关于济阳坳陷青岛-珠海地区中生代主要控制断层的特征及其封堵能力的研究：一种封堵能力识别方法的建议 马世龙、 杨少春、 吴群虎、 吴彦佳、 黄东茂、 张一帆

《Applied Sciences》：Study on the Characteristics and Sealing Capacity of Major Controlling Faults in the Mesozoic of the Chengdao-Zhuanghai Area, Jiyang Depression: A Proposed Method for Sealing Capacity Identification Shilong Ma, Shaochun Yang, Qunhu Wu, Yanjia Wu, Dongmou Huang and Yifan Zhang

　　摘要：自中生代以来，中国东部济阳坳陷的青岛-珠海海地区经历了多次构造运动，导致中生代地层中形成了广泛的断层。本研究利用地震数据、测井数据和泥浆记录数据分析了断层特征及其演化过程，以明确中生代断层的主要特征及其封堵能力对烃类迁移和聚集的影响。研究采用基于断层面有效正应力、页岩压碎比和致密性因子的模糊评估方法对封堵能力进行了定量评价，并通过井测试和生产数据讨论了与烃类相关的效应。结果表明，主要断层为次生和第三纪正断层，断面形态以斜坡-平坦或走滑型为主，走向分别为NW、NNW、NNE（NE）和近乎EW，倾角在50–70°之间；其中，城北断层的垂直位移最大（2–3.2公里），延伸距离最长（45.94公里）。这些断层在房子组沉积期间从逆断层转变为正断层。城北30北断层和城北304断层的封堵能力较差（不利于烃类迁移），而城北断层、城北20断层、城北30南断层和珠海海104南断层则具有较好的封堵能力（有利于形成烃类圈闭）。本研究为勘探主要断层附近的富烃断块储层提供了指导。

1. 引言
青岛-珠海海地区是济阳坳陷中典型的复合烃类聚集区，其中中生代地层是关键勘探目标。中生代地层主要发育了断层储层、地层储层和断层-地层复合储层，其中断层储层占主导地位。断层对青岛-珠海海地区中生代烃类富集具有显著影响。目前许多学者认为，该地区主要发育NW向、NNE向和近乎EW向的断层，在平面图上呈现出“北部发散、南部汇聚”的分布模式[1,2,3,4]。其中，NW向断层主要包括城北断层和城北20断层；NNE向断层主要包括城北30北断层和城北30南断层；近乎EW向断层主要包括珠海海104南断层和城北304断层。NW向断层形成于印支期区域挤压作用下；在中燕山期区域拉伸应力作用下，这些断层从逆断层转变为正断层，控制了中生代至新生代盆地的形成[2]。大多数NNE向断层是在东侧郯庐断层带左旋走滑运动的影响下形成的走滑拉伸断层[2,3,4,5,6,7]。在断层剖面上，这些断层具有倾斜面，两侧地层厚度存在差异，表现出明显的“海豚效应”。近乎EW向断层主要分布在走滑断层之间，其特征是倾角较缓，断层表面光滑[2,3,4,5,6,7]。自中生代以来，青岛-珠海海地区的挤压作用、走滑拉伸作用及多次逆冲作用共同形成了多相叠加的局部构造[8,9]。根据区域构造环境和应力特征，该地区的构造类型可分为挤压型、拉伸型、走滑型、逆冲型和重力剥離型[8,9]。关于中生代主要断层特征的研究相对较少。随着研究的深入，主要断层附近形成的良好圈闭和有利储层有望成为富烃聚集区，其中断层的封堵能力是关键控制因素[10,11,12,13]。断层的封堵能力可分为空间上的侧向封堵能力和垂直封堵能力[14,15,16,17]。侧向封堵能力主要影响烃类的水平分布，而垂直封堵能力主要影响烃类的垂直迁移距离。目前，通过多种方法已经推进了定量断层封堵分析。Lindsay等人[18]观察到页岩涂抹厚度随断层垂直位移的增加而减小，并提出了页岩涂抹因子（SSF）来描述沿断层面的涂抹连续性；Yielding等人[19]发现断层作用会将页岩带入断层带，且断层封堵能力与页岩含量成正比，提出了页岩压碎比（SGR）指标，较高的SGR值有利于断层封堵；Knipe等人[20]通过研究断层两侧的地层叠置关系证明断层封堵能力可以通过地层对比来评估：砂岩-页岩叠置导致侧向封堵，而砂岩-砂岩叠置导致侧向开放。F?rseth[21]确定了断层封堵能力的临界阈值（SSF ≤ 4），即当断层垂直位移与页岩源层厚度的比值≤4时，会出现连续的粘土涂抹和有效封堵。Kettermann等人[22]利用沙箱模型和数值模拟揭示了正断层中粘土涂抹结构和渗透性的动态演化，表明早期破裂会增加跨断层流动，而多层粘土会增加流动路径的迂曲度并降低渗透性。此外，先前研究者还提出了断层面正应力（F）方法和断层致密性指数（IFT）方法[23,24]用于断层封堵评价。然而，断层封堵能力受岩性配置、应力状态和成岩作用等多种因素共同影响。仅依赖岩性叠置、粘土含量或正应力等单一参数进行评估可能会忽略其他关键控制因素，导致评估结果存在偏差。因此，现有方法不足以系统地指导复杂断层盆地中断层控制型烃类储层的勘探和开发。

为解决这些局限性，本研究提出了一种新的科学问题：建立一种多参数模糊综合评估方法，用于评估断层封堵能力，整合了多种控制因素。具体而言，本研究重点关注青岛-珠海海地区中生代地层的主要控制断层，利用三维地震数据、切割测井数据、测井数据和区域应力场信息对其特征和结构演化进行了系统分析。同时，采用模糊综合评估方法，结合断层面有效正应力、页岩压碎比（SGR）和断层致密性指数（IFT）等参数来评估这些主要断层的封堵能力，并通过整合井测试和生产数据研究断层封堵能力对烃类迁移和聚集的影响。本研究为断层控制型烃类储层的勘探和开发提供了参考价值。

2. 地质背景
济阳坳陷位于中国东部的渤海湾盆地，北邻城子口隆起、西邻城宁隆起、东邻青坨子隆起、南邻芦西隆起，面积约为2.5×10^4平方公里。济阳坳陷主要包括青城隆起、临樊家隆起、宾县隆起、陈家庄隆起、义和庄隆起、长棣隆起、博南隆起和城北隆起，这些隆起之间被惠民凹陷、东营凹陷、詹化凹陷、车镇凹陷、黄河口凹陷和城北凹陷分隔（图1）。青岛-珠海海地区位于济阳坳陷的近海区域，从构造上看，它位于城北隆起、城东隆起和长棣隆起之间。西侧通过近乎北-东北向的城东断层与城东隆起相连；北侧通过城北断层与城北隆起相邻；东侧通过近乎北-南向的长棣断层与长棣隆起相连；南侧通过近乎东-西向的古北断层与古道隆起相连（图2a）。自中生代以来，该地区经历了强烈的构造活动，形成了广泛的断层。不同方向和性质的断层相互交错和叠加，形成了北侧发散、南侧汇聚的网状断层分布（图2b）。该地区的中生代地层自上而下依次为残留的白垩纪和侏罗纪地层。白垩纪地层包括西瓦组（K1x）和孟寅组（K1m），侏罗纪地层包括三台组（J3s）和房子组（J1–2f）（图2c）。西瓦组（K1x）以火山岩为主（图2c）；孟寅组（K1m）上部以砂岩较少、泥岩较多为特征，伴有少量火山岩，下部主要由厚层砾岩砂岩组成（图2c）；三台组（J3s）上部以中细粒砂岩和凝灰质砂岩为主，夹有颜色相似的泥岩和粉砂岩，下部主要由砾岩砂岩与薄层泥岩互层组成（图2c）；房子组（J1–2f）由厚度不定的互层岩性组成，主要由砾岩砂岩、中粒砂岩、粘土质粉砂岩和薄层泥岩构成。煤层是房子组的典型岩性特征（图2c）。

基于以往关于青岛-珠海海地区烃类富集差异特征和源岩-储层关系的研究，该地区可划分为四个烃类聚集系统，这些系统由城北断层、城北20断层和城北30北断层界定[5]。城北断层带和披覆背斜带中的烃类来源于城北凹陷内的Es3和Es1源岩，形成了由这些源岩供给的聚集系统[26,27]；在该系统中，中生代烃类主要富集在中生代地层顶部，Es3源岩起主导作用[26,27]。珠海海断层带中的烃类来源于庄东凹陷内的Es3和Es1源岩，形成了由这些源岩供给的聚集系统[26,27]；在该系统中，中生代烃类主要富集在三台组内，Es3源岩仍是主要贡献者[26,27]。城东斜坡带是由博中凹陷的源岩供给的聚集系统，烃类来源于博中凹陷的南部次凹陷[26,27]；在该系统中，中生代地层中的烃类富集程度相对较低[5]。

3. 数据库和方法
本研究使用的数据包括三维地震资料、井测试和生产数据、切割测井资料以及电缆测井资料。断层封堵评估采用了基于[28,29,30,31,32,33]的模糊综合评估方案，该方案包含三个参数：作用在断层面上的有效正应力（σNeff）、页岩压碎比（SGR）和断层封堵指数（IFT）。有效正应力σNeff来源于作用在断层表面上的总正应力σN[28]。如图3a所示，在断层面ABC上取任意一点P，分别构建三个辅助平面PAB、PBC和PAC，使其平行于yz、xy和xz坐标平面。当断层面ABC无限接近点P时，ABC上的正应力趋于该点的局部正应力。为简化问题，x轴、y轴和z轴分别设定为平行于最大水平主应力（σH）、最小水平主应力（σh）和垂直主应力（σv）[28,29,30,31,32,33]。断层面ABC上的正应力σN与x轴、y轴和z轴分别形成α、β和γ角度（图3）。由于断层带内存在孔隙流体，孔隙压力Pp会降低有效应力[28]。因此，平面ABC上的有效正应力由以下公式给出：(1) 标准参数的定义遵循先前的研究[28]，其中σNeff表示作用在断层平面上的有效正应力（MPa）；Pp表示地层孔隙压力（MPa）；σH、σh和σv分别表示最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力（MPa）。公式(1)中的方向余弦与断层倾角θ以及断层走向与σH方向之间的角度φ有关[28]：(2) 其中φ和θ都以度（°）表示。将公式(2)代入公式(1)得到[28]：(3) 公式(3)中的垂直应力σv主要取决于埋藏深度[28,29,30,31,32,33]：(4) 标准参数的定义遵循先前的研究[28,29,30,31,32,33]，其中ρ是上覆沉积层的密度（kg/m3），g是重力加速度常数（N/kg），h是深度（m）。水平主应力σH和σh可以根据σv和Biot系数B计算得出[28]：(5) (6) 其中μs是泊松比，k1和k2是构造应力系数。泊松比是通过声波测井获得的[28]：(7) 标准参数的定义遵循先前的研究[28]。这里，Δtc和Δts分别是来自测井的压缩波和剪切波慢度（速度的倒数）。SGR提供了一种直接且实用的方法来评估砂岩-页岩序列中断层的侧向密封能力[29,30,31,32,33]。如图3b所示，SGR定义为断层段内页岩层的累积厚度除以断层垂直距离。在混合砂岩-页岩地层中，较大的总页岩厚度会导致较高的SGR值，这表明更好的侧向密封性[29,30,31,32,33]。表达式为：(8) 标准参数的定义遵循先前的研究[29,30,31,32,33]，其中Ti是指指定点下方断层垂直距离范围内的单个页岩层的厚度（m），D是垂直断层垂直距离（m）。断层的紧密程度受断层平面上的正应力状态和断层带内填充物的抗压强度的影响[25]。本研究提出了一个新的断层紧密度评估参数——断层紧密度指数（IFT），该指数基于断层平面上的有效正应力和页岩压碎比；计算公式如下：(9) (10) 标准参数的定义遵循先前的研究[29,30,31,32,33]。在这些公式中，IFT表示断层紧密度指数；σNeff表示作用在断层平面上的有效正应力（MPa）；σc表示断层带填充材料的抗压强度（MPa）；σCM和σCS分别表示泥岩和砂岩的抗压强度（均为MPa）。本研究采用“模糊综合评价方法”根据获得的断层密封评估参数（包括SGR、断层平面上的有效正应力σNeff和断层紧密度指数IFT）定量表征断层的密封能力。每个评估参数在综合评估中的权重取决于涉及的影响因素数量。用于确定权重系数的公式在公式(12)中给出，每个评估参数的相应权重系数列在表1中[34,35]。按照模糊综合评价的常规做法，并根据埕岛-朱海地区的生产测试数据进行校准，综合评估结果大于0.75的被归类为“有利”，结果在0.43到0.75之间的被归类为“相对有利”，结果低于0.43的被归类为“不利”。(11) (12) 其中Ni是第i个评估参数的权重因子；ni是包含在第i个评估参数中的影响因素数量；Mi是第i个参数的权重因子与所有权重因子之和的比值。表1. 模糊评估值权重因子和权重系数值。4. 中生代主要断层的特征 4.1. 断层级别研究中区域的中生代一级构造单元包括隆起、凹陷及其相关斜坡。二级构造单元包括凸起、凹陷及其相应斜坡。三级构造单元主要由背斜、鼻状构造和断块组成[9]。根据这一分类框架，埕岛-朱海地区的主要控制断层可以根据其规模和对区域结构的影响分为两类，即二级和三级（表2）。具体来说，城北断层、城北20断层、城北30北断层和城北30南断层被归类为二级断层，而城北304断层和朱海104南断层被识别为三级断层。二级断层形成于印支期。城北20断层在古近纪早期停止活动，而城北断层、城北30北断层和城北30南断层一直活跃到第四纪。三级断层形成于燕山期，并在第四纪结束[4]。这些主要控制断层调节了研究区域中生代地层的构造和沉积演化。表2. 成岛-朱海地区主要中生代断层参数的统计表。4.2. 断层剖面特征基于先前的研究，本研究重点关注控制埕岛-朱海地区中生代演化的主要断层。选择了垂直于断层走向的地震剖面（图4a）来分析这些主要断层在中生代的横截面特征。先前的研究表明，埕岛-朱海地区在晚三叠世经历了压缩构造作用，形成了走向NW的城北断层[4,9]。还知道，在晚侏罗世到早白垩世期间，该地区经历了从压缩到拉伸的广泛负反转过程，导致城北断层上盘的古近纪地层中形成了两个叠加的反向楔形体，以及中生代和古生代地层[4,9]。中生代和古生代地层向断层方向显著侵蚀和变薄，在下盘形成了“薄底”现象[4,9]。在横截面上，城北断层呈现出典型的listric正断层几何形态，上部陡峭，下部平缓（图4b,c）。较陡的部分倾角可达70°，断层垂直距离在2.0到3.2公里之间。城北20断层在横截面上呈现斜坡平坦的几何形态或低角度listric形式，倾角相对平缓，最大为50°，垂直距离在0.3到2.6公里之间。这条断层比城北断层切割得更深（图4b,c）。埕岛-朱海地区的古生代和中生代地层被侵蚀和变薄，而新生代地层形成了覆盖在中生代地层上的反向楔形体，进一步表明了明显的“薄底”现象。这一观察表明，城北20断层与城北断层类似，也经历了构造反转（图4b,c）。此外，城北20断层被城北断层切割，表明它在早期推覆阶段占主导地位，并且形成时间早于城北断层。在后续的反转阶段，城北断层以更大的强度重新激活，切割了城北20断层，而城北20断层在中生代末期已经停止活动。城北30北断层和城北30南断层在其下部具有连续且线性的断层平面，而其中部和上部由一系列不连续的次级断层以阶梯状排列。这些断层朝相反方向发育，倾角相对陡峭，范围在60°到70°之间，垂直距离在0.3到0.5公里之间。它们与上覆的次级断层一起形成了类似花朵的结构（图4d,e）。朱海104南断层向南倾斜，其主断层平面呈listric几何形态。其倾角最大为50°，深入地层切割，垂直距离在0.1到0.2公里之间。受滩陆断层带走滑运动的影响，朱海104南断层发展出拉伸特性。其上部与次级断层一起形成了“Y”形和花朵状的结构。在某些区域，朱海104南断层终止于中生代地层内（图4f）。城北304断层的主断层平面也呈listric正断层，向南倾斜，倾角最大为50°。在某些区域，城北304断层及其相关的次级断层在浅层地层中形成了“Y”形图案。城北304断层向上延伸至古近纪地层，并向下延伸至基底（图4f），垂直距离在0.1到0.2公里之间。图4. 成岛-朱海地区中生代断层的剖面图：(a) 平面图上的测线位置；(b) 测线01的剖面；(c) 测线02的剖面；(d) 测线03的剖面；(e) 测线04的剖面；(f) 测线05的剖面。4.3. 断层平面分布特征从埕岛-朱海地区中生代地层的底部到顶部界面，断层数量逐渐减少，断层走向趋向NW、NNW、NNE（NE）和接近EW方向（图5）。其中，NW走向的断层带主要包括城北断层，NNW走向的断层带主要包括城北20断层，NNE（NE）走向的断层带包括城北30北断层和城北30南断层，接近EW走向的断层带包括城北304断层和朱海104南断层（图5）。城北断层是城北凹陷的北部边界断层，延伸长度为45.94公里。它控制着城北凹陷的构造配置、沉积和演化，同时也作为城北断层带和Drape背斜带之间的边界。从底部到顶部界面，这条断层的宽度逐渐增加（图5）。城北20断层位于城北断层以东，延伸长度为37.87公里。它作为Drape背斜带和城东斜坡带之间的边界断层。其延伸长度短于城北断层，宽度从底部到顶部界面逐渐增加（图5）。城北30北断层作为城东斜坡带和朱海断层带之间的边界断层，延伸长度为24.60公里（图5）。城北30南断层与城北30北断层一起控制着城北30高地，延伸长度为25.71公里（图5）。朱海104南断层是朱海地区的控制性断层，延伸长度为12.65公里（图5）。城北304断层作为城东斜坡带和朱海断层带之间的边界断层，延伸长度为10.46公里（图5）。图5. 成岛-朱海地区中生代断层的平面图：(a) 中生代地层的顶部界面；(b) 中生代地层的底部界面。F1代表城北断层，F2代表城北20断层，F3代表城北30北断层，F4代表城北30南断层，F5代表城北304断层，F6代表朱海104南断层。4.4. 断层演化自中生代以来，埕岛-朱海地区经历了燕山期和喜马拉雅期的构造运动。在早期燕山期，中国东部进入了从古亚洲构造域向边缘太平洋构造域的构造转变阶段[36,37]。济阳凹陷在此期间经历了长期的陆内沉降过程。埕岛-朱海地区继承了晚三叠世建立的构造框架，并继续受到NE-SW方向压缩应力的影响，尽管这一阶段的压缩强度减弱了（图6a）。在此期间，埕岛地区经历了初始的断层相关沉降、地表夷平和整体覆盖沉积作用。地形较高的地区沉积物较少，而地势较低的地区则积累了较厚的沉积层。负向断层反转始于方子组的沉积阶段（图7）。在珠海海地区，近东西向的断层控制了凹陷和隆起的形成（图7）。在燕山中期运动期间，中国东部受到左旋剪切应力场的作用，导致了一系列北北东向断层的形成。滩露断层带从晚侏罗世到早白垩世经历了显著的左旋走滑位移，产生了向西北方向的压缩力和向东北方向的拉伸力。这一过程使得中国东部形成了一个北北东向的左旋走滑应力场，包括济阳凹陷[38]。同时，中国东部的岩石圈显著变薄，并伴随着地幔柱活动和软流圈抬升。在这些综合机制的作用下，中国东部进入了一个大规模裂谷发育的阶段，在此期间沉积了厚厚的沉积层，并伴随着强烈的火山活动[39,40]。在这个区域应力体制下，青岛-珠海海地区主要受到向东北-西南方向拉伸应力场的影响（图6b）。在这一阶段，如城北断层、城北20断层和城北30北断层等向西北方向延伸的断层发生了逆冲作用，成为高活动强度的正断层。此外，还形成了一系列与滩露断层带平行的北北东向断层（图6b）。这一阶段的特点是青岛地区的强烈断层控制沉降，在晚期阶段，向西北方向延伸的断层末端形成了倾斜和隆起的山地结构（图7）。在珠海海地区，东西向的拉伸断层控制了进一步的沉降（图7）。在燕山晚期运动期间，一个近东西向的压缩应力场叠加在早期的拉伸裂谷盆地之上[41]。一些晚侏罗世到早白垩世形成的北北东向走滑断层经历了逆冲再激活，同时形成了一系列近东西向的次级断层（图6c）。在这一阶段，青岛-珠海海地区经历了整体抬升和剥蚀（图7），其中只有城北30北断层保持活跃，且活动强度相对较低。在喜马拉雅时期，在近南北方向的拉伸体制下，形成了近东西向的断层（图6d）。在这些断层中，向西北方向的城北断层继续表现出持续的高活动强度，而向西北方向的城北20断层变得不活跃。北北东方向的城北30南断层开始重新激活，城北30北断层继续其活动，近东西方向的城北304断层和珠海海104南断层也开始活动。在这一时期，青岛-珠海海地区在古近纪经历了强烈的断层控制沉降，随后在新近纪出现了整体凹陷和覆盖沉积（图7）。

图6. 断层演化的平面特征：(a) 早-中侏罗世主要活动断层的平面特征；(b) 晚侏罗世-早白垩世主要活动断层的平面特征；(c) 晚白垩世主要活动断层的平面特征；(d) 孔店组-沙西组沉积期主要活动断层的平面特征。
图7. 断层演化的剖面特征：(a) 青岛地区；(b) 珠海海地区。

5. 主要断层的密封能力
根据对青岛-珠海海地区六个主要中生代断层特征的明确了解，为每个主要断层选择了三个测量点（图8）。
图8. 主要控制断层上的测量点位置图：F1代表城北断层，F2代表城北20断层，F3代表城北30北断层，F4代表城北30南断层，F5代表城北304断层，F6代表珠海海104南断层。利用常规井测井数据和岩心测井数据，通过地震剖面测量获得了断层倾角、断层落差、砂体厚度和页岩厚度。这种方法使得能够计算每个中生代层的密封能力评估参数。通过加权分析，得出了青岛-珠海海地区主要中生代断层的综合密封能力评估结果（表3）。
表3. 青岛-珠海海地区主要中生代断层的综合密封能力评估结果。
表3表明，主要中生代断层的密封能力因位置和地层位置的不同而存在显著差异。在横向上，城北断层的上盘，西瓦组被严重侵蚀，仅在P2位置存在。门荫组的密封能力从北到南总体上较差。三台组的密封能力从北到南呈现从差到相对好的趋势，而方子组的密封能力则从相对好到差再回到相对好。西瓦组在城北20断层的上盘仅存在于P5位置。门荫组的密封能力从北到南总体上较好。三台组从相对好到差再回到相对好，而方子组从北到南总体上较好。西瓦组在城北30北断层的上盘不存在。门荫组、三台组和方子组的密封能力都从北到南呈现从差到相对好再回到差的趋势。西瓦组在城北30南断层的上盘不存在。门荫组、三台组和方子组的密封能力从北到南都较好。西瓦组和门荫组在城北304断层的上盘都不存在。三台组和方子组的密封能力较差。西瓦组在珠海海104南断层的上盘不存在。三台组和方子组的密封能力较差。西瓦组在珠海海104南断层的上盘仅存在于P18位置。三台组的密封能力从西到东呈现从差到相对好的趋势，而方子组的密封能力从西到东总体上较好。
在垂直方向上，城北断层的密封能力从好到差呈现趋势，其中P2位置从中生代地层的底部到顶部密封性较差。城北20断层的密封能力总体上一致且较好，除了三台组在P2和P5位置的密封性较差。城北30北断层的密封能力在整个范围内一致。城北30南断层的密封能力总体上较好。城北304断层的密封能力总体上较差。珠海海104南断层的密封能力总体上较好，除了三台组在P16位置的密封性较差。因此，青岛-珠海海地区主要断层的密封能力表现出显著的空间变异性。城北30北断层和城北304断层的密封能力相对较差，而城北断层、城北20断层、城北30南断层和珠海海104南断层的密封能力相对较好。在所有主要断层中，方子组的密封能力总体上更好。
上述观察到的断层密封能力的空间异质性可以归因于三个地质控制因素。首先，断层落差起着主要作用：落差较大的断层（例如，城北断层，2-3.2公里；城北20断层，0.3-2.6公里）往往具有更好的密封能力，因为较大的位移促进了页岩沿断层面的涂抹，增加了SGR（剪切增稠比）。相比之下，城北30北断层和城北304断层的落差较小（分别为<0.5公里和<0.2公里），导致页岩涂抹不足，密封性较差。其次，断层地层的岩性组成也有很大影响。方子组的一致性密封性能优于门荫组和三台组，这可能是因为其页岩与砂的比例较高，有利于连续的剥蚀带的发展。第三，埋藏深度通过控制有效正应力来影响密封能力。较浅的埋藏（例如，在城北断层的P2位置）降低了有效正应力，削弱了断层面的闭合，从而导致密封性较差。这些控制因素共同解释了为什么城北30北断层和城北304断层作为烃类通道，而城北断层、城北20断层、城北30南断层和珠海海104南断层则作为有效的构造陷阱。

6. 讨论
青岛-珠海海地区的中生代储层具有有利的物理性质。中生代地层中的烃类主要来源于Es3源岩，烃类积累期从明化镇组的沉积一直持续到现今[42,43]。中生代烃类积累是“由较年轻的地层和外部来源形成的老储层”的典型例子。作为连接源岩和陷阱的桥梁，主要断层在烃类迁移和积累过程中起着不同的作用。
本研究选择了垂直于主要断层的井跨剖面，并整合了井测试和生产数据来分析断层密封能力对烃类迁移和积累的影响（图9）。烃类生成中心位于中生代地层的上部，即城北断层的下盘，在那里中生代地层中没有烃类积累（图9a）。在城北断层上盘的CB11A-5井附近，方子组和三台组的密封能力较差，使它们仅作为烃类通道。相比之下，门荫组的密封能力较好。当烃类从生成中心沿城北断层迁移时，它们在门荫组内被有效密封（图9a）。城北20断层在新近纪停止了活动，主要作为烃类迁移的屏障（图9a）。城北304断层和珠海海104南断层形成了阶梯状配置。城北304断层的下盘存在一个烃类生成中心。在ZH101井的上盘附近，方子组和三台组显示出良好的密封能力，而门荫组的密封能力较差。由于方子组与源岩不接触，因此该组中没有烃类积累；然而，在三台组中形成了烃类积累（图9b）。由于珠海海101井附近存在源岩，在城北Gu 3断层的上盘，CBG3井中的方子组和三台组显示出相对良好的密封能力，并形成了断块烃类积累。由于城北304断层的上盘密封能力较差，因此在该断层的上盘没有烃类积累（图9b）。在城北30北断层下盘的CB322井附近，由于侵蚀作用，源岩不存在。然而，在CB322井左侧的断层下盘存在源岩。由于该断层的密封能力较差，烃类沿断层向CB322井区域迁移。由于城北30北断层在中生代地层内的密封特性，该断层附近没有烃类积累（图9c）。同样，尽管在CBG25井附近的城北30北断层下盘存在源岩，但由于断层的密封能力较差，因此在该断层上盘没有烃类积累（图9d）。在CB307井附近的城北30南断层下盘存在源岩。城北30南断层显示出良好的密封能力，当烃类沿该断层迁移时，它们在CB306井的三台组内被有效密封（图9e）。
主要断层在烃类迁移和积累中的作用主要取决于断层是否与源岩相连以及断层的密封能力。如果断层与源岩相连并且具有良好的密封能力，则可能形成烃类积累。相比之下，如果断层没有与源岩相连，即使其具有良好的密封能力，也难以形成烃类聚集体，任何聚集体的规模主要受断层横向密封能力的影响。此外，中生代的烃类聚集体不仅仅是由断层密封作用形成的，而是由断层、不整合面和岩性密封共同作用的结果。图9. 典型储层剖面：(a) 通过CB11A–5和CB20–1井的储层剖面；(b) 通过CBG3、ZH101和ZGX471井的储层剖面；(c) 通过CB322井的储层剖面；(d) 通过CBG25井的储层剖面；(e) 通过CB306和CB307井的储层剖面。在本研究中，利用地震数据、测井数据和泥浆测井数据系统地分析了主要中生代断层控制因素的特征、形成过程及演化规律。在此基础上，以断层表面的有效正应力、页岩压碎比（SGR）和断层致密性指数（IFT）作为参数，采用模糊评价方法定量评估了主要断层的密封能力。结合生产测试数据，讨论了断层密封能力对烃类迁移和聚集的影响。需要注意的是，本研究尚未分析IFT与油柱高度之间的相关性，也未系统比较IFT与已建立的断层密封指标（如SGR）的优势和差异。这些问题将在后续研究中得到重点关注。

7. 结论
为了解决现有单参数方法在复杂断层盆地中评估断层密封性的局限性，本研究基于对成dao-Zhuanghai地区主要中生代断层特征的分析，采用了一种多参数模糊综合评价方法。选择了三个参数——断层平面有效正应力、页岩压碎比（SGR）和断层致密性指数（IFT）作为评价指标，以定量表征断层的密封能力。通过应用该方法，得出以下结论：
(1) 成dao-Zhuanghai地区的主要中生代断层表现出系统的几何和运动特征，这些特征控制了它们的构造样式。具体而言，Chengbei断层、Chengbei 20断层、Chengbei 30 North断层和Chengbei 30 South断层为二级斜坡-平坦或走滑正断层，其位移超过0.3公里；而Chengbei 304断层和Zhuanghai 104 South断层为三级断层，位移较小（<0.2公里）。从中生代地层底部到顶部，断层数量逐渐减少，表明构造活动逐渐减弱。值得注意的是，在Fangzi组沉积期间，Chengbei断层、Chengbei 20断层和Chengbei 30 North断层经历了负反转，揭示了一个伸展作用重新激活的关键时期，改变了原有的压缩构造。
(2) 多参数模糊综合评价方法结合了有效正应力、页岩压碎比（SGR）和断层致密性指数（IFT），为复杂断层盆地中的断层密封能力评估提供了可靠的定量工具。应用该方法发现，断层密封能力存在明显的横向和纵向异质性。虽然Chengbei 30 North断层和Chengbei 304断层的密封能力较差，但Chengbei断层、Chengbei 20断层、Chengbei 30 South断层和Zhuanghai 104 South断层的密封能力相对较强。在中生代地层序列中，Fangzi组表现出了良好的密封性能，表明其可能具有作为区域性盖层的潜力。
(3) 主要断层在烃类迁移和聚集中的作用受到两个因素的支配：与源岩的连通性和密封能力。密封能力较差的断层（Chengbei 30 North和Chengbei 304）起到了有效的烃类通道作用，而密封能力较强的断层（Chengbei、Chengbei 20、Chengbei 30 South和Zhuanghai 104 South）则起到了结构陷阱的作用，能够保留烃类。这种双重控制机制意味着勘探目标应优先考虑那些具有良好密封性且能够与成熟源岩相连的断层，而渗透性较强的断层可能只是次要的迁移路径而非聚集场所。