张宏国，王 昕，官大勇，宿 雯

渤海渤中A区断层差异输导及控藏作用分析

张宏国，王 昕，官大勇，宿 雯

（中海石油（中国）有限公司天津分公司勘探开发研究院，天津 300452）

渤中A区位于渤海海域的渤南低凸起北部斜坡带，前期勘探重点为潜山与古近系，而新近系的含油气性日益引起重视。从油气输导体系研究入手，明确了断层垂向输导油气是新近系成藏的关键，通过断层样式、断层活动性的分析，认为背形负花状构造及断层活动差异共同控制新近系差异成藏，并指示构造脊部位是油气优势的运移方向。另外，利用分形几何学原理，对研究区断层分形特征进行研究，构造脊部位断层分形分维数值较高，表明构造脊部位油气运移效率较高，佐证了常规方法的论断且对断层输导体系进行半定量-定量的评价。近期钻井在构造脊部位的新近系有良好发现，证实了断层输导分析的正确性。

渤中A区；新近系；断层样式；断层活动性；分形分维；构造脊

美籍波兰科学家曼德布罗特（Mandebrot B B）于1975年首创“分形”术语[1]，并在1986年将分形定义为组成部分与其整体以某种方式相似的形态。断裂作为复杂的几何体，其分布与结构具有良好的分形特征，分维数是描述分形特征的重要参数。研究表明，断裂体系的分维数是描述油气运移、聚集条件的重要参数，与油气藏的形成、分布有明显的相关性[2,3]。一般地，断裂体系分维数较高的区域，其空间分布复杂程度较大，油气运移的通道条件较好。

渤海海域新近系成藏主要依靠晚期活动断层进行油气运移，而对于断层输导油气的研究往往通过断层样式及断层活动性进行模式化的分析，缺乏定量研究[4-6]。本文在对断层输导常规分析的基础之上利用断层分形特征对常规方法得出的结果进行验证，给予断层输导半定量-定量的评价。

1 区域地质概况

渤中A区位于渤海南部的渤南低凸起北部斜坡带，北临渤中凹陷，郯庐断裂西支穿过该区，受其走滑作用控制基底发育渤中A1（左）、渤中A2（右）两大构造脊，两脊之间为走滑调节带（图1）。深层的潜山及沙河街组是前期勘探重点层系，渤中28-1潜山油田的发现证实了T8不整合面为主要的油气横向运移通道。为扩大储量规模，新近系的成藏成为研究的重点，而前期钻井表明新近系油气富集丰度不同，呈现差异成藏的特点。新近系成藏是断层垂向输导油气的结果，因此断层油气输导分析是新近系成藏研究的关键。

对于断层而言，外在的构造样式构建油气运移通道，内在的活动性决定油气运移能力，而活动时期与主生、排烃期的耦合则是油气运移的基础。研究区及围区烃源岩的生烃史数值模拟表明馆陶组沉积时期为大量生油期，现已进入大量生气阶段[7]。因此，在渤中A区新近系断层输导常规分析中，断层构造样式及活动强度是研究重点。

2 断层输导油气差异分析

渤中A区断裂主要分为三种，主干走滑断层（郯庐断裂西支）、NE或NEE向的调节断层及走向各异的小断层，其中主干走滑断层受压扭作用影响基本无油气运移能力。渤中A1、A2构造脊向北延伸至渤中凹陷，T8不整合面是油气运移的初始通道，因此断层与T8面的接触关系直接决定断层是否具有运移能力。根据断层与T8面的接触关系将断层分级，Ⅰ级运移断层为切穿T8面的长期活动的调节断层（图2中F1），是油气运移的主要通道；与Ⅰ级运移断层相交晚期活动的派生断层为Ⅱ级运移断层（图2中F2），对油气起再分配的作用。

图1 渤中A区地质略图

图2 渤中A区不整合面与断层组合关系（a为渤中A1构造脊，b为渤中A2构造脊）

2.1断层样式

2.1.1 断层与不整合面组合

T8不整合面与Ⅰ级断层的组合关系分为顺向组合与反向组合两类，顺向组合有利于油气的运聚。从近于平行构造脊走向方向的地震剖面来看，渤中A1构造脊运移断层与不整合面多为顺向组合关系，且Ⅰ级运移断层发育（图2），其油气运移较为通畅。

2.1.2 断层与砂体组合

断层样式控制了断层—砂体的组合关系。研究区断裂复杂，样式多种，识别出背形负花状构造、翘倾状地垒、单斜式负花状构造及向形负花状构造等4种断层样式（图3）。不同断层样式其分布的范围也不同：背形负花状构造分布最为广泛，主要分布在渤中A1构造脊以及渤中A2构造脊的北段；翘倾状地垒发育在调节带；单斜负花状发育在A2构造脊的南段；而向形负花状小范围分布于调节带北部。不同断层的构造样式，油气运移格架不同，优势运聚方向也有所不同。

背形负花状构造有别于典型的负花状、正花状构造，为复合花状构造，对其研究主要集中在渤海湾盆地青东凹陷、南堡凹陷地区，且多为对成因机制的探讨，其油气运聚方面鲜见分析[8,9]。一般而言，运移断层与砂体组成反向断层样式，有利于油气在砂体中的运聚成藏。本文根据断层—砂体组合关系，认为背形负花状构造两侧调节断层向花心部位集中进行油气运聚，翘倾状地垒与向形负花状构造向两侧分散运移油气，单斜负花状构造受走滑断层封堵的影响单侧运移油气（图3）。鉴于供油面积较大，背形负花状构造最有利于油气的运聚，即构造脊部位可能为油气富集区。

2.2断层活动性

断层活动性直接决定油气垂向运移量的多少，因此断层活动性是评价断层油气输导能力的重点。断层活动性分析有断层断距、落差、生长指数及活动速率等方面。一般认为，断层活动速率能较为精确的表征断层活动性[10]。研究区处于郯庐断裂带西支，受走滑与伸展作用的共同控制，普遍发育正断层[11]。研究区受走滑作用影响，断层两侧地层横向运动导致断层落差、生长指数及生长速率等普遍出现负值，所以本次统计T3U、T2、T0层断层断距以定性分析断层活动性，见图4。

总体来看，新近纪断层断距明显大于早期断层，表明运移断层晚期活动性较强，为油气的晚期运移提供了良好的通道与动力。就不同区带而言，新近系（T0层）构造脊部位断层断距介于122～418 m之间，平均值为238 m，而调节带部位在83～414 m之间，平均值为174 m，活动性明显弱于构造脊部位，表明构造脊部位油气运移能力较强。

图3 渤中A区4种断层样式及其运移模式（箭头指示油气运聚方向）

2.3断层分形特征

上述断层样式及活动性分析均是对断层输导的定性分析，断层分形分维数的计算则提供半定量-定量的评价。本次对研究区断裂体系分形分维数的计算采用应用较为广泛的数盒子法，计算所得的分维值称为容量维，也称盒维数，其定义是以覆盖为基础的[3]。具体做法就是，分别取不同边长的正方形格子构成二维正交网格去覆盖研究区域所有断裂，在不断改变正方形边长r的情况下，分别统计出有断层迹线穿过的网格数N（r），若N（r）与r满足如下幂定律关系：

图4 渤中A区新近系Ⅰ级运移断层及其平面活动性

式中：C — 常数，即所研究的对象为分形；

D — 分维值，在本次实际研究中上式两边取自然对数得：

在双对数坐标中，N（r）－r图是一条直线，式中分维值D表示该条直线斜率。

2.3.1 断层体系整体分形特征

首先选取渤中A2区作为研究对象，用边长（r）为4、2、1、0.5 cm的正方形格子构成的二维正交网格去覆盖渤中A2区，统计有断层迹线穿过的网格数（N（r）），采用最小二乘法对不同反射层进行分形分维数的计算（图5）。

对正方形边长r与网格数N（r）进行对数的线性拟合，相关系数均在0.99以上，表明断层体系具有良好的分形特征（图5）。从T3M到T02，分维数由1.297逐渐增至1.883，而且T0与T02反射层分维数明显大于深部反射层，表明馆陶组与明下段沉积时期断层体系空间复杂程度较高，运移通道条件较高，油气运移效率较高。断层晚期分维值较高的特征与断层活动性有良好的对应关系，也与晚期新构造运动特征相吻合。

2.3.2 断层体系不同区带分形特征

不同反射层断层体系的分维数表征不同时期断裂体系总体的空间分布复杂程度及油气运移通道的能力。鉴于研究对象为新近系断层体系，本文选取T0反射层（馆陶组顶面）构造图，对不同区带进行断层分维数的计算，分析断裂分维数的区带分布特征。

按照区带走向，沿NE-SW向分别选取三个单元代表渤中A1构造脊、A2构造脊及走滑调节带，对每个单元进行分维数的计算，其平均分维数代表各个区带的分形特征。从表1可以看出，断层体系区带分形特征也与断层活动性有较好的对应关系，构造脊部位的断层分形分维数及活动性均较大。构造脊部位分维数均在1.50以上，明显大于调节带部位的1.33，表明构造脊部位断层体系空间分布复杂程度较高，油气运移通道条件较好。

图5 渤中A2区不同反射层Lnr与LnN（r）的相关性

3 钻探实例

近期钻探的A2-1井，在新近系发现百余米含油气层（图4）。从断层样式方面，A2-1构造位于渤中A2构造脊部位，为单斜式负花状构造，受走滑断层侧封在西侧聚集成藏。从断层活动性看，运移断层为I级断层，断层活动强度与垂向油气富集层位有良好的对应关系，显示了断层活动性的控藏作用。该井的钻探显示了A2构造脊部位断层较强垂向输导油气的能力，同时暗示背形负花状构造发育的A1构造脊等部位可能具有更好的勘探潜力。

表1 渤中A区不同区带分形分维数

4 结论

（1）渤中A构造区油气垂向运移通道通畅，背形负花状构造、单斜负花状构造及向形负花状构造发育在构造脊部位，而翘倾状地垒发育在调节带，其中背形负花状构造最有利于油气的运聚。断层活动性表现为晚期活动性较强的特点，而且构造脊部位断层活动性强于调节带部位。构造脊背形负花状构造发育的区域油气运移条件较好。

（2）断层体系分形特征分析可以半定量-定量地表征断层输导能力，表明断层体系晚期整体及构造脊部位分维数较大，并且认为断层平均分维数大于1.5的区域为油气有利聚集区。勘探实践表明构造脊部位单斜负花状构造含油气性良好，展现了构造脊背形负花状构造良好的勘探前景。

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[4] 于舒杰，徐大光，康冶，等．断陷盆地油气运移主要输导体系及其与油气分布关系[J]．大庆石油学院学报，2010，34（6）：18-22．

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[6] 王应斌，薛永安，张友，等．油气差异聚集原理应用效果分析——以黄河口凹陷为例[J]．海洋石油，2010，30（4）：20-25．

[7] 祝春荣，韦阿娟，王保全．油气运聚模拟在目标钻前研究中的成功应用——以渤海海域渤中21-22区为例[J]．海洋石油，2013，33（3）：23-28．

[8] 詹润，杨贵丽，张盛，等．青东凹陷复合型花状构造成因分析[J].大地构造与成矿学，2012，36（4）：473-482．

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[11] 夏庆龙，田立新，周心怀．渤海海域构造形成演化与变形机制[M]．北京：石油工业出版社，2012：73-78．

勘探六号首次进行试油酸化作业

近日，随着酸液返排作业的结束，上海海洋石油局勘探六号平台首次试油酸化作业顺利完成。据介绍，此次勘六酸化作业采用的是新工艺——自生酸，即将可产生所需酸的组分及相应的添加剂同时或交替泵入井内，使之在井筒或地层温度下逐步产生所需要的酸，逐步与地层矿物进行化学反应，达到解堵、增产的酸化工艺。此次酸化作业中，自生酸各种组分及添加剂使用量超200 m3，各类桶装液体材料装满两个船次。

摘编自《上海海洋石油》报2014年8月20日

世界前沿技术：全波形反演技术

全波形反演技术方法利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下速度结构，具有揭示复杂地质背景下构造与岩性细节信息的潜力。随着油气勘探复杂程度的加深，全波形反演技术将成为改善成像效果、完善速度模型的主要手段，为区域深部构造及成像演化分析、浅表层环境调查、宏观速度场建模与成像、岩性参数反演提供有力支撑，但由于计算量大，算法不稳定等因素，实际应用还有许多困难，一直未能广泛投入商业化应用。

近年来，随着计算机计算能力的不断提高，全波形反演技术应用也不断发展，多家公司都在进行全波形反演的研究与试验，特别是声波全波形反演在实际中得以应用。已经有许多实例证明全波形反演利用地震波场的全部信息，能够获得质量好的高分辨率速度模型，改进成像质量，用于精细地质解释。

目前，全波形反演技术的研究主要集中在如何利用大偏移距数据全波形反演改善深部构造成像、如何利用低频数据进行全波形反演、如何进行弹性波和全波形反演、如何去掉全波形反演中的多次波和绕射波，以及对于全波形反演的一阶近似如何快速收敛等方面。随着计算机计算能力的不断提高，这一技术应用将会不断拓展。

摘编自《中国石油报》2014年8月12日

Analysis of Differential Oil and Gas Migration by Fault and Hydrocarbon Accumulation Controlling Factors in Bozhong A Area of Bohai Sea

ZHANG Hongguo, WANG Xin, GUAN Dayong, SU Wen
（Institute of Exploration and Development of Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin300452,China）

Bozhong A area is located in the northern slope of Bonan low uplift in Bohai Sea, and the main exploration targets were buried hill and Paleocene in the early exploration period. In recent years, the hydrocarbon bearing conditions of Neocene has attracted great attentions. Through study on the hydrocarbon transformation systems, it has been made clear that hydrocarbon vertical migration through faults is the key factor for hydrocarbon accumulation in the Neocene. Based on analyzing results of fault patterns and activity, it has been concluded that back shaped negative flower structure and fault activity controlled the differential oil and gas accumulation, indicating structural ridges might be the beneficial direction of oil and gas migration. Furthermore, with fractal geometry principle, the fractal feature in the study area has been studied. The fractal dimension value of faults is high in the structural ridges, indicating that hydrocarbon migration efficiency is high in the structural ridges, which confirmed the results from conventional method by semi-quantitative or quantitative evaluation. Recent drilling results in structural ridge had excellent finding of oil and gas bearing layers in Neocene, demonstrating the analyzing results of fault migration mentioned above.

Bozhong A area; Neocene; fault pattern; fault activity; fractal dimension; structural ridge

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.03.016

1008-2336（2014）03-0016-06

“十二五”国家科技重大专项“渤海海域大中型油气田地质特征”（2011ZX05023-006-002）资助

2013-11-19；改回日期：2014-02-24

张宏国，男，1986年生，助理工程师，硕士，2012年毕业于中国石油大学（华东）地质学专业，从事石油地质与油气勘探综合研究工作。

E-mail：chinaresource@126.com。