平衡剖面控制下古构造的恢复.docx

1、第20卷第6IW断块油气111FAULT-BLOCKOIL&GASHELDdoi:I().6O5Wdkyqt2013()6(M)I平衡剖面控制下古构造的恢复耿捷I,冯阵东2,程秀申2,王霞田3,张效恭3,陈世泽4,黄莉2(1.中油国际(乍)有限责任公.北京100043；2.中国石化中期油山分公诃勘探开发科学研究院，河南浪阳45700)；3.中国石油新油田勘探开发研究院.新克玛依834000；4.中国石油大学(北京)地球科学学院.北京102249)基金项目：“十二五”国家科技*大专顼课题“东濮凹陷油气富集规獐与增件镀城”(2O1IZXO5OO6OO4)摘要文中详佃分析了现有族复古构造方法

2、的工作原理以及翌响恢复精度的因素.在此残础上报出了在平衡刮面控制下直接编制古构造等值线图的方法研完认为：命名为“某段沉枳前”的构造图，反唳的并非某一时刻的地表形态.而是该段地废沉积后成界面的构造起伏，是整个时段内变形会加的站果；地屡但斜、井针、差异利蚀、断屡水平位移是彩响古构造恢复橱度的最主安因素，沉枳压实影响相对较小.古水深影响靛小，几乎可以您赂；平衡由面控制法读取的厚度是在地屡拉平、断房水平位移恢鱼的芯础上进行的.同时兼顾了差异剁蚀、沉枳压实的影响，可以准璃标定古断暴的位JL.更能准确反映地质历史时期构造的三雄形态关键词古构造恢复；地质意义；影响因素；平衡刮面控制法中图分类号:TE12l.

3、3.4；P6】8.130.2文献标志码：ARestorationofpaleostructureundercontrolofbalancedsection<>engJie1,FengZhendongChengXiushenWangXiatianZhangXiaogonChenShizeHuangLi2(Untemational(Chad)CompanyLimitedCNPGBeijingl(MMMXChina;ZKesearchInstituteofExplorationandDevelopmentZhong>uanOilfield('ompany,SINOPECPu

4、yang457001,(?hina;AJlcscarchInstituteofExplorationandDevelopment*XinjiangOilfieldCompany.PetroChinaKaramay834IXMI.China;Collegeof(；eoscienceChinaUniversityofPetroleum.Beijing102249.China)Abstract：This|Mi()eranalyzesindetailtheworkingprinciples,workingprocess,insufficiencyandinfluencefactorsofpaleost

5、ructurerestorationaccuracyundpulsforuunlIoIhrmrlh<xlofdrawingpaleostructurecontourmapunderthecontroloflialancedsection.Hiestudysugg<*slstluitthestructun*mapcalledfornlM-f<>rf(lr|M>sitionofon<*in<-rnlxTHisllwrrfltfhonoftheslmcturulrollingsha|M*ofiMittomsurfaceafterlh<*inrmlMT&

6、lt;le|M>sitionanditisnotonetime*ssurfaceconriguration.Itisthesu|Merini|M>singnasultofall<lrf<>nnalionsduringIhrwholeDippingstrata,welldrflrclion,difTrrrne。denudalionandhorizontalshiftoffaultsan*Ihr(l<miinantinfliH-ncrfactorsofiNikosIructun*rrsloralionaccuracy.TheinfliMMicrofstulime

7、nlarycompactionisndalivrlysmallan<itheinnuciUTof|mle<>-lH<lhym<4r*isihrl<*aslhich<*anIm*ign<»nk<l.'HiickrusvaluecanIh*n#a(lwilhthebalancedsectionronlmlmethodl>as<Mlonslratumlapping,horizonlalshiftofGuiltsrrslorationandthfinnurncrofdifhwme(lcnii(lali(>nand

8、<aom|Niction.Il<aanexactlydemarcatethelocationofpaleofaulteundmoreaccuratelyexpress3-1)stnicluralconfigurationinthepericxlofgeologichistory.Keywords:Restorationofpaleostructure;geologicalsignifi<*ance;influencefactors;balancedsectioncontrolmethod引用格式：耿提.四阵东，程秀申.等.平衡剖面控:MF古构造的恢酒JL断块油2013,20(

9、6):681-685.(irngJie.FrngZh«*rHlong.ChengXiushrn.rtaLRestorationof|»aleostni<*lurrumier<-<>ntrolofbalancedsectionJ.Fault-BlockOil&GasField,2013.20(6):681-685.0引言占构造形态控制r物源方向、沉积地层岩性及厚.度，it接决定r沉积相的类型和砂体的展布1；所编制的占构造图的准确度汽接影响者勘探的成功率E：。以目前常用的T.作方法恢岌占构造存在3个方面的问题：1)川地层厚度来反映占深度不准确，假

10、设s段地层可以划分为sHs2.s,等3个亚段,s段沉积前与$亚段沉积前界面相同，且为同时刻，2种条件下恢复的构造形态、占深度却有明显差异。占构造图作为反映盆地三维空间演化的图件，与平衡剖面得到的结果应该吻合；而实际工作中，“某段沉积前剖面”顶面近水平，不具备高低起伏，显然不具备“某段沉积前构造图”所收稿日期：2013-06-19；改回日期：2013-09-12作者简介：耿捷.男.1974年生,程师.硕七.2003年毕业FK江大学石油'j天然-4业,主要从*油用开发和生产代用V.作E-nuiiI：gengji<-.<-on»反映的地貌形态，所包含的地质意义需要进一步

11、的探讨。2）对影响地层垂向厚度恢复的主次因素不够明确,地层在沉积时和沉积后，发生过一系列地质作用.其垂向厚度的恢复难度较大；影响该数值的因素是多方面的，需要对其进行分析，确定这些因素的主次关系。3）忽略了断层的水平位移，与实际地质情况偏差较大。构造恢复所选择的控制点，在构造演化过程中不仅有垂向变化.还有水平向变化,且水平向的变化往往大于垂向变化.因此古构造的恢夏需要考虑三维坐标的变化。1古构造图的时段概念某一层段S的沉积演化过程可以拆分为3个阶段：1）S沉积之前，经受了长期的准平原化作用，不具备高低起伏形态（见图la）,对后期沉积厚度、粒度以及沉积相类型基本没有影响；2）因断裂活动基底差异沉降

12、.造成了后期沉积厚度的不均匀（也图经历漫长的沉积过程，初期产生的断层两侧被厚度不均的S地层充填（见图lc）,顶面再次恢夏水平。由此可以看出，占构造图反映的是构造起伏产生以后、S地层沉积之前的地貌形态.命名为“S段地层沉积前构造图”，其深度可用S层的厚度表示。图1S段地层沉积演化过程示意如果地层S段可以细分为S1.S2.S3等3个亚段（见图2）,S段沉枳前与S3亚段沉积前是同一时间界面,所对应的占构造图分别为S段沉积前构造图、S3亚段沉积前构造图。根据厚度不难测算.S段沉积前的剖而构造形态为一箕状凹陷；而S3亚段沉积时期，断层B,F2并未产生,S3亚段沉积前不具备构造起伏。2种命名条件下,深度相

13、差较大，所反映的构造形态也完全不同。进一步细化考虑，任何一期构造活动都是长期能技枳聚的结果.其经历可以拆分成多次断裂、差异沉降一稳定沉积、能量积聚的旋回。如图2所示，S2亚段沉积期间，诃能经历r多次活动，断层两侧同相轴之间的任意一次厚度变化都可能代表一次断裂一能址聚集的旋回，甚至可以进一步细分，而古构造恢夏过程中很难考虑得如此细致。因此.古构造图具有时间段的概念，“S段、&亚段沉枳前构造图”命名虽为“沉积前,反映的并非这一时刻的地表形态，而是整个沉积时期构造变形的累枳结果。总之，古构造等值线图反映的是某套地层沉积后其底界面的构造起伏；该套地层沉积过程中，可能经历了多次断裂一沉降一沉积的

14、旋回，每次变形都会在地层的底界面留F记录。古构造图是可以反映地层沉积过程中三维构造变形累积结果的图件。2影响古构造形态的因素分析编制古构造图时选择的控制点.具有三维空间坐标，任意方向的改变都会造成构造形态的变化*。古构造恢复的依据是沉枳补偿原理，恢夏的对象是断层两盘差异沉降造成的地表起伏形态。根据沉积补偿原理，高低起伏的地表形态经过长期的沉积、抬升剥蚀，顶面趋于水平.统计该套地层的残余厚度、剥蚀厚度便可以近似代替底界面的深度（垂向坐标）。在统计地层厚度过程中.受井斜、地层倾斜、地层压实、抬升剥蚀等因素的影响明显（见表1）。表1伸展盆地中影响古构造恢痍的要素方向影响因累效果影响程度水平正断层断层

15、两侧控制点间距偏大强地层倾斜控制点间距侃小强断裂沉地而沉鄙.厚度增加（为恢坦的主委卷数）强沉积压实全区分布.对地械形态影响不大较强扪升剥蚀影响程度与新蚀械,剥蚀咔度爰异有关强古水深影响相对较小弱井斜地层统计厚度偏大地层慵斜地H统汁厚度偏大强井斜、地层倾斜致使地层统计厚度偏大。如真障度1（XX）m的地层，倾角30。时的视,厚度为1154m,如有井斜存在则可能远大于该数值。地层抬升剥蚀、沉积压实，都会造成厚度减小，由此换算出的古深度偏小。两者对地貌的影响程度视具体情况而定：地层整体抬升.剥蚀照度均匀，此时恢夏得到的占深度偏小.剥蚀校正前后的构造形态十分相似.而在差异抬升剥蚀的条件F,不1-1lx域

16、R有不In的剥蚀度，这对地层的原始阵度、地层底面的占深度影响是不可忽略的；沉积岩的压实系数受自身岩性影响，由于深度较大时沉积物以泥岩为1£，压实系数较大，深度较小时沉积物粒度偏大，成岩过程中保留的孔隙较多，压实系数小F泥岩，经过压实校正后的占构造图往往是深处更深，差异幅度增大，而相对的高低起伏往往不变。实际地质情况下，上下地层之间可能是连续沉积，F部地层沉积完成后，共顶而仍处J水下，盆地的不同部位具有不同水深环境，控制点地层厚度加E水深才是底面所处的深度需要说明的是，中国东部的陆相断陷湖盆中，深部亍浅部的占水深差值小于3（）m网，相对FE千米的地层厚度,该数值对古构造等厚线的影响儿乎

17、可以忽略。由尸构造图中任意一点都是由三维坐标构成的，控制点水f-方向的位移芯至会大于地层垂向的厚度.由此造成的构造变形是不可忽略的。如图2所示，假设现今条件下W4,W5井间的距离为2000m,断层、的水平断距为500m；S?亚段沉积时,F2断层并未产生,2控制点之间的距离仗为1500m,当有多条断层存在时，所有断层的水平断距之和可达数T-米忽略断层水平-位移得到的占构造图，显然无法反映该时期真实的构造形态地层的倾斜不仅町以造成鱼向脂度统计数值的偏差,而且对控制点之间的水平距离也有影响现今地层多是倾斜的，通过现今坐弥得到的控制点间距-般小于占间距。由此可以看出，只有在考虑断层水平位移、地层倾斜、

18、差异剥蚀&等因素时，才能得到反映构造起伏的古构造图压实校正虽会改变构造的幅度，但.对构造的形态影响不大；古水深与地层哮度往往不在一个数ill级I,校正与否对古构造图的影响几乎可以忽略.3古构造恢复方法存在的不足占构造恢夏的方法较多，以沉积学理论为基础的层序地层学恢筋法"W、以（；IS为平台的3D晕渲技术（可实现定性、半定鼠的三维模型输出）成,以获取层厚度为基础的印模法3、以现今弛层构造图为幕础的宝塔图法等，基本可实现三维模型的址化恢复多数盆地模拟软件的占构造恢夏以印模法、宝塔图法为基础，2J4o3.1印模法印模法以井点厚度计算为基础.也被称为以度法。该方法通过井卷结合、三维建

19、模等技术.获取地层择度在三维空间的分布，对地层厚度作镜像处理，从而获取层面的占深度。该方法的作流程为:统计井点地层厚度；在厚度已知的井点控制下，编制Elx：地层等厚图,或与地震资料相结合，利用盆地模拟技术建#地层眼度分布的二:维数据体;将地层等厚图作镜像处理，用地层的以度作为该层沉枳前界面的深度，从而将地层等厚图变化为占构造图。图3为厚度镜像处理剖面示意。由图可以看出：井点Wi,W2井处沉积前的垂向深度与该层的地层原度完全相等；沉枳厚度大的部位对应洼陷X,地层薄的部位则对应凸起区；各个控制点占深度得到较好的控制诃以近似地反映占构造形态该方法在编制占构造图过程中也存在不足之处：1）在构造恢复过程

20、中，井间距没有变化,盆地的面井也相对固定，而实际情况并非如此如图2中.V4,W5的井间距在&沉积前明显小于现今的距离，这一距离等F旦断层的水平断距。2）如果在井点厚度统计的基础!:直接绘制地层厚度分布平而图，则会受到井斜、地层倾斜的影响.统计晖度明显增大。如图2中,S3亚段的沉积原度完全相等其沉积前的正确构造图中不应有起伏；而用该方法统汁时，W4.W5井点处S3厚度相差不多。W3井在地层倾斜和井斜影响F,厚度远大F其他2口井，在此基础上得到的S3亚段沉枳前构造图中W3井点处深度较大，显然与实际地质模型中3个井点处深度相等的小实不符,，3.2宝塔图法宝塔图法的基础资料为地层界面的构造图，

21、通过逐层回剥，获取目的层界面的古深度。其I：作流程为：在地震资料解释的基础I将时间域变换为深度域,编制古构造图对应界Iftl及MI：部各层面的现今构造图；将所需恢复界面之上的地层逐层回剥,从而得到所需界面的占构造形态。该方法的缺陷Q印模法十分相似:控制点上、卜深度的差值仍为视用度，该数值受地层倾角的影响，倾角越大.所恢复的深度偏差越大；不考虑断层的水F位移，构造恢夏前后的盆地面积相差不多，而东部的断陷盆地发育过程中，其面积是巾小变大的该方法所得到的图形与盆地构造实际变形过程不符在宝塔图法的基础上.漆家福等'6使用平衡剖面对控制点的水平位移进行校正，取得较好的效果，但是操作难度相对较大；

22、因此，本文对该方法加以改进.提出在平衡剖面控制下也接编制古构造等值线图的方法。4平衡剖面控制法4.1工作流程以W-K地区沙三中亚.段沉积前构造图编制为例（见图4、图5）,介绍该方法的工作流程图4W-K地区沙三中亚段沉积前构造1）在三维地震区中选取12条主干剖面（见图4）,在已知井点的约束卜，进行准确的层位标定.并将时间削面转化为深度剖面。2）以地质平衡观点为指导，编制构造演化剖面；选取每条测线沙三上亚段沉积前剖面（见图5）,读取尹点地层厚度；根据井点钻井结果对障度进行校正，适当减去红色地层界度；结果作为控制点的垂向坐标。3）根据大地坐标.可以标出/,点现今剖面的位置（见图4）；在构造相对稳定的

23、区块选取饪条测线参号点，使得变形前后测线参号点之间的平面位置相对不变.或者尽靖保持不变。W-K地区是受断层F控制卜-形成的断陷盆地，断层下盘是相对稳定的隆起区，如选择每条测线的右侧端点为参考点/?.各参号点在沙三中亚段沉积时期前后位置.变化相对较小，恢夏得到的地貌形态相对权实。4）将每条测线的控制点（如图4点Z）,按照P与参考点H的距离L换算成相应的比例.投影到平面L（见图4）,获取平面坐标。5）在确定所有控制点：维坐标的条件下.绘制等高线图，从而恢M出地层沉积前的构造形态适、*1加密测线.观察主要断层两侧沙三中亚段地层的彤度.确定占断层的端点。HH图5W-K地区4测线沙三上亚段沉积前割面4.

24、2优点1) 该方法是在井点层位标定的基础I：,使用地震资料对井间层面进行控制，可确保地层界而在二维剖而上深度的准确性；主测线上所，点都可作为构造恢岌的控制点可控制占构造的形态.使其更接近地质模型°2) 读取地层叩度时.选择的是上部地层沉积前的剖面编制沙三中亚段沉积前构造图,选择的是沙三上亚段沉积前削面,平衡剖面编制过程中，相当于对沙三中亚段顶面进行层拉平处理,从而可以消除地层倾斜造成的以度偏差。3) 巾于读取到的是控制点处沙三中亚段的铅宜方向深度是,因此不存在井斜造成的地层障度偏大问题。在控制点的采集过程中.可以确定断点在每条测线上的平面坐标，测线向相连可以大致恢复占断层的形态。4)

25、 平衡剖面的编制过程中，消除了后期断层水平位移的影响，在此过程中还可以考虑地层压实、剥蚀造成的影响。借助F该方法恢复出的古地貌，与实际地质情况更加吻合。5结论1) 古构造图具有时段概念，所彳3到的“古地貌”并不是某地质历史时刻点实的地面形态；命名为“某段沉积前”的构造图，反映的却是该套地层沉积后其底面的构造形态，是地层沉枳过程中多期构造变形叠加后的响应.反映了整个地层沉积期间的盆地在三维空间的构造演化。2) 地层倾斜、井斜、抬升剥蚀、沉积压实、古水深等部町对控制点i*.深度值产生影响但对占构造图的影响程度不同断层水平位移、地层倾斜、井斜、差异剥蚀是影响占构造形态的匕要:因素.地层倾斜、断层水平

26、位移还能改变变形前后的水平坐标；沉积压实多影响高低差异的幅度，相对的起伏形态改变不大；占水深与地层厚度不在一个数ht级L.,对古构造恢岌的影响儿乎可以忽略。3) 采用平衡剖面控制法编制的古构造图，是将地层拉平、水平位置恢夏以后统计得到的以度数据，在准确标出古断层位置的同时,还可考虑剥蚀、压实的影响.此方法得到的古构造形态更接近实际地质模型。参考文献Ij兄礼明.文尼.赵松.等.塔里.木H地巴楚一麦M提地区古构造研究J.断块油气111.2012.19(1)：6J|.2 王赵锡苦.李坤.等.麦盖提斜坡玛南断裂演化及其油气意义JL断块油Hffl.2012,19(1):27-31.3 左代容.义明案油夏杂断块区构造演化与油'(成就(J.断块油气m.2009.16(4):31-33.|4苏永辉.赵锡冬.李坤.等.阿克座勒凸起构造演化与油气成戴期J.断块油III.2010,17(2)：156-160.15JHoum*MA,WernickeBP,FarleyKA.Palc<comorpholoQfofthe<-<*ntrulandMMithrmSierraNevada：Furtherinsightsfn»niU-'Di/HeageN(J.AmericaJourna