符合学术规范的学术服务

珠江口盆地惠州凹陷转换体控沉-控储特性及其油气地质意义

分类:工程师职称论文 时间:2021-09-07

  摘要:构造转换带以其重要石油地质意义而受到学者们的广泛关注,尤其强调转换斜坡对大型砂体展布方向及堆积范围的控制。针对转换带及附近陡坡带的砂体及优质储层分布规律的复杂性,以惠州凹陷西南缘为例提出一种基于“转换体”概念的转换体优质砂体预测方法。相比于转换带,转换体研究变“带”为“体”,是对转换带的扩充和深入。研究范围上,将转换斜坡带与断控陡坡纳为组合体,强调两者在三维立体组合下沉积体存在动态时空交互作用;研究内容上,以“构造-地貌-沉积-储层”思路来分析优质砂体的成因及演化。基于“转换体”的优质砂体预测方法,指出惠州26洼西南缘可划分出“锐角-直角-钝角”三类转换体模型,不同类型转换体的构造-地貌格局下,陡坡和转换斜坡扇体间具有孤立-叠加-联控三类控沉效应,其对应储层物性逐渐变好。系统解析惠州凹陷转换体控沉-控储特性对完善转换体系框架有理论意义,同时可服务大中型油气田的勘探需求。

珠江口盆地惠州凹陷转换体控沉-控储特性及其油气地质意义

  关键词:转换带;转换体;构造-地貌-沉积-储层;源-渠-边-汇;惠州凹陷

  构造转换带分布于各类挤压和伸展盆地,以其重要石油地质意义而受到学者们的广泛关注。一方面,转换斜坡往往作为大型水系的注入口,控制着砂体的堆积方向和展布范围;另一方面,转换斜坡上复杂的断裂体系有利于油气运移及圈闭形成。转换带研究对指导油气勘探具有重要意义,但现有研究停留于静态的“一带之地”,忽视了与转换带成因上密切相关、空间上紧密联系的断控陡坡。同时,转换带多侧重构造(断裂)-地貌因素,缺少对沉积-储层特征及差异的研究。相比之下,转换体一词变“带”为“体”,是对转换带研究的扩充和深入。一方面,转换体将转换带与断控陡坡纳为组合体,强调两者在三维立体组合下沉积体存在动态的时空交互作用;另一方面,转换体与石油地质结合得更加深入,强调构造-地貌-沉积-储层四位一体,即明确转换体控沉-控储-控圈及控藏差异性。可见,引入“转换体”概念是十分必要的,对指导油气勘探具有重要现实意义。本次针对惠州凹陷古近系构造转换带研究提出了“转换体”的概念,划分出“锐角-直角-钝角”三类转换体模型,并分析了不同转换体具备的构造-地貌组合特征,控沉差异性及控储特性。

  1转换体概念的提出

  Dahlstrom(1970)提出了构造转换带的概念,旨在研究逆冲挤压构造背景内的推覆体。起源于挤压背景的转换带概念随即被应用于伸展环境下,转换带的成因及特征为大家所广泛认知:在引张作用力的背景下,变形首先沿着应力集中区及地壳薄弱带发生脆性伸展。由于引张应力或变形地壳物质组成的不均一性,地壳中张应力集中区及地壳薄弱带会不连续分布,可能表现为侧列式或受早期雁列节理影响而表现为雁列式。当一伸展断层与另一伸展断层发生接近或者叠覆时,为保持伸展平衡,将出现断层之间的应力传递,实现伸展位移转换,其过渡部分即为转换带。

  多年来,转换带研究取得了重要认识和成果,代表性的成果主要有“转换斜坡”模型(PeacockandSanderson.,1994)和“硬连接”和“软连接”模式(GuptaandScholz.,2000)。其后,Trudgill(2002)进一步将两者进行总结,相对完善的提出了转换带水系发育的四阶段式模型(图1)。第一阶段,在两条相互平行断层的控制下,在转换斜坡上发育有大型曲流水系(图1a);第二阶段,在断裂相互作用下,仍处于“软连接”状态下的两条断裂均发生侧向延展,使得转换带曲流水系源区面积更大,搬运距离更长(图1b);第三阶段,两条断裂刚发生“硬连接”,此时转换斜坡已经破裂成断控背景,靠近转换带断裂处受基准面下降的控制曲流水系下切能力变强(图1c);第四阶段,两条断裂完全实现“硬连接”而形成一条完整的控边断层,使得转换带曲流河向辫状河过渡(图1d)。可见,前人研究多集中于探讨转换斜坡大型水系发育的可能性,即作为物源通道的可能性。

  国内学者研究侧重于转换斜坡大型水系发育条件下对沉积体和储层砂体的控制,明确了转换带和陡坡带具有不同的石油地质意义(孙向阳和任建业,2004)。一般认为,大源区、小坡降的转换斜坡被广泛认为可作为有利储层的发育地带,经过长距离搬运而成为大型砂体的优势堆积位置,其上可发育扇三角洲或辫状河三角洲(GawthorpeandLeeder,2000)。相反,小源区、大坡降的断控陡坡带以近源快速堆积为特征,主要发育近岸水下扇和扇三角洲两类沉积相,常被作为不利储层(GawthorpeandLeeder,2000)。这是因为相比于陡坡带扇体,转换带水系经历了更长的搬运距离,往往具有更好的储层质量(周心怀等,2014)。此外,转换斜坡上复杂的小断裂也有利于油气疏导并形成断鼻和断块圈闭,是断陷盆地勘探的有利地带(刘恩涛等,2012)。然而,尽管明确了转换带相对于陡坡带具更重要的油气地质意义,但不同类型转换带间沉积-储层特征及差异研究仍很缺乏。

  此外,静态的转换带研究始终局限于“一带之见”,将转换带和断控带孤立开来。转换带发育于两条断裂的边缘及中间的交互地带,以相对较弱的构造活动为特征。相比于转换带,断控带是指发育在控边断裂核部的地区,以幕式的断裂活动为特征。可见,转换带和陡坡带两者在成因上密切相关,在地理位置上也紧密相连。事实上,已有研究表明转换带和陡坡带控制的沉积体在特定条件下也能发生一定程度的时空交互(图2)。因此,转换带和陡坡带可共同构成组合体,两者间可能存在动态的时空交互作用。将转换带和陡坡带作为组合体来研究可为断陷盆地构造-地貌控沉作用研究提供新的视角,对沉积体发育和储层准确预测更为有利,且因两类砂体具不同储集性能,两者时空交互将极大影响各自储层物性(图2)。综上,有必要将转换带和陡坡带作为一个整体进行研究,即“转换体”。相比于孤立的转换带或陡坡带,扩充合并的转换体是两者的三维立体组合。遵循“构造-地貌-沉积-储层”四位一体的思路,尤其关注探讨陡坡和转换斜坡间潜在的交互作用及其控沉-控储-控圈序列,对油气勘探具重要指导意义。

  2不同转换体类型划分及特征

  转换带的分类前人有多种划分方案,如按照断裂规模进行分级研究,吴康军等(2011)根据盆地尺度将构造转换带划分为盆间转换带和盆内转换带,张林等(2012)根据同沉积断层发育规模将济阳坳陷构造转换带划分为一级和二级;更多学者从断裂组合出发进行分类,刘子漩和吴冬(2016)根据正断层倾向以及平面组合关系归纳分析,将断陷盆地构造转换带类型划分为同向共线直线型、同向共线凹型、同向共线凸型、同向趋近型、对向趋近型、背向趋近型、同向叠覆型、对向叠覆型、背向叠覆型、同向传递型、对向传递型、背向传递型、同向平行型、对向平行型和背向平行型等15种。可见,转换带分类尽管依据断裂的规模、倾向及组合,但核心仍是强调转换斜坡地貌对水系的控制作用。

  与转换带研究一致,其划分往往忽略了陡坡地貌的控制作用及转换带和陡坡带沉积体间的交互。因此,依据转换带和陡坡带的地貌特征及两者沉积体交互作用程度。基于惠州凹陷西南地区基岩组成、分布及宏观物源方向分析,利用最新覆盖惠西低凸起的三维地震资料恢复了古近系关键时期的古地貌(图3)。将转换体划分为三类,即锐角-叠加型(图3a)、直角-孤立型(图3b)和钝角-潜山联控型(图3c),三类转换体以控边断裂夹持的角度为内在成因,以相应的地貌特征为外在表征,以沉积充填特征及规模为关键结果,以储层预测为核心目的。

  其中,锐角-叠加型转换体由两条呈锐角的断裂组成,形成近条带形、峡湾式地貌,对应“先陡后缓”底形,使得转换带沉积体与陡坡带沉积体在很大可能上会发生交汇。直角-孤立型转换体由近直角的断裂形成,具备喇叭状地貌,对应“先缓后陡”底形,开阔的沉积空间使得转换扇和陡坡扇难以彼此孤立。钝角-潜山联控型转换体是由呈钝角的两侧断裂及位于中央的潜山共同构成的。因潜山的阻挡作用,转换带水系被分隔为沿转换带走向的西支和垂直走向的东支。其中,西支在局限的地貌下易与陡坡带交汇;相反,开阔背景下的东支扇体间呈现出相互孤立的特征。在转换带和陡坡带扇体发生不同程度交汇的情况下,其储层往往也呈现出相应程度的改造。

  3不同转换体控沉特征

  在惠西南地区复杂断裂组合下,发育有三类转换体耦合模式。转换体研究以控边断裂夹持的角度作为内在成因,以相应的地貌特征为外在表征。系统分析不同转换体的“源-汇”配置模式,预测关键时期的砂体搬运、堆积过程,分别刻画锐角-叠加、直角-孤立和钝角-潜山联控三个不同类型的转换体要素。不同的构造-地貌具有特征的“源-汇”参数,其差异最终体现在不同的沉积体发育特征,包含沉积砂体的相带类型、展布特征和体积规模。

  3.1锐角-叠加型转换体控沉特征

  锐角-叠加型转换体具有两条呈锐角的控边断裂,主要具有转换斜坡、陡坡带两类构造-地貌带,分别对应源-汇单元A和B-E(图3),其中,单元A具有104km2流域面积和180ms集水高差,能提供大量的碎屑物质;断面源区中除单元D流域面积较大外(43km2),其他单元面积相近,且集水高差整体以B、D单元最大。锐角-叠加型转换体内主要由西侧的转换斜坡和东侧的断面组成,发育断裂陡坡边界和转换斜坡边界,夹持转换斜坡的两条断裂近30°。其中,单元A对应转换斜坡边界,坡度由16.8°变为8.4°。与断裂陡坡边界相比,转换斜坡整体坡度更为平缓,还同时作为大型物源的通道,其上发育延展较远的辫状河三角洲相。单元B-E对应断裂陡坡边界,坡度分别为21.6°、22.5°、24.8°、27.1°,具有向东侧逐渐变陡的趋势。

  (1)沉积体展布特征

  沉积体在不同条件下常具有特征性的形态,如贝加尔湖中呈扇形的陡坡扇体及处于大陆边缘的呈鸟足状的密西西比河三角洲。这是因为砂体展布形态受汇区底形可容空间分布的内在因素控制。另一方面,底形也控制着不同物源砂体间的相互作用,影响着砂体的外在形态。

  通过剖面地震相的识别和平面刻画,可以得到不同来源和期次沉积体的平面展布形态。其中,转换斜坡上辫状河三角洲可以识别出三个期次,不同期次间呈逐次向前进积的特征(图4A-A’与B-B’),平面呈帚状。另一方面,陡坡单元B-E发育楔形杂乱所对应的扇三角洲(图4C-C’与D-D’),其中单元B、C间由于存在一定的交互,平面呈裙带状(图4E-E’)。其他陡坡扇间多不交互,平面表现为扇形(图4F-F’)。同时,持续推进的轴向转换砂体和横向陡坡砂体以地理位置的不同,存在着不同程度的交互。如靠近轴向物源入口的垂直断裂走向剖面C-C’,显示出陡坡物源使得轴向主河道侧向偏转。而在远离轴向物源入口的剖面D-D’,则体现了缺乏陡坡楔状地震相下轴向砂体的发育特征。

  锐角断裂约束下,锐角构造-地貌转换体具有峡湾状的局限汇区底形。其中,转换斜坡单元A具有整体平缓的缓坡底形,在峡湾状的局限汇区地貌的约束下,持续供源的水系不易迁移而是逐次向前进积。相反,陡坡单元B-E具有断裂控制下的持续陡坡底形,以交汇程度的差异发育扇状或裙带状沉积体。另一方面,由于存在着多点(A-E单元)多方位(轴向和横向)的物源供应,不同来源砂体表现出不同程度的交汇。因为轴向物源入口的近端,汇区地形更为狭窄且碎屑物质供应充足使得物源交会容易发生;相反,远离轴向物源入口,相对宽阔的底形使得轴向沉积体孤立发育。——论文作者:田立新

  相关期刊推荐:《地球科学进展》(月刊)主要报道国内外地球科学、资源环境科学的研究进展,评述地球系统科学、全球变化和可持续发展等重大主题的研究态势,介绍边缘学科和交叉学科信息,同时通报国家自然科学基金资助意向,公布地球科学基金项目评审结果,交流国家攀登计划、攻关计划、国家自然科学基金项目管理工作经验,宣传地球科学基金项目内容和研究成果。

获取发表周期短、审稿速度快、容易录用的期刊

* 稍后学术顾问联系您

学术顾问回访> 详细沟通需求> 确定服务项目> 支付服务金> 完成服务内容

SCI期刊

国际英文期刊

核心期刊

国外书号出书

国内纸质出书

2023最新分区查询