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    基于斷層識(shí)別技術(shù)的構(gòu)造演化分析及有利圈閉識(shí)別

    2022-04-21 08:07:22吳志華
    關(guān)鍵詞:白堊剖面斷層

    吳志華

    (中國(guó)石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營(yíng) 257015)

    近年來,已經(jīng)在Z凹陷發(fā)現(xiàn)多個(gè)油田,并逐漸投入開發(fā),并且在D區(qū)塊的斷壘帶見到良好的油氣顯示,獲得工業(yè)油流。D區(qū)塊斷層非常發(fā)育,斷裂活動(dòng)對(duì)于油氣運(yùn)移和儲(chǔ)存起到關(guān)鍵作用,而不同級(jí)別、不同類別的斷層,起到的作用也大不相同。對(duì)研究區(qū)斷裂系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)關(guān)系到該地區(qū)進(jìn)一步的勘探與開發(fā),是當(dāng)前工作的重點(diǎn)及難點(diǎn)。在構(gòu)造研究過程中,斷層的解釋以及組合是判斷油氣圈閉的重要步驟。D地區(qū)斷層非常復(fù)雜,低序級(jí)斷層非常發(fā)育,斷層間組合關(guān)系難以確定,常規(guī)地震剖面斷層解釋難以滿足研究精度需求。研究充分利用三維地震資料,運(yùn)用斷層增強(qiáng)技術(shù),提高地震資料品質(zhì),結(jié)合相干體剖面及切片,結(jié)合斷層的地震剖面特征,落實(shí)斷裂系統(tǒng)分布,并對(duì)構(gòu)造演化過程進(jìn)行分析,為后期的圈閉識(shí)別及井位設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)[1-2]。

    1 地質(zhì)背景

    D區(qū)塊構(gòu)造上位于G盆地中部,Z凹陷的西北部,以背斜帶與斷階帶為主要特征,油氣十分富集,是Z凹陷內(nèi)增儲(chǔ)的重要陣地(圖1)。Z凹陷是在古生界褶皺基底上發(fā)育起來的中生代凹陷,本區(qū)自下而上發(fā)育的地層包括古生界基底、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系。其中中生界白堊系是該區(qū)域主要的含油氣層,可進(jìn)一步細(xì)分為下白堊統(tǒng)的ZG組、下ZB組、上ZB組和上白堊統(tǒng)SY組、BY組(圖2)。

    圖1 Z凹陷區(qū)域構(gòu)造位置

    從構(gòu)造上看本區(qū)整體上是一個(gè)北高南低、西高東低的長(zhǎng)條形斷背斜構(gòu)造(圖1),區(qū)域上包含西北部D地區(qū)及西南部?jī)蓚€(gè)構(gòu)造高點(diǎn),南北兩側(cè)被NE—SW走向的大斷層控制。D地區(qū)位于Z凹陷西北部,是Z凹陷的重要油氣富集區(qū)。主要發(fā)育一系列NE走向西傾斷裂,東部發(fā)育NNE走向同生斷裂,兩組斷層交互形成一系列復(fù)雜斷塊(圖3)。研究區(qū)位于隆起構(gòu)造帶,根據(jù)構(gòu)造特征可將研究區(qū)劃分為西部背斜構(gòu)造帶、中部背斜斷階構(gòu)造帶、東部洼槽帶構(gòu)造帶。西部隆起斷階帶由一系列反向斷層將斷鼻切割成若干個(gè)斷塊。

    圖2 Z凹陷地層層序

    圖3 D地區(qū)下ZB組斷層綱要

    研究區(qū)構(gòu)造上分為前陸期、裂谷斷陷期、斷陷期和坳陷期幾個(gè)主要的發(fā)育階段。白堊系之前長(zhǎng)期處于隆升、不斷遭受剝蝕的狀態(tài),因此在白堊系底部及白堊系上、下統(tǒng)之間均為不整合接觸。至早白堊世研究區(qū)開始受到區(qū)域拉張作用影響,塑造了當(dāng)今的構(gòu)造格局。

    從沉積上看,下白堊統(tǒng)水體自下而上逐漸變深,早期發(fā)育大規(guī)模的扇三角洲相沉積。同時(shí)受到大規(guī)模火山噴發(fā)作用以及劇烈的斷層活動(dòng)影響,形成一套火山沉積。下ZB組是研究的主要目的層,該時(shí)期的地層巖性主要為含礫砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與泥巖,地層儲(chǔ)集性能較好。下ZB組沉積晚期,研究區(qū)由淺湖逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檩^深湖環(huán)境,巖性由含礫砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槟鄮r沉積。在下ZB組沉積時(shí)期沉積相對(duì)穩(wěn)定,為后期油氣成藏奠定了基礎(chǔ)。上ZB組沉積時(shí)期碎屑物沉降速率增快,導(dǎo)致湖區(qū)逐漸縮小,直至消失。

    2 斷層識(shí)別及斷裂特征分析

    2.1 基于斷層加強(qiáng)技術(shù)的斷層識(shí)別

    D地區(qū)斷裂體系復(fù)雜,發(fā)育有正斷層、逆斷層、走滑斷層、同生斷層等多種樣式,斷層傾向發(fā)育東傾斷裂和西傾斷裂,走向上整體具有NNE走向斷裂體系特征,局部發(fā)育NW走向斷裂(圖3)。斷層在研究區(qū)的油氣成藏作用中不僅起到油氣輸導(dǎo)作用,還形成多個(gè)斷塊圈閉,油氣聚集成藏,因此需要進(jìn)一步加深對(duì)斷裂系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

    對(duì)于精細(xì)斷裂解釋而言,研究區(qū)三維地震資料品質(zhì)有待提高。研究采用基于多屬性的斷層增強(qiáng)處理技術(shù),首先對(duì)地震資料進(jìn)行解釋性處理,突顯斷裂特征,輔助精細(xì)斷裂解釋;其次,依據(jù)地震反射同相軸中段、扭動(dòng)、相變等現(xiàn)象落實(shí)低序級(jí)斷層;最后結(jié)合振幅切片、相干體切片以及斷層增強(qiáng)體相干切片進(jìn)行斷層組合。

    疊后斷層增強(qiáng)處理技術(shù)是斷層解釋的重要方法,目的是突出地震剖面上的不連續(xù)性特征,這往往是斷點(diǎn)的響應(yīng)[3-5]。然而由于采集過程中不可避免的噪音的存在,往往會(huì)影響到斷層增強(qiáng)處理的效果。因此首先需要對(duì)原始資料進(jìn)行采集腳印的去除以及提高分辨率處理,以免噪音對(duì)相干、斷層增強(qiáng)體產(chǎn)生干擾[5]。研究采用疊后多道處理,F(xiàn)-K濾波技術(shù)達(dá)到壓制噪音、提高資料信噪比的效果。

    從處理的結(jié)果可以看出,原始地震剖面中的噪音已經(jīng)得到很好的消除,振幅關(guān)系過渡自然(圖4)。

    第二步,在去噪后的地震資料應(yīng)用構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波技術(shù),將傾角控制和濾波技術(shù)相結(jié)合,改進(jìn)原始地震資料品質(zhì),突出目標(biāo)地質(zhì)體的邊緣特征,有利于構(gòu)造目標(biāo)的精細(xì)解釋[4]。

    圖4 原始地震剖面與去噪后地震剖面對(duì)比

    傾角控制是通過掃描并計(jì)算主測(cè)線和聯(lián)絡(luò)測(cè)線所有地震采樣點(diǎn)的一對(duì)正交傾角屬性,從而獲得每個(gè)樣點(diǎn)處帶有傾角和方位角信息的數(shù)據(jù)體,最后沿著地層反射傾角方向進(jìn)行追蹤對(duì)比或掃描計(jì)算。與普通的邊緣檢測(cè)方式不同,加入傾角和方位角信息的前提下,對(duì)每個(gè)地震道進(jìn)行對(duì)比計(jì)算,計(jì)算地震屬性的同時(shí)保證方向的正確性,提高計(jì)算精度與準(zhǔn)確度[3-5]。

    從應(yīng)用效果對(duì)比圖中可以看出,在經(jīng)過構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波及斷層增強(qiáng)處理之后,沒有斷裂發(fā)育的區(qū)域地震同相軸更連續(xù),而在斷裂發(fā)育的區(qū)域地震同相軸斷層特征更明顯,斷棱更清晰,有利于指導(dǎo)低序級(jí)斷層解釋(圖5)。

    第三步,在初步解釋基礎(chǔ)上,首先進(jìn)行D地區(qū)的相干體計(jì)算,然后剖面結(jié)合沿層切片有效地反映斷裂的平面展布和斷層組合,確定區(qū)域斷裂系統(tǒng)的展布情況。隨后,在地震剖面結(jié)合斷裂增強(qiáng)相干體解釋的基礎(chǔ)上,通過提取層位邊緣刻畫,斷裂相干沿層切片,斷裂增強(qiáng)沿層切片及常規(guī)地震沿層切片等一系列技術(shù)手段,相互結(jié)合,指導(dǎo)斷裂平面組合。

    圖5 原始地震剖面與斷層增強(qiáng)處理后地震剖面對(duì)比

    由圖6可見,經(jīng)過上述方法對(duì)斷層信息進(jìn)行增強(qiáng)后,再次提取得到的相干切片具有更高的信噪比,斷裂系統(tǒng)的平面展布特征更加清晰。

    2.2 斷裂特征分析

    根據(jù)斷層解釋結(jié)果對(duì)D地區(qū)斷裂系統(tǒng)進(jìn)行分析。該地區(qū)斷裂系統(tǒng)復(fù)雜(圖3),同時(shí)發(fā)育有正斷層、逆斷層、走滑斷層、同生斷層等多種斷層樣式,按照斷層傾向分為東傾斷裂和西傾斷裂,走向上整體具有NNE向斷裂體系特征,局部發(fā)育有近SN向、NW—SE向斷裂。按位置、規(guī)模以及控藏作用等方面綜合考慮,可以將D地區(qū)的斷裂系統(tǒng)劃分為以下4類:

    (1)西部控盆斷裂。西部邊界斷層走向?yàn)镹E向,延伸距離較大,僅在研究區(qū)內(nèi)延伸距離就超過17 km,屬于北部逆沖帶,形成南、北兩大背斜帶,背斜構(gòu)造又被一系列逆掩斷層復(fù)雜化。

    (2)中部同生斷層。中部斷裂以同沉積斷層為主要特點(diǎn),一系列的NE走向斷層控制著洼陷帶的形成。斷層分段發(fā)育,研究區(qū)南部發(fā)育規(guī)模較大,斷距為400 m,向北斷層規(guī)模逐漸減小,原先的斷層落差逐漸減小至消亡,而其東部的斷層落差逐漸增大,成為控帶斷層。

    (3)中部西傾斷裂。此類斷層在研究區(qū)內(nèi)有呈NE走向雁列式排列。此類斷裂受多期構(gòu)造活動(dòng)影響,早期中生代沉積時(shí)期表現(xiàn)為正斷層,后期受到構(gòu)造反轉(zhuǎn)擠壓,局部變?yōu)槟鏇_走滑斷層,在南部表現(xiàn)為正斷層,向北逐漸過渡到逆斷層。南、北兩大背斜構(gòu)造被一系列逆掩斷層和少數(shù)正斷層復(fù)雜化,這些斷層屬于三級(jí)斷層。正斷層發(fā)育在背斜構(gòu)造的左翼,被兩根北西向調(diào)節(jié)斷層錯(cuò)開,向NE方向偏移。

    圖6 ZG組斷裂平面組合

    (4)東部洼陷帶斷層。東部多數(shù)發(fā)育小規(guī)模低序級(jí)斷層,形成原因多與局部應(yīng)力作用有關(guān),多數(shù)以高級(jí)別斷層的補(bǔ)償斷層的方式出現(xiàn),與大斷層呈現(xiàn)出斜交或平行的特征,平面則呈現(xiàn)出網(wǎng)狀斷塊構(gòu)造樣式。

    圖7 研究區(qū)NE-SW向地震剖面

    3 區(qū)域構(gòu)造演化分析及有利圈閉識(shí)別

    3.1 區(qū)域構(gòu)造演化分析

    (1)斷陷期。ZG期是斷陷形成的初始階段,又分為早、晚兩個(gè)階段,即ZG早、晚期。在NW向區(qū)域拉張作用的影響下,東西部邊界斷層同期發(fā)生,凹陷形態(tài)由此產(chǎn)生。由于EW向兩條邊界斷層活動(dòng)差異性較大,其中區(qū)塊中段活動(dòng)較為強(qiáng)烈,南北區(qū)域活動(dòng)強(qiáng)度較弱,因此在凹陷中部形成范圍較廣的沉降區(qū)域,地層向兩端厚度逐漸減薄,并且形態(tài)呈現(xiàn)出向上翹傾的趨勢(shì)。由于該時(shí)期來自斷裂帶的物源非常充足,沉積物快速沉降,因此水下扇、扇三角洲沉積發(fā)育。最大沉降幅度達(dá)2 650 m。

    伴隨凹陷的發(fā)育,出現(xiàn)部分同沉積斷層,ZG晚期斷裂活動(dòng)逐漸減弱。在斷裂活動(dòng)逐漸減弱及ZG早期沉積填平補(bǔ)齊作用下,凹陷內(nèi)地勢(shì)逐漸趨于平緩,在ZG晚期,湖盆發(fā)生較大規(guī)模湖擴(kuò),沉積了100~400 m暗色泥巖。凹陷內(nèi)ZG組為“粗—細(xì)”的正旋回。

    下ZB沉積時(shí)期,湖盆分布范圍再次擴(kuò)張,此時(shí)湖相沉積分布廣泛,由于物源補(bǔ)充速度小于基底沉降速度,形成大面積淺—深湖相泥巖沉積。該沉積時(shí)期,區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力發(fā)生劇烈變化,凹陷南部洼槽區(qū)的斷階帶構(gòu)造形態(tài)發(fā)生改變,基底發(fā)生局部抬升,導(dǎo)致其上覆沉積體產(chǎn)生塑性形變,形成背斜等構(gòu)造形態(tài),為后期油氣成藏提供有利場(chǎng)所。相對(duì)于南部斷階帶的地層抬升,中部洼陷區(qū)由于差異壓實(shí)作用影響,斷層活動(dòng)異常劇烈,洼陷區(qū)形態(tài)愈加明顯,沉積厚度增大。同時(shí),西南斷層發(fā)育,致使地層向西南翹傾,西南斜坡形成,同時(shí)反向斷層開始發(fā)育。下ZB沉積后期斷裂活動(dòng)較弱,新生斷層相對(duì)較少,多以反向補(bǔ)償及應(yīng)力平衡斷層為主,斷層規(guī)模較小。

    上ZB沉積時(shí)期,邊界斷層活動(dòng)已基本停止,凹陷內(nèi)部的斷裂發(fā)育特征大多數(shù)延續(xù)下ZB組斷裂的活動(dòng)特征,這一時(shí)期,隨著構(gòu)造活動(dòng)整體減弱,全凹陷沉積作用進(jìn)入廣域淺水湖盆發(fā)育階段,匯水洼地向凹陷中心收縮,進(jìn)積式扇體發(fā)育。至上ZB末期,由于受燕山中期運(yùn)動(dòng)影響,Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)斷層劇烈活動(dòng),由此形成斷壘帶和斜坡帶及一系列復(fù)雜的構(gòu)造樣式,統(tǒng)一的湖盆在該時(shí)期解體(圖8)。

    圖8 D地區(qū)構(gòu)造演化模式

    (2)坳陷期。晚白堊期,凹陷整體抬升,在凹陷西緣,淺部地層由于擠壓應(yīng)力作用具反轉(zhuǎn)背斜形態(tài)。凹陷西緣的地層抬升幅度較大,遭受到嚴(yán)重剝蝕,形成大范圍的削截型地層不整合面構(gòu)造特征。

    在早白堊紀(jì)末的燕山中期運(yùn)動(dòng)影響下,已經(jīng)形成了一系列古地形高點(diǎn),與油氣運(yùn)移期相互配置,因此認(rèn)為繼承性發(fā)育的構(gòu)造圈閉成藏是最有利的,從構(gòu)造角度分析,中部斷壘帶的構(gòu)造—巖性圈閉最利于成藏。

    3.2 有利圈閉識(shí)別

    D地區(qū)斷壘帶位于研究區(qū)中部,被斷層分割為多個(gè)斷塊。位置上緊鄰西部生烴洼陷,油源充足;目的層下ZB組沉積相帶有利,儲(chǔ)層厚度大、面積廣,儲(chǔ)集條件優(yōu)越;斷裂發(fā)育,復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)為油氣運(yùn)移提供立體的溝通渠道;圈閉形成時(shí)間較早,具有很好的時(shí)空配置關(guān)系。該構(gòu)造背景下目前已有工業(yè)油氣發(fā)現(xiàn),實(shí)鉆井證實(shí)該帶具有良好的成藏條件,具有較大的勘探開發(fā)潛力。

    另外在東部洼陷帶沿著同生斷裂發(fā)育一系列斷塊圈閉,伴隨斷層產(chǎn)生一系列逆牽引背斜,構(gòu)造條件有利;儲(chǔ)層、油源直接對(duì)接,斷裂提供運(yùn)移通道,運(yùn)聚條件好,亦形成有利圈閉(圖9)。

    圖9 D地區(qū)下ZB組頂面構(gòu)造

    在上述兩個(gè)有利構(gòu)造帶內(nèi)按照圈閉規(guī)模、落實(shí)程度、儲(chǔ)層條件、成藏條件進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),進(jìn)行圈閉優(yōu)選,進(jìn)而指導(dǎo)井位部署。

    4 結(jié) 論

    (1)研究區(qū)斷裂系統(tǒng)復(fù)雜,根據(jù)構(gòu)造特征可將研究區(qū)劃分為西部背斜構(gòu)造帶、中部背斜斷階帶以及東部洼槽帶3個(gè)主要構(gòu)造帶。

    (2)應(yīng)用斷層增強(qiáng)技術(shù)有效突出地震資料的斷層特征,識(shí)別出更多的低序級(jí)斷層,有效提高斷層解釋精度及準(zhǔn)確度,為研究區(qū)斷裂特征分析提供依據(jù)。

    (3)構(gòu)造演化分析為研究區(qū)有利圈閉的識(shí)別提供重要依據(jù)。中部背斜斷階帶圈閉落實(shí),儲(chǔ)集條件優(yōu)越,成藏條件較好,具備較大勘探開發(fā)潛力;東部洼槽帶緊鄰油源,儲(chǔ)蓋組合良好,也具有較大的勘探潛力。

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