三維構(gòu)造演化分析在斷陷盆地深層斷塊目標(biāo)優(yōu)選中的應(yīng)用

霍進(jìn)杰，李 靜，陳文利，師林齊，祁明霞

（1.中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆烏魯木齊 830013；2.中國(guó)石油西部鉆探克拉瑪依錄井工程公司，新疆克拉瑪依 830000；3. 中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院油氣戰(zhàn)略規(guī)劃研究所，新疆克拉瑪依 834000）

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三維構(gòu)造演化分析在斷陷盆地深層斷塊目標(biāo)優(yōu)選中的應(yīng)用

霍進(jìn)杰1，李 靜1，陳文利1，師林齊2，祁明霞3

（1.中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆烏魯木齊 830013；2.中國(guó)石油西部鉆探克拉瑪依錄井工程公司，新疆克拉瑪依 830000；3. 中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院油氣戰(zhàn)略規(guī)劃研究所，新疆克拉瑪依 834000）

摘 要：以南圖爾蓋盆地Akshabulak南次凹為例，介紹了三維構(gòu)造演化分析在斷陷盆地深層斷塊目標(biāo)優(yōu)選中的應(yīng)用。通過三維構(gòu)造演化分析的運(yùn)用克服了研究區(qū)常規(guī)二維構(gòu)造演化分析不能全面直觀反映構(gòu)造特征的缺點(diǎn)，從整體上更全面地認(rèn)識(shí)了研究區(qū)不同地質(zhì)時(shí)期的構(gòu)造特征，綜合烴源巖和油氣成藏的認(rèn)識(shí)，最終指出研究區(qū)南部的正反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶是下步勘探的有利區(qū)，其上的斷塊圈閉是下步勘探的最有利目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：三維構(gòu)造演化；斷陷盆地；正反轉(zhuǎn)構(gòu)造；南圖爾蓋盆地

E-mail：huojj@petrochina.com.cn。

阿克沙布拉克（Akshabulak）南次凹位于哈薩克斯坦板塊西南部的圖爾蓋盆地，該盆地處于烏拉爾—天山縫合線轉(zhuǎn)折端剪切帶，分南北兩個(gè)坳陷，中部為隆起。已發(fā)現(xiàn)油氣田集中于南部的Aryskum坳陷，其面積近3×104km2。南圖爾蓋盆地為中生代裂谷盆地[1-4]，主要儲(chǔ)層為J1～K1砂巖。盆地近年來產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，2012年原油年產(chǎn)量已超過1 200萬噸。根據(jù)哈國(guó)的評(píng)價(jià)，南圖爾蓋盆地可采石油資源量為4.5～5億噸。目前發(fā)現(xiàn)約1.5～1.6億噸，待發(fā)現(xiàn)可采資源量近3億噸，因此還有較大勘探潛力。南圖爾蓋盆地二級(jí)構(gòu)造單元由“三凸四凹”壘凹相間組成，油氣資源豐富，盆地北部勘探程度高、已投入開發(fā)油氣田20個(gè)。研究區(qū)阿克沙布拉克南次凹所在的南部（圖1）勘探程度低，深層侏羅系突破井單井產(chǎn)量高，油氣資源豐富，產(chǎn)層主要為J1、J2。由于處在縫合線轉(zhuǎn)折端剪切帶的最南部，故阿克沙布拉克南次凹?jí)号?qiáng)烈、構(gòu)造演化期次多、構(gòu)造復(fù)雜，勘探難度大，目前勘探進(jìn)入了“瓶頸”期。為了打開勘探局面，進(jìn)一步準(zhǔn)確落實(shí)勘探有利區(qū)和成藏有利帶，有必要開展具有針對(duì)性的三維構(gòu)造演化分析。

圖1 研究區(qū)位置圖

1 三維構(gòu)造演化分析

1.1 區(qū)域地質(zhì)及動(dòng)力學(xué)背景分析

受烏拉爾—天山縫合帶的雙重影響，在南部特提斯洋逐漸關(guān)閉的擠壓應(yīng)力作用下，沿盆地西緣產(chǎn)生走滑，形成Karatau大斷層。南圖爾蓋的盆地結(jié)構(gòu)和局部構(gòu)造均受到該斷層的影響。從動(dòng)力學(xué)背景來分析區(qū)域上存在兩套應(yīng)力體系，早期是早海西期的左旋拉張應(yīng)力體系，晚期晚燕山期變換成右旋壓扭應(yīng)力體系。南圖爾蓋盆地的凹陷普遍具有東斷西超的特點(diǎn)，剖面上發(fā)育四個(gè)構(gòu)造沉積演化階段，各個(gè)階段特點(diǎn)不同。從下往上依次為，海西晚期至三疊紀(jì)基底構(gòu)造演化階段——裂谷旋回期；早～中侏羅紀(jì)的斷陷湖盆演化階段——裂谷擴(kuò)張期；晚侏羅紀(jì)至白堊紀(jì)的拗陷演化階段——坳陷轉(zhuǎn)換期；第三紀(jì)至今為喜馬拉雅碰撞抬升階段——抬升期。

1.2 三維構(gòu)造演化分析

通過三維可視化技術(shù)快速、直觀、立體、全局地分析了研究區(qū)的構(gòu)造形態(tài)及古地貌，完成了不同時(shí)期三維古地勢(shì)圖。通過分析可以把握不同時(shí)期的構(gòu)造特點(diǎn)，結(jié)合J1成熟烴源巖的分布及構(gòu)造演化，可以更好地認(rèn)識(shí)到構(gòu)造演化及其對(duì)油氣運(yùn)移的作用，分析阿克沙布拉克南次凹斷陷盆地深層關(guān)鍵期構(gòu)造演化規(guī)律并制作了地質(zhì)模式圖[5-6]，從下至上按照沉積先后排列：J2沉積前J1古地勢(shì)圖（圖2下），J1為成熟的烴源巖層，呈現(xiàn)南低北高、東西夾持的特征，地層向西部和北東的構(gòu)造高部位具有超覆特征，斷裂主要為正斷裂。從近東西向過Tuz-18井—Tuz-7井—Tuz-10井的地質(zhì)模式圖和近南北向過Tuz-8井—Tuz-10井的地質(zhì)模式圖可見，此時(shí)斷裂以近南北向的正斷裂為主，主要分布在古隆起的邊部；J3km沉積前J2古地勢(shì)圖（圖2中），J2末期普遍認(rèn)為存在高品質(zhì)的烴源巖，此時(shí)構(gòu)造發(fā)生了很大的改變，呈現(xiàn)快速沉降、擴(kuò)張沉積的特征，此時(shí)沉積中心向凹陷中部轉(zhuǎn)移，南部仍存在殘余凹地，構(gòu)造整體幅度變低，正斷裂廣泛發(fā)育，從過Tuz-18井—Tuz-7井—Tuz-10井的地質(zhì)模式圖和近南北向過Tuz-8井—Tuz-10井的地質(zhì)模式圖均可見，這一時(shí)期的正斷裂多以近南北向?yàn)橹鳎植恳泊嬖诮睎|向的正斷裂；K1nc沉積前J3ak古地勢(shì)圖（圖2上）構(gòu)造發(fā)生了翻天覆地的變化，此時(shí)研究區(qū)南部已經(jīng)大規(guī)模隆升，古地貌此時(shí)呈現(xiàn)北低南高的特征，地層向南部具有削蝕特征；從過Tuz-18井—Tuz-7井—Tuz-10井的地質(zhì)模式圖和近南北向過Tuz-8井—Tuz-10井的地質(zhì)模式圖可見，研究區(qū)應(yīng)力體系已經(jīng)徹底改變，受到壓扭應(yīng)力的影響研究區(qū)南部被逆沖推覆形成了隆起，逆斷裂和正斷裂均清晰可見，研究區(qū)南部和西南部地層因推覆程度的不同在兩個(gè)地質(zhì)剖面上明顯存在沖斷和削蝕的特征。通過本次三維構(gòu)造演化研究徹底改變了以往沉積和沉降中心均在凹陷中部、研究區(qū)僅發(fā)育正斷裂、地層向凹陷四周均為超覆減薄的認(rèn)識(shí)。

1.3 多技術(shù)融合確定斷裂方案及組合關(guān)系

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)，通過地震相干數(shù)據(jù)體、以及曲率、傾角屬性體對(duì)研究區(qū)的斷裂展布和組合進(jìn)行了分析[7-9]，通過多種方法的融合，結(jié)合三維構(gòu)造演化成果確定了本區(qū)的斷裂方案和組合，認(rèn)識(shí)到本區(qū)斷裂早期為近南北向的正斷裂，晚期為近東西向的逆斷裂，平面上后期形成的逆斷裂對(duì)正斷裂具有切割特征，形成了近似棋盤格子的格局，見圖3（圖中紅色為正斷裂，藍(lán)色為逆斷裂）。

圖3 斷裂類型及平面分布圖

2 認(rèn)識(shí)

阿克沙布拉克南次凹存在正反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造帶，這一構(gòu)造帶配合J1成熟烴源巖的分布，可以看出正反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶為成藏有利區(qū)。依據(jù)如下：從過Tuz-8井—Tuz-10井的地震剖面（圖4）可見研究區(qū)南部存在正反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶，剖面南部可見J1巨厚烴源巖地層反映了其沉積時(shí)該位置較低，后期受到逆斷裂的影響構(gòu)造發(fā)生反轉(zhuǎn)，現(xiàn)今研究區(qū)南部處于構(gòu)造相對(duì)較高位置，這種早期低凹后期被反轉(zhuǎn)抬升的構(gòu)造就為正反轉(zhuǎn)構(gòu)造，其形成的構(gòu)造帶即正反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶（圖4）。研究區(qū)成熟烴源巖J1地層具有較強(qiáng)的生烴能力，后期抬升后只要處在生烴門限之下即可大量排烴，生成的烴類優(yōu)先向構(gòu)造高部位的圈閉聚集?？梢娬崔D(zhuǎn)構(gòu)造帶所在的研究區(qū)南部是下步勘探的有利區(qū)，從圖3可以看出三維構(gòu)造演化分析識(shí)別的正反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶斷裂大量發(fā)育，斷塊、斷鼻圈閉發(fā)育，配合成熟烴源巖的展布，這些圈閉即是下步勘探的最有利目標(biāo)。

圖4 過Tuz-8井—Tuz-10井地震剖面圖

3 結(jié)論

三維構(gòu)造演化分析比二維構(gòu)造演化分析更直觀、立體、全面，在構(gòu)造演化分析時(shí)可以有效避免單一二維剖面的局限，可以將地質(zhì)特點(diǎn)更加逼真地凸顯出來，更有利于研究人員把握構(gòu)造演化的規(guī)律和特點(diǎn)。

通過本次三維構(gòu)造演化研究，發(fā)現(xiàn)阿克沙布拉克南次凹存在近東西向的逆斷裂，地層在研究區(qū)南部具有反轉(zhuǎn)特征，并且南部存在巨厚的J1烴源巖層；由于反轉(zhuǎn)程度的不同研究區(qū)南部地層呈現(xiàn)削蝕、沖斷等多種接觸關(guān)系；通過三維構(gòu)造演化分析認(rèn)識(shí)到研究區(qū)南部的正反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上發(fā)育的斷塊、斷鼻圈閉是本區(qū)深層下步勘探的有利目標(biāo)。

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Analysis of 3D Structure Evolution and Its Application to Target Optimization in Deep Fault Block of Rift Basin

HUO Jinjie1, LI Jing1, CHEN Wenli1, SHI Linqi2, QI Mingxia2
（1. Geophysical Research Department, Exploration and Development Research Institute of CNPC Xinjiang Oilfield Company, Urumqi Xinjiang 830013, China; 2. Karamay Mud Logging Engineering Company, CNPC Xibu Drilling Engineering Company Limited, Karamay 83000, China; 3. Oil and Gas Strategic Planning Research Department, Exploration and Development Reasearch Institute of CNPC Xinjiang Oilfield Company, Karamay 834000, China）

Abstract：In this paper, with Akshabulak sub-sag of South Tuergai basin as an example, a brief introduction has been made on 3D structure evolution analysis and its application to target optimization in deep fault block of rift basin. The structural characteristics of study area can not be reflected fully with conventional 2D structure evolution analysis. Through 3D structure evolution analysis，this shortcoming can been overcome. The structural characteristics of the study area in different geological period can be understood comprehensively. Combined with understanding about source rock and hydrocarbon accumulation, it has been made clearly that the positive inversion structural belt in the southern part of the study area is the most favorable area for the next exploration, and the fault block traps are the most favorable exploration targets for the future.

Keywords：3D structure evolution; rift basin; positive inversion structures; South Tuergai basin

中圖分類號(hào)：P631.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.01.032

文章編號(hào)：1008-2336（2016）01-0032-04

收稿日期：2015-04-09；改回日期：2015-05-16

第一作者簡(jiǎn)介：霍進(jìn)杰，男，1978年生，高級(jí)工程師，2006年畢業(yè)于石油大學(xué)（北京），從事綜合地質(zhì)研究。