渤中X構造帶古生界潛山負反轉模式及油氣意義

汪 晶，李德郁，劉 睿，秦 童，蔡紀琰

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渤中X構造帶古生界潛山負反轉模式及油氣意義

汪 晶，李德郁，劉 睿，秦 童，蔡紀琰

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽300452）

近年來，渤中凹陷X構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，通過潛山地層的類比識別、區(qū)域應力分析及斷層反轉強度分析，探討了該區(qū)負反轉的成因及解釋模式，明確了該區(qū)潛山負反轉的油氣意義。這一構造的形成過程也是古潛山的形成過程。負反轉對于古潛山油藏形成的主要貢獻在于形成了一系列構造圈閉，同時古生界地層早期逆沖隆起后遭受長期多期風化剝蝕，形成風化殼巖溶儲層，是油氣聚集的有利場所。

渤中X構造帶；古生界潛山；負反轉模式

1 X構造帶概況

渤中X構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)質儲層，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）。針對潛山地層進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系比以往更清楚、斷層歸位更加準確，為構造和儲層研究奠定了基礎。依據(jù)新的地震資料，對渤中BZ-X區(qū)潛山內幕進行了重新解釋，認為該區(qū)潛山存在典型的負反轉成因，可根據(jù)負反轉模式進行潛山內幕構造解釋。

2 潛山負反轉解釋模式

2.1 剖面及平面特征

負反轉構造是指逆斷層及其相關的隆升受到引張作用后發(fā)生伸展構造變形，使原來的相對隆起的構造部位發(fā)生沉降。從X構造帶地震剖面上可識別出3套不同的地震波組特征，通過與鄰區(qū)已鉆潛山地層的地震反射波組特征和地震相進行詳細的類比和對比分析，確定該構造帶發(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構造帶區(qū)域位置

圖2 已鉆井連井特征對比

對渤中BZ-X區(qū)潛山構造精細解釋認為，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，可見古生界地層在主控斷層的下降盤部位剝蝕嚴重，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 負反轉成因機制

2.2.1 應力背景分析

多期的構造運動決定了渤中X構造帶現(xiàn)今復雜的構造局面[2-3]。反轉構造的形成往往與區(qū)域應力場的變化有關[4-9]。沉積穩(wěn)定的古生代地層在三疊紀印支期NNE-SSW向擠壓應力的作用下地層抬升，形成了大型逆沖推覆構造，并長期遭受剝蝕；燕山早期在NE向左旋走滑拉張應力作用下使得先存逆沖斷裂活化發(fā)生反轉，表現(xiàn)出正斷層的特征，這是發(fā)生負反轉的主要時期，同時開始接受中生界沉積；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；新生代喜山運動以來，地層發(fā)生裂陷，形成渤海灣盆地，此時斷層再次激活，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—裂陷拉張的復雜演化過程。

2.2.2 負反轉演化過程

在古生代末期，研究區(qū)屬被動大陸邊緣，接受碳酸鹽巖沉積。三疊紀時期，在NNE-SSW向擠壓應力為主的印支期擠壓運動作用下，發(fā)育近東西向的逆沖斷層，同時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期發(fā)生負反轉，在燕山運動張裂應力場作用下先存逆沖斷裂活化發(fā)生反轉，表現(xiàn)出正斷層的特征，同時開始接受中生界沉積，由于反轉程度較高，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。新生代喜山運動，古新世以來，盆地開始裂陷，斷層再次激活，并接受新生代地層沉積。新近系時期，盆地開始坳陷，出現(xiàn)大面積整體沉降，構造活動逐漸減弱（圖4）。

圖4 構造演化過程

2.2.3 斷層反轉強度分析及負反轉模式

借助斷層落差統(tǒng)計可直觀地對研究區(qū)負反轉斷層F進行反轉強度描述，當負反轉斷層由逆斷層轉變?yōu)檎龜鄬訒r，上盤與下盤地層厚度差表現(xiàn)為由負值到正值的轉變, 其絕對值則體現(xiàn)了斷層在某一階段的活動強度。通過分析可以看出，該斷層早期為逆斷層、晚期先存逆沖斷裂活化發(fā)生反轉，表現(xiàn)出正斷層的特征，說明其經(jīng)歷了印支期-燕山期的構造負反轉，且斷層中部反轉程度最高（圖5）。

圖5 F斷層斷層落差統(tǒng)計

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

圖6 渤中X構造帶負反轉模式

3 負反轉構造的油氣意義

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

首先，負反轉構造經(jīng)歷了早期沖斷隆升、晚期反轉沉降的多期活動過程，導致沿斷裂帶發(fā)育了不同類型的圈閉構造，包括斷背斜和斷塊圈閉等，負反轉對這些圈閉的形成起了主要控制作用。

其次，負反轉對碳酸鹽巖古潛山油藏的貢獻還在于形成良好的儲層。逆斷層上盤擠壓強烈，抬升高，裂縫發(fā)育，其風化、剝蝕和淋濾程度相對較高，這就為油氣富集提供了良好的儲集條件；而其儲集性能主要受控于縫隙的發(fā)育程度，斷層逆沖越強烈，風化剝蝕越明顯，負反轉程度越高，油氣越富集高產。

最后，負反轉斷層活動持續(xù)時間長，連通性好，是理想的油氣運移通道。構造帶在第三系和潛山均有油氣發(fā)現(xiàn)，證實本區(qū)為具有多層系、多類型特點的復式油氣聚集區(qū)帶，而負反轉斷層起到了疏導油氣的良好作用。

4 結論

在印支、燕山和喜馬拉雅構造運動影響下，研究區(qū)呈現(xiàn)負反轉特征。負反轉構造與研究區(qū)現(xiàn)今構造格局有著十分密切的關系。研究區(qū)裂陷是在古生界基底遭受強烈的擠壓隆起及剝蝕作用背景上發(fā)育起來的“古隆今凹”，這一構造的形成過程也是古潛山的形成過程。同時，負反轉對于古潛山油藏形成的主要貢獻在于形成了一系列構造圈閉，古生界地層早期逆沖隆起后遭受長期多期風化剝蝕，形成風化殼巖溶儲層，是油氣聚集的有利場所。在負反轉解釋模式的指導下識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)于中國地質大學（武漢）礦產普查與勘探專業(yè)，主要從事地震資料解釋工作。