分段生長(zhǎng)模式下斷層邊部微幅度構(gòu)造分析

陳司鐸，閆百泉，韓小龍，韓文伯

（1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；2.內(nèi)蒙古蒙維科技有限公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012400）

分段生長(zhǎng)模式下斷層邊部微幅度構(gòu)造分析

陳司鐸1，閆百泉1，韓小龍2，韓文伯1

（1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；2.內(nèi)蒙古蒙維科技有限公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012400）

文中以松遼盆地杏北開(kāi)發(fā)區(qū)F278b斷層為例，優(yōu)選Surfer軟件6種插值方法，生成葡I11層構(gòu)造等值線圖。以三維地震精細(xì)解釋為基礎(chǔ)，讀取線道號(hào)數(shù)據(jù)與斷距數(shù)據(jù)，編制距離-斷距曲線圖，確定斷層橫向分段位置。以斷圈形成機(jī)制為指導(dǎo)，尋找斷層分段生長(zhǎng)部位與斷層邊部的微幅度構(gòu)造分布規(guī)律，統(tǒng)計(jì)發(fā)育微幅度構(gòu)造位置的井與分段生長(zhǎng)點(diǎn)附近井的砂地比，系統(tǒng)分析斷層橫向分段生長(zhǎng)位置、地層能干性差異與微幅度構(gòu)造的關(guān)系。研究結(jié)果表明：1）Surfer軟件6種插值方法中，最小曲率法在斷層邊部、井位控制區(qū)域內(nèi)部、邊界部位等與實(shí)際情況相比較符合；2）斷層下盤(pán)的微幅度構(gòu)造與上盤(pán)的微幅度構(gòu)造受斷層橫向分段生長(zhǎng)影響，呈正弦曲線分布關(guān)系，交替出現(xiàn)；3）斷層邊部上盤(pán)負(fù)向微幅度構(gòu)造處砂巖體積分?jǐn)?shù)較高，下盤(pán)正向微幅度構(gòu)造處與斷層分段生長(zhǎng)點(diǎn)附近砂巖體積分?jǐn)?shù)比較低。

插值方法優(yōu)選；斷圈形成機(jī)制；斷層橫向分段生長(zhǎng)；微幅度構(gòu)造

0　引言

目前，大慶油田已進(jìn)入高含水階段，由于水驅(qū)的作用剩余油分布有著不確定性，整體呈高度分散，局部相對(duì)富集狀態(tài)，但卻有規(guī)律可循，這就要求對(duì)研究區(qū)內(nèi)部的微幅度構(gòu)造必須有明確認(rèn)識(shí)，與此同時(shí)，斷層的影響也不容小覷［1-2］。在油田的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，斷層邊部的剩余油相對(duì)富集，因此，需要綜合考慮地質(zhì)因素，有針對(duì)性地部署定向井，從而為油田提高產(chǎn)量。水平井對(duì)構(gòu)造精度的要求又比較高，因此利用三維地震資料進(jìn)行井震結(jié)合的綜合研究，為精細(xì)定向挖潛提供技術(shù)支撐顯得尤為必要。隨著井震結(jié)合構(gòu)造描述工作的不斷深入，微幅度構(gòu)造的描述不斷精細(xì)，斷層刻畫(huà)的精度不斷提高，因此，有必要深入開(kāi)展斷層分段生長(zhǎng)研究工作，完善斷層邊部微幅度構(gòu)造精細(xì)解釋方法。

近年來(lái)部分學(xué)者對(duì)于大慶長(zhǎng)垣地區(qū)斷層的形成與演化進(jìn)行了深入的研究［3］，還對(duì)斷層平面分段生長(zhǎng)和定量判別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了很多有益的探討，認(rèn)為斷層的生長(zhǎng)主要經(jīng)歷3個(gè)階段：孤立成核階段、“軟連接”階段和“硬連接”階段。不同生長(zhǎng)階段伴隨不同類(lèi)型斷層圈閉（斷圈）的形成［4］，為此并提出定量恢復(fù)斷層形成演化過(guò)程的方法［5］。近幾年微幅度構(gòu)造識(shí)別的常用方法主要有：1）構(gòu)造趨勢(shì)面分析法；2）數(shù)據(jù)體等時(shí)切片法；3）相干體技術(shù)法；4）井點(diǎn)數(shù)據(jù)小網(wǎng)格成圖法［6］。

通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)對(duì)于分段生長(zhǎng)斷層邊部的微幅度構(gòu)造及分布規(guī)律刻畫(huà)不夠精細(xì)；缺少地層能干性這一因素對(duì)于斷層分段生長(zhǎng)與微幅度構(gòu)造分布規(guī)律影響的分析。本文提出以斷圈形成機(jī)制為指導(dǎo)，結(jié)合井點(diǎn)數(shù)據(jù)小網(wǎng)格成圖法的微幅度構(gòu)造精細(xì)識(shí)別方法，應(yīng)用該方法斷層橫向分段生長(zhǎng)位置與斷層邊部發(fā)育的微幅度構(gòu)造匹配良好，并對(duì)斷層橫向分段生長(zhǎng)位置與微幅度構(gòu)造發(fā)育位置的巖性對(duì)比分析，尋找斷層邊部巖性對(duì)微幅度構(gòu)造分布的影響。

1　區(qū)域概況

大慶油田位于松遼盆地中央凹陷長(zhǎng)垣二級(jí)構(gòu)造帶上，研究區(qū)位于大慶長(zhǎng)垣杏樹(shù)崗構(gòu)造北部的杏樹(shù)崗油田［7］，西部和齊家古龍凹陷相鄰，東部和三肇凹陷相接，大慶長(zhǎng)垣北部為杏樹(shù)崗構(gòu)造，南部為葡萄花構(gòu)造，東北部為太平屯構(gòu)造［8］。構(gòu)造位于松遼盆地北部中央坳陷區(qū)大慶長(zhǎng)垣二級(jí)構(gòu)造帶中部的三級(jí)上。油水分布受二級(jí)構(gòu)造控制，油層埋深為800～1 200 m［9］。杏北開(kāi)發(fā)區(qū)的構(gòu)造是松遼盆地中央坳陷的一個(gè)三級(jí)構(gòu)造，該構(gòu)造較平緩，兩翼基本對(duì)稱(chēng)，構(gòu)造長(zhǎng)軸為20.40 km，短軸為7.33 km，最深閉合高度為94.40 m，閉合面積80.80 km2，構(gòu)造高點(diǎn)偏向西北［10-11］。該構(gòu)造北部被斷層切割成為多個(gè)北西向的斷塊條帶，研究區(qū)域內(nèi)發(fā)育北東向和北西向張扭力大斷層14條，為正斷層［12-13］。

2　微幅度構(gòu)造精細(xì)識(shí)別

2.1插值方法優(yōu)選

Surfer 12插值方法一共有12種［14-15］，常用的方法主要有反距離加權(quán)插值法、克里金插值法、最小曲率插值法、徑向基函數(shù)插值法、最近鄰點(diǎn)插值法和線性插值三角網(wǎng)法。

本次研究首先從6種方法中優(yōu)選出1種最符合實(shí)際情況的插值方法。在井控制區(qū)邊部、斷層附近、沒(méi)有斷層影響的部位隨機(jī)選取20口直井，讀取每一口井6種插值方法生成的深度數(shù)據(jù)，并與實(shí)際深度數(shù)據(jù)相比較，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與誤差分析（見(jiàn)表1）。

通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)前5種方法誤差比較大，最小曲率插值方法在井控制區(qū)域內(nèi)及邊界附近誤差都比較小。根據(jù)以上研究分析，最小曲率插值法成圖最符合要求，誤差最小。因此，本次研究以最小曲率插值法來(lái)完成，構(gòu)造圖網(wǎng)格化精度選擇10×10。

2.2斷圈形成機(jī)制

從轉(zhuǎn)換帶與斷圈分布規(guī)律得出，斷層遮擋圈閉受控于轉(zhuǎn)換帶之間的完整斷層段，而斷背斜圈閉則受控于轉(zhuǎn)換帶發(fā)育處，所以，斷層遮擋圈閉發(fā)育于反向斷層的下盤(pán)，而斷背斜圈閉發(fā)育于順向斷層的上盤(pán)。這與斷層的分段生長(zhǎng)機(jī)制是息息相關(guān)的，主要體現(xiàn)在斷裂走向上斷距的變化。

對(duì)于完整的孤立斷層而言，斷層中部的位移最大，向兩側(cè)端點(diǎn)逐漸減小至0，因此，在斷層下盤(pán)的地層發(fā)生掀斜翹傾，沿著斷層走向由斷層中部向兩側(cè)地層彎曲形成長(zhǎng)軸垂直于斷層走向的橫向背斜 （見(jiàn)圖1）；而斷層上盤(pán)地層變形則相反，即沿著斷層走向由斷層中部向兩側(cè)地層彎曲形成長(zhǎng)軸垂直于斷層走向的向斜，因此，在斷層的下盤(pán)易形成斷層遮擋圈閉，實(shí)質(zhì)為橫向背斜形成的一種。對(duì)于分段生長(zhǎng)斷層而言，在斷層分段生長(zhǎng)連接點(diǎn)處，斷裂斷距依然是偏小的，但斷層上盤(pán)地層在生長(zhǎng)點(diǎn)兩側(cè)斷層孤立段形成的向斜地層彎曲形態(tài)到生長(zhǎng)點(diǎn)處構(gòu)成了背斜形態(tài)，而且長(zhǎng)軸方向也是垂直斷層走向，也為橫向背斜的一種；相反，在斷層下盤(pán)，在生長(zhǎng)點(diǎn)兩側(cè)斷層孤立段形成的背斜地層彎曲形態(tài)到生長(zhǎng)點(diǎn)出則構(gòu)成了向斜形態(tài)。此外，對(duì)于順向斷層上盤(pán)的橫向背斜而言，由于斷層上盤(pán)地層變形過(guò)程中易于形成逆牽引變形，因此形成的橫向背斜往往具有自圈部分，但橫向背斜大范圍內(nèi)還是受斷層遮擋控制邊界的。

斷層遮擋圈閉和斷背斜圈閉宏觀上均為局部正向構(gòu)造，是油氣運(yùn)聚和剩余油匯聚的有利指向區(qū)。對(duì)于開(kāi)發(fā)區(qū)塊而言，在密集井網(wǎng)條件下考慮斷層遮擋圈閉和斷背斜圈閉發(fā)育規(guī)律部署挖潛剩余油井位顯然是不合適的。因?yàn)閿嗳ο鄬?duì)更宏觀，范圍相對(duì)較大，只有在斷圈內(nèi)進(jìn)一步搜索斷裂控制的微幅度正向構(gòu)造，尤其是斷層邊部的正向微幅度構(gòu)造對(duì)指導(dǎo)剩余油分布才是有實(shí)際意義的。為此，考慮斷層分段生長(zhǎng)控制的局部正向構(gòu)造發(fā)育特征，對(duì)分段生長(zhǎng)斷層F278b可能發(fā)育的局部正向構(gòu)造進(jìn)行了預(yù)測(cè)。以此指導(dǎo)在局部正向構(gòu)造中進(jìn)一步尋找微幅度正向構(gòu)造。

2.3斷圈控制的微幅度構(gòu)造識(shí)別方法

地震精細(xì)解釋是識(shí)別微幅度構(gòu)造的直接手段，然而當(dāng)?shù)卣鸾忉尵冗_(dá)不到能夠識(shí)別所需尺度的微幅度構(gòu)造要求時(shí)，則需要尋找能夠預(yù)測(cè)微幅度構(gòu)造分布的有效手段。斷裂上盤(pán)和下盤(pán)的邊部均發(fā)育微幅度的斷鼻構(gòu)造，這些小斷鼻為斷層相關(guān)的橫向褶皺成因機(jī)制與受斷裂分段生長(zhǎng)機(jī)制控制。下盤(pán)的微幅度斷鼻與斷層遮擋圈閉成因機(jī)制相似，上盤(pán)的微幅度斷鼻與斷背斜圈閉的成因機(jī)制類(lèi)似。斷層下盤(pán)的微幅度構(gòu)造與上盤(pán)的微幅度構(gòu)造呈正弦曲線分布?；跀嗔逊侄紊L(zhǎng)機(jī)制特征，對(duì)葡I11層內(nèi)的精細(xì)地震解釋斷層F278b編制斷距-距離關(guān)系（見(jiàn)圖2a）。

由圖2看出，斷層下盤(pán)的正向微幅度斷鼻與斷層孤立段對(duì)應(yīng)，而斷層上盤(pán)的正向微幅度斷鼻與斷層分段生長(zhǎng)連接區(qū)域相對(duì)應(yīng)，上下盤(pán)的正向微幅度斷鼻沿著斷裂走向呈正弦曲線，即此消彼漲的分布關(guān)系。這也進(jìn)一步證實(shí)了斷層邊部的微幅度構(gòu)造與斷圈一樣，也是受斷裂分段生長(zhǎng)機(jī)制控制形成。此外，為了進(jìn)一步說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，選取插值方法識(shí)別的微幅度構(gòu)造與該斷層基于原有地震解釋繪制精細(xì)斷距-距離曲線圖厘定的微幅度構(gòu)造分布來(lái)看，精細(xì)地震解釋F278b斷層發(fā)育5個(gè)斷層分段生長(zhǎng)的連接點(diǎn)，與斷距-距離曲線厘定的分段點(diǎn)吻合，而且斷距-距離曲線的波動(dòng)顯示可能存在更多的地震沒(méi)有解釋出來(lái)的分段點(diǎn)。而斷距-距離曲線反映斷裂是六段式生長(zhǎng)，斷裂在下盤(pán)相應(yīng)發(fā)育4個(gè)斷背斜、小斷鼻等正向構(gòu)造，其間沿著斷裂上盤(pán)發(fā)育3個(gè)明顯的向斜構(gòu)造。

2.4斷層分段生長(zhǎng)、微幅度構(gòu)造與地層能干性的關(guān)系

巖石存在能干性差異，斷層核部發(fā)育在能干性地層，且位移最大。斷層末端發(fā)育在非能干性巖層，且從能干性地層至非能干性地層位移逐漸減小，非能干性地層為發(fā)育斷層疊覆帶的典型部位。隨著斷層不斷活動(dòng)，斷層位移不斷累積，多個(gè)小斷層尾部受地層能干性的影響，在非能干性地層通過(guò)軟連接至硬連接等一系列過(guò)程逐漸生長(zhǎng)成為一條大斷層。根據(jù)文中斷圈形成機(jī)制所述，斷層上盤(pán)生長(zhǎng)點(diǎn)兩側(cè)斷層孤立段形成向斜地層的彎曲形態(tài)到生長(zhǎng)點(diǎn)處構(gòu)成了背斜形態(tài)，在斷層下盤(pán)在生長(zhǎng)點(diǎn)兩側(cè)斷層孤立段形成的背斜地層彎曲形態(tài)到生長(zhǎng)點(diǎn)出則構(gòu)成了向斜形態(tài)，因此受地層能干性的差異分段生長(zhǎng)斷層控制多個(gè)微幅度構(gòu)造。通過(guò)F278b斷層附近井薩Ⅲ11-1至葡Ⅰ12砂巖數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出斷層分段生長(zhǎng)部位、微幅度構(gòu)造與地層能干性差異之間的關(guān)系（見(jiàn)圖3）。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與文中斷層分段生長(zhǎng)控制微幅度構(gòu)造分布的規(guī)律相符。從數(shù)據(jù)中可以看出，斷層上盤(pán)在該層位內(nèi)的負(fù)向微幅度構(gòu)造砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高。這說(shuō)明該斷層邊部地層能干性較強(qiáng)的部位發(fā)育負(fù)向微幅度構(gòu)造，地層能干性較弱的部位發(fā)育正向微幅度構(gòu)造，地層能干性弱的部位為斷層分段生長(zhǎng)部位。

3　結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)Surfer軟件6種插值方法數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)誤差統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)最小曲率法誤差最小。

2）基于斷層分段生長(zhǎng)部位的準(zhǔn)確判斷以及精細(xì)的斷層解釋結(jié)果，發(fā)現(xiàn)斷層分段生長(zhǎng)部位與識(shí)別出的斷層邊部微幅度構(gòu)造分布位置匹配良好。斷層下盤(pán)的微幅度構(gòu)造與上盤(pán)的微幅度構(gòu)造受斷層橫向分段生長(zhǎng)影響，呈正弦曲線分布關(guān)系交替出現(xiàn)。

3）由于地層平面上的塑性差異及非均質(zhì)性，斷層邊部上盤(pán)負(fù)向微幅度構(gòu)造砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高。說(shuō)明該斷層邊部地層能干性較強(qiáng)的部位發(fā)育負(fù)向微幅度構(gòu)造，地層能干性較弱的部位發(fā)育正向微幅度構(gòu)造，地層能干性弱的部位為斷層分段生長(zhǎng)部位。

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（編輯楊會(huì)朋）

Micro-amplitude structures near faults based on fault segment growth pattern

CHEN Siduo1，YAN Baiquan1，HAN Xiaolong2，HAN Wenbo1
（1.College of Earth Sciences，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China；2.Inner Mongolia Mengwei Technology Co. Ltd.，Ulanqab 012400，China）

In this study，the Fault F278b in the north of Xingshugang development area，Songliao Basin was selected as the study subject.Six interpolation methods were optimized by Surfer，generating the structure contour map of PI11layer.Based on fine interpretation of 3D seismic data，curves reflecting relationships between distance to fault and fault displacement were drawn to identify the fault cross segmentation location by reading the line track number and fault displacement data.Guided by the formation mechanism of fault traps，distribution laws of fault cross segmentation grow places and micro-amplitude structures close to faults were summarized.Then ratios between sandstone and stratum thickness in wells near sectional growing places and micro-amplitude structures were counted to systematically analyze the correlation of fault cross segmentation location and stratigraphic competency difference with micro-amplitude structures.It is demonstrated that interpolation by the minimum curvature method in the fault edge as well as well-controlled areas and edges is the most consistent with the actual situation among six methods.Moreover，micro-amplitude structures in the footwall and hanging wall alternate in forms of sine curves due to the influence of fault cross segmentation growth. In addition，sand contents in the negative micro-amplitude structures in the edge of the hanging wall are generally high，while those in the positive micro-amplitude structures and near faultcross segmentation growth points are commonly lower.

interpolation method optimization；fault trap formation mechanism；fault cross segmentation growth；micro-amplitude structures

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“河道砂體構(gòu)型控剩余油物理模擬”（41172135）；黑龍江省教育廳項(xiàng)目（12541073）

TE132.1+4；P631

A

10.6056/dkyqt201604007

2015-10-11；改回日期：2016-05-22。

陳司鐸，男，1990年生，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橛蜌馓锟碧降刭|(zhì)。E-mail：345955487@qq.com。

引用格式：陳司鐸，閆百泉，韓小龍，等.分段生長(zhǎng)模式下斷層邊部微幅度構(gòu)造分析［J］.斷塊油氣田，2016，23（4）：438-441.

CHEN Siduo，YAN Baiquan，HAN Xiaolong，et al.Micro-amplitude structures near faults based on fault segment growth pattern［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（4）：438-441.