渤海遼中凹陷構造反轉作用下沉積模式認識及應用
——以JX 油田西塊東營組為例

宋洪亮，李彥來，汪瑞宏，顏冠山，劉 斌

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

構造反轉是指構造發(fā)育過程中，變形方式或運動方向發(fā)生反向變化的構造作用。目前研究多集中于構造反轉成因及其成藏分析[1-6]，而對于構造反轉與沉積模式的關系研究較少[7-8]，甚至將其關系割裂開來進行單獨研究[9-10]，導致對砂體展布規(guī)律、范圍認識不清，致使開發(fā)方式和井位部署不合理，油田開發(fā)效果較差。JX油田構造反轉特征多為早期構造沉降轉為晚期上隆，通過對構造活動期次及特征的分析，結合古地貌對沉積模式進行研究，從而對砂體范圍、水體倍數進行分析，調整部署注水井，改變開發(fā)方式，并取得了較好的增產效果。

1 油田概況

JX油田位于渤海東北部遼東灣海域遼中凹陷中段的中洼反轉帶（圖1），油田被郯廬走滑斷裂貫穿，分為東、西兩塊，西塊主要含油層位為東營組東二段和東三段，為辮狀河三角洲前緣沉積，儲層巖性主要為細粒和中-細粒巖屑長石砂巖，厚度大，砂巖百分含量高，各油組砂巖含量平均為30%～60%，部分油組可高達70%以上。西塊油層主要分布于高部位，呈現窄條狀大邊水特征，主要為天然能量開發(fā)，初期產量較高，開發(fā)效果較好，目前部分井區(qū)地層壓力下降較快，產量較低。

圖1 JX 油田區(qū)域構造位置

2 區(qū)域構造運動及特征

遼中1號斷裂是郯廬斷裂帶在遼東灣段的一條分支斷裂，自南部的渤東凹陷一直延伸到遼中凹陷的北部。該斷裂表現為負花狀或多級“Y”字形組合樣式，主斷裂切割深度大，斷面南段直立、北段東傾，貫穿并切割整個JX油田。受區(qū)域構造運動強弱影響，遼中1號斷層走滑運動具有期次性，走滑運動強烈期引起部分區(qū)域構造反轉，雙重作用對油田西塊沉積模式影響很大，使不同層位甚至不同油組砂體范圍差別較大，影響開發(fā)效果，因此對于JX油田，應在走滑運動構造背景下開展沉積模式的研究。

2.1 渤海區(qū)域構造運動及構造樣式

渤海地區(qū)自新生代以來發(fā)生的構造事件主要有華北運動、孔店運動、濟陽運動和東營運動等，并在新構造時期發(fā)生了顯著的斷裂活動（表1、圖2）。中生代末期發(fā)生的華北運動以及新生代時期的孔店運動和濟陽運動在渤海全區(qū)形成了區(qū)域角度不整合，對目的層東營組的沉積模式影響較小，故在此不做贅述。

圖2 遼東灣海域構造演化剖面

表1 渤海地區(qū)主要構造事件與運動學特征

漸新世末期的東營運動是一個范圍廣泛、強度較大的區(qū)域性構造運動，正好處在盆地由裂陷階段向坳陷階段過渡的關鍵時期。東營運動在渤海地區(qū)主要形成了3種構造現象：①在各個坳陷內形成了眾多的小規(guī)模次級斷層，從而使早期形成的各類構造進一步復雜化；②形成古近系和新近系之間的區(qū)域性不整合；③盡管渤海灣盆地在該時期呈現裂陷伸展特征，且拉伸量較大，但由于伸展裂陷盆地受局部擠壓應力作用，盆地內形成構造反轉現象。

遼中凹陷在古近紀早、中期整體處于強拉張弱走滑應力場環(huán)境，遼中1號斷裂表現為拉張走滑；古近紀中晚期在拉張的背景下疊加強走滑作用，遼中1號斷裂走滑強度大，并在遼中凹陷內部派生出大量近EW向次級小斷裂，走滑運動明顯[11]，JX油田西塊目的層段為古近紀中期，走滑運動較劇烈。

走滑活動期如何影響構造格局和樣式，可通過物理模擬進行相應研究。實驗儀器可根據實驗需要施加不同方向的拉伸應力、擠壓應力和剪切應力，模擬多方向的伸展構造、擠壓構造及剪切構造等構造樣式。實驗擋板兩端可多向自由活動，進行雙側擠壓，針對擠壓盆地，選取相似度較好的松散石英砂作為實驗材料，針對不同巖性分別采取不同粒度的石英砂以期更接近實際的地層組合規(guī)律。研究區(qū)東營組地層的巖性為細沙巖，實驗中選用80～100目的粗粒松散石英砂作為實驗材料。

實驗初始模型如圖3a所示，模擬發(fā)生左行走滑運動。當單側擠壓量達到13.6 mm時，在原來基底裂隙之上的沉積蓋層中開始發(fā)育初始走滑變形帶，其影響范圍較窄，走滑位移量也較?。▓D3b）。隨著擠壓量的增大，走滑變形帶的影響范圍逐漸擴大，最終形成線性的純剪切走滑斷裂帶和菱形的壓扭走滑斷裂帶，而且純剪切走滑的位移要比壓扭走滑大，但影響范圍相對要?。▓D3c）。沿最終模型走滑帶切一條剖面，可以發(fā)現褶皺高點遷移現象，并形成構造反轉現象。

圖3 遼中1號斷層走滑運動物理模擬模型及結果

2.2 構造反轉與沉積模式

JX油田西塊物源主要來自東部的古復洲水系，物源供給充足，砂體發(fā)育，東三段沉積時期存在兩個沉積中心。綜合分析認為，東二段沉積時期為曲流河三角洲相沉積，東三段主要為辮狀河三角洲前緣沉積；根據巖電特征，主要發(fā)育水下分流河道、河口壩等沉積微相。

受構造反轉影響，地層從老到新古地貌高點逐漸南移。東三段早期古地貌低點位于JX-1井-JX-6井區(qū)附近和JX-3井區(qū)（圖4a），東三段晚期古地貌低點位于JX-5井區(qū)和JX-2D井-JX-3井區(qū)附近（圖4b），東二段早期古地貌低點位于JX-5井-JX-2D井區(qū)（圖4c）。說明東三段早期與晚期之間及東三段晚期與東二段早期之間存在走滑活動期，古地貌變化較大。

圖4 JX油田西塊東營組時期古地貌特征

在物源供給較充足的條件下，砂體厚度、砂巖百分含量與古地貌直接相關，東三段早期沉積中心分別為JX-1井-JX-6井區(qū)和JX-3井區(qū)，形成了兩大分支物源，JX-3井區(qū)和JX-1井-JX-6井區(qū)砂巖百分含量較高，JX-2D井區(qū)砂巖百分含量較低；后由于走滑引起構造反轉，古地貌高點逐漸南移，東三段晚期沉積中心位于JX-5井區(qū)和JX-2D井-JX-3井區(qū)，東三段晚期JX-1井區(qū)砂巖百分含量最低，JX-5井區(qū)和JX-2D井-JX-3井區(qū)砂巖百分含量較高（表2）。砂巖百分含量進一步證實西塊東三段可分為兩大分支，沉積中心砂體厚度大，砂巖百分含量高。

表2 JX油田西塊東三段砂巖百分含量

從地震相上看，東三段上部地層JX-5井區(qū)呈現振幅較強特征，JX-2D井-JX-3井區(qū)呈現同相軸連續(xù)性較好特征，而中部JX-6井區(qū)呈現雜亂、振幅較弱特征，這與兩大分支物源認識一致；從儲層結構上看，A1井區(qū)域儲層主要分布于油組中下部，鄰塊儲層主要分布于油組中上部，同時，A1井區(qū)域儲層厚度、結構等與鄰塊差異明顯，部分砂體分布范圍局限（圖5紅色砂體）。綜合分析認為，由于走滑擠壓在A1井區(qū)北側形成了該塊高點，在高點附近形成了局部低洼區(qū)，在整個西塊呈現兩大分支物源的背景下，局部具有小的分支物源；從垂直物源的低部位地震反射特征上看，該砂體存在尖滅特征（圖6a），該支物源分布范圍較小，并將西塊東三段上部地層沉積解剖為三支朵葉體（圖6b）。

圖5 JX油田西塊東三段儲層結構特征

圖6 JX油田西塊地震相、儲層結構及沉積模式

3 實例分析

西塊6井區(qū)于2011年投產，為天然能量開發(fā)。從采油井靜壓測試結果上看，多數采油井主要生產層位為東三段下部，地層壓力接近原始靜壓，東三段下部6井區(qū)位于沉積中心區(qū)域，砂體厚度大，分布范圍廣，水體能量充足，而A4H井、A3H井和A1井地層壓力較低，主要生產層位為東三段上部的Ⅰ油組和Ⅱ油組，該區(qū)域平面上位于中間小分支砂體，水體能量較弱。目前通過改變該區(qū)域的開發(fā)方式，設計部署注水井，補充區(qū)域地層能量，使地層壓力得到恢復，開發(fā)效果逐步改善。

4 結論

（1）JX油田西塊東營組不同時期，由于受郯廬斷裂走滑擠壓作用，東三段到東二段沉積時期發(fā)生明顯構造反轉，古地貌高點逐漸南移，沉積中心差異明顯。

（2）JX油田西塊東營組沉積時期物源來自東側，供給充足，主要為三角洲沉積；古地貌直接控制砂體的厚度和平面范圍，主力含油層段東三段上部沉積中心位于5井南部和2D井北部。

（3）通過地震相和儲層特征精細分析，開展了走滑運動下沉積模式的研究，明確了JX油田西塊東三段上部存在三個分支物源。A1井區(qū)域所在分支砂體分布范圍較小，水體能量不足，可通過改變開發(fā)方式促進油田高效開發(fā)。