劉煜磊 ，盧建勇 ，范彩偉 ，楊希冰 ，胡德勝 ，張帥

（1.中國(guó)石化勝利油田分公司魯明油氣勘探開發(fā)有限公司，山東 東營(yíng) 257000；2.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

0 引言

北部灣盆地是中國(guó)南海北部陸緣中生代區(qū)域伸展-走滑應(yīng)力背景下發(fā)育而成的新生代裂陷盆地[1-4]，是中國(guó)近海海域重要的原油勘探盆地[5]。盆地內(nèi)部以北東向企西隆起為界，發(fā)育南部、北部?jī)纱筵晗輩^(qū)。北部坳陷自北向南發(fā)育樂民凹陷、潿西南凹陷、潿西南低凸起及海中凹陷4個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元；南部坳陷包括紀(jì)家、烏石等多個(gè)凹陷，以及企水、流沙、徐聞3個(gè)凸起。

長(zhǎng)期勘探開發(fā)實(shí)踐證實(shí)，作為北部灣盆地的二級(jí)構(gòu)造單元之一，烏石凹陷具有極大的油氣資源潛力[6-10]。凹陷內(nèi)古近紀(jì)斷裂發(fā)育十分豐富，而由于封閉性的差異，斷裂既可以作為油氣運(yùn)移通道，又可以作為圈閉遮擋物，對(duì)相關(guān)油藏的形成具有控制作用[11-15]。以往斷裂相關(guān)研究多停留在傳統(tǒng)幾何學(xué)描述及成藏定性表征方面[16-20]，研究成果預(yù)測(cè)精度不高，前瞻性不足。為有效提高勘探精度，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)有利成藏區(qū)帶，需要開展斷裂封閉性研究。目前，國(guó)內(nèi)外斷裂封閉性研究主要集中于定量評(píng)價(jià)階段。相關(guān)學(xué)者先后總結(jié)出泥巖涂抹封閉、對(duì)接封閉、破碎作用封閉、層狀硅酸鹽封閉及成巖封閉等5種封閉機(jī)理，形成了邏輯信息法、泥巖涂抹分析、模糊數(shù)學(xué)分析、三維構(gòu)造數(shù)值模擬等評(píng)價(jià)方法[21-23]，提出了泥巖沾污潛力（CSP）、泥巖沾污因子（SSF）、啟閉因子[24-26]等評(píng)價(jià)參數(shù)，逐漸構(gòu)成了豐富、成熟的評(píng)價(jià)體系。本文在明確烏石凹陷東區(qū)斷裂發(fā)育特征的基礎(chǔ)上，合理選取評(píng)價(jià)參數(shù)，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法對(duì)斷裂分類型、分規(guī)模、分區(qū)域進(jìn)行封閉性綜合評(píng)價(jià)，同時(shí)分析斷裂封閉性影響因素，以期揭示研究區(qū)斷裂封閉性橫、縱向差異特征，為該區(qū)的進(jìn)一步勘探提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)背景

烏石凹陷位于北部灣盆地南部坳陷中部，整體呈EW向展布，總面積約2 680 km2。凹陷北側(cè)以6號(hào)斷層為界與企西隆起相鄰，以企水凸起為界與紀(jì)家凹陷相隔；南東側(cè)以7號(hào)斷層為界與流沙低凸起相連；南西側(cè)以流沙低凸起西翼為界與海頭北凹陷相望[27]。研究區(qū)位于該凹陷東半部，基底為白堊系（頂界面T100），之上依次超覆沉積了古近系古新統(tǒng)的長(zhǎng)流組（E1ch，頂界面T90），始新統(tǒng)的流沙港組三段（E2l3，頂界面 T86）、流沙港組二段（E2l2，頂界面 T83）、流沙港組一段（E2l1，頂界面 T80），漸新統(tǒng)的潿洲組三段（E3w3，頂界面 T72）、潿洲組二段（E3w2，頂界面 T70）、潿洲組一段（E3w1，頂界面 T60），新近系的下洋組（N1x，頂界面 T50）、角尾組（N12，頂界面 T40）、燈樓角組、望樓港組及第四系，總體上地層厚度自北向南、自東向西逐漸變薄、尖滅。依據(jù)古近系地層格架、構(gòu)造起伏特征，該區(qū)進(jìn)一步劃分為7個(gè)次一級(jí)構(gòu)造單元：北部緩坡帶、北部次洼帶、中部低幅背斜帶、南部深洼帶、南部陡坡帶、中區(qū)次洼帶及東部高幅背斜帶（見圖1）。

圖1 烏石凹陷東區(qū)構(gòu)造單元及斷裂分布

2 斷裂發(fā)育特征

自古近紀(jì)以來，烏石凹陷東區(qū)先后經(jīng)歷了古新世初始伸展、始新世強(qiáng)伸展、早漸新世走滑弱伸展、晚漸新世走滑弱擠壓及新近紀(jì)熱沉降等5個(gè)主要演化階段，形成了極其復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)。本文借助高精度三維地震資料，依據(jù)力學(xué)成因?qū)⑵鋭澐譃槿箢悾荷煺箶嗔选埮嗔鸭胺崔D(zhuǎn)斷裂（見圖1）。其中：1）伸展斷裂發(fā)育數(shù)量最多，全區(qū)范圍內(nèi)皆有分布，走向?yàn)镹W向、近EW向，極少數(shù)呈NE向展布。剖面形態(tài)似座椅狀、鏟狀，較少發(fā)育為板狀。2）張扭斷裂發(fā)育數(shù)量較多，且分布規(guī)則，剖面上斷面陡直，頂部切割T60界面，底部限制于T80界面。研究區(qū)中部，該類斷裂與伸展斷裂相伴生，構(gòu)成“花心”處張扭、“花瓣”處伸展的混合“花形”斷裂體系。3）反轉(zhuǎn)斷裂發(fā)育數(shù)量少，且相對(duì)獨(dú)立，呈NE向、近EW向展布，剖面上具有以T72為界“深部伸展、淺層擠壓”的識(shí)別特征[28]。

3 評(píng)價(jià)參數(shù)與方法

斷裂在油氣運(yùn)移、聚集乃至散失過程中具有雙重作用，既可以充當(dāng)溝通油源與儲(chǔ)層間的通路，又可以成為油氣成藏的遮擋[29-30]；而這一“角色”的定位取決于斷裂自身封閉性的強(qiáng)弱，并最終決定油氣藏空間分布規(guī)律。烏石凹陷東區(qū)三大類斷裂的發(fā)育規(guī)模、形態(tài)及組合樣式等存在較大差異，勢(shì)必造成控藏能力的空間差異。在充分考慮研究區(qū)斷裂自身屬性、評(píng)估各單因素參數(shù)優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，選取多重參數(shù)對(duì)烏石凹陷東區(qū)各類型斷裂的封閉性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3.1 定量參數(shù)

3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)化斷裂泥比率（SSGR）

SSGR參數(shù)的提出，是基于張扭斷裂封閉性計(jì)算過程中的2個(gè)現(xiàn)實(shí)問題：1）沿?cái)嗔炎呦驍嗔褞У暮穸炔皇且怀刹蛔兊?，如果斷裂帶變厚，其中的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)勢(shì)必變大。但是，由于斷裂帶體積相對(duì)于泥巖體積的增加更大，泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)反而會(huì)降低，導(dǎo)致計(jì)算值與真實(shí)值存在較大誤差；2）評(píng)估泥巖涂抹效果的傳統(tǒng)參數(shù)，如 CSP，SSF，SGR（斷裂泥比率）等[31-33]主要是針對(duì)兩盤沿?cái)嗝鎯A向上下滑動(dòng)的斷裂，僅適用于伸展斷裂或逆沖斷裂。SSGR的計(jì)算公式為

式中：hi為第i個(gè)泥巖層的厚度，m；L1為斷裂真實(shí)滑距，m；下標(biāo) i為泥巖層序號(hào)（i=1，2，…，n）。

該參數(shù)具體求取步驟為：1）根據(jù)區(qū)域地質(zhì)背景及斷裂組合形態(tài)，確定斷裂是張扭斷裂；2）在垂直斷裂走向的地震剖面上，通過時(shí)深轉(zhuǎn)換，得到張扭斷裂沿傾向的涂抹滑距L；3）根據(jù)鉆遇斷裂并取心的巖心觀察，獲得斷面擦痕的方向，得到斷裂真實(shí)滑距與走向的夾角α；4）利用三角函數(shù)關(guān)系 L1=L/sin α，得到斷裂真實(shí)滑距；5）將錄井巖性資料投影到地質(zhì)剖面上，得到斷裂兩盤不同層位的巖性對(duì)接關(guān)系；6）被斷泥巖的累積厚度與張扭斷裂真實(shí)滑距的比值，即為SSGR[34]。

因此，運(yùn)用斷裂真實(shí)滑距及巖性數(shù)據(jù)計(jì)算的SSGR參數(shù)，綜合考慮了斷裂沿走向滑動(dòng)對(duì)泥巖涂抹效果的影響，能夠有效提高泥巖涂抹參數(shù)的準(zhǔn)確性，對(duì)張扭斷裂更加適用，更能代表烏石凹陷東區(qū)張扭斷裂封閉性的真實(shí)情況。

3.1.2 不同類型、規(guī)模的斷裂評(píng)價(jià)參數(shù)

在針對(duì)不同類型、規(guī)模的斷裂進(jìn)行封閉性評(píng)價(jià)時(shí)，需要挑選合適的參數(shù)。本文引入斷面正應(yīng)力F[35-37]、泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù) φm[38-40]及斷面緊閉指數(shù) IFT[41]等參數(shù)對(duì)伸展斷裂和反轉(zhuǎn)斷裂分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法

由于僅根據(jù)單因素評(píng)價(jià)的封閉性結(jié)果差異較大，因此，在對(duì)以上每個(gè)定量參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)上，采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法，依據(jù)單一參數(shù)對(duì)斷裂封閉性貢獻(xiàn)的大小，分別進(jìn)行加權(quán)賦值，來衡量該參數(shù)在模糊評(píng)價(jià)值中所占的比重，從而對(duì)斷裂封閉性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[42]。具體公式為

式中：Nj為第j個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)的權(quán)重因子（當(dāng)影響因素很少時(shí)，Nj趨近 0；當(dāng)影響因素很多時(shí)，Nj趨近 1）；nj為第j個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)所包含的影響因素個(gè)數(shù)；Mj為第j個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)的權(quán)重系數(shù)（即該參數(shù)的權(quán)重因子與權(quán)重因子之和的比值，代表該參數(shù)在封閉性評(píng)價(jià)中所占的比重）；下標(biāo)j為評(píng)價(jià)參數(shù)序號(hào)。

根據(jù)烏石凹陷東區(qū)控藏?cái)嗔逊忾]性的分析結(jié)果，制定了研究區(qū)斷裂封閉性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：綜合評(píng)價(jià)值大于0.50時(shí)，斷裂整體封閉性好；綜合評(píng)價(jià)值為0.35～0.50時(shí)，斷裂封閉性較好；綜合評(píng)價(jià)值小于0.35時(shí)，斷裂封閉性差。

4 斷裂封閉性評(píng)價(jià)

在明確掌握烏石凹陷東區(qū)斷裂幾何學(xué)特征的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)斷裂封閉性評(píng)價(jià)剖面進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換處理，將其轉(zhuǎn)換為地質(zhì)剖面；結(jié)合自然伽馬（GR）測(cè)井曲線和錄井巖性資料，劃分?jǐn)嗔迅鲗佣紊稀⑾卤P對(duì)接砂-泥巖層，得到研究區(qū)各測(cè)線巖性對(duì)接關(guān)系剖面（見圖2）；通過巖心擦痕及地震剖面測(cè)量，得到斷面傾角、滑距、砂體厚度及平均泥巖厚度值，進(jìn)一步計(jì)算各砂體的封閉性評(píng)價(jià)參數(shù)值，對(duì)它們分別進(jìn)行加權(quán)分析，得到烏石凹陷東區(qū)斷裂封閉性綜合評(píng)價(jià)值（見表1）。

圖2 烏石凹陷東區(qū)測(cè)線2，3過井巖性對(duì)接關(guān)系剖面

表1 烏石凹陷東區(qū)F31斷裂封閉性綜合評(píng)價(jià)

同理，對(duì)烏石凹陷東區(qū)其余8條測(cè)線（見圖1）所涉及的45條斷裂進(jìn)行封閉性綜合評(píng)價(jià)，得出如下規(guī)律：橫向上，研究區(qū)斷裂封閉性具有明顯的區(qū)域性特征，自西向東逐漸變差（見圖3a）；縱向上，單一斷裂隨深度增加封閉性逐漸改善，流沙港組一段及潿洲組層段封閉性整體較好，可作為油氣運(yùn)移的有效遮擋，下洋組斷裂封閉性普遍較差（綜合評(píng)價(jià)均值為0.33），油氣封堵能力十分有限（見圖3b），不具現(xiàn)實(shí)控藏意義。

圖3 烏石凹陷東區(qū)斷裂封閉性評(píng)價(jià)結(jié)果

不同類型的斷裂封閉性差異較大。反轉(zhuǎn)斷裂綜合評(píng)價(jià)均值高達(dá)0.53，對(duì)油氣具有極強(qiáng)封堵能力，反轉(zhuǎn)層段甚至有可能形成斷裂遮擋型油氣藏。伸展斷裂綜合評(píng)價(jià)均值為0.38～0.40，封閉性整體較好，對(duì)油氣具有一定遮擋作用。規(guī)模較大的伸展斷裂可與砂體、不整合等組成配套輸導(dǎo)體系，構(gòu)成復(fù)雜的立體控藏結(jié)構(gòu)。張扭斷裂封閉性綜合評(píng)價(jià)均值為0.29～0.34，封閉性較差，極易造成油氣散失（見圖3a）。

以上對(duì)烏石凹陷東區(qū)斷裂封閉性的評(píng)價(jià)結(jié)果，涉及砂體厚度、平均泥巖厚度、滑距及斷面傾角等參數(shù)的測(cè)量和計(jì)算。本文采用散點(diǎn)圖的形式，來揭示這些參數(shù)與斷裂封閉性之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。結(jié)果表明：研究區(qū)斷裂封閉性與砂體厚度、平均泥巖厚度及滑距均具有明顯的線性關(guān)系（見圖4a—4c），而與斷面傾角不具明顯的線性關(guān)系（見圖4d）。當(dāng)斷裂兩側(cè)砂體厚度為28.3～42.0 m、平均泥巖厚度大于28.5 m、滑距大于40.5 m時(shí)，封閉能力普遍較強(qiáng)。

圖4 烏石凹陷東區(qū)斷裂封閉性影響因素

5 應(yīng)用效果分析

為驗(yàn)證理論研究結(jié)果的準(zhǔn)確性，將前文結(jié)論與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明：橫向上，位于“花心”處的張扭斷裂所封油柱高度（小于47.5 m）普遍低于“花瓣”處的伸展斷裂所封油柱高度（大于50.0 m）；縱向上，單一斷裂流沙港組一段所封油柱高度均大于56.0 m，遠(yuǎn)高于潿洲組的平均油柱高度35.5 m（見圖5）。這一實(shí)踐結(jié)果與斷裂封閉性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果擬合較好：伸展斷裂封閉性好于張扭斷裂；單一斷裂流沙港組一段好于潿洲組層段、下洋組層段。這表明研究結(jié)果完全符合研究區(qū)實(shí)際情況，同時(shí)驗(yàn)證了全新定量參數(shù)SSGR在張扭斷裂封閉性評(píng)價(jià)過程中具有良好使用效果，對(duì)豐富斷裂封閉性評(píng)價(jià)方法以及進(jìn)一步揭示研究區(qū)斷裂控藏規(guī)律具有重要指導(dǎo)意義。

圖5 斷裂封閉性與所封油柱高度對(duì)比示意

6 結(jié)論

1）對(duì)傳統(tǒng)斷裂封閉性評(píng)價(jià)參數(shù)SGR進(jìn)行校正，提出一種更加適用于張扭斷裂封閉性評(píng)價(jià)的參數(shù)SSGR。該參數(shù)能夠反映斷裂滑移過程中泥巖涂抹的真實(shí)效果，在研究區(qū)張扭斷裂應(yīng)用效果明顯。

2）橫向上，烏石凹陷東區(qū)斷裂封閉性具有區(qū)域性特征，自西向東逐漸變差；縱向上，流沙港組一段及潿洲組斷裂封閉性整體較好，可作為油氣運(yùn)移的有效遮擋，下洋組封閉性較差，不具現(xiàn)實(shí)控藏意義。斷裂類型方面，反轉(zhuǎn)斷裂反轉(zhuǎn)層段封閉性最好，伸展斷裂次之，張扭斷裂封閉性較差。

3）斷裂兩側(cè)砂體厚度、平均泥巖厚度及滑距是影響烏石凹陷東區(qū)斷裂封閉性的主要因素。當(dāng)斷裂兩側(cè)砂體厚度為28.3～42.0 m、平均泥巖厚度大于28.5 m、滑距大于40.5 m時(shí)，斷裂封閉能力普遍較強(qiáng)。