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

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。