平衡地質剖面技術在鄂爾多斯盆地西緣中南段中的應用

馮娟萍,歐陽征健 ,黃正良

(1.西安科技大學 地質與環(huán)境學院,陜西 西安 710054;2.成都理工大學 沉積地質研究院,四川 成都610059;3.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室,陜西 西安 710018;4.中國石油 長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院,陜西 西安 710018)

0 前 言

20世紀初,隨著前陸盆地油氣勘探理論引入,以及在中國西部前陸地區(qū)油氣勘探取得了突破性進展,具有類似于“前陸沖斷帶”特征的鄂爾多斯盆地西緣再次成為油氣地質與勘探工作者關注的地區(qū)(任文軍等,1999;高峰等,2000;張進等,2000,2004;趙紅格等,2006,2009;楊圣彬等,2008;楊華等,2010,2011a,2011b;歐陽征健等,2012;李相博等,2012)。近年來,長慶油田在西緣中南段陸續(xù)投入鉆井工作量,但是油氣勘探?jīng)]有取得實質性的突破,且實鉆結果與原設計存在較大的誤差。其根本原因在于以下幾個方面:①高陡度地震資料處理與解釋難度大;②構造圈閉落實比較困難;③ 油氣勘探領域、方向不明確。

為了提高西緣復雜構造地區(qū)地震品質,長慶油田于2011、2012年分別在西緣中南段部署高密度地震測線170 km、630 km,處理后地震品質得到了較大的提升。但是由于該地區(qū)地表、地下地質情況十分復雜,地震剖面品質整體上來說還不夠理想,地震解釋多解性、不確定性問題比較突出,導致實鉆結果與地質設計存在較大的誤差。因此,有必要采用新理論、新技術和新手段對西緣地震資料進行精確解釋,落實構造圈閉,為油氣勘探部署提供建設性建議。

已有研究表明,平衡地質剖面技術是一種研究前陸盆地復雜構造地區(qū)地質與油氣勘探問題行之有效的方法。本文嘗試借助2DMOVE軟件,利用平衡地質剖面技術對西緣地震剖面進行解釋、平衡與反演,對地震資料品質較差的地區(qū)進行預測,并對不同地區(qū)最短壓縮量進行計算,取得了良好效果。相信該技術將為盆地西緣地震剖面解釋提供一種新的方法,構建不同地區(qū)構造模型,為油氣勘探部署提供可靠的基礎資料。

1 地質概況

1.1 大地構造背景

在區(qū)域大地構造位置上,鄂爾多斯盆地西緣位于我國東、西兩大構造域的銜接地帶,東跨鄂爾多斯地塊,西北部與阿拉善-內蒙地塊相接,西南部緊鄰祁連造山帶,南部與秦嶺造山帶相接,研究區(qū)位于盆地西緣中南段(圖1)。

1.2 地質概況

以本次利用平衡地質剖面技術解釋的地震剖面為依據(jù),結合常規(guī)地震解釋剖面與區(qū)域地質資料,確定區(qū)內主要發(fā)育 9條一級斷裂,并以此為基礎,將研究區(qū)及其周緣地區(qū)依次劃分為以下 4個一級構造單元:祁連褶皺造山帶,鄂爾多斯盆地西緣斷裂帶,華北地塊和阿拉善地塊。依據(jù)轉換斷層、地質結構和構造樣式的不同,將西緣斷裂帶自北向南依次劃分為馬家溝段、甜水堡段、石板溝段、沙井子段和彭陽段共5個段(圖2)。

圖1 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)構造單元劃分圖Fig.1 Map of the structure units of the Ordos Basin and its neighboring areas

盆地西緣自下而上發(fā)育元古界、古生界、中生界和新生界四套地層系統(tǒng),滑脫層共有9層:①侏羅系延安組底部深灰-灰黑色泥巖及煤層(Tj9);②三疊系延長組長7油頁巖、頁巖、泥巖(Tt7);③上二疊統(tǒng)石千峰組棕紅色、紫褐色、紫紅色泥巖;④下二疊統(tǒng)山西組煤層及暗色泥巖;⑤下二疊統(tǒng)太原組煤層及暗色泥巖;⑥石炭系羊虎溝組頂部煤層(Tc2);⑦奧陶系馬家溝組淺灰色泥粉晶灰?guī)r、泥巖,平?jīng)鼋M泥質灰?guī)r、頁巖及灰黑色泥巖;⑧寒武系饅頭組紅色薄層狀泥灰?guī)r、泥質白云巖和頁巖;⑨中元古界長城系底部的泥質砂巖、泥巖和暗紫色、灰綠色頁巖(Tg)。

2 平衡地質剖面檢驗

圖2 盆地西緣中南段及周緣構造單元劃分圖Fig.2 Map of the structure units in the mid-south section of the west margin of the Ordos Basin and its neighboring areas

優(yōu)選西緣中段吳忠-馬家灘地區(qū)地震測線(H126489)作為研究對象,這是一條近東西向的地震剖面,該剖面與構造軸向基本上垂直,遵循平衡地質剖面技術選擇剖面的基本原則(圖2)。該地震測線是2012年新采集的高密度地震測線,處理后地震品質相對老地震資料得到了明顯提高(圖3)。以斷層相關褶皺理論為指導,利用平衡地質剖面技術和2DMOVE軟件對該剖面進行了精細解釋。首先對其進行軸面分析,其后根據(jù)斷層與地層的配置關系標定地層與斷層(圖4)。

圖3 鄂爾多斯盆地西緣吳忠-馬家灘地區(qū)H126489地震剖面Fig.3 Map of the H126489 seismic section in the Wuzhong-Majiatan area of the western margin of the Ordos Basin

圖4 鄂爾多斯盆地西緣吳忠-馬家灘地區(qū)H126489地震地質解釋剖面Fig.4 Map of H126489 the seismic geological interpretation section in the Wuzhong-Majiatan area of the western margin of the Ordos Basin

圖5 鄂爾多斯盆地西緣吳忠-馬家灘地區(qū)H126489地震地質解釋剖面正演過程圖Fig.5 Maps of direct evolution for the H126489 seismic geological interpretation section in the Wuzhong-Majiatan area of the western margin of the Ordos Basin

表1 鄂爾多斯盆地西緣中南段不同地區(qū)最短壓縮量統(tǒng)計表Table1 The shortest percentages of contraction in different area in the mid-south section of the western margin of the Ordos Basin

利用平衡地質剖面技術對H126489地震測線進行了正演,從正演過程中可以看出,該解釋方案幾何學上是協(xié)調的,運動學上是平衡的,符合該地區(qū)由西向東依次逆沖推覆、逆沖推覆作用西強東弱的動力學機制(圖5)。因此,該構造模型是一種合理的、可接受的解釋方案。此剖面變形前長度為 68.9 km,經(jīng)歷一期四次逆沖推覆構造作用后縮短為 50.1 km,其最小縮短量為 18.8 km,最小縮短率(應變率)為27.3%(圖5、表1)。同樣可以看出,馬家灘地區(qū)主體為薄皮構造,淺層沿 Tc2反射層滑覆變形,深層構造變形較弱,深淺構造層次差異明顯(圖5)。

3 構造變形分析

在斷層相關褶皺理論的指導下,利用平衡地質剖面技術和2DMOVE軟件對盆地西緣中南段骨架地震剖面進行了精細解釋、平衡與反演,對不同地區(qū)最短收縮量進行了計算(圖2),具體最短壓縮量見表1。西緣中南段不同區(qū)段最短收縮量不同,甜水堡段構造變形強度最大,壓縮比變化范圍為30.41%～50.62%;馬家灘段、石板溝段、沙井子段變形強度次之,壓縮比變化范圍分別為7.48%～23.94%、32.80%、16.50%～38.55%;彭陽段構造變形強度較小,壓縮比變化范圍為 12.87%～17.91%(表1)。

4 認識與結論

(1) 以利用平衡地質剖面技術解釋的地震剖面為基礎,重新厘定盆地西緣及周緣地區(qū)一級斷裂 9條,一級構造單元 4個,并將西緣中南段劃分為 5個段。

(2) 建立了不同段構造模式,其中馬家灘地區(qū)構造模式為典型的薄皮構造。不同區(qū)段構造模式的建立有助于指導不同區(qū)段地震剖面精細解釋,并對地震品質較差的部位進行預測。

(3) 西緣中南段不同區(qū)段最短收縮量不同,甜水堡段構造變形強度最大,馬家灘段、石板溝段和沙井子段變形強度次之,彭陽段構造變形強度較小。

(4) 平衡地質剖面技術在盆地西緣中南段地震剖面精細解釋中是一種行之有效的方法,在實際應用中取得了良好的效果。

高峰,王岳軍,劉順生,胡寶清.2000.利用磷灰石裂變徑跡研究鄂爾多斯盆地西緣熱歷史.大地構造與成礦學,24(1):87-91.

李相博,劉化清,完顏容,馮明,魏立花.2012.鄂爾多斯晚三疊世盆地構造屬性及后期改造.石油實驗地質,34(4):377-382.

歐陽征健,陳洪德,馮娟萍.2012.鄂爾多斯盆地西緣中南段構造特征與演化.現(xiàn)代地質,26(4):691-695.

任文軍,張慶龍,張進,郭令智.1999.鄂爾多斯盆地中央古隆起板塊構造成因初步研究.大地構造與成礦學,23(2):191-196.

楊華,付金華,歐陽征健,孫六一,馬占榮.2010.鄂爾多斯盆地西緣汝箕溝大嶺-鼓鼓臺玄武巖鋯石U-Pb定年及其構造意義.地球學報,31(2):229-236.

楊華,付金華,歐陽征健,孫六一.2011a.鄂爾多斯盆地西緣晚三疊世構造-沉積環(huán)境分析.沉積學報,29(3):427-439.

楊華,陶家慶,歐陽征健,李剛,景春利.2011b.鄂爾多斯盆地西緣構造特征及其成因機制.西北大學學報(自然科學版),41(5):863-868.

楊圣彬,耿新霞,郭慶銀,侯貴廷,劉忠寶.2008.鄂爾多斯盆地西緣北段中生代構造演化.地質論評,54(3):307-315.

張進,馬宗晉,任文軍.2000.鄂爾多斯盆地西緣逆沖帶南北差異的形成機制.大地構造與成礦學,24(2):124-133.

張進,馬宗晉,任文軍.2004.鄂爾多斯西緣逆沖褶皺帶構造特征及其南北差異的形成機制.地質學報,78(5):600-611.

趙紅格,劉池洋,王峰,王建強.2006.鄂爾多斯盆地西緣構造分區(qū)及其特征.石油與天然氣地質,27(2):173-177.

趙紅格,劉池洋,王建強,張東東.2009.鄂爾多斯盆地西緣中部的橫向構造帶探討.西北大學學報(自然科學版),39(3):490-496.