袁 才，張忠濤，劉 杰，張文珠，徐 徽，易雪斐

(1. 中海石油(中國)有限公司深圳分公司研究院，廣東廣州 510240；2. 非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢 430100)

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油氣資源

三維古構(gòu)造恢復(fù)技術(shù)在油氣評價中的應(yīng)用
——以珠江口盆地番禺-流花地區(qū)為例

袁 才1，張忠濤1，劉 杰1，張文珠1，徐 徽1，易雪斐2

(1. 中海石油(中國)有限公司深圳分公司研究院，廣東廣州 510240；2. 非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢 430100)

目前常用的古構(gòu)造圖的制作方法為“厚度圖法”和“斷層平移法”，這兩種方法對斷控圈閉為主的古構(gòu)造恢復(fù)具有一定的局限性，且不能定量化的研究古構(gòu)造生長發(fā)育情況。本論文首次將三維古構(gòu)造恢復(fù)技術(shù)應(yīng)用于珠江口盆地番禺-流花地區(qū)。三維古構(gòu)造恢復(fù)技術(shù)在應(yīng)用時，避免了厚度異?，F(xiàn)象，實現(xiàn)了去壓實恢復(fù)，能夠更真實的反映古構(gòu)造情況。該技術(shù)在珠江口盆地番禺流花地區(qū)“A”構(gòu)造的應(yīng)用，達到了定量分析古構(gòu)造發(fā)育的效果，并且認識到了A構(gòu)造在關(guān)鍵時期T32時期古構(gòu)造幅度較小，后期構(gòu)造幅度增大是A構(gòu)造充滿度過低的重要原因之一。

古構(gòu)造恢復(fù) 充滿度 去壓實 定量化

Yuan Cai,Zhang Zhong-tao,Liu Jie,Zhang Wen-zhu,Xu Hui,Yi Xue-fei. Application of 3D paleo-structure reconstruction to hydrocarbon evaluation: An example of Panyu-Liuhua area in the Pearl River Mouth basin[J]. Geology and Exploration,2016, 52(1):0182-0190

1 研究背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

白云凹陷是珠江口盆地面積最大、最深的生烴凹陷，超過20000km2。白云凹陷存在三套烴源巖，即文昌組、恩平組陸相烴源巖和珠海組海相烴源巖，沉積中心最大厚度可達11000m，由主凹、東凹、西凹三個次級凹陷組成，各次凹面積、沉積厚度、生烴能力均有不同。其中白云主凹已被證實為富生烴凹陷，以生氣為主。白云東凹已被證實具有巨大的原油勘探潛力(張忠濤等，2011)。

珠江口盆地位于華南大陸南緣，位于歐亞、印度洋和太平洋三大板塊交會的南海北部，是在加里東、海西、燕山期褶皺基底上形成的中、新生代含油氣盆地。形成過程中受印度板塊、歐亞板塊的接觸、碰撞以及太平洋板塊對歐亞板塊NWW向俯沖的影響，有其獨特的構(gòu)造格局和復(fù)雜的發(fā)育史。盆地處于不同時期的大陸邊緣，基底是陸區(qū)各個時期褶皺基地向海域的延伸，不同時期表現(xiàn)出不同的活動性質(zhì)。A構(gòu)造位于珠江口盆地番禺低隆起最東端，主要受NWW向北傾的反向斷層所控制，構(gòu)造形態(tài)為翹傾半背斜。

該目標南北緊鄰白云凹陷東次凹陷與東沙隆起，長期位于白云凹陷的油氣運移通道上，成藏條件十分有利。其北部約33km處是目前珠江口盆地最大的油田—B生物礁油田，西南部是目前已發(fā)現(xiàn)規(guī)模最大的天然氣區(qū)，探明+控制儲量超1300億方(圖1)。該構(gòu)造的主要目的層段珠江組下段與珠江組上段的大套泥巖構(gòu)成本地區(qū)最有利的儲蓋組合，近90%的油氣儲量集中在珠江組下段，其砂巖儲層具有厚度大，分布連續(xù)，物性優(yōu)的特征(張忠濤等，2011)。

1.2 問題提出

2010～2011年深圳分公司在A構(gòu)造自營鉆探了兩口井(L1621、L1622)，鉆后發(fā)現(xiàn)構(gòu)造形態(tài)變化不大，但該構(gòu)造的充滿度只有37%。通過實鉆含油體積(以含油水層底計算)推算，懷疑該構(gòu)造充滿度與古構(gòu)造形態(tài)有關(guān)。本次研究試圖通過三維古構(gòu)造恢復(fù)技術(shù)，完成古構(gòu)造恢復(fù)來探索該構(gòu)造充滿度過低問題。

圖1 A構(gòu)造周邊勘探現(xiàn)狀圖

2 古構(gòu)造恢復(fù)方法

古構(gòu)造圖制作的理論基礎(chǔ)是沉積補償原理(楊克明等，2004)，該方法發(fā)展至今，已形成“寶塔圖”法(萬力等，2010)、厚度圖法(馬如輝等2006)、平衡剖面法(Dahlstrom C D A，1969；Suppe J，1983；Shaw J H,etal.，1994；Rowan M Getal.，2000)、斷層平移法、地震屬性恢復(fù)古構(gòu)造法、三維空間古構(gòu)造恢復(fù)法(許浚遠等，1997)、同一變形體古構(gòu)造恢復(fù)法等諸多方法(Griffiths Petal.，2002)，以及剝蝕量恢復(fù)、去斷層、去褶皺、去壓實校正及古水深校正等關(guān)鍵技術(shù)(Allen P Jetal.，1990；劉學(xué)鋒等，1999；Rouby Detal.，2000；陸克政，2006；袁玉松等，2008)。目前最常用的古構(gòu)造圖的制作方法是厚度圖法和斷層平移法(久凱等，2012)。

厚度圖法對古構(gòu)造恢復(fù)具有較大的局限性，由于該方法無法實現(xiàn)去斷層恢復(fù)以及去壓實，因此其往往只適用于構(gòu)造起伏平緩,褶皺、斷裂不發(fā)育的部分地區(qū)，而對于以斷控圈閉為主的地區(qū)，用厚度圖法計算出的古構(gòu)造圖在靠近斷層處存在一個盲區(qū)即厚度異?，F(xiàn)象，不能真實的反應(yīng)古構(gòu)造形態(tài)。另外一種常用方法斷層平移法雖然實現(xiàn)了去斷層恢復(fù)，避免了厚度異?，F(xiàn)象，但是該方法仍然無法實現(xiàn)去壓實恢復(fù)，計算出的古構(gòu)造圖同樣存在著巨大的誤差，需要進行繁雜的誤差校正工作。

3 三維古構(gòu)造恢復(fù)原理

三維古構(gòu)造恢復(fù)法能夠很好地避免由斷層、傾斜地層甚至是不均勻壓實作用造成的誤差。

三維古構(gòu)造恢復(fù)過程實際上是地層沉積形變過程的逆過程，地層沉積過程往往是:沉積——壓實——褶皺——斷裂。因此對于某一目的層來說，構(gòu)造恢復(fù)過程實際分三步:去斷層、去褶皺、去壓實。最終得到目的層無形變時的沉積狀態(tài)(許浚遠等，1997)。

4 應(yīng)用實例

A構(gòu)造為斷控圈閉，三維古構(gòu)造恢復(fù)方法能夠定量化的研究古構(gòu)造生長發(fā)育情況。本次三維古構(gòu)造恢復(fù)通過MOVE軟件3D模塊來實現(xiàn)，構(gòu)造恢復(fù)過程實際分三步:去斷層、去褶皺、去壓實。最終得到目的層無形變時的沉積狀態(tài)。

4.1 去斷層恢復(fù)

由于A構(gòu)造為斷控圈閉，因此本次恢復(fù)的首先任務(wù)是要消除斷層斷距的影響。去斷層恢復(fù)方法為斜剪切法，該方法假設(shè)上下盤在移動過程中形變只發(fā)生在斷層上盤，在上盤內(nèi)沿著一系列平行的指向斷層面的矢量線將上盤移動到一定的位置。由于矢量線的長度是保持不變的，因此，斷層面附近的地形變化以褶皺形式傳播到上盤地層中，從而完成了斷層恢復(fù)(圖2)(馬如輝等，2006)。

4.2 去褶皺恢復(fù)

在完成斷層恢復(fù)以后，緊接著就是去褶皺恢復(fù)即層拉平，三維古構(gòu)造恢復(fù)使用“彎滑曲褶皺”方法進行去褶皺恢復(fù)(圖3) (馬如輝等，2006)。

該方法拉平一個模版層，這個模版層被拉平到一個水平層位或者一個固定深度。在模版層與目標層之間分割成多個平行于模版層的滑動層，在模版層恢復(fù)時，用滑動層之間的相互滑動來控制其他的聯(lián)動層位去褶皺程度，同時保持滑動層厚度恒定。從而實現(xiàn)去褶皺恢復(fù)。

4.3 去壓實恢復(fù)

造成地層不均勻壓實的主要因素是埋藏深度差異和巖性差異。由于構(gòu)造恢復(fù)通常未考慮橫向上巖性變化，通常只考慮埋藏深度的變化，因此該方法的去壓實恢復(fù)實際是地層孔隙度的恢復(fù)。根據(jù)萬力等推導(dǎo)出來的孔隙度與深度的函數(shù)，公式如下(萬力等，2010)：

式中，

φ(z)為任意深度的孔隙度；φ0為地表孔隙度；φr為殘余孔隙度；z為深度；α為常數(shù)；γg=(1+2M)

圖2 斜剪切算法恢復(fù)斷層示意圖

圖3 彎滑曲褶皺方法恢復(fù)褶皺示意圖

(ρs-ρw)g/3為常數(shù)，M為水平應(yīng)力與垂向應(yīng)力的比值，ρs和ρw分別為固體顆粒和水的密度，g為重力加速度。

孔隙度隨深度的衰減都受γgα的控制，假設(shè)容重為一常數(shù)，即γe=(ρs-ρw)g，則孔隙度與深度的函數(shù)為：

φ(z) =φr+(φ0-φr)exp(-γgαz)

假設(shè)φr為0，則上式變?yōu)椋?/p>

φ(z)=φ0exp(-γgαz)

根據(jù)以上公式就能得到A構(gòu)造不同埋深造成孔隙度下降的程度(圖4)。也就能對不同埋深的地層進行不均勻壓實恢復(fù)。另外也可用A構(gòu)造及周邊已鉆井的泥巖孔隙度統(tǒng)計方法來制作泥巖壓實曲線，從而實現(xiàn)去壓實恢復(fù)(萬力等，2010)。

圖4 泥巖孔隙度與埋藏深度交會圖(φ0=0.3,φr=0.03)

4.4 應(yīng)用實例分析

三維古構(gòu)造恢復(fù)通過實現(xiàn)去斷層恢復(fù)、去褶皺恢復(fù)、去壓實恢復(fù)，能夠很好地避免由斷層、傾斜地層甚至是不均勻壓實作用造成的誤差。

A構(gòu)造所在地區(qū)為三維地震覆蓋，數(shù)據(jù)體為時間域，因此在古構(gòu)造恢復(fù)之前根據(jù)L161井實鉆數(shù)據(jù)做了時深轉(zhuǎn)換。另外根據(jù)A構(gòu)造已鉆探的兩口井(L1621、L1622)實測孔隙度數(shù)據(jù)，依照萬力等推導(dǎo)出來的孔隙度與深度的函數(shù)關(guān)系繪制了泥巖孔隙度曲線。

由于A構(gòu)造主要目的層為T50層，將該構(gòu)造分別恢復(fù)到T30時期、T32時期、T35時期和T40時期(圖5)。

分別定量化統(tǒng)計各個時期T50層的古構(gòu)造形態(tài)，如表1。

通過對A構(gòu)造各個時期T50層的構(gòu)造形態(tài)進行定量化分析，發(fā)現(xiàn)該構(gòu)造T50層圈閉大小一直在變化，到現(xiàn)今時期T50層圈閉最大。T32時期T50層圈閉體積為925×106m3，到T30時期圈閉體積增加到1118×106m3，到現(xiàn)今時期圈閉體積為1644×106m3。通過對比發(fā)現(xiàn)T50層構(gòu)造幅度從T32時期到現(xiàn)今時期發(fā)生了較大的變化，現(xiàn)今時期相對T32時期T50層構(gòu)造圈閉面積增長32.5%，圈閉體積增長77.7%。

圖5 A構(gòu)造古構(gòu)造恢復(fù)圖

表1 A構(gòu)造T50層古構(gòu)造圈閉要素表

5 古構(gòu)造與油氣成藏關(guān)系分析

古構(gòu)造恢復(fù)是含油氣盆地研究的重要內(nèi)容，對于了解盆地的構(gòu)造演化歷史、烴源巖的成熟和排烴、油氣的運移和聚集、油氣藏的后期改造和破壞具有重要意義。

為了綜合分析古構(gòu)造與油氣成藏關(guān)系，我們將A構(gòu)造的一系列的標準層不同時期的古構(gòu)造圖排列在一張平面圖上，形式寶塔，稱為“寶塔圖”(圖6)(王翳培等，1990)。寶塔圖中最左側(cè)一列構(gòu)造稱為第一列構(gòu)造，它反映現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)，從第二列開始全為古構(gòu)造圖。從各橫列的古構(gòu)造圖上可以分析出不同標準層古構(gòu)造發(fā)育史。在A構(gòu)造的寶塔圖中，以列為單元，從左至右分別表示A構(gòu)造在現(xiàn)今時期、T30時期、T32時期、T35時期和T40時期該構(gòu)造的古構(gòu)造地層情況；以行為單元，從上到下依次為T30、T32、T35、T40、T50層地層在各個時期的發(fā)育情況。根據(jù)A構(gòu)造的發(fā)育情況，按照古今構(gòu)造幅度比D，將A構(gòu)造演化分為三個時期(表2)：雛形期、定型期、完整期。雛形期為T30以前，該時期是構(gòu)造的運動初期，古今構(gòu)造幅度變化較大；定型期為T30～現(xiàn)今時期，由于早期受到東沙運動影響，古構(gòu)造強烈隆起，幅度相當(dāng)大，反映構(gòu)造的強烈運動；完整期為現(xiàn)今時期，該時期構(gòu)造略有發(fā)展，變化不大。

圖6 A構(gòu)造寶塔圖(深度構(gòu)造圖)

表2 A構(gòu)造標準層古構(gòu)造發(fā)育史

Table 2 Paleo-structural development history of marked layers in structure A

地質(zhì)時期演化時期主要地質(zhì)特征古今構(gòu)造幅度比(D)T30時期以前雛形期構(gòu)造運動初期D<50%T30～現(xiàn)今時期定型期古構(gòu)造的強烈隆起階段,幅度相當(dāng)大,反映構(gòu)造強烈的運動50%

圈閉能否成藏除了分析其油源問題、油氣運移問題、儲蓋組合問題外我們還需要研究圈閉的形成與油氣運移、充注的關(guān)系。在油氣充注充足的條件下，根據(jù)圈閉的變化情況以及油氣運移、充注的關(guān)系可以形成以下八種情況(表3)，通過分析發(fā)現(xiàn)A構(gòu)造屬于第Ⅳ種情況。

結(jié)合A構(gòu)造古構(gòu)造發(fā)育情況和珠江口盆地白云東地區(qū)系統(tǒng)事件圖(圖7)，分析認為T50層的有利儲層在構(gòu)造發(fā)育雛形期已基本形成，該時期有利蓋層開始形成；到定型期構(gòu)造活動較強，圈閉在該時期快速發(fā)育，到現(xiàn)今時期基本穩(wěn)定成型。由于T32時期為白云東地區(qū)油氣充注的關(guān)鍵時期(張忠濤等，2011)，而該時期正好處于A構(gòu)造發(fā)育的雛形期，因此該時期T50層的構(gòu)造形態(tài)是影響現(xiàn)今時期充滿度的重要因素。

對比A構(gòu)造T32時期T50層古構(gòu)造形態(tài)和現(xiàn)今時期T50層構(gòu)造形態(tài)(表1)發(fā)現(xiàn)，T32時期T50層構(gòu)造有效構(gòu)造幅度為160m，有效圈閉面積18.5×106m2，圈閉體積925×106m3；現(xiàn)今時期T50層有效構(gòu)造有效圈閉幅度210m，圈閉面積為24.52×106m2，圈閉體積為1644×106m3；而實鉆含油水層圈閉幅度158.5m，含油水圈閉面積13.21×106m2，含油水圈閉體積676×106m3。通過對比發(fā)現(xiàn)A構(gòu)造

表3 圈閉形成與油氣充注關(guān)系

Table 3 Relationship between trap generation and hydrocarbon charging

充注與圈閉時期早期中期晚期充滿度主要特征Ⅰ充注形成圈閉充滿度最低構(gòu)造在形成圈閉以前就完成油氣充注,該方式圈閉的充滿度最低,幾乎沒充注Ⅱ充注形成圈閉充滿度待定構(gòu)造在圈閉雛形形成以后到圈閉定型期之間完成充注,充注時期越早充滿度越低Ⅲ形成圈閉充注充滿度高構(gòu)造在圈閉完全定型穩(wěn)定后完成充注,該方式充滿度高,如油氣充注充足可全部充滿Ⅳ充注形成圈閉構(gòu)造運動圈閉變大充滿度低圈閉在早期完成充注,后期圈閉變大充滿度逐漸降低,古今構(gòu)造幅度比越大充滿度越低Ⅴ形成圈閉構(gòu)造運動圈閉變大充注充滿度高古構(gòu)造圈閉較小,后期增大,再圈閉定型穩(wěn)定后完成充注,圈閉充滿度較高Ⅵ充注形成圈閉圈閉變小充滿度待定充滿度需要根據(jù)充注時期古今構(gòu)造幅度比D決定,D越接近1,其充滿度越高Ⅶ充注形成圈閉圈閉變小充滿度高古構(gòu)造圈閉較大,后期圈閉逐漸減小,在活動期間完成充注,圈閉充滿度較高Ⅷ形成圈閉圈閉變小充注充滿度最低古構(gòu)造圈閉較大,后期圈閉逐漸減小,到圈閉消失之后才完成油氣充注,圈閉幾乎沒充注

注：該統(tǒng)計限于油氣充注充足的條件。

圖7 白云東地區(qū)油氣系統(tǒng)事件圖

T32時期有效圈閉體積較小只有現(xiàn)今時期有效圈閉體積的33.6%，而該體積與現(xiàn)今時期實鉆含油水圈閉體積相似。因此認為A構(gòu)造在關(guān)鍵時期T32時期古構(gòu)造幅度較小，后期構(gòu)造幅度增大造成現(xiàn)今構(gòu)造充滿度降低，是A構(gòu)造充滿度過低的重要原因之一。

6 結(jié)論

(1) 將A構(gòu)造的發(fā)育分為三個演化時期：雛形期、定型期、完整期。雛形期為T30以前，該時期是構(gòu)造的形成初期，古今構(gòu)造幅度變化較大；定型期為T30～現(xiàn)今時期，該時期為古構(gòu)造強烈隆起階段，幅度相當(dāng)大(古今構(gòu)造幅度比大于50%，小于80%)，反映構(gòu)造的強烈運動；完整期為現(xiàn)今時期，該時期構(gòu)造略有發(fā)育但是變化不大。

(2) A構(gòu)造在油氣運聚關(guān)鍵時期T32時期，油氣運聚充分，古構(gòu)造的充滿度高，后期構(gòu)造幅度增大造成現(xiàn)今構(gòu)造充滿度降低，是A充滿度過低的原因之一。

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Application of 3D Paleo-structure Reconstruction to Hydrocarbon Evaluation:

An Example of the Panyu-Liuhua Area in the Pearl River Mouth Basin

YUAN Cai1,ZHANG Zhong-tao1,LIU Jie1,ZHANG Wen-zhu1,XU Hui1,YI Xue-fei2

(1.ResearchInstituteofShenzhenBranchofCNOOCLtd.,Guangzhou,Guangdong510240;2.HubeiCooperativeInnovationCenterofUnconventionalOilandGas,Wuhan,Hubei430100)

Thethicknessmethodandfault-movementmethod,which are commonly utilized in paleo-structure restoration,have some limitations in the cases of fault-controlled-predominant traps,and are unable to study the paleo-structure development quantitatively.This article applies the 3D paleo-structure restoration technique to the Panyu-Liuhua area,Pearl River Mouth basin for the first time.This technique can avoid emerging thickness anomaly phenomenon and realize decompaction restoration,better reflecting the paleo-structure.The application of this technique in Structure A achieves the aim of analyzing paleo-structure quantitatively and reveals that Structure A has smaller relief in the critical time T32 and its relief enlarged later,which is regarded as a critical factor to lead to the very low hydrocarbon fullness in the president Structure A.

paleo-structure reconstruction,fullness,decompaction,quantitatively

2015-06-23；

2015-10-13；[責(zé)任編輯]陳偉軍。

袁 才(1987年-)，男，2011年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院油氣地球化學(xué)專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事含油氣盆地地質(zhì)綜合研究與勘探目標評價工作。E-mail：yuancai@cnooc.com.cn。

易雪斐(1986年-)，女，講師， 主要從事油氣勘探與非常歸油氣地質(zhì)研究。E-mail:xuefeiyi1986@163.com。

P547

A

0495-5331(2016)01-0182-09