馮娟萍,歐陽征健 ,黃正良

(1.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710054;2.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)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(jì)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(jìn)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(zhì)與勘探工作者關(guān)注的地區(qū)(任文軍等,1999;高峰等,2000;張進(jìn)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(zhì)性的突破,且實鉆結(jié)果與原設(shè)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(gòu)造圈閉落實比較困難;③ 油氣勘探領(lǐng)域、方向不明確。

為了提高西緣復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)地震品質(zhì),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(zhì)得到了較大的提升。但是由于該地區(qū)地表、地下地質(zhì)情況十分復(fù)雜,地震剖面品質(zhì)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(dǎo)致實鉆結(jié)果與地質(zhì)設(shè)計存在較大的誤差。因此,有必要采用新理論、新技術(shù)和新手段對西緣地震資料進(jìn)行精確解釋,落實構(gòu)造圈閉,為油氣勘探部署提供建設(shè)性建議。

已有研究表明,平衡地質(zhì)剖面技術(shù)是一種研究前陸盆地復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)地質(zhì)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(zhì)剖面技術(shù)對西緣地震剖面進(jìn)行解釋、平衡與反演,對地震資料品質(zhì)較差的地區(qū)進(jìn)行預(yù)測,并對不同地區(qū)最短壓縮量進(jìn)行計算,取得了良好效果。相信該技術(shù)將為盆地西緣地震剖面解釋提供一種新的方法,構(gòu)建不同地區(qū)構(gòu)造模型,為油氣勘探部署提供可靠的基礎(chǔ)資料。

1 地質(zhì)概況

1.1 大地構(gòu)造背景

在區(qū)域大地構(gòu)造位置上,鄂爾多斯盆地西緣位于我國東、西兩大構(gòu)造域的銜接地帶,東跨鄂爾多斯地塊,西北部與阿拉善-內(nèi)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(zhì)概況

以本次利用平衡地質(zhì)剖面技術(shù)解釋的地震剖面為依據(jù),結(jié)合常規(guī)地震解釋剖面與區(qū)域地質(zhì)資料,確定區(qū)內(nèi)主要發(fā)育 9條一級斷裂,并以此為基礎(chǔ),將研究區(qū)及其周緣地區(qū)依次劃分為以下 4個一級構(gòu)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(zhuǎn)換斷層、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)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(gòu)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(zhì)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(zhì)白云巖和頁巖;⑨中元古界長城系底部的泥質(zhì)砂巖、泥巖和暗紫色、灰綠色頁巖(Tg)。

2 平衡地質(zhì)剖面檢驗

圖2 盆地西緣中南段及周緣構(gòu)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(gòu)造軸向基本上垂直,遵循平衡地質(zhì)剖面技術(shù)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(zhì)相對老地震資料得到了明顯提高(圖3)。以斷層相關(guān)褶皺理論為指導(dǎo),利用平衡地質(zhì)剖面技術(shù)和2DMOVE軟件對該剖面進(jìn)行了精細(xì)解釋。首先對其進(jìn)行軸面分析,其后根據(jù)斷層與地層的配置關(guān)系標(biāo)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(zhì)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(zhì)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(zhì)剖面技術(shù)對H126489地震測線進(jìn)行了正演,從正演過程中可以看出,該解釋方案幾何學(xué)上是協(xié)調(diào)的,運動學(xué)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(xué)機制(圖5)。因此,該構(gòu)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(gòu)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(yīng)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(gòu)造,淺層沿 Tc2反射層滑覆變形,深層構(gòu)造變形較弱,深淺構(gòu)造層次差異明顯(圖5)。

3 構(gòu)造變形分析

在斷層相關(guān)褶皺理論的指導(dǎo)下,利用平衡地質(zhì)剖面技術(shù)和2DMOVE軟件對盆地西緣中南段骨架地震剖面進(jìn)行了精細(xì)解釋、平衡與反演,對不同地區(qū)最短收縮量進(jìn)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(gòu)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(gòu)造變形強度較小,壓縮比變化范圍為 12.87%～17.91%(表1)。

4 認(rèn)識與結(jié)論

(1) 以利用平衡地質(zhì)剖面技術(shù)解釋的地震剖面為基礎(chǔ),重新厘定盆地西緣及周緣地區(qū)一級斷裂 9條,一級構(gòu)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(gòu)造模式,其中馬家灘地區(qū)構(gòu)造模式為典型的薄皮構(gòu)造。不同區(qū)段構(gòu)造模式的建立有助于指導(dǎo)不同區(qū)段地震剖面精細(xì)解釋,并對地震品質(zhì)較差的部位進(jìn)行預(yù)測。

(3) 西緣中南段不同區(qū)段最短收縮量不同,甜水堡段構(gòu)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(gòu)造變形強度較小。

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

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