霍進杰，李 靜，陳文利，師林齊，祁明霞

（1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆烏魯木齊 830013；2.中國石油西部鉆探克拉瑪依錄井工程公司，新疆克拉瑪依 830000；3. 中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院油氣戰(zhàn)略規(guī)劃研究所，新疆克拉瑪依 834000）

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三維構造演化分析在斷陷盆地深層斷塊目標優(yōu)選中的應用

霍進杰1，李 靜1，陳文利1，師林齊2，祁明霞3

（1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆烏魯木齊 830013；2.中國石油西部鉆探克拉瑪依錄井工程公司，新疆克拉瑪依 830000；3. 中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院油氣戰(zhàn)略規(guī)劃研究所，新疆克拉瑪依 834000）

摘 要：以南圖爾蓋盆地Akshabulak南次凹為例，介紹了三維構造演化分析在斷陷盆地深層斷塊目標優(yōu)選中的應用。通過三維構造演化分析的運用克服了研究區(qū)常規(guī)二維構造演化分析不能全面直觀反映構造特征的缺點，從整體上更全面地認識了研究區(qū)不同地質時期的構造特征，綜合烴源巖和油氣成藏的認識，最終指出研究區(qū)南部的正反轉構造帶是下步勘探的有利區(qū)，其上的斷塊圈閉是下步勘探的最有利目標。

關鍵詞：三維構造演化；斷陷盆地；正反轉構造；南圖爾蓋盆地

E-mail：huojj@petrochina.com.cn。

阿克沙布拉克（Akshabulak）南次凹位于哈薩克斯坦板塊西南部的圖爾蓋盆地，該盆地處于烏拉爾—天山縫合線轉折端剪切帶，分南北兩個坳陷，中部為隆起。已發(fā)現油氣田集中于南部的Aryskum坳陷，其面積近3×104km2。南圖爾蓋盆地為中生代裂谷盆地[1-4]，主要儲層為J1～K1砂巖。盆地近年來產量增長較快，2012年原油年產量已超過1 200萬噸。根據哈國的評價，南圖爾蓋盆地可采石油資源量為4.5～5億噸。目前發(fā)現約1.5～1.6億噸，待發(fā)現可采資源量近3億噸，因此還有較大勘探潛力。南圖爾蓋盆地二級構造單元由“三凸四凹”壘凹相間組成，油氣資源豐富，盆地北部勘探程度高、已投入開發(fā)油氣田20個。研究區(qū)阿克沙布拉克南次凹所在的南部（圖1）勘探程度低，深層侏羅系突破井單井產量高，油氣資源豐富，產層主要為J1、J2。由于處在縫合線轉折端剪切帶的最南部，故阿克沙布拉克南次凹壓扭強烈、構造演化期次多、構造復雜，勘探難度大，目前勘探進入了“瓶頸”期。為了打開勘探局面，進一步準確落實勘探有利區(qū)和成藏有利帶，有必要開展具有針對性的三維構造演化分析。

圖1 研究區(qū)位置圖

1 三維構造演化分析

1.1 區(qū)域地質及動力學背景分析

受烏拉爾—天山縫合帶的雙重影響，在南部特提斯洋逐漸關閉的擠壓應力作用下，沿盆地西緣產生走滑，形成Karatau大斷層。南圖爾蓋的盆地結構和局部構造均受到該斷層的影響。從動力學背景來分析區(qū)域上存在兩套應力體系，早期是早海西期的左旋拉張應力體系，晚期晚燕山期變換成右旋壓扭應力體系。南圖爾蓋盆地的凹陷普遍具有東斷西超的特點，剖面上發(fā)育四個構造沉積演化階段，各個階段特點不同。從下往上依次為，海西晚期至三疊紀基底構造演化階段——裂谷旋回期；早～中侏羅紀的斷陷湖盆演化階段——裂谷擴張期；晚侏羅紀至白堊紀的拗陷演化階段——坳陷轉換期；第三紀至今為喜馬拉雅碰撞抬升階段——抬升期。

1.2 三維構造演化分析

通過三維可視化技術快速、直觀、立體、全局地分析了研究區(qū)的構造形態(tài)及古地貌，完成了不同時期三維古地勢圖。通過分析可以把握不同時期的構造特點，結合J1成熟烴源巖的分布及構造演化，可以更好地認識到構造演化及其對油氣運移的作用，分析阿克沙布拉克南次凹斷陷盆地深層關鍵期構造演化規(guī)律并制作了地質模式圖[5-6]，從下至上按照沉積先后排列：J2沉積前J1古地勢圖（圖2下），J1為成熟的烴源巖層，呈現南低北高、東西夾持的特征，地層向西部和北東的構造高部位具有超覆特征，斷裂主要為正斷裂。從近東西向過Tuz-18井—Tuz-7井—Tuz-10井的地質模式圖和近南北向過Tuz-8井—Tuz-10井的地質模式圖可見，此時斷裂以近南北向的正斷裂為主，主要分布在古隆起的邊部；J3km沉積前J2古地勢圖（圖2中），J2末期普遍認為存在高品質的烴源巖，此時構造發(fā)生了很大的改變，呈現快速沉降、擴張沉積的特征，此時沉積中心向凹陷中部轉移，南部仍存在殘余凹地，構造整體幅度變低，正斷裂廣泛發(fā)育，從過Tuz-18井—Tuz-7井—Tuz-10井的地質模式圖和近南北向過Tuz-8井—Tuz-10井的地質模式圖均可見，這一時期的正斷裂多以近南北向為主，局部也存在近北東向的正斷裂；K1nc沉積前J3ak古地勢圖（圖2上）構造發(fā)生了翻天覆地的變化，此時研究區(qū)南部已經大規(guī)模隆升，古地貌此時呈現北低南高的特征，地層向南部具有削蝕特征；從過Tuz-18井—Tuz-7井—Tuz-10井的地質模式圖和近南北向過Tuz-8井—Tuz-10井的地質模式圖可見，研究區(qū)應力體系已經徹底改變，受到壓扭應力的影響研究區(qū)南部被逆沖推覆形成了隆起，逆斷裂和正斷裂均清晰可見，研究區(qū)南部和西南部地層因推覆程度的不同在兩個地質剖面上明顯存在沖斷和削蝕的特征。通過本次三維構造演化研究徹底改變了以往沉積和沉降中心均在凹陷中部、研究區(qū)僅發(fā)育正斷裂、地層向凹陷四周均為超覆減薄的認識。

1.3 多技術融合確定斷裂方案及組合關系

結合區(qū)域地質認識，通過地震相干數據體、以及曲率、傾角屬性體對研究區(qū)的斷裂展布和組合進行了分析[7-9]，通過多種方法的融合，結合三維構造演化成果確定了本區(qū)的斷裂方案和組合，認識到本區(qū)斷裂早期為近南北向的正斷裂，晚期為近東西向的逆斷裂，平面上后期形成的逆斷裂對正斷裂具有切割特征，形成了近似棋盤格子的格局，見圖3（圖中紅色為正斷裂，藍色為逆斷裂）。

圖3 斷裂類型及平面分布圖

2 認識

阿克沙布拉克南次凹存在正反轉背斜構造帶，這一構造帶配合J1成熟烴源巖的分布，可以看出正反轉構造帶為成藏有利區(qū)。依據如下：從過Tuz-8井—Tuz-10井的地震剖面（圖4）可見研究區(qū)南部存在正反轉構造帶，剖面南部可見J1巨厚烴源巖地層反映了其沉積時該位置較低，后期受到逆斷裂的影響構造發(fā)生反轉，現今研究區(qū)南部處于構造相對較高位置，這種早期低凹后期被反轉抬升的構造就為正反轉構造，其形成的構造帶即正反轉構造帶（圖4）。研究區(qū)成熟烴源巖J1地層具有較強的生烴能力，后期抬升后只要處在生烴門限之下即可大量排烴，生成的烴類優(yōu)先向構造高部位的圈閉聚集?？梢娬崔D構造帶所在的研究區(qū)南部是下步勘探的有利區(qū)，從圖3可以看出三維構造演化分析識別的正反轉構造帶斷裂大量發(fā)育，斷塊、斷鼻圈閉發(fā)育，配合成熟烴源巖的展布，這些圈閉即是下步勘探的最有利目標。

圖4 過Tuz-8井—Tuz-10井地震剖面圖

3 結論

三維構造演化分析比二維構造演化分析更直觀、立體、全面，在構造演化分析時可以有效避免單一二維剖面的局限，可以將地質特點更加逼真地凸顯出來，更有利于研究人員把握構造演化的規(guī)律和特點。

通過本次三維構造演化研究，發(fā)現阿克沙布拉克南次凹存在近東西向的逆斷裂，地層在研究區(qū)南部具有反轉特征，并且南部存在巨厚的J1烴源巖層；由于反轉程度的不同研究區(qū)南部地層呈現削蝕、沖斷等多種接觸關系；通過三維構造演化分析認識到研究區(qū)南部的正反轉構造帶上發(fā)育的斷塊、斷鼻圈閉是本區(qū)深層下步勘探的有利目標。

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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

中圖分類號：P631.4

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.01.032

文章編號：1008-2336（2016）01-0032-04

收稿日期：2015-04-09；改回日期：2015-05-16

第一作者簡介：霍進杰，男，1978年生，高級工程師，2006年畢業(yè)于石油大學（北京），從事綜合地質研究。