汪 晶，李德郁，劉 睿，秦 童，蔡紀(jì)琰

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渤中X構(gòu)造帶古生界潛山負(fù)反轉(zhuǎn)模式及油氣意義

汪 晶，李德郁，劉 睿，秦 童，蔡紀(jì)琰

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽300452）

近年來(lái)，渤中凹陷X構(gòu)造帶碳酸鹽巖潛山鉆探獲得重大突破，揭示了該區(qū)良好的勘探前景。從渤中X構(gòu)造帶已鉆井資料入手，利用重新處理的疊前深度偏移地震資料，通過(guò)潛山地層的類比識(shí)別、區(qū)域應(yīng)力分析及斷層反轉(zhuǎn)強(qiáng)度分析，探討了該區(qū)負(fù)反轉(zhuǎn)的成因及解釋模式，明確了該區(qū)潛山負(fù)反轉(zhuǎn)的油氣意義。這一構(gòu)造的形成過(guò)程也是古潛山的形成過(guò)程。負(fù)反轉(zhuǎn)對(duì)于古潛山油藏形成的主要貢獻(xiàn)在于形成了一系列構(gòu)造圈閉，同時(shí)古生界地層早期逆沖隆起后遭受長(zhǎng)期多期風(fēng)化剝蝕，形成風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層，是油氣聚集的有利場(chǎng)所。

渤中X構(gòu)造帶；古生界潛山；負(fù)反轉(zhuǎn)模式

1 X構(gòu)造帶概況

渤中X構(gòu)造帶位于渤海中南部海域，處于渤中凹陷西南部，與渤南低凸起相毗鄰，水深約25 m(圖1)。構(gòu)造帶在潛山鉆探獲得重大突破，發(fā)現(xiàn)百米以上的氣層，證實(shí)該區(qū)潛山為天然氣勘探的重要層系。

研究區(qū)目前只有三口井鉆至潛山地層，其中渤中BZ-X-3井鉆遇中生界大套火成巖地層，渤中BZ-X-1和渤中BZ-X-2兩口井鉆遇古生界碳酸鹽巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，指示了該區(qū)潛山勘探的主要層系為古生界碳酸鹽巖地層（圖2）。針對(duì)潛山地層進(jìn)行了三維地震疊前深度偏移重處理，地震資料信噪比得到較大提高，古生界碳酸鹽巖地層與圍巖接觸關(guān)系比以往更清楚、斷層歸位更加準(zhǔn)確，為構(gòu)造和儲(chǔ)層研究奠定了基礎(chǔ)。依據(jù)新的地震資料，對(duì)渤中BZ-X區(qū)潛山內(nèi)幕進(jìn)行了重新解釋，認(rèn)為該區(qū)潛山存在典型的負(fù)反轉(zhuǎn)成因，可根據(jù)負(fù)反轉(zhuǎn)模式進(jìn)行潛山內(nèi)幕構(gòu)造解釋。

2 潛山負(fù)反轉(zhuǎn)解釋模式

2.1 剖面及平面特征

負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造是指逆斷層及其相關(guān)的隆升受到引張作用后發(fā)生伸展構(gòu)造變形，使原來(lái)的相對(duì)隆起的構(gòu)造部位發(fā)生沉降。從X構(gòu)造帶地震剖面上可識(shí)別出3套不同的地震波組特征，通過(guò)與鄰區(qū)已鉆潛山地層的地震反射波組特征和地震相進(jìn)行詳細(xì)的類比和對(duì)比分析，確定該構(gòu)造帶發(fā)育太古界、古生界和中生界等地層[1]。太古界花崗巖在地震剖面上表現(xiàn)為較高頻率的雜亂反射，古生界碳酸鹽巖潛山在地震剖面上表現(xiàn)為低頻、強(qiáng)振幅和較連續(xù)的平行反射特征。渤中BZ-X-3井鉆遇的中生界火山巖地層處于潛山古生界之上，具有低頻、弱振幅和斷續(xù)雜亂反射的地震反射波組特征。

圖1 渤中X構(gòu)造帶區(qū)域位置

圖2 已鉆井連井特征對(duì)比

對(duì)渤中BZ-X區(qū)潛山構(gòu)造精細(xì)解釋認(rèn)為，研究區(qū)平面上西南部為太古界地層直接出露區(qū)，向北古生界地層呈條帶狀出露，東北部則為中生界地層覆蓋區(qū)。剖面上，可見(jiàn)古生界地層在主控?cái)鄬拥南陆当P部位剝蝕嚴(yán)重，殘余厚度較小，呈現(xiàn)高部位厚，低部位薄，甚至“底部尖滅”的楔形體特征(圖3)。

圖3 古生界地層的楔形體特征

2.2 負(fù)反轉(zhuǎn)成因機(jī)制

2.2.1 應(yīng)力背景分析

多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)決定了渤中X構(gòu)造帶現(xiàn)今復(fù)雜的構(gòu)造局面[2-3]。反轉(zhuǎn)構(gòu)造的形成往往與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的變化有關(guān)[4-9]。沉積穩(wěn)定的古生代地層在三疊紀(jì)印支期NNE-SSW向擠壓應(yīng)力的作用下地層抬升，形成了大型逆沖推覆構(gòu)造，并長(zhǎng)期遭受剝蝕；燕山早期在NE向左旋走滑拉張應(yīng)力作用下使得先存逆沖斷裂活化發(fā)生反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出正斷層的特征，這是發(fā)生負(fù)反轉(zhuǎn)的主要時(shí)期，同時(shí)開(kāi)始接受中生界沉積；燕山中后期的擠壓使得中古生代地層再次抬升，中生界遭受大面積剝蝕；新生代喜山運(yùn)動(dòng)以來(lái)，地層發(fā)生裂陷，形成渤海灣盆地，此時(shí)斷層再次激活，上盤下降，接受新生代地層沉積，并經(jīng)歷了新近系整體拗陷階段。因此，該地區(qū)大致經(jīng)歷了逆沖剝蝕—拉張—抬升再剝蝕—裂陷拉張的復(fù)雜演化過(guò)程。

2.2.2 負(fù)反轉(zhuǎn)演化過(guò)程

在古生代末期，研究區(qū)屬被動(dòng)大陸邊緣，接受碳酸鹽巖沉積。三疊紀(jì)時(shí)期，在NNE-SSW向擠壓應(yīng)力為主的印支期擠壓運(yùn)動(dòng)作用下，發(fā)育近東西向的逆沖斷層，同時(shí)斷層的上下兩盤地層均遭受抬升剝蝕，但上盤剝蝕程度大于下盤，剝蝕厚度差異明顯。

晚侏羅世至早白堊世時(shí)期發(fā)生負(fù)反轉(zhuǎn)，在燕山運(yùn)動(dòng)張裂應(yīng)力場(chǎng)作用下先存逆沖斷裂活化發(fā)生反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出正斷層的特征，同時(shí)開(kāi)始接受中生界沉積，由于反轉(zhuǎn)程度較高，使現(xiàn)今斷層在各地層界面完全呈現(xiàn)正斷層特征。

燕山中后期，中古生代地層再次抬升，中生界遭受大面積剝蝕。新生代喜山運(yùn)動(dòng)，古新世以來(lái)，盆地開(kāi)始裂陷，斷層再次激活，并接受新生代地層沉積。新近系時(shí)期，盆地開(kāi)始坳陷，出現(xiàn)大面積整體沉降，構(gòu)造活動(dòng)逐漸減弱（圖4）。

圖4 構(gòu)造演化過(guò)程

2.2.3 斷層反轉(zhuǎn)強(qiáng)度分析及負(fù)反轉(zhuǎn)模式

借助斷層落差統(tǒng)計(jì)可直觀地對(duì)研究區(qū)負(fù)反轉(zhuǎn)斷層F進(jìn)行反轉(zhuǎn)強(qiáng)度描述，當(dāng)負(fù)反轉(zhuǎn)斷層由逆斷層轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜鄬訒r(shí)，上盤與下盤地層厚度差表現(xiàn)為由負(fù)值到正值的轉(zhuǎn)變, 其絕對(duì)值則體現(xiàn)了斷層在某一階段的活動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)分析可以看出，該斷層早期為逆斷層、晚期先存逆沖斷裂活化發(fā)生反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出正斷層的特征，說(shuō)明其經(jīng)歷了印支期-燕山期的構(gòu)造負(fù)反轉(zhuǎn)，且斷層中部反轉(zhuǎn)程度最高（圖5）。

圖5 F斷層斷層落差統(tǒng)計(jì)

構(gòu)造負(fù)反轉(zhuǎn)導(dǎo)致了該區(qū)不同沉積期古地貌形態(tài)的變化，負(fù)反轉(zhuǎn)F斷層以南地層在印支期表現(xiàn)為逆沖推覆構(gòu)造形態(tài)，到燕山期經(jīng)歷負(fù)反轉(zhuǎn)，并經(jīng)歷了新生界的裂陷，造成了構(gòu)造形態(tài)上的古隆今凹（圖6）。

圖6 渤中X構(gòu)造帶負(fù)反轉(zhuǎn)模式

3 負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造的油氣意義

負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造的存在表明研究區(qū)的構(gòu)造演化經(jīng)歷了由早期擠壓應(yīng)力到晚期拉張應(yīng)力的轉(zhuǎn)換[10]，早期擠壓形成的構(gòu)造帶在晚期拉張應(yīng)力作用下使研究區(qū)具備了良好的油氣圈閉和儲(chǔ)集條件。

首先，負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造經(jīng)歷了早期沖斷隆升、晚期反轉(zhuǎn)沉降的多期活動(dòng)過(guò)程，導(dǎo)致沿?cái)嗔褞Оl(fā)育了不同類型的圈閉構(gòu)造，包括斷背斜和斷塊圈閉等，負(fù)反轉(zhuǎn)對(duì)這些圈閉的形成起了主要控制作用。

其次，負(fù)反轉(zhuǎn)對(duì)碳酸鹽巖古潛山油藏的貢獻(xiàn)還在于形成良好的儲(chǔ)層。逆斷層上盤擠壓強(qiáng)烈，抬升高，裂縫發(fā)育，其風(fēng)化、剝蝕和淋濾程度相對(duì)較高，這就為油氣富集提供了良好的儲(chǔ)集條件；而其儲(chǔ)集性能主要受控于縫隙的發(fā)育程度，斷層逆沖越強(qiáng)烈，風(fēng)化剝蝕越明顯，負(fù)反轉(zhuǎn)程度越高，油氣越富集高產(chǎn)。

最后，負(fù)反轉(zhuǎn)斷層活動(dòng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，連通性好，是理想的油氣運(yùn)移通道。構(gòu)造帶在第三系和潛山均有油氣發(fā)現(xiàn)，證實(shí)本區(qū)為具有多層系、多類型特點(diǎn)的復(fù)式油氣聚集區(qū)帶，而負(fù)反轉(zhuǎn)斷層起到了疏導(dǎo)油氣的良好作用。

4 結(jié)論

在印支、燕山和喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響下，研究區(qū)呈現(xiàn)負(fù)反轉(zhuǎn)特征。負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造與研究區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造格局有著十分密切的關(guān)系。研究區(qū)裂陷是在古生界基底遭受強(qiáng)烈的擠壓隆起及剝蝕作用背景上發(fā)育起來(lái)的“古隆今凹”，這一構(gòu)造的形成過(guò)程也是古潛山的形成過(guò)程。同時(shí)，負(fù)反轉(zhuǎn)對(duì)于古潛山油藏形成的主要貢獻(xiàn)在于形成了一系列構(gòu)造圈閉，古生界地層早期逆沖隆起后遭受長(zhǎng)期多期風(fēng)化剝蝕，形成風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層，是油氣聚集的有利場(chǎng)所。在負(fù)反轉(zhuǎn)解釋模式的指導(dǎo)下識(shí)別出的古生界碳酸鹽巖地層出露區(qū)，為該區(qū)下一步鉆探目標(biāo)的選擇指明了方向。

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編輯：趙川喜

1673–8217（2017）05–0018–04

TE122

A

2017–01–09

汪晶，物探工程師， 1987年生，2012年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事地震資料解釋工作。