珠江口盆地惠州凹陷轉換體控沉-控儲特性及其油氣地質意義

發布時間：2021-09-07所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要：構造轉換帶以其重要石油地質意義而受到學者們的廣泛關注，尤其強調轉換斜坡對大型砂體展布方向及堆積范圍的控制。針對轉換帶及附近陡坡帶的砂體及優質儲層分布規律的復雜性，以惠州凹陷西南緣為例提出一種基于轉換體概念的轉換體優質砂體預測方法。相

　　摘要：構造轉換帶以其重要石油地質意義而受到學者們的廣泛關注，尤其強調轉換斜坡對大型砂體展布方向及堆積范圍的控制。針對轉換帶及附近陡坡帶的砂體及優質儲層分布規律的復雜性，以惠州凹陷西南緣為例提出一種基于“轉換體”概念的轉換體優質砂體預測方法。相比于轉換帶，轉換體研究變“帶”為“體”，是對轉換帶的擴充和深入。研究范圍上，將轉換斜坡帶與斷控陡坡納為組合體，強調兩者在三維立體組合下沉積體存在動態時空交互作用;研究內容上，以“構造-地貌-沉積-儲層”思路來分析優質砂體的成因及演化�；�于“轉換體”的優質砂體預測方法，指出惠州26洼西南緣可劃分出“銳角-直角-鈍角”三類轉換體模型，不同類型轉換體的構造-地貌格局下，陡坡和轉換斜坡扇體間具有孤立-疊加-聯控三類控沉效應，其對應儲層物性逐漸變好。系統解析惠州凹陷轉換體控沉-控儲特性對完善轉換體系框架有理論意義，同時可服務大中型油氣田的勘探需求。

　　關鍵詞：轉換帶;轉換體;構造-地貌-沉積-儲層;源-渠-邊-匯;惠州凹陷

　　構造轉換帶分布于各類擠壓和伸展盆地，以其重要石油地質意義而受到學者們的廣泛關注。一方面，轉換斜坡往往作為大型水系的注入口，控制著砂體的堆積方向和展布范圍;另一方面，轉換斜坡上復雜的斷裂體系有利于油氣運移及圈閉形成。轉換帶研究對指導油氣勘探具有重要意義，但現有研究停留于靜態的“一帶之地”，忽視了與轉換帶成因上密切相關、空間上緊密聯系的斷控陡坡。同時，轉換帶多側重構造(斷裂)-地貌因素，缺少對沉積-儲層特征及差異的研究。相比之下，轉換體一詞變“帶”為“體”，是對轉換帶研究的擴充和深入。一方面，轉換體將轉換帶與斷控陡坡納為組合體，強調兩者在三維立體組合下沉積體存在動態的時空交互作用;另一方面，轉換體與石油地質結合得更加深入，強調構造-地貌-沉積-儲層四位一體，即明確轉換體控沉-控儲-控圈及控藏差異性�？梢�，引入“轉換體”概念是十分必要的，對指導油氣勘探具有重要現實意義。本次針對惠州凹陷古近系構造轉換帶研究提出了“轉換體”的概念，劃分出“銳角-直角-鈍角”三類轉換體模型，并分析了不同轉換體具備的構造-地貌組合特征，控沉差異性及控儲特性。

　　1轉換體概念的提出

　　Dahlstrom(1970)提出了構造轉換帶的概念，旨在研究逆沖擠壓構造背景內的推覆體。起源于擠壓背景的轉換帶概念隨即被應用于伸展環境下，轉換帶的成因及特征為大家所廣泛認知：在引張作用力的背景下，變形首先沿著應力集中區及地殼薄弱帶發生脆性伸展。由于引張應力或變形地殼物質組成的不均一性,地殼中張應力集中區及地殼薄弱帶會不連續分布,可能表現為側列式或受早期雁列節理影響而表現為雁列式。當一伸展斷層與另一伸展斷層發生接近或者疊覆時,為保持伸展平衡,將出現斷層之間的應力傳遞,實現伸展位移轉換，其過渡部分即為轉換帶。

　　多年來，轉換帶研究取得了重要認識和成果，代表性的成果主要有“轉換斜坡”模型(PeacockandSanderson.,1994)和“硬連接”和“軟連接”模式(GuptaandScholz.,2000)。其后，Trudgill(2002)進一步將兩者進行總結，相對完善的提出了轉換帶水系發育的四階段式模型(圖1)。第一階段，在兩條相互平行斷層的控制下，在轉換斜坡上發育有大型曲流水系(圖1a);第二階段，在斷裂相互作用下，仍處于“軟連接”狀態下的兩條斷裂均發生側向延展，使得轉換帶曲流水系源區面積更大，搬運距離更長(圖1b);第三階段，兩條斷裂剛發生“硬連接”，此時轉換斜坡已經破裂成斷控背景，靠近轉換帶斷裂處受基準面下降的控制曲流水系下切能力變強(圖1c);第四階段，兩條斷裂完全實現“硬連接”而形成一條完整的控邊斷層，使得轉換帶曲流河向辮狀河過渡(圖1d)。可見，前人研究多集中于探討轉換斜坡大型水系發育的可能性，即作為物源通道的可能性。

　　國內學者研究側重于轉換斜坡大型水系發育條件下對沉積體和儲層砂體的控制，明確了轉換帶和陡坡帶具有不同的石油地質意義(孫向陽和任建業，2004)。一般認為，大源區、小坡降的轉換斜坡被廣泛認為可作為有利儲層的發育地帶，經過長距離搬運而成為大型砂體的優勢堆積位置，其上可發育扇三角洲或辮狀河三角洲(GawthorpeandLeeder,2000)。相反，小源區、大坡降的斷控陡坡帶以近源快速堆積為特征，主要發育近岸水下扇和扇三角洲兩類沉積相，常被作為不利儲層(GawthorpeandLeeder,2000)。這是因為相比于陡坡帶扇體，轉換帶水系經歷了更長的搬運距離，往往具有更好的儲層質量(周心懷等，2014)。此外，轉換斜坡上復雜的小斷裂也有利于油氣疏導并形成斷鼻和斷塊圈閉，是斷陷盆地勘探的有利地帶(劉恩濤等，2012)。然而，盡管明確了轉換帶相對于陡坡帶具更重要的油氣地質意義，但不同類型轉換帶間沉積-儲層特征及差異研究仍很缺乏。

　　此外，靜態的轉換帶研究始終局限于“一帶之見”，將轉換帶和斷控帶孤立開來。轉換帶發育于兩條斷裂的邊緣及中間的交互地帶，以相對較弱的構造活動為特征。相比于轉換帶，斷控帶是指發育在控邊斷裂核部的地區，以幕式的斷裂活動為特征�？梢姡�轉換帶和陡坡帶兩者在成因上密切相關，在地理位置上也緊密相連。事實上，已有研究表明轉換帶和陡坡帶控制的沉積體在特定條件下也能發生一定程度的時空交互(圖2)。因此，轉換帶和陡坡帶可共同構成組合體，兩者間可能存在動態的時空交互作用。將轉換帶和陡坡帶作為組合體來研究可為斷陷盆地構造-地貌控沉作用研究提供新的視角，對沉積體發育和儲層準確預測更為有利，且因兩類砂體具不同儲集性能，兩者時空交互將極大影響各自儲層物性(圖2)。綜上，有必要將轉換帶和陡坡帶作為一個整體進行研究，即“轉換體”。相比于孤立的轉換帶或陡坡帶，擴充合并的轉換體是兩者的三維立體組合。遵循“構造-地貌-沉積-儲層”四位一體的思路，尤其關注探討陡坡和轉換斜坡間潛在的交互作用及其控沉-控儲-控圈序列，對油氣勘探具重要指導意義。

　　2不同轉換體類型劃分及特征

　　轉換帶的分類前人有多種劃分方案，如按照斷裂規模進行分級研究，吳康軍等(2011)根據盆地尺度將構造轉換帶劃分為盆間轉換帶和盆內轉換帶，張林等(2012)根據同沉積斷層發育規模將濟陽坳陷構造轉換帶劃分為一級和二級;更多學者從斷裂組合出發進行分類，劉子漩和吳冬(2016)根據正斷層傾向以及平面組合關系歸納分析，將斷陷盆地構造轉換帶類型劃分為同向共線直線型、同向共線凹型、同向共線凸型、同向趨近型、對向趨近型、背向趨近型、同向疊覆型、對向疊覆型、背向疊覆型、同向傳遞型、對向傳遞型、背向傳遞型、同向平行型、對向平行型和背向平行型等15種�？梢�，轉換帶分類盡管依據斷裂的規模、傾向及組合，但核心仍是強調轉換斜坡地貌對水系的控制作用。

　　與轉換帶研究一致，其劃分往往忽略了陡坡地貌的控制作用及轉換帶和陡坡帶沉積體間的交互。因此，依據轉換帶和陡坡帶的地貌特征及兩者沉積體交互作用程度�；�于惠州凹陷西南地區基巖組成、分布及宏觀物源方向分析，利用最新覆蓋惠西低凸起的三維地震資料恢復了古近系關鍵時期的古地貌(圖3)。將轉換體劃分為三類，即銳角-疊加型(圖3a)、直角-孤立型(圖3b)和鈍角-潛山聯控型(圖3c)，三類轉換體以控邊斷裂夾持的角度為內在成因，以相應的地貌特征為外在表征，以沉積充填特征及規模為關鍵結果，以儲層預測為核心目的。

　　其中，銳角-疊加型轉換體由兩條呈銳角的斷裂組成，形成近條帶形、峽灣式地貌，對應“先陡后緩”底形，使得轉換帶沉積體與陡坡帶沉積體在很大可能上會發生交匯。直角-孤立型轉換體由近直角的斷裂形成，具備喇叭狀地貌，對應“先緩后陡”底形，開闊的沉積空間使得轉換扇和陡坡扇難以彼此孤立。鈍角-潛山聯控型轉換體是由呈鈍角的兩側斷裂及位于中央的潛山共同構成的。因潛山的阻擋作用，轉換帶水系被分隔為沿轉換帶走向的西支和垂直走向的東支。其中，西支在局限的地貌下易與陡坡帶交匯;相反，開闊背景下的東支扇體間呈現出相互孤立的特征。在轉換帶和陡坡帶扇體發生不同程度交匯的情況下，其儲層往往也呈現出相應程度的改造。

　　3不同轉換體控沉特征

　　在惠西南地區復雜斷裂組合下，發育有三類轉換體耦合模式。轉換體研究以控邊斷裂夾持的角度作為內在成因，以相應的地貌特征為外在表征。系統分析不同轉換體的“源-匯”配置模式，預測關鍵時期的砂體搬運、堆積過程，分別刻畫銳角-疊加、直角-孤立和鈍角-潛山聯控三個不同類型的轉換體要素。不同的構造-地貌具有特征的“源-匯”參數，其差異最終體現在不同的沉積體發育特征，包含沉積砂體的相帶類型、展布特征和體積規模。

　　3.1銳角-疊加型轉換體控沉特征

　　銳角-疊加型轉換體具有兩條呈銳角的控邊斷裂，主要具有轉換斜坡、陡坡帶兩類構造-地貌帶，分別對應源-匯單元A和B-E(圖3)，其中，單元A具有104km2流域面積和180ms集水高差，能提供大量的碎屑物質;斷面源區中除單元D流域面積較大外(43km2)，其他單元面積相近，且集水高差整體以B、D單元最大。銳角-疊加型轉換體內主要由西側的轉換斜坡和東側的斷面組成，發育斷裂陡坡邊界和轉換斜坡邊界，夾持轉換斜坡的兩條斷裂近30°。其中，單元A對應轉換斜坡邊界，坡度由16.8°變為8.4°。與斷裂陡坡邊界相比，轉換斜坡整體坡度更為平緩，還同時作為大型物源的通道，其上發育延展較遠的辮狀河三角洲相。單元B-E對應斷裂陡坡邊界，坡度分別為21.6°、22.5°、24.8°、27.1°，具有向東側逐漸變陡的趨勢。

　　(1)沉積體展布特征

　　沉積體在不同條件下常具有特征性的形態，如貝加爾湖中呈扇形的陡坡扇體及處于大陸邊緣的呈鳥足狀的密西西比河三角洲。這是因為砂體展布形態受匯區底形可容空間分布的內在因素控制。另一方面，底形也控制著不同物源砂體間的相互作用，影響著砂體的外在形態。

　　通過剖面地震相的識別和平面刻畫，可以得到不同來源和期次沉積體的平面展布形態。其中，轉換斜坡上辮狀河三角洲可以識別出三個期次，不同期次間呈逐次向前進積的特征(圖4A-A’與B-B’)，平面呈帚狀。另一方面，陡坡單元B-E發育楔形雜亂所對應的扇三角洲(圖4C-C’與D-D’)，其中單元B、C間由于存在一定的交互，平面呈裙帶狀(圖4E-E’)。其他陡坡扇間多不交互，平面表現為扇形(圖4F-F’)。同時，持續推進的軸向轉換砂體和橫向陡坡砂體以地理位置的不同，存在著不同程度的交互。如靠近軸向物源入口的垂直斷裂走向剖面C-C’，顯示出陡坡物源使得軸向主河道側向偏轉。而在遠離軸向物源入口的剖面D-D’，則體現了缺乏陡坡楔狀地震相下軸向砂體的發育特征。

　　銳角斷裂約束下，銳角構造-地貌轉換體具有峽灣狀的局限匯區底形。其中，轉換斜坡單元A具有整體平緩的緩坡底形，在峽灣狀的局限匯區地貌的約束下，持續供源的水系不易遷移而是逐次向前進積。相反，陡坡單元B-E具有斷裂控制下的持續陡坡底形，以交匯程度的差異發育扇狀或裙帶狀沉積體。另一方面，由于存在著多點(A-E單元)多方位(軸向和橫向)的物源供應，不同來源砂體表現出不同程度的交匯。因為軸向物源入口的近端，匯區地形更為狹窄且碎屑物質供應充足使得物源交會容易發生;相反，遠離軸向物源入口，相對寬闊的底形使得軸向沉積體孤立發育。——論文作者：田立新

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