周紅波，劉永雷，劉　軍，谷永興，張聚民,高能學

(1．西安石油大學， 陜西西安 710065；2．中國石油東方地球物理公司)

克拉蘇構造帶褶皺中和面地質特征與縱向位置確定

——以克拉蘇構造帶S構造為例

周紅波1，2，劉永雷2，劉軍2，谷永興2，張聚民2,高能學2

(1．西安石油大學， 陜西西安 710065；2．中國石油東方地球物理公司)

摘要：中和面是縱彎褶皺中普遍存在的一種地質現(xiàn)象，中和面上下存在不同的應力特征、裂縫性質和儲層物性差異?？死K構造帶褶皺具有整體結構復雜、單一構造相對簡單的特點，所形成的褶皺構造為典型縱彎褶皺，也具有中和面褶皺的相關特征。結合鉆井和地震地質分析，總結了克拉蘇構造帶4種不同構造類型及其地震地質特征。在鉆井和地震統(tǒng)計分析的基礎上，結合前人研究成果，通過數據擬合分析，確定了克拉蘇S構造帶中和面位置，明確了張性帶厚度與油氣產量的關系。

關鍵詞：克拉蘇構造帶；褶皺中和面；地質特征；背斜類型

在構造地質學研究對象中，褶皺構造是沉積巖層中的一種基本構造類型。地層在褶皺(縱彎褶皺)變形過程中表現(xiàn)為外弧伸長和內弧縮短，在接近巖層中部，有一個既無伸長亦無縮短的無應變面，這個無應變面稱為褶皺中和面，簡稱“中和面”[1-2]。背斜在中和面以上、向斜在中和面以下都屬于張性區(qū)域(張性帶)，儲層的壓實作用相對較小，物性條件因此相對較好，有利于油氣的聚集。而在背斜的中和面以下或在向斜的中和面以上的區(qū)域，都處于壓性區(qū)域(擠壓帶)，儲層壓實作用相對較大，物性條件相對不好，不利于油氣的聚集，表現(xiàn)為油氣的向外運移[3-5]。

1中和面褶皺地質特點[1-2]

褶皺中和面在形成過程中存在縱向遷移的特點，隨著構造變形程度的加劇，背斜中和面逐漸向下遷移，向斜中和面逐漸向上遷移。在構造中和面以上的張性帶，裂縫主要表現(xiàn)為高角度、開啟性質；中和面以下的擠壓帶，裂縫表現(xiàn)為網狀特征，多閉合，礦物結晶半充填或全充填。

(1)應力發(fā)育特征。在縱彎褶皺形成時，中和面即開始出現(xiàn)，中和面之上為張應力狀態(tài)，應力橢圓長軸平行地層層面；之下為壓應力狀態(tài)，應力橢圓長軸垂直地層層面；中部為近似應力平衡區(qū)，應力橢圓近似圓形，基本未變形。

(2)微觀地質要素發(fā)育特征。①劈理(面狀構造)：上部平行層面或呈低角度夾角，下部與層面垂直或呈高角度夾角；②節(jié)理或裂縫，上部張節(jié)理或張裂縫，高角度，下部剪節(jié)理或壓裂縫，低角度；③局部構造特點：整體為背斜，局部發(fā)育拉張型“地塹”。

(3)儲層發(fā)育特征。克拉蘇地區(qū)白堊系為低孔低滲儲層，絕對孔隙度普遍在10%以下，主要是由于其處于相對強烈的構造擠壓作用區(qū)，最大古構造擠壓應力達79.5 MPa。依據克深5井構造擠壓理論減孔量模型，其最大絕對減孔量為6.66%，從而使儲層孔隙度進一步減少[6]。

本區(qū)褶皺構造中和面之上為張應力狀態(tài)，發(fā)育高角度張裂縫，且多未被結晶礦物填充，孔隙度高，物性較好；中和面之下為壓應力狀態(tài)，發(fā)育網狀剪裂縫，多被結晶礦物充填，物性差，孔隙度低，儲層致密。

2克拉蘇構造帶中和面褶皺特點

克拉蘇構造帶具有區(qū)別于其它地區(qū)的地質特點：一是本區(qū)構造屬前陸盆地典型逆沖推覆構造，褶皺類型為縱彎褶皺，構造整體發(fā)育復雜，但單個構造相對簡單；二是褶皺構造上覆巨厚膏鹽巖，形成構造頂棚。這兩方面地質特點形成了一種對儲層的減壓效應：減小鹽下儲層壓實作用，最大限度地保護了儲層原生孔隙。

2.1克拉蘇構造帶背斜類型

根據克拉蘇構造帶實際構造特點及其變形程度的變化，背斜類型分為初始背斜、寬緩背斜、高陡背斜、突發(fā)背斜，隨著構造塊體形變加劇，中和面逐漸向下遷移，張性帶厚度逐步增大(圖1)。

圖1　克拉蘇構造帶構造解釋模型

構造變形開始時期為初始背斜階段，這一時期構造變形程度較低，南北兩條邊界斷層斷距小，構造幅度小，南北兩翼傾角小，構造為簡單單斷模式，相對平緩(圖1a)。

構造變形早期為寬緩背斜階段，這一時期構造變形程度較低，南邊界斷層斷距較大，北邊界斷層斷距較小，構造幅度較小，南翼傾角較大，北兩翼傾角較小，構造為簡單單斷模式，相對平緩(圖1b)。

構造變形中期為高陡背斜階段，這一時期構造變形程度較高，南邊界斷層斷距較大，北邊界斷層斷距較大，構造幅度較大，南翼傾角較大，北翼傾角開始變大，北翼開始發(fā)育反沖斷層，但斷距較小，構造有突發(fā)特征，構造相對較陡(圖1c)。

構造變形晚期為突發(fā)背斜階段，這一時期構造變形程度高，南邊界斷層斷距大，北邊界斷層斷距大，構造幅度大，南北兩翼地層傾角大，北翼發(fā)育反沖斷層，且斷層斷距大，構造變?yōu)橥话l(fā)特征，構造較陡(圖1d)。

2.2中和面背斜地質特征

在克拉蘇構造帶構造變形的四個不同階段，各個構造或者構造的不同部位具有不同的張性帶厚度，裂縫特征也存在差異(圖2)。

構造變形開始時期(初始背斜階段)，構造變形程度較低，構造地層相對平緩，背斜中和面相對靠近地層上部，張性帶厚度較薄，裂縫相對不發(fā)育；構造變形早期(寬緩背斜階段)，構造變形程度較低，相對平緩，中和面以上張性帶厚度較小，裂縫開始在構造南翼和頂部發(fā)育，但密度較??；構造變形中期(高陡背斜階段)，構造變形程度較高，構造相對較陡，張性帶厚度變厚，且呈現(xiàn)明顯的中間厚邊部薄的特征，裂縫在構造南翼和頂部持續(xù)發(fā)育，北翼也開始發(fā)育少量裂縫；構造變形晚期(突發(fā)背斜階段)，構造變形程度高，背斜中和面向下移動，張性帶厚度變大，裂縫開始在構造南北兩翼和頂部發(fā)育，裂縫密度相對早期變大，構造兩翼較陡傾。

3克拉蘇構造帶褶皺中和面位置的確定(以S構造為例)

3.1鉆井地質特征

從鉆井特征來看，克拉蘇構造帶多個構造物性特征具有明顯的分帶性，基本可分為三段，分別是高孔隙度段、中等孔隙度段和低孔隙度段。這與中和面褶皺具有對應的關系：張性帶對應低電阻率、高孔隙度、低地應力、高角度張裂縫的測井和巖心特征；過渡帶對應中等電阻率、中等孔隙度、中等地應力、高角度張裂縫、張剪縫的測井和巖心特征；擠壓帶對應高電阻率、低孔隙度、高地應力、高角度剪切縫的測井和巖心特征。

克拉蘇S構造上一口鉆井A位于構造邊部，張性帶厚度為89 m，日產氣微量；另一口鉆井B，張性帶厚度為129 m，獲得工業(yè)氣流，且張性帶厚度較厚的多口鉆井均獲得高產。據此總結，本區(qū)張性帶厚度與鉆井產能有極大相關性：張性帶厚度大，單井產能高，反之，產能較低(注：僅圈閉范圍內鉆井有此規(guī)律)。

圖2　克拉蘇褶皺構造與裂縫演化模型

3.2S構造中和面位置的確定

中和面在地層中的位置與各層地層厚度、構造變形程度和楊氏模量有關[7-10]。通過對本區(qū)目的層巖石物理參數檢測，發(fā)現(xiàn)在目的層范圍內各層巖石物理性質保持穩(wěn)定，楊氏模量基本保持不變。本文主要應用地層厚度與構造變形程度兩項數據來確定褶皺中和面的位置[11-13]。

張性帶厚度是地層厚度和構造曲率的單調增函數，因此，本文應用了交會擬合的方法進行研究，使用鉆井張性帶厚度與地層厚度和曲率來擬合(表1)，其中地層厚度由鉆井或地震資料解釋求取，曲率表示構造變形程度。對克拉蘇S構造做了擬合，其表達式為：

H=166.8-0.137D-0.081Cr

(1)

式中：H——張性帶厚度，m;D——褶皺地層總厚度，m;Cr——曲率值。

S構造為一背斜構造，根據前述克拉蘇構造帶地質規(guī)律(圖3)，其張性帶厚度與構造自身形態(tài)有很大相關性。經過擬合公式計算出的S構造張性帶厚度(圖3)也具有這種規(guī)律：構造兩翼張性帶厚度小，軸部厚度大。張性帶厚度與井產能相關性也較高，在張性帶厚度較大處鉆井均獲得高產。

表1　克拉蘇S構造擬合數據統(tǒng)計　　　　m

4結論與認識

(1)克拉蘇構造帶逆沖推覆作用形成的縱彎褶皺具有典型的中和面褶皺特征。

(2)克拉蘇構造帶中和面褶皺按照構造變形程度分為4種不同的構造形態(tài)：初始背斜、寬緩背斜、高陡背斜、突發(fā)背斜。

圖3　克拉蘇S構造張性帶厚度圖分布

(3)克拉蘇構造帶鉆測井資料具有明顯的縱向分帶性，與中和面褶皺地質特征相吻合。

(4)克拉蘇構造帶背斜中和面以上張性帶厚度與地層真厚度和構造變形程度呈正相關性。

(5)本文所研究褶皺中和面位置確定方法僅適用于克拉蘇構造帶，不同構造需要不同的擬合數據和參數。

參考文獻

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編輯：李金華

文章編號：1673-8217(2016)03-0069-04

收稿日期：2016-01-20

作者簡介：周紅波，工程師，1982年生，2005年畢業(yè)于中國地質大學(武漢)資源勘查工程專業(yè)，在讀碩士研究生，現(xiàn)主要從事塔里木庫車地區(qū)地質研究工作。

基金項目：中國石油集團重大專項“庫車前陸深層油氣地質理論與勘探目標評價”(2014E-2101JT)資助。

中圖分類號：TE111

文獻標識碼：A