含水上升、缺乏接替储量的难题, 带来了较大经济效益。

8 结论

1) X洼为一典型的箕状断陷, 其控洼断裂是一条长期继承性活动的断层, 内部发育连续破碎带和断层核的二元结构, 是陡坡带油气成藏的主控因素。

2) 断层封闭是侧向和垂向耦合封闭的结果。控洼边界断裂的侧向封闭模式通常为断层岩封闭, 上下盘的侧向封闭性是一致的, X断裂在目的层具有良好的侧向封闭性。上下盘成藏的差异主要是垂向封闭性导致的, 晚期活动强烈导致X断裂上盘油气未充注至断圈范围, 但下盘依然可以断圈成藏。

3) 控洼边界断裂下盘油气运移方式较上盘严苛。断层上盘的充注方式为垂向输导+侧向分流, 而断层下盘油气运移成藏的模式不同于上盘, X断裂垂向输导上来的油气通过断层末端或转换带的连通砂体运移至下盘, 下盘的油气充注并不存在倒灌。下盘X₁断圈具有勘探潜力, 并得到了钻井证实。