泌阳凹陷下二门地区生长断层控砂作用研究.pdf
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1、引文格式:李智,李双建,张志业,等.泌阳凹陷下二门地区生长断层控砂作用研究J.西北地质,2024,57(1):139150.DOI:10.12401/j.nwg.2023080Citation:LI Zhi,LI Shuangjian,ZHANG Zhiye,et al.Study on Sand Bodies Controlled by Growth Faults in Xiaermen Areaof Biyang SagJ.Northwestern Geology,2024,57(1):139150.DOI:10.12401/j.nwg.2023080泌阳凹陷下二门地区生长断层控砂作用研究
2、李智1,2,李双建1,2,张志业3,王雷3,安艳君3,王雪梅3(1.中国石化深部地质与资源重点实验室,北京102206;2.中国石化石油勘探开发研究院,北京102206;3.中国石化河南油田分公司,河南 南阳473400)摘要:泌阳凹陷下二门地区油气资源丰富,油藏类型以断层岩性油气藏为主,断裂特征与砂体展布的配置关系是该区油气勘探的主控因素。笔者综合 3D 地震、钻测井、岩心资料,以古近系核桃园组三段油组 1 小层(Eh31)为例,通过精细构造解析、断层活动性定量分析和砂体展布特征刻画,从构造活动沉积响应的角度分析生长断层对辫状河三角洲砂体展布的控制作用。结果表明,下二门地区主要发育一系列 S
3、WNE 转近 EW 走向的北倾生长正断层,剖面形态呈阶梯状断层组合,各条断层沿走向活动性差异明显。研究区主要发育侯庄辫状河三角洲前缘亚相和前三角洲亚相,平面上来自北部的水下分流河道砂体在断层转换带或同一断层活动性较弱部位易通过,而在活动性较强部位受到限制或转向。垂向上,通过活动性较弱区域砂体垂向连续叠置、加厚发育,通过活动性较强区域砂体垂向间歇分散、减薄发育。该研究可为东部断陷盆地低序级生长断层发育区砂体展布规律认识和断层岩性油气藏勘探开发提供一定借鉴。关键词:泌阳凹陷;下二门地区;核桃园组;生长断层;砂体展布中图分类号:P618.130.2文献标志码:A文章编号:1009-6248(2024
4、)01-0139-12Study on Sand Bodies Controlled by Growth Faults in Xiaermen Area of Biyang SagLI Zhi1,2,LI Shuangjian1,2,ZHANG Zhiye3,WANG Lei3,AN Yanjun3,WANG Xuemei3(1.SINOPEC Key Laboratory of Geology and Resources in Deep Stratum,Beijing 102206,China;2.SINOPEC Petroleum Exploration andProduction Res
5、earch Institute,Beijing 102206,China;3.SINOPEC Henan Oilfield Company,Nanyang 473400,Henan,China)Abstract:Xiaermen area of Biyang sag is rich in oil and gas resources.The reservoir type is mainly fault-litho-logic reservoir.The configuration relationship between fault characteristics and sand body d
6、istribution is themain controlling factor of oil and gas exploration in this area.Based on 3D seismic,drilling,logging and coredata,taking the Small layer 1 of oil formation in the third member of Paleogene Hetaoyuan Formation(Eh31)as an example,through structure analysis,quantitative analysis of fa
7、ult activity and characterization ofsand body distribution characteristics,this paper analyzes the distribution characteristics of Braided River Delta 收稿日期:2022-06-17;修回日期:2023-01-03;责任编辑:姜寒冰基金项目:国家自然科学基金企业重点联合基金“盆地深部地质作用过程与资源效应”(U20B6001),国家自然科学基金企业创新发展联合基金“海相深层油气富集机理与关键工程技术基础研究”(U19B6003)联合资助。作者简介
8、:李智(1989),男,博士,助理研究员,从事盆地构造解析及石油地质综合研究。Email:。第 57 卷 第 1 期西 北 地 质Vol.57No.12024 年(总 233 期)NORTHWESTERN GEOLOGY2024(Sum233)sand body controlled by growth fault from the perspective of tectonic activity sedimentary response.The resultsshow that a series of North dipping growth normal faults with SW-NE
9、 turning to E-W strike are mainly devel-oped in Xiaermen area.The profile forms a stepped fault combination,and the activity of each fault is obviouslydifferent along the strike.The study area mainly develops Houzhuang braided river delta front subfacies and predelta subfacies.The underwater distrib
10、utary channel sand body from the north is easy to pass through the faulttransition zone or the weak part of the same fault activity,but is limited or turned in the strong part.Vertically,sand bodies in areas with weak activity are vertically continuously superimposed and thickened,while sand bod-ies
11、 in areas with strong activity are vertically intermittently dispersed and thinned.This study can provide somereference for the understanding of sand body distribution law and exploration&development in the low ordergrowth fault development area of the eastern fault basin.Keywords:Biyang sag;Xiaerme
12、n Area;Hetaoyuan formation;growth faults;sand body distribution生长断层,又名同沉积断层或同生断层,是指沉积盆地内随沉积过程长期发育而逐渐“生长”起来的断层(Hardin et al.,1961;Duffy et al.,2015;窦鲁星等,2020)。生长断层断面形态在剖面上常呈上陡下缓、凹面向上的铲状;下降盘地层较上升盘相应地层厚度明显增厚;断距随深度增加而累积增大。其成因主要与基底断裂活动等构造运动因素和重力滑动、沉积压实等重力因素有关。生长断层规模大小不一,根据发育位置可分为盆缘生长断层即控凹边界断裂和盆内生长断层即盖层断裂
13、两类。生长断层的分段、分期差异活动对可容纳空间、沉积速率、物源体系类型及展布特征均具控制作用,是断裂活动与沉积活动同期进行而形成的特殊构造形式,包含了运动学和沉积学两方面因素,是探索活动论构造沉积耦合的理想对象(杨晓利等,2014;谢通等,2015)。在世界范围内,生长断层主要发育在海相陆缘地区(被动大陆边缘),而在中国则主要发育在东部断陷盆地内。前人针对生长断层的特征与分类、次生构造、研究方法、成因和演化机理等方面已开展了大量研究,在生长断层控制沉积体系发育和砂体展布方面取得了大量成果(王苗等,2014;李占东等,2016;陈哲等,2020)。但目前的研究多集中在盆地边缘的控凹边界断裂或盆地
14、内规模较大的二级断裂,而对盆地内影响水体迁移、古地貌形成和河道砂体展布的大量小规模低序级生长断层则缺少研究。无论是边界断裂还是低序级断裂,沿走向多具有分段性,其演化过程多是由多条小断层连接而成,且断层不同段的发育具差异性,其对河道砂体流向、叠置关系的控制作用应是一个分段、分区而不断变化的动态过程(Mulrooney et al.,2018;刘玉虎等,2020;李智等,2020a)。因此,需要从低序级生长断层精细刻画、断层活动性定量统计开始,分析其对砂体展布的控制作用。笔者以泌阳凹陷下二门地区的 3D 地震、钻井、测井、岩心资料为基础,以活动论构造控制沉积展布为指导,以古近系始新统核桃园组三段油
15、组 1 小层(Eh31)为研究对象,井震结合,刻画下二门地区断裂展布和构造特征;通过断层两盘油组 1 小层厚度的精细统计,定量分析生长断层活动性;综合岩心、测井资料,建立 Eh31 小层各单层沉积模式,最终分析生长断层对水下分流河道砂体发育展布的控制作用,对泌阳凹陷老区滚动勘探和探讨复杂断裂发育区生长断层对砂体的控制作用均具有一定借鉴意义。1区域地质概况泌阳凹陷是位于秦岭大别褶皱造山带之上的南襄盆地次级富油气断陷,面积约为 1 000 km2,形态呈南断北超的扇状(李智等,2020b,2023)。其南部和东部为桐柏山,西北部是社旗凸起,东北部是伏牛山,西部以唐河低凸起和南阳凹陷相隔(李智等,2
16、020c,2022)。下二门地区位于泌阳凹陷南部陡坡带东段,东临泌阳栗园边界断裂,北接泌阳凹陷北部斜坡带,西部和南部靠近安棚安店生油中心(图 1)。下二门地区整体为一宽缓背斜,发育一系列 SWNE 转 WE向北倾正断层,延伸距离为 1.25.0 km,将其切割形成多个断鼻或断块(图 2a)。下二门地区钻遇地层层序自下而上依次为古近系大仓房组、核桃园组(自下而上划分为核三段、核二段、核一段)、廖庄组,新近系凤凰镇组和第四系平原组,含油气层位分布在核桃园组廖庄组。其中核140西北地质NORTHWESTERN GEOLOGY2024 年桃园组三段自下而上细分为 9 个油组(Eh3Eh3油组),岩性主
17、要为含砾砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、白云质砂岩与泥岩、钙质泥岩、泥质白云岩、页岩、油页岩呈不等厚互层。笔者主要研究目的层为核三段油组 1 小层(Eh31),其内部又可细分为 6 个单层(图 2b)。下二门地区物源主要来自北部社旗凸起(张建光等,2011;李智等,2020b),发育自北向南的侯庄辫状河三角洲沉积体系,区内发育前缘亚相,其中水下分流河道及前缘席状砂为主要微相类型。下二门地区具有“前缘砂体控储、断层岩性控圈、近源聚集控藏”的有利成藏条件,近年来钻探发现的泌 426、泌 437 和泌 449 等多个高效油气藏均为断层岩性油气藏,可见砂体的精细刻画是该区高效滚动勘探的关键。但辫状河
18、三角洲前缘亚相的水下分流河道砂体纵向厚度薄、横向迁移快,有效储层表征难度大。因此,从同生断层精细刻画和活动性分析入手,分析其对河道砂体流向和展布的控制作用,对该区滚动勘探开发具有重要意义。2生长断层对砂体展布的控制 2.1生长断层活动性分布文中使用 2019 年下二门 3D 地震资料高精度成像处理成果,地震资料信噪比高、断点清楚、断面清晰可靠,地震反射波组特征清楚,可追踪性好。通过对 3D 地震资料精细解释,时深转换成图,并利用钻井分层进行了深度校正,准确落实了该区的断裂系统及局部构造特征,编制了 Eh31 小层顶面构造图(图 2a)。可见下二门地区自南向北、自西向东逐渐抬升,西部发育的 NE
19、SW 向和中东部发育的 SWWNEE 向和近 EW 向正断层将研究区切割为多个断鼻、断块。在低井控地区,可通过多井时深转换联合标定Eh31 小层顶底界面,全区追踪解释,通过断层两盘地层厚度关系来识别生长断层。从地震剖面可见,研究区发育的多条北倾正断层上盘地层厚度均厚于下盘地层厚度,断层生长特征明显(图 3)。在高井控地区,也可以通过断层两盘钻井的连井地层对比剖面刻画生长断层并分析其活动性。例如,F12号断层上盘的泌 160-2 井 Eh31 小层厚度明显大于下盘的泌 200 井,且各单层亦继承性呈这种特征,说明 F12号断层在Eh31 小层沉积期“生长”特征明显(图 4)。井震结合开展断层生长
20、特征定性分析的基础上,在古落差法、断层活动速率法、滑距法和位移长度关系分析等断层活动性分析方法中(王燮培等,1990;李勤英等,2000;赵勇等,2003;董进等,2004;卢异等,0510 km付湾古城井楼平氏 栗园安店孙岗赵凹杜坡中 部 深 凹 带北 部 斜 坡 带王集张厂安棚梨树凹研究区带坡陡部南下二门构造带 油田面积村庄断层剥蚀线 工区位置杨楼新庄泌阳候庄N图1研究区位置图Fig.1Location map of study area第 1 期李智等:泌阳凹陷下二门地区生长断层控砂作用研究141 2010),优选生长指数法,即断层两盘厚度比进行下二门地区生长断层活动性定量分析。通过研究
21、可以看出,下二门地区主要发育三级和四级生长断层,断面多北倾,延伸长度为0.94.9 km,断层落差为10140 m(表 1)。沿断层走向,可见断层活动性存在分段变化特征,整体而言下二门地区东部断层活动性较弱,西部活动性偏强;同一断层内部活动性也呈现强弱相间变化趋势(图 5)。2.2沉积微相类型通过对研究区岩心观察和测井相分析(图 6),并结合前人研究成果认为该区主要发育侯庄辫状河三角洲沉积的前缘亚相和前三角洲亚相(陈亮等,2006;蔡佳等,2009;朱筱敏等,2011;廖纪佳等,2012;董艳蕾等,2015)。油组油组1小层2小层3小层4小层5小层1.11.21.31.41.51.62 510
22、2 5202 5302 5402 5502 5602 5702 5802 5902 60005001 000 m2 6102 6202 6302 640SP2080110GR1100RT地层深度(m)岩性旋回组段油组小层核桃园组核三段单层ab图2下二门地区断层展布及 Eh31 小层柱状图(泌 189 井)Fig.2Fault distribution and Eh31 sublayer histogram in Xiaermen area 1 3001 4001 5001 6001 7001 8001 9002 00002 350 m1 17502 350 m1 17502 350 m1 17
23、5AA双程旅行时间(ms)F19BBCCF10F9F6F18F19F12F1F5F31F2F3F16F17F1F5图3下二门地区过生长断层地震剖面(剖面位置见图 2)Fig.3Seismic profile of over growth fault in Xiaermen area142西北地质NORTHWESTERN GEOLOGY2024 年 表 1 下二门地区 Eh3油组生长断层要素统计表Tab.1Statistical table of growth fault elements of Eh3 in Xiaermen area序号断层编号走向倾向延伸长度(km)古落差(m)断层级别1F
24、1NEESWWNNW4.4101402F5NEESWWNNW4.9101203F6NESWNW2.710804F9NESWNW2.510605F10NESWNW1.810406F11NESWNW0.910207F12NEESWWNNW2.910508F18NESWNW4.310609F19NESWNW2.81020 F122200RT2 3502 3602 3702 3802 3902 4002 4101.11.21.31.41.51.640300GR2200RT2 5402 5502 5602 5702 5802 5902 6002 6102 6202 6302 6402 6501.11.2
25、1.31.41.51.640300GR泌 200泌 160-2深度(m)小层深度(m)小层图4下二门地区过 F12生长断层的连井剖面Fig.4Well connection profile passing through F12 growth fault in Xiaermen area第 1 期李智等:泌阳凹陷下二门地区生长断层控砂作用研究143 辫状河三角洲前缘亚相主要发育水下分流河道、河口坝、前缘席状砂和分流间湾等微相。水下分流河道岩性为中、厚层至块状砾岩、砾质砂岩、砂岩,发育平行层理、交错层理、浪成波痕,底面为凹凸不平冲刷面,颗粒分选中等,磨圆差到中等,自然电位曲线多呈箱状、刺刀状。累
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