分段生長模式下斷層邊部微幅度構造分析

陳司鐸，閆百泉，韓小龍，韓文伯

（1.東北石油大學地球科學學院，黑龍江 大慶 163318；2.內蒙古蒙維科技有限公司，內蒙古 烏蘭察布 012400）

分段生長模式下斷層邊部微幅度構造分析

陳司鐸1，閆百泉1，韓小龍2，韓文伯1

（1.東北石油大學地球科學學院，黑龍江 大慶 163318；2.內蒙古蒙維科技有限公司，內蒙古 烏蘭察布 012400）

文中以松遼盆地杏北開發區F278b斷層為例，優選Surfer軟件6種插值方法，生成葡I11層構造等值線圖。以三維地震精細解釋為基礎，讀取線道號數據與斷距數據，編制距離-斷距曲線圖，確定斷層橫向分段位置。以斷圈形成機制為指導，尋找斷層分段生長部位與斷層邊部的微幅度構造分布規律，統計發育微幅度構造位置的井與分段生長點附近井的砂地比，系統分析斷層橫向分段生長位置、地層能干性差異與微幅度構造的關系。研究結果表明：1）Surfer軟件6種插值方法中，最小曲率法在斷層邊部、井位控制區域內部、邊界部位等與實際情況相比較符合；2）斷層下盤的微幅度構造與上盤的微幅度構造受斷層橫向分段生長影響，呈正弦曲線分布關系，交替出現；3）斷層邊部上盤負向微幅度構造處砂巖體積分數較高，下盤正向微幅度構造處與斷層分段生長點附近砂巖體積分數比較低。

插值方法優選；斷圈形成機制；斷層橫向分段生長；微幅度構造

0　引言

目前，大慶油田已進入高含水階段，由于水驅的作用剩余油分布有著不確定性，整體呈高度分散，局部相對富集狀態，但卻有規律可循，這就要求對研究區內部的微幅度構造必須有明確認識，與此同時，斷層的影響也不容小覷［1-2］。在油田的開發過程中，斷層邊部的剩余油相對富集，因此，需要綜合考慮地質因素，有針對性地部署定向井，從而為油田提高產量。水平井對構造精度的要求又比較高，因此利用三維地震資料進行井震結合的綜合研究，為精細定向挖潛提供技術支撐顯得尤為必要。隨著井震結合構造描述工作的不斷深入，微幅度構造的描述不斷精細，斷層刻畫的精度不斷提高，因此，有必要深入開展斷層分段生長研究工作，完善斷層邊部微幅度構造精細解釋方法。

近年來部分學者對于大慶長垣地區斷層的形成與演化進行了深入的研究［3］，還對斷層平面分段生長和定量判別標準進行了很多有益的探討，認為斷層的生長主要經歷3個階段：孤立成核階段、“軟連接”階段和“硬連接”階段。不同生長階段伴隨不同類型斷層圈閉（斷圈）的形成［4］，為此并提出定量恢復斷層形成演化過程的方法［5］。近幾年微幅度構造識別的常用方法主要有：1）構造趨勢面分析法；2）數據體等時切片法；3）相干體技術法；4）井點數據小網格成圖法［6］。

通過調研發現，國內對于分段生長斷層邊部的微幅度構造及分布規律刻畫不夠精細；缺少地層能干性這一因素對于斷層分段生長與微幅度構造分布規律影響的分析。本文提出以斷圈形成機制為指導，結合井點數據小網格成圖法的微幅度構造精細識別方法，應用該方法斷層橫向分段生長位置與斷層邊部發育的微幅度構造匹配良好，并對斷層橫向分段生長位置與微幅度構造發育位置的巖性對比分析，尋找斷層邊部巖性對微幅度構造分布的影響。

1　區域概況

大慶油田位于松遼盆地中央凹陷長垣二級構造帶上，研究區位于大慶長垣杏樹崗構造北部的杏樹崗油田［7］，西部和齊家古龍凹陷相鄰，東部和三肇凹陷相接，大慶長垣北部為杏樹崗構造，南部為葡萄花構造，東北部為太平屯構造［8］。構造位于松遼盆地北部中央坳陷區大慶長垣二級構造帶中部的三級上。油水分布受二級構造控制，油層埋深為800～1 200 m［9］。杏北開發區的構造是松遼盆地中央坳陷的一個三級構造，該構造較平緩，兩翼基本對稱，構造長軸為20.40 km，短軸為7.33 km，最深閉合高度為94.40 m，閉合面積80.80 km2，構造高點偏向西北［10-11］。該構造北部被斷層切割成為多個北西向的斷塊條帶，研究區域內發育北東向和北西向張扭力大斷層14條，為正斷層［12-13］。

2　微幅度構造精細識別

2.1插值方法優選

Surfer 12插值方法一共有12種［14-15］，常用的方法主要有反距離加權插值法、克里金插值法、最小曲率插值法、徑向基函數插值法、最近鄰點插值法和線性插值三角網法。

本次研究首先從6種方法中優選出1種最符合實際情況的插值方法。在井控制區邊部、斷層附近、沒有斷層影響的部位隨機選取20口直井，讀取每一口井6種插值方法生成的深度數據，并與實際深度數據相比較，并進行統計與誤差分析（見表1）。

通過數據統計，發現前5種方法誤差比較大，最小曲率插值方法在井控制區域內及邊界附近誤差都比較小。根據以上研究分析，最小曲率插值法成圖最符合要求，誤差最小。因此，本次研究以最小曲率插值法來完成，構造圖網格化精度選擇10×10。

2.2斷圈形成機制

從轉換帶與斷圈分布規律得出，斷層遮擋圈閉受控于轉換帶之間的完整斷層段，而斷背斜圈閉則受控于轉換帶發育處，所以，斷層遮擋圈閉發育于反向斷層的下盤，而斷背斜圈閉發育于順向斷層的上盤。這與斷層的分段生長機制是息息相關的，主要體現在斷裂走向上斷距的變化。

對于完整的孤立斷層而言，斷層中部的位移最大，向兩側端點逐漸減小至0，因此，在斷層下盤的地層發生掀斜翹傾，沿著斷層走向由斷層中部向兩側地層彎曲形成長軸垂直于斷層走向的橫向背斜 （見圖1）；而斷層上盤地層變形則相反，即沿著斷層走向由斷層中部向兩側地層彎曲形成長軸垂直于斷層走向的向斜，因此，在斷層的下盤易形成斷層遮擋圈閉，實質為橫向背斜形成的一種。對于分段生長斷層而言，在斷層分段生長連接點處，斷裂斷距依然是偏小的，但斷層上盤地層在生長點兩側斷層孤立段形成的向斜地層彎曲形態到生長點處構成了背斜形態，而且長軸方向也是垂直斷層走向，也為橫向背斜的一種；相反，在斷層下盤，在生長點兩側斷層孤立段形成的背斜地層彎曲形態到生長點出則構成了向斜形態。此外，對于順向斷層上盤的橫向背斜而言，由于斷層上盤地層變形過程中易于形成逆牽引變形，因此形成的橫向背斜往往具有自圈部分，但橫向背斜大范圍內還是受斷層遮擋控制邊界的。

斷層遮擋圈閉和斷背斜圈閉宏觀上均為局部正向構造，是油氣運聚和剩余油匯聚的有利指向區。對于開發區塊而言，在密集井網條件下考慮斷層遮擋圈閉和斷背斜圈閉發育規律部署挖潛剩余油井位顯然是不合適的。因為斷圈相對更宏觀，范圍相對較大，只有在斷圈內進一步搜索斷裂控制的微幅度正向構造，尤其是斷層邊部的正向微幅度構造對指導剩余油分布才是有實際意義的。為此，考慮斷層分段生長控制的局部正向構造發育特征，對分段生長斷層F278b可能發育的局部正向構造進行了預測。以此指導在局部正向構造中進一步尋找微幅度正向構造。

2.3斷圈控制的微幅度構造識別方法

地震精細解釋是識別微幅度構造的直接手段，然而當地震解釋精度達不到能夠識別所需尺度的微幅度構造要求時，則需要尋找能夠預測微幅度構造分布的有效手段。斷裂上盤和下盤的邊部均發育微幅度的斷鼻構造，這些小斷鼻為斷層相關的橫向褶皺成因機制與受斷裂分段生長機制控制。下盤的微幅度斷鼻與斷層遮擋圈閉成因機制相似，上盤的微幅度斷鼻與斷背斜圈閉的成因機制類似。斷層下盤的微幅度構造與上盤的微幅度構造呈正弦曲線分布?；跀嗔逊侄紊L機制特征，對葡I11層內的精細地震解釋斷層F278b編制斷距-距離關系（見圖2a）。

由圖2看出，斷層下盤的正向微幅度斷鼻與斷層孤立段對應，而斷層上盤的正向微幅度斷鼻與斷層分段生長連接區域相對應，上下盤的正向微幅度斷鼻沿著斷裂走向呈正弦曲線，即此消彼漲的分布關系。這也進一步證實了斷層邊部的微幅度構造與斷圈一樣，也是受斷裂分段生長機制控制形成。此外，為了進一步說明這個問題，選取插值方法識別的微幅度構造與該斷層基于原有地震解釋繪制精細斷距-距離曲線圖厘定的微幅度構造分布來看，精細地震解釋F278b斷層發育5個斷層分段生長的連接點，與斷距-距離曲線厘定的分段點吻合，而且斷距-距離曲線的波動顯示可能存在更多的地震沒有解釋出來的分段點。而斷距-距離曲線反映斷裂是六段式生長，斷裂在下盤相應發育4個斷背斜、小斷鼻等正向構造，其間沿著斷裂上盤發育3個明顯的向斜構造。

2.4斷層分段生長、微幅度構造與地層能干性的關系

巖石存在能干性差異，斷層核部發育在能干性地層，且位移最大。斷層末端發育在非能干性巖層，且從能干性地層至非能干性地層位移逐漸減小，非能干性地層為發育斷層疊覆帶的典型部位。隨著斷層不斷活動，斷層位移不斷累積，多個小斷層尾部受地層能干性的影響，在非能干性地層通過軟連接至硬連接等一系列過程逐漸生長成為一條大斷層。根據文中斷圈形成機制所述，斷層上盤生長點兩側斷層孤立段形成向斜地層的彎曲形態到生長點處構成了背斜形態，在斷層下盤在生長點兩側斷層孤立段形成的背斜地層彎曲形態到生長點出則構成了向斜形態，因此受地層能干性的差異分段生長斷層控制多個微幅度構造。通過F278b斷層附近井薩Ⅲ11-1至葡Ⅰ12砂巖數據統計可以看出斷層分段生長部位、微幅度構造與地層能干性差異之間的關系（見圖3）。

統計數據與文中斷層分段生長控制微幅度構造分布的規律相符。從數據中可以看出，斷層上盤在該層位內的負向微幅度構造砂巖質量分數更高。這說明該斷層邊部地層能干性較強的部位發育負向微幅度構造，地層能干性較弱的部位發育正向微幅度構造，地層能干性弱的部位為斷層分段生長部位。

3　結論

1）通過對Surfer軟件6種插值方法數據與真實數據誤差統計分析，發現最小曲率法誤差最小。

2）基于斷層分段生長部位的準確判斷以及精細的斷層解釋結果，發現斷層分段生長部位與識別出的斷層邊部微幅度構造分布位置匹配良好。斷層下盤的微幅度構造與上盤的微幅度構造受斷層橫向分段生長影響，呈正弦曲線分布關系交替出現。

3）由于地層平面上的塑性差異及非均質性，斷層邊部上盤負向微幅度構造砂巖質量分數更高。說明該斷層邊部地層能干性較強的部位發育負向微幅度構造，地層能干性較弱的部位發育正向微幅度構造，地層能干性弱的部位為斷層分段生長部位。

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（編輯楊會朋）

Micro-amplitude structures near faults based on fault segment growth pattern

CHEN Siduo1，YAN Baiquan1，HAN Xiaolong2，HAN Wenbo1
（1.College of Earth Sciences，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China；2.Inner Mongolia Mengwei Technology Co. Ltd.，Ulanqab 012400，China）

In this study，the Fault F278b in the north of Xingshugang development area，Songliao Basin was selected as the study subject.Six interpolation methods were optimized by Surfer，generating the structure contour map of PI11layer.Based on fine interpretation of 3D seismic data，curves reflecting relationships between distance to fault and fault displacement were drawn to identify the fault cross segmentation location by reading the line track number and fault displacement data.Guided by the formation mechanism of fault traps，distribution laws of fault cross segmentation grow places and micro-amplitude structures close to faults were summarized.Then ratios between sandstone and stratum thickness in wells near sectional growing places and micro-amplitude structures were counted to systematically analyze the correlation of fault cross segmentation location and stratigraphic competency difference with micro-amplitude structures.It is demonstrated that interpolation by the minimum curvature method in the fault edge as well as well-controlled areas and edges is the most consistent with the actual situation among six methods.Moreover，micro-amplitude structures in the footwall and hanging wall alternate in forms of sine curves due to the influence of fault cross segmentation growth. In addition，sand contents in the negative micro-amplitude structures in the edge of the hanging wall are generally high，while those in the positive micro-amplitude structures and near faultcross segmentation growth points are commonly lower.

interpolation method optimization；fault trap formation mechanism；fault cross segmentation growth；micro-amplitude structures

國家自然科學基金項目“河道砂體構型控剩余油物理模擬”（41172135）；黑龍江省教育廳項目（12541073）

TE132.1+4；P631

A

10.6056/dkyqt201604007

2015-10-11；改回日期：2016-05-22。

陳司鐸，男，1990年生，在讀碩士研究生，研究方向為油氣田勘探地質。E-mail：345955487@qq.com。

引用格式：陳司鐸，閆百泉，韓小龍，等.分段生長模式下斷層邊部微幅度構造分析［J］.斷塊油氣田，2016，23（4）：438-441.

CHEN Siduo，YAN Baiquan，HAN Xiaolong，et al.Micro-amplitude structures near faults based on fault segment growth pattern［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（4）：438-441.