分段生长模式下断层边部微幅度构造分析

陈司铎，闫百泉，韩小龙，韩文伯

（1.东北石油大学地球科学学院，黑龙江 大庆 163318；2.内蒙古蒙维科技有限公司，内蒙古 乌兰察布 012400）

分段生长模式下断层边部微幅度构造分析

陈司铎1，闫百泉1，韩小龙2，韩文伯1

（1.东北石油大学地球科学学院，黑龙江 大庆 163318；2.内蒙古蒙维科技有限公司，内蒙古 乌兰察布 012400）

文中以松辽盆地杏北开发区F278b断层为例，优选Surfer软件6种插值方法，生成葡I11层构造等值线图。以三维地震精细解释为基础，读取线道号数据与断距数据，编制距离-断距曲线图，确定断层横向分段位置。以断圈形成机制为指导，寻找断层分段生长部位与断层边部的微幅度构造分布规律，统计发育微幅度构造位置的井与分段生长点附近井的砂地比，系统分析断层横向分段生长位置、地层能干性差异与微幅度构造的关系。研究结果表明：1）Surfer软件6种插值方法中，最小曲率法在断层边部、井位控制区域内部、边界部位等与实际情况相比较符合；2）断层下盘的微幅度构造与上盘的微幅度构造受断层横向分段生长影响，呈正弦曲线分布关系，交替出现；3）断层边部上盘负向微幅度构造处砂岩体积分数较高，下盘正向微幅度构造处与断层分段生长点附近砂岩体积分数比较低。

插值方法优选；断圈形成机制；断层横向分段生长；微幅度构造

0　引言

目前，大庆油田已进入高含水阶段，由于水驱的作用剩余油分布有着不确定性，整体呈高度分散，局部相对富集状态，但却有规律可循，这就要求对研究区内部的微幅度构造必须有明确认识，与此同时，断层的影响也不容小觑［1-2］。在油田的开发过程中，断层边部的剩余油相对富集，因此，需要综合考虑地质因素，有针对性地部署定向井，从而为油田提高产量。水平井对构造精度的要求又比较高，因此利用三维地震资料进行井震结合的综合研究，为精细定向挖潜提供技术支撑显得尤为必要。随着井震结合构造描述工作的不断深入，微幅度构造的描述不断精细，断层刻画的精度不断提高，因此，有必要深入开展断层分段生长研究工作，完善断层边部微幅度构造精细解释方法。

近年来部分学者对于大庆长垣地区断层的形成与演化进行了深入的研究［3］，还对断层平面分段生长和定量判别标准进行了很多有益的探讨，认为断层的生长主要经历3个阶段：孤立成核阶段、“软连接”阶段和“硬连接”阶段。不同生长阶段伴随不同类型断层圈闭（断圈）的形成［4］，为此并提出定量恢复断层形成演化过程的方法［5］。近几年微幅度构造识别的常用方法主要有：1）构造趋势面分析法；2）数据体等时切片法；3）相干体技术法；4）井点数据小网格成图法［6］。

通过调研发现，国内对于分段生长断层边部的微幅度构造及分布规律刻画不够精细；缺少地层能干性这一因素对于断层分段生长与微幅度构造分布规律影响的分析。本文提出以断圈形成机制为指导，结合井点数据小网格成图法的微幅度构造精细识别方法，应用该方法断层横向分段生长位置与断层边部发育的微幅度构造匹配良好，并对断层横向分段生长位置与微幅度构造发育位置的岩性对比分析，寻找断层边部岩性对微幅度构造分布的影响。

1　区域概况

大庆油田位于松辽盆地中央凹陷长垣二级构造带上，研究区位于大庆长垣杏树岗构造北部的杏树岗油田［7］，西部和齐家古龙凹陷相邻，东部和三肇凹陷相接，大庆长垣北部为杏树岗构造，南部为葡萄花构造，东北部为太平屯构造［8］。构造位于松辽盆地北部中央坳陷区大庆长垣二级构造带中部的三级上。油水分布受二级构造控制，油层埋深为800～1 200 m［9］。杏北开发区的构造是松辽盆地中央坳陷的一个三级构造，该构造较平缓，两翼基本对称，构造长轴为20.40 km，短轴为7.33 km，最深闭合高度为94.40 m，闭合面积80.80 km2，构造高点偏向西北［10-11］。该构造北部被断层切割成为多个北西向的断块条带，研究区域内发育北东向和北西向张扭力大断层14条，为正断层［12-13］。

2　微幅度构造精细识别

2.1插值方法优选

Surfer 12插值方法一共有12种［14-15］，常用的方法主要有反距离加权插值法、克里金插值法、最小曲率插值法、径向基函数插值法、最近邻点插值法和线性插值三角网法。

本次研究首先从6种方法中优选出1种最符合实际情况的插值方法。在井控制区边部、断层附近、没有断层影响的部位随机选取20口直井，读取每一口井6种插值方法生成的深度数据，并与实际深度数据相比较，并进行统计与误差分析（见表1）。

通过数据统计，发现前5种方法误差比较大，最小曲率插值方法在井控制区域内及边界附近误差都比较小。根据以上研究分析，最小曲率插值法成图最符合要求，误差最小。因此，本次研究以最小曲率插值法来完成，构造图网格化精度选择10×10。

2.2断圈形成机制

从转换带与断圈分布规律得出，断层遮挡圈闭受控于转换带之间的完整断层段，而断背斜圈闭则受控于转换带发育处，所以，断层遮挡圈闭发育于反向断层的下盘，而断背斜圈闭发育于顺向断层的上盘。这与断层的分段生长机制是息息相关的，主要体现在断裂走向上断距的变化。

对于完整的孤立断层而言，断层中部的位移最大，向两侧端点逐渐减小至0，因此，在断层下盘的地层发生掀斜翘倾，沿着断层走向由断层中部向两侧地层弯曲形成长轴垂直于断层走向的横向背斜 （见图1）；而断层上盘地层变形则相反，即沿着断层走向由断层中部向两侧地层弯曲形成长轴垂直于断层走向的向斜，因此，在断层的下盘易形成断层遮挡圈闭，实质为横向背斜形成的一种。对于分段生长断层而言，在断层分段生长连接点处，断裂断距依然是偏小的，但断层上盘地层在生长点两侧断层孤立段形成的向斜地层弯曲形态到生长点处构成了背斜形态，而且长轴方向也是垂直断层走向，也为横向背斜的一种；相反，在断层下盘，在生长点两侧断层孤立段形成的背斜地层弯曲形态到生长点出则构成了向斜形态。此外，对于顺向断层上盘的横向背斜而言，由于断层上盘地层变形过程中易于形成逆牵引变形，因此形成的横向背斜往往具有自圈部分，但横向背斜大范围内还是受断层遮挡控制边界的。

断层遮挡圈闭和断背斜圈闭宏观上均为局部正向构造，是油气运聚和剩余油汇聚的有利指向区。对于开发区块而言，在密集井网条件下考虑断层遮挡圈闭和断背斜圈闭发育规律部署挖潜剩余油井位显然是不合适的。因为断圈相对更宏观，范围相对较大，只有在断圈内进一步搜索断裂控制的微幅度正向构造，尤其是断层边部的正向微幅度构造对指导剩余油分布才是有实际意义的。为此，考虑断层分段生长控制的局部正向构造发育特征，对分段生长断层F278b可能发育的局部正向构造进行了预测。以此指导在局部正向构造中进一步寻找微幅度正向构造。

2.3断圈控制的微幅度构造识别方法

地震精细解释是识别微幅度构造的直接手段，然而当地震解释精度达不到能够识别所需尺度的微幅度构造要求时，则需要寻找能够预测微幅度构造分布的有效手段。断裂上盘和下盘的边部均发育微幅度的断鼻构造，这些小断鼻为断层相关的横向褶皱成因机制与受断裂分段生长机制控制。下盘的微幅度断鼻与断层遮挡圈闭成因机制相似，上盘的微幅度断鼻与断背斜圈闭的成因机制类似。断层下盘的微幅度构造与上盘的微幅度构造呈正弦曲线分布。基于断裂分段生长机制特征，对葡I11层内的精细地震解释断层F278b编制断距-距离关系（见图2a）。

由图2看出，断层下盘的正向微幅度断鼻与断层孤立段对应，而断层上盘的正向微幅度断鼻与断层分段生长连接区域相对应，上下盘的正向微幅度断鼻沿着断裂走向呈正弦曲线，即此消彼涨的分布关系。这也进一步证实了断层边部的微幅度构造与断圈一样，也是受断裂分段生长机制控制形成。此外，为了进一步说明这个问题，选取插值方法识别的微幅度构造与该断层基于原有地震解释绘制精细断距-距离曲线图厘定的微幅度构造分布来看，精细地震解释F278b断层发育5个断层分段生长的连接点，与断距-距离曲线厘定的分段点吻合，而且断距-距离曲线的波动显示可能存在更多的地震没有解释出来的分段点。而断距-距离曲线反映断裂是六段式生长，断裂在下盘相应发育4个断背斜、小断鼻等正向构造，其间沿着断裂上盘发育3个明显的向斜构造。

2.4断层分段生长、微幅度构造与地层能干性的关系

岩石存在能干性差异，断层核部发育在能干性地层，且位移最大。断层末端发育在非能干性岩层，且从能干性地层至非能干性地层位移逐渐减小，非能干性地层为发育断层叠覆带的典型部位。随着断层不断活动，断层位移不断累积，多个小断层尾部受地层能干性的影响，在非能干性地层通过软连接至硬连接等一系列过程逐渐生长成为一条大断层。根据文中断圈形成机制所述，断层上盘生长点两侧断层孤立段形成向斜地层的弯曲形态到生长点处构成了背斜形态，在断层下盘在生长点两侧断层孤立段形成的背斜地层弯曲形态到生长点出则构成了向斜形态，因此受地层能干性的差异分段生长断层控制多个微幅度构造。通过F278b断层附近井萨Ⅲ11-1至葡Ⅰ12砂岩数据统计可以看出断层分段生长部位、微幅度构造与地层能干性差异之间的关系（见图3）。

统计数据与文中断层分段生长控制微幅度构造分布的规律相符。从数据中可以看出，断层上盘在该层位内的负向微幅度构造砂岩质量分数更高。这说明该断层边部地层能干性较强的部位发育负向微幅度构造，地层能干性较弱的部位发育正向微幅度构造，地层能干性弱的部位为断层分段生长部位。

3　结论

1）通过对Surfer软件6种插值方法数据与真实数据误差统计分析，发现最小曲率法误差最小。

2）基于断层分段生长部位的准确判断以及精细的断层解释结果，发现断层分段生长部位与识别出的断层边部微幅度构造分布位置匹配良好。断层下盘的微幅度构造与上盘的微幅度构造受断层横向分段生长影响，呈正弦曲线分布关系交替出现。

3）由于地层平面上的塑性差异及非均质性，断层边部上盘负向微幅度构造砂岩质量分数更高。说明该断层边部地层能干性较强的部位发育负向微幅度构造，地层能干性较弱的部位发育正向微幅度构造，地层能干性弱的部位为断层分段生长部位。

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（编辑杨会朋）

Micro-amplitude structures near faults based on fault segment growth pattern

CHEN Siduo1，YAN Baiquan1，HAN Xiaolong2，HAN Wenbo1
（1.College of Earth Sciences，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China；2.Inner Mongolia Mengwei Technology Co. Ltd.，Ulanqab 012400，China）

In this study，the Fault F278b in the north of Xingshugang development area，Songliao Basin was selected as the study subject.Six interpolation methods were optimized by Surfer，generating the structure contour map of PI11layer.Based on fine interpretation of 3D seismic data，curves reflecting relationships between distance to fault and fault displacement were drawn to identify the fault cross segmentation location by reading the line track number and fault displacement data.Guided by the formation mechanism of fault traps，distribution laws of fault cross segmentation grow places and micro-amplitude structures close to faults were summarized.Then ratios between sandstone and stratum thickness in wells near sectional growing places and micro-amplitude structures were counted to systematically analyze the correlation of fault cross segmentation location and stratigraphic competency difference with micro-amplitude structures.It is demonstrated that interpolation by the minimum curvature method in the fault edge as well as well-controlled areas and edges is the most consistent with the actual situation among six methods.Moreover，micro-amplitude structures in the footwall and hanging wall alternate in forms of sine curves due to the influence of fault cross segmentation growth. In addition，sand contents in the negative micro-amplitude structures in the edge of the hanging wall are generally high，while those in the positive micro-amplitude structures and near faultcross segmentation growth points are commonly lower.

interpolation method optimization；fault trap formation mechanism；fault cross segmentation growth；micro-amplitude structures

国家自然科学基金项目“河道砂体构型控剩余油物理模拟”（41172135）；黑龙江省教育厅项目（12541073）

TE132.1+4；P631

A

10.6056/dkyqt201604007

2015-10-11；改回日期：2016-05-22。

陈司铎，男，1990年生，在读硕士研究生，研究方向为油气田勘探地质。E-mail：345955487@qq.com。

引用格式：陈司铎，闫百泉，韩小龙，等.分段生长模式下断层边部微幅度构造分析［J］.断块油气田，2016，23（4）：438-441.

CHEN Siduo，YAN Baiquan，HAN Xiaolong，et al.Micro-amplitude structures near faults based on fault segment growth pattern［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（4）：438-441.