張宏國，王 昕，官大勇，宿 雯

渤海渤中A區(qū)斷層差異輸導及控藏作用分析

張宏國，王 昕，官大勇，宿 雯

（中海石油（中國）有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津 300452）

渤中A區(qū)位于渤海海域的渤南低凸起北部斜坡帶，前期勘探重點為潛山與古近系，而新近系的含油氣性日益引起重視。從油氣輸導體系研究入手，明確了斷層垂向輸導油氣是新近系成藏的關鍵，通過斷層樣式、斷層活動性的分析，認為背形負花狀構造及斷層活動差異共同控制新近系差異成藏，并指示構造脊部位是油氣優(yōu)勢的運移方向。另外，利用分形幾何學原理，對研究區(qū)斷層分形特征進行研究，構造脊部位斷層分形分維數值較高，表明構造脊部位油氣運移效率較高，佐證了常規(guī)方法的論斷且對斷層輸導體系進行半定量-定量的評價。近期鉆井在構造脊部位的新近系有良好發(fā)現，證實了斷層輸導分析的正確性。

渤中A區(qū)；新近系；斷層樣式；斷層活動性；分形分維；構造脊

美籍波蘭科學家曼德布羅特（Mandebrot B B）于1975年首創(chuàng)“分形”術語[1]，并在1986年將分形定義為組成部分與其整體以某種方式相似的形態(tài)。斷裂作為復雜的幾何體，其分布與結構具有良好的分形特征，分維數是描述分形特征的重要參數。研究表明，斷裂體系的分維數是描述油氣運移、聚集條件的重要參數，與油氣藏的形成、分布有明顯的相關性[2,3]。一般地，斷裂體系分維數較高的區(qū)域，其空間分布復雜程度較大，油氣運移的通道條件較好。

渤海海域新近系成藏主要依靠晚期活動斷層進行油氣運移，而對于斷層輸導油氣的研究往往通過斷層樣式及斷層活動性進行模式化的分析，缺乏定量研究[4-6]。本文在對斷層輸導常規(guī)分析的基礎之上利用斷層分形特征對常規(guī)方法得出的結果進行驗證，給予斷層輸導半定量-定量的評價。

1 區(qū)域地質概況

渤中A區(qū)位于渤海南部的渤南低凸起北部斜坡帶，北臨渤中凹陷，郯廬斷裂西支穿過該區(qū)，受其走滑作用控制基底發(fā)育渤中A1（左）、渤中A2（右）兩大構造脊，兩脊之間為走滑調節(jié)帶（圖1）。深層的潛山及沙河街組是前期勘探重點層系，渤中28-1潛山油田的發(fā)現證實了T8不整合面為主要的油氣橫向運移通道。為擴大儲量規(guī)模，新近系的成藏成為研究的重點，而前期鉆井表明新近系油氣富集豐度不同，呈現差異成藏的特點。新近系成藏是斷層垂向輸導油氣的結果，因此斷層油氣輸導分析是新近系成藏研究的關鍵。

對于斷層而言，外在的構造樣式構建油氣運移通道，內在的活動性決定油氣運移能力，而活動時期與主生、排烴期的耦合則是油氣運移的基礎。研究區(qū)及圍區(qū)烴源巖的生烴史數值模擬表明館陶組沉積時期為大量生油期，現已進入大量生氣階段[7]。因此，在渤中A區(qū)新近系斷層輸導常規(guī)分析中，斷層構造樣式及活動強度是研究重點。

2 斷層輸導油氣差異分析

渤中A區(qū)斷裂主要分為三種，主干走滑斷層（郯廬斷裂西支）、NE或NEE向的調節(jié)斷層及走向各異的小斷層，其中主干走滑斷層受壓扭作用影響基本無油氣運移能力。渤中A1、A2構造脊向北延伸至渤中凹陷，T8不整合面是油氣運移的初始通道，因此斷層與T8面的接觸關系直接決定斷層是否具有運移能力。根據斷層與T8面的接觸關系將斷層分級，Ⅰ級運移斷層為切穿T8面的長期活動的調節(jié)斷層（圖2中F1），是油氣運移的主要通道；與Ⅰ級運移斷層相交晚期活動的派生斷層為Ⅱ級運移斷層（圖2中F2），對油氣起再分配的作用。

圖1 渤中A區(qū)地質略圖

圖2 渤中A區(qū)不整合面與斷層組合關系（a為渤中A1構造脊，b為渤中A2構造脊）

2.1斷層樣式

2.1.1 斷層與不整合面組合

T8不整合面與Ⅰ級斷層的組合關系分為順向組合與反向組合兩類，順向組合有利于油氣的運聚。從近于平行構造脊走向方向的地震剖面來看，渤中A1構造脊運移斷層與不整合面多為順向組合關系，且Ⅰ級運移斷層發(fā)育（圖2），其油氣運移較為通暢。

2.1.2 斷層與砂體組合

斷層樣式控制了斷層—砂體的組合關系。研究區(qū)斷裂復雜，樣式多種，識別出背形負花狀構造、翹傾狀地壘、單斜式負花狀構造及向形負花狀構造等4種斷層樣式（圖3）。不同斷層樣式其分布的范圍也不同：背形負花狀構造分布最為廣泛，主要分布在渤中A1構造脊以及渤中A2構造脊的北段；翹傾狀地壘發(fā)育在調節(jié)帶；單斜負花狀發(fā)育在A2構造脊的南段；而向形負花狀小范圍分布于調節(jié)帶北部。不同斷層的構造樣式，油氣運移格架不同，優(yōu)勢運聚方向也有所不同。

背形負花狀構造有別于典型的負花狀、正花狀構造，為復合花狀構造，對其研究主要集中在渤海灣盆地青東凹陷、南堡凹陷地區(qū)，且多為對成因機制的探討，其油氣運聚方面鮮見分析[8,9]。一般而言，運移斷層與砂體組成反向斷層樣式，有利于油氣在砂體中的運聚成藏。本文根據斷層—砂體組合關系，認為背形負花狀構造兩側調節(jié)斷層向花心部位集中進行油氣運聚，翹傾狀地壘與向形負花狀構造向兩側分散運移油氣，單斜負花狀構造受走滑斷層封堵的影響單側運移油氣（圖3）。鑒于供油面積較大，背形負花狀構造最有利于油氣的運聚，即構造脊部位可能為油氣富集區(qū)。

2.2斷層活動性

斷層活動性直接決定油氣垂向運移量的多少，因此斷層活動性是評價斷層油氣輸導能力的重點。斷層活動性分析有斷層斷距、落差、生長指數及活動速率等方面。一般認為，斷層活動速率能較為精確的表征斷層活動性[10]。研究區(qū)處于郯廬斷裂帶西支，受走滑與伸展作用的共同控制，普遍發(fā)育正斷層[11]。研究區(qū)受走滑作用影響，斷層兩側地層橫向運動導致斷層落差、生長指數及生長速率等普遍出現負值，所以本次統(tǒng)計T3U、T2、T0層斷層斷距以定性分析斷層活動性，見圖4。

總體來看，新近紀斷層斷距明顯大于早期斷層，表明運移斷層晚期活動性較強，為油氣的晚期運移提供了良好的通道與動力。就不同區(qū)帶而言，新近系（T0層）構造脊部位斷層斷距介于122～418 m之間，平均值為238 m，而調節(jié)帶部位在83～414 m之間，平均值為174 m，活動性明顯弱于構造脊部位，表明構造脊部位油氣運移能力較強。

圖3 渤中A區(qū)4種斷層樣式及其運移模式（箭頭指示油氣運聚方向）

2.3斷層分形特征

上述斷層樣式及活動性分析均是對斷層輸導的定性分析，斷層分形分維數的計算則提供半定量-定量的評價。本次對研究區(qū)斷裂體系分形分維數的計算采用應用較為廣泛的數盒子法，計算所得的分維值稱為容量維，也稱盒維數，其定義是以覆蓋為基礎的[3]。具體做法就是，分別取不同邊長的正方形格子構成二維正交網格去覆蓋研究區(qū)域所有斷裂，在不斷改變正方形邊長r的情況下，分別統(tǒng)計出有斷層跡線穿過的網格數N（r），若N（r）與r滿足如下冪定律關系：

圖4 渤中A區(qū)新近系Ⅰ級運移斷層及其平面活動性

式中：C — 常數，即所研究的對象為分形；

D — 分維值，在本次實際研究中上式兩邊取自然對數得：

在雙對數坐標中，N（r）－r圖是一條直線，式中分維值D表示該條直線斜率。

2.3.1 斷層體系整體分形特征

首先選取渤中A2區(qū)作為研究對象，用邊長（r）為4、2、1、0.5 cm的正方形格子構成的二維正交網格去覆蓋渤中A2區(qū)，統(tǒng)計有斷層跡線穿過的網格數（N（r）），采用最小二乘法對不同反射層進行分形分維數的計算（圖5）。

對正方形邊長r與網格數N（r）進行對數的線性擬合，相關系數均在0.99以上，表明斷層體系具有良好的分形特征（圖5）。從T3M到T02，分維數由1.297逐漸增至1.883，而且T0與T02反射層分維數明顯大于深部反射層，表明館陶組與明下段沉積時期斷層體系空間復雜程度較高，運移通道條件較高，油氣運移效率較高。斷層晚期分維值較高的特征與斷層活動性有良好的對應關系，也與晚期新構造運動特征相吻合。

2.3.2 斷層體系不同區(qū)帶分形特征

不同反射層斷層體系的分維數表征不同時期斷裂體系總體的空間分布復雜程度及油氣運移通道的能力。鑒于研究對象為新近系斷層體系，本文選取T0反射層（館陶組頂面）構造圖，對不同區(qū)帶進行斷層分維數的計算，分析斷裂分維數的區(qū)帶分布特征。

按照區(qū)帶走向，沿NE-SW向分別選取三個單元代表渤中A1構造脊、A2構造脊及走滑調節(jié)帶，對每個單元進行分維數的計算，其平均分維數代表各個區(qū)帶的分形特征。從表1可以看出，斷層體系區(qū)帶分形特征也與斷層活動性有較好的對應關系，構造脊部位的斷層分形分維數及活動性均較大。構造脊部位分維數均在1.50以上，明顯大于調節(jié)帶部位的1.33，表明構造脊部位斷層體系空間分布復雜程度較高，油氣運移通道條件較好。

圖5 渤中A2區(qū)不同反射層Lnr與LnN（r）的相關性

3 鉆探實例

近期鉆探的A2-1井，在新近系發(fā)現百余米含油氣層（圖4）。從斷層樣式方面，A2-1構造位于渤中A2構造脊部位，為單斜式負花狀構造，受走滑斷層側封在西側聚集成藏。從斷層活動性看，運移斷層為I級斷層，斷層活動強度與垂向油氣富集層位有良好的對應關系，顯示了斷層活動性的控藏作用。該井的鉆探顯示了A2構造脊部位斷層較強垂向輸導油氣的能力，同時暗示背形負花狀構造發(fā)育的A1構造脊等部位可能具有更好的勘探潛力。

表1 渤中A區(qū)不同區(qū)帶分形分維數

4 結論

（1）渤中A構造區(qū)油氣垂向運移通道通暢，背形負花狀構造、單斜負花狀構造及向形負花狀構造發(fā)育在構造脊部位，而翹傾狀地壘發(fā)育在調節(jié)帶，其中背形負花狀構造最有利于油氣的運聚。斷層活動性表現為晚期活動性較強的特點，而且構造脊部位斷層活動性強于調節(jié)帶部位。構造脊背形負花狀構造發(fā)育的區(qū)域油氣運移條件較好。

（2）斷層體系分形特征分析可以半定量-定量地表征斷層輸導能力，表明斷層體系晚期整體及構造脊部位分維數較大，并且認為斷層平均分維數大于1.5的區(qū)域為油氣有利聚集區(qū)?？碧綄嵺`表明構造脊部位單斜負花狀構造含油氣性良好，展現了構造脊背形負花狀構造良好的勘探前景。

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[7] 祝春榮，韋阿娟，王保全．油氣運聚模擬在目標鉆前研究中的成功應用——以渤海海域渤中21-22區(qū)為例[J]．海洋石油，2013，33（3）：23-28．

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[9] 劉曉峰，董月霞，王華．渤海灣盆地南堡凹陷的背形負花狀構造[J]．地球科學-中國地質大學學報，2010，35（6）：1029-1034．

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[11] 夏慶龍，田立新，周心懷．渤海海域構造形成演化與變形機制[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2012：73-78．

勘探六號首次進行試油酸化作業(yè)

近日，隨著酸液返排作業(yè)的結束，上海海洋石油局勘探六號平臺首次試油酸化作業(yè)順利完成。據介紹，此次勘六酸化作業(yè)采用的是新工藝——自生酸，即將可產生所需酸的組分及相應的添加劑同時或交替泵入井內，使之在井筒或地層溫度下逐步產生所需要的酸，逐步與地層礦物進行化學反應，達到解堵、增產的酸化工藝。此次酸化作業(yè)中，自生酸各種組分及添加劑使用量超200 m3，各類桶裝液體材料裝滿兩個船次。

摘編自《上海海洋石油》報2014年8月20日

世界前沿技術：全波形反演技術

全波形反演技術方法利用疊前地震波場的運動學和動力學信息重建地下速度結構，具有揭示復雜地質背景下構造與巖性細節(jié)信息的潛力。隨著油氣勘探復雜程度的加深，全波形反演技術將成為改善成像效果、完善速度模型的主要手段，為區(qū)域深部構造及成像演化分析、淺表層環(huán)境調查、宏觀速度場建模與成像、巖性參數反演提供有力支撐，但由于計算量大，算法不穩(wěn)定等因素，實際應用還有許多困難，一直未能廣泛投入商業(yè)化應用。

近年來，隨著計算機計算能力的不斷提高，全波形反演技術應用也不斷發(fā)展，多家公司都在進行全波形反演的研究與試驗，特別是聲波全波形反演在實際中得以應用。已經有許多實例證明全波形反演利用地震波場的全部信息，能夠獲得質量好的高分辨率速度模型，改進成像質量，用于精細地質解釋。

目前，全波形反演技術的研究主要集中在如何利用大偏移距數據全波形反演改善深部構造成像、如何利用低頻數據進行全波形反演、如何進行彈性波和全波形反演、如何去掉全波形反演中的多次波和繞射波，以及對于全波形反演的一階近似如何快速收斂等方面。隨著計算機計算能力的不斷提高，這一技術應用將會不斷拓展。

摘編自《中國石油報》2014年8月12日

Analysis of Differential Oil and Gas Migration by Fault and Hydrocarbon Accumulation Controlling Factors in Bozhong A Area of Bohai Sea

ZHANG Hongguo, WANG Xin, GUAN Dayong, SU Wen
（Institute of Exploration and Development of Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin300452,China）

Bozhong A area is located in the northern slope of Bonan low uplift in Bohai Sea, and the main exploration targets were buried hill and Paleocene in the early exploration period. In recent years, the hydrocarbon bearing conditions of Neocene has attracted great attentions. Through study on the hydrocarbon transformation systems, it has been made clear that hydrocarbon vertical migration through faults is the key factor for hydrocarbon accumulation in the Neocene. Based on analyzing results of fault patterns and activity, it has been concluded that back shaped negative flower structure and fault activity controlled the differential oil and gas accumulation, indicating structural ridges might be the beneficial direction of oil and gas migration. Furthermore, with fractal geometry principle, the fractal feature in the study area has been studied. The fractal dimension value of faults is high in the structural ridges, indicating that hydrocarbon migration efficiency is high in the structural ridges, which confirmed the results from conventional method by semi-quantitative or quantitative evaluation. Recent drilling results in structural ridge had excellent finding of oil and gas bearing layers in Neocene, demonstrating the analyzing results of fault migration mentioned above.

Bozhong A area; Neocene; fault pattern; fault activity; fractal dimension; structural ridge

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.03.016

1008-2336（2014）03-0016-06

“十二五”國家科技重大專項“渤海海域大中型油氣田地質特征”（2011ZX05023-006-002）資助

2013-11-19；改回日期：2014-02-24

張宏國，男，1986年生，助理工程師，碩士，2012年畢業(yè)于中國石油大學（華東）地質學專業(yè)，從事石油地質與油氣勘探綜合研究工作。

E-mail：chinaresource@126.com。