三维构造演化分析在断陷盆地深层断块目标优选中的应用

霍进杰，李 静，陈文利，师林齐，祁明霞

（1.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆乌鲁木齐 830013；2.中国石油西部钻探克拉玛依录井工程公司，新疆克拉玛依 830000；3. 中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院油气战略规划研究所，新疆克拉玛依 834000）



三维构造演化分析在断陷盆地深层断块目标优选中的应用

霍进杰1，李 静1，陈文利1，师林齐2，祁明霞3

（1.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆乌鲁木齐 830013；2.中国石油西部钻探克拉玛依录井工程公司，新疆克拉玛依 830000；3. 中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院油气战略规划研究所，新疆克拉玛依 834000）

摘 要：以南图尔盖盆地Akshabulak南次凹为例，介绍了三维构造演化分析在断陷盆地深层断块目标优选中的应用。通过三维构造演化分析的运用克服了研究区常规二维构造演化分析不能全面直观反映构造特征的缺点，从整体上更全面地认识了研究区不同地质时期的构造特征，综合烃源岩和油气成藏的认识，最终指出研究区南部的正反转构造带是下步勘探的有利区，其上的断块圈闭是下步勘探的最有利目标。

关键词：三维构造演化；断陷盆地；正反转构造；南图尔盖盆地

E-mail：huojj@petrochina.com.cn。

阿克沙布拉克（Akshabulak）南次凹位于哈萨克斯坦板块西南部的图尔盖盆地，该盆地处于乌拉尔—天山缝合线转折端剪切带，分南北两个坳陷，中部为隆起。已发现油气田集中于南部的Aryskum坳陷，其面积近3×104km2。南图尔盖盆地为中生代裂谷盆地[1-4]，主要储层为J1～K1砂岩。盆地近年来产量增长较快，2012年原油年产量已超过1 200万吨。根据哈国的评价，南图尔盖盆地可采石油资源量为4.5～5亿吨。目前发现约1.5～1.6亿吨，待发现可采资源量近3亿吨，因此还有较大勘探潜力。南图尔盖盆地二级构造单元由“三凸四凹”垒凹相间组成，油气资源丰富，盆地北部勘探程度高、已投入开发油气田20个。研究区阿克沙布拉克南次凹所在的南部（图1）勘探程度低，深层侏罗系突破井单井产量高，油气资源丰富，产层主要为J1、J2。由于处在缝合线转折端剪切带的最南部，故阿克沙布拉克南次凹压扭强烈、构造演化期次多、构造复杂，勘探难度大，目前勘探进入了“瓶颈”期。为了打开勘探局面，进一步准确落实勘探有利区和成藏有利带，有必要开展具有针对性的三维构造演化分析。

图1 研究区位置图

1 三维构造演化分析

1.1 区域地质及动力学背景分析

受乌拉尔—天山缝合带的双重影响，在南部特提斯洋逐渐关闭的挤压应力作用下，沿盆地西缘产生走滑，形成Karatau大断层。南图尔盖的盆地结构和局部构造均受到该断层的影响。从动力学背景来分析区域上存在两套应力体系，早期是早海西期的左旋拉张应力体系，晚期晚燕山期变换成右旋压扭应力体系。南图尔盖盆地的凹陷普遍具有东断西超的特点，剖面上发育四个构造沉积演化阶段，各个阶段特点不同。从下往上依次为，海西晚期至三叠纪基底构造演化阶段——裂谷旋回期；早～中侏罗纪的断陷湖盆演化阶段——裂谷扩张期；晚侏罗纪至白垩纪的拗陷演化阶段——坳陷转换期；第三纪至今为喜马拉雅碰撞抬升阶段——抬升期。

1.2 三维构造演化分析

通过三维可视化技术快速、直观、立体、全局地分析了研究区的构造形态及古地貌，完成了不同时期三维古地势图。通过分析可以把握不同时期的构造特点，结合J1成熟烃源岩的分布及构造演化，可以更好地认识到构造演化及其对油气运移的作用，分析阿克沙布拉克南次凹断陷盆地深层关键期构造演化规律并制作了地质模式图[5-6]，从下至上按照沉积先后排列：J2沉积前J1古地势图（图2下），J1为成熟的烃源岩层，呈现南低北高、东西夹持的特征，地层向西部和北东的构造高部位具有超覆特征，断裂主要为正断裂。从近东西向过Tuz-18井—Tuz-7井—Tuz-10井的地质模式图和近南北向过Tuz-8井—Tuz-10井的地质模式图可见，此时断裂以近南北向的正断裂为主，主要分布在古隆起的边部；J3km沉积前J2古地势图（图2中），J2末期普遍认为存在高品质的烃源岩，此时构造发生了很大的改变，呈现快速沉降、扩张沉积的特征，此时沉积中心向凹陷中部转移，南部仍存在残余凹地，构造整体幅度变低，正断裂广泛发育，从过Tuz-18井—Tuz-7井—Tuz-10井的地质模式图和近南北向过Tuz-8井—Tuz-10井的地质模式图均可见，这一时期的正断裂多以近南北向为主，局部也存在近北东向的正断裂；K1nc沉积前J3ak古地势图（图2上）构造发生了翻天覆地的变化，此时研究区南部已经大规模隆升，古地貌此时呈现北低南高的特征，地层向南部具有削蚀特征；从过Tuz-18井—Tuz-7井—Tuz-10井的地质模式图和近南北向过Tuz-8井—Tuz-10井的地质模式图可见，研究区应力体系已经彻底改变，受到压扭应力的影响研究区南部被逆冲推覆形成了隆起，逆断裂和正断裂均清晰可见，研究区南部和西南部地层因推覆程度的不同在两个地质剖面上明显存在冲断和削蚀的特征。通过本次三维构造演化研究彻底改变了以往沉积和沉降中心均在凹陷中部、研究区仅发育正断裂、地层向凹陷四周均为超覆减薄的认识。

1.3 多技术融合确定断裂方案及组合关系

结合区域地质认识，通过地震相干数据体、以及曲率、倾角属性体对研究区的断裂展布和组合进行了分析[7-9]，通过多种方法的融合，结合三维构造演化成果确定了本区的断裂方案和组合，认识到本区断裂早期为近南北向的正断裂，晚期为近东西向的逆断裂，平面上后期形成的逆断裂对正断裂具有切割特征，形成了近似棋盘格子的格局，见图3（图中红色为正断裂，蓝色为逆断裂）。

图3 断裂类型及平面分布图

2 认识

阿克沙布拉克南次凹存在正反转背斜构造带，这一构造带配合J1成熟烃源岩的分布，可以看出正反转构造带为成藏有利区。依据如下：从过Tuz-8井—Tuz-10井的地震剖面（图4）可见研究区南部存在正反转构造带，剖面南部可见J1巨厚烃源岩地层反映了其沉积时该位置较低，后期受到逆断裂的影响构造发生反转，现今研究区南部处于构造相对较高位置，这种早期低凹后期被反转抬升的构造就为正反转构造，其形成的构造带即正反转构造带（图4）。研究区成熟烃源岩J1地层具有较强的生烃能力，后期抬升后只要处在生烃门限之下即可大量排烃，生成的烃类优先向构造高部位的圈闭聚集。可见正反转构造带所在的研究区南部是下步勘探的有利区，从图3可以看出三维构造演化分析识别的正反转构造带断裂大量发育，断块、断鼻圈闭发育，配合成熟烃源岩的展布，这些圈闭即是下步勘探的最有利目标。

图4 过Tuz-8井—Tuz-10井地震剖面图

3 结论

三维构造演化分析比二维构造演化分析更直观、立体、全面，在构造演化分析时可以有效避免单一二维剖面的局限，可以将地质特点更加逼真地凸显出来，更有利于研究人员把握构造演化的规律和特点。

通过本次三维构造演化研究，发现阿克沙布拉克南次凹存在近东西向的逆断裂，地层在研究区南部具有反转特征，并且南部存在巨厚的J1烃源岩层；由于反转程度的不同研究区南部地层呈现削蚀、冲断等多种接触关系；通过三维构造演化分析认识到研究区南部的正反转构造带上发育的断块、断鼻圈闭是本区深层下步勘探的有利目标。

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Analysis of 3D Structure Evolution and Its Application to Target Optimization in Deep Fault Block of Rift Basin

HUO Jinjie1, LI Jing1, CHEN Wenli1, SHI Linqi2, QI Mingxia2
（1. Geophysical Research Department, Exploration and Development Research Institute of CNPC Xinjiang Oilfield Company, Urumqi Xinjiang 830013, China; 2. Karamay Mud Logging Engineering Company, CNPC Xibu Drilling Engineering Company Limited, Karamay 83000, China; 3. Oil and Gas Strategic Planning Research Department, Exploration and Development Reasearch Institute of CNPC Xinjiang Oilfield Company, Karamay 834000, China）

Abstract：In this paper, with Akshabulak sub-sag of South Tuergai basin as an example, a brief introduction has been made on 3D structure evolution analysis and its application to target optimization in deep fault block of rift basin. The structural characteristics of study area can not be reflected fully with conventional 2D structure evolution analysis. Through 3D structure evolution analysis，this shortcoming can been overcome. The structural characteristics of the study area in different geological period can be understood comprehensively. Combined with understanding about source rock and hydrocarbon accumulation, it has been made clearly that the positive inversion structural belt in the southern part of the study area is the most favorable area for the next exploration, and the fault block traps are the most favorable exploration targets for the future.

Keywords：3D structure evolution; rift basin; positive inversion structures; South Tuergai basin

中图分类号：P631.4

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.01.032

文章编号：1008-2336（2016）01-0032-04

收稿日期：2015-04-09；改回日期：2015-05-16

第一作者简介：霍进杰，男，1978年生，高级工程师，2006年毕业于石油大学（北京），从事综合地质研究。