涠西南凹陷构造演化特征及潜山裂缝预测

焦立波，杨希冰，邓勇，赵顺兰，赵亚卓，冯士信

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057)

涠西南凹陷处在北部湾盆地北部坳陷中，属于中古生界基底上发育起来的伸展断陷盆地[1](图1)。经历了多年的勘探，在A1、A2、A3、A4构造上，基底内幕上古生界灰岩地层中有不同程度的油气显示，特别是A1构造，钻井揭示为晚石炭世灰岩地层，属于裂缝溶洞型储层。A1构造是以块状缝洞为主的底水碳酸盐岩古潜山油藏，测试产能高，开发生产效益好。但是在A2、A3、A4构造上已钻井揭示，基底灰岩非均质性强，储层变化快。目前，地震资料对基底内幕的成像效果较差，古生界地层之间的界面难以追踪。凹陷构造演化对盆地形成、缝洞发育的影响认识尚浅，特别是涠西南断裂、1号与2号断层的形成与演化，直接控制了古岩溶地貌与凹陷形成。基底灰岩潜山作为勘探的新层系与新领域，具有较大的现实意义。

图1 涠西南凹陷构造纲要图

涠西南凹陷不同区带基底埋深差异较大，受钻遇基底的已钻井数量、地震采集参数和地震资料处理技术等因素的限制，基底面以下成像较差。依据现今掌握的地震资料，对基底的性质、结构和地层分布难以确定和判断，对于该种情况，只能从凹陷或更大的尺度上，结合凹陷围区地层的出露情况、区域构造形态、地质背景及凹陷内部钻井揭示地层情况，本着由陆及海、由盆缘向盆内的推导原则，对凹陷内中古生界的地层情况进行合理推断，分析总结凹陷演化特征，进一步分析对古岩溶地貌的形成与缝洞发育情况。

1 涠西南凹陷及围区基底地层推断

关于涠西南凹陷基岩性质，前人曾多次进行过研究与推测，先后在A1、A3、A4构造上钻遇石炭系灰岩潜山，获得高产油气流。结合前人所做的工作、围区的露头资料以及凹陷内部钻井钻遇地层情况，对凹陷及围区的基底地层进行了推断(图2)。

图2 涠西南凹陷及围区基岩地层推断图

2 涠西南凹陷构造演化特征

涠西南凹陷处在北部湾盆地北部坳陷中，属华南板块南缘，盆地西缘受控边断裂——涠西南断裂控制。据华南板块前新生代的构造格架分析，涠西南断裂是北流-合浦断裂向海区的延伸，因为受其控制的合浦盆地在石油构造上与北部湾盆地有相似的特征。涠西南断裂最早形成于加里东期，与区域上NE向展布的廉江-信宜断裂同期形成，属于加里东期北东向的逆冲断裂体系；印支期-燕山早中期表现为左旋压剪，燕山晚期-喜山早期表现为右旋张剪，具走滑性质[2～7]。笔者结合区域构造格架、盆缘露头和盆地内部的钻井信息，对涠西南凹陷自早古生代以来进行了构造演化史分析(图3)。

1)加里东期(寒武纪-志留纪) 早古生代，北部湾盆地是华南准地台的一部分，为地槽发展阶段，地壳主要以垂直升降为主，断裂与褶皱均不发育，接受了一套浅海相类复理石的沉积建造。志留纪末期，受加里东运动的影响，北西-南东向挤压，地壳抬升增厚，地槽褶皱回返，进入准地台的发展阶段。区域上以宽缓背向斜相间发育、北东向区域断裂开始形成为特点，涠西南断裂在该期形成，并向北东延伸至陆上。涠西南凹陷处在复式向斜区；现今涠西南1号断层处在向斜轴部，构造缝极其发育。

图3 涠西南凹陷1号断层带构造发育史剖面图

2)海西期(泥盆纪-石炭纪) 早泥盆世，区域上还保持加里东期逆冲推覆的古地形，涠西南凹陷西北部和东南部的背斜轴部开始接受剥蚀，向斜区沉积了一套碎屑岩沉积；中泥盆世，受海西运动的影响，区域性沉降，开始进入准地台发展的新阶段。海水沿加里东运动形成的复式向斜区侵入，形成了一套滨海相碎屑岩和浅海相碳酸盐岩为主的沉积建造，直至石炭纪末期。

3)印支期(二叠纪-早白垩世) 二叠纪-中三叠世末期，受印支运动的影响，南东向北西强烈挤压，原来加里东期北东向断裂重新激活，形成了一系列以北东向为主的逆冲推覆构造，构造活动较加里东期更加剧烈。全区开始接受剥蚀，直至中晚白垩世，涠西南凹陷自北西向南东有不同程度的剥蚀；A1、A2、A3构造等都在印支期所形成，属于印支期剥蚀后的古残山；剥蚀期间，A1、A2、A3、A4构造等接受了长达150Ma的风化、淋滤与剥蚀，特别是A1、A2构造紧靠1号断层，垂向淋滤作用强烈，属于垂向溶蚀孔洞缝发育阶段。

4)晚白垩世-古新世 晚白垩世-古新世，区域性北西-南东向拉张，涠西南大断裂开始反转回滑，活动强度表现在西南强，逐渐向北东减弱，接受了冲积扇相的长流组沉积；印支期的古残山在区域拉张作用下，张性裂缝发育；此间，A1构造没入水下，开始进入埋藏阶段，而A2构造依然处于暴露淋滤溶蚀阶段，垂向溶蚀缝洞发育。

5)始新世 1号断层在始新世早期开始反转回滑，接受流三段沉积；始新世中晚期，1号断层持续沉降，2号断层开始反转回滑，1号断层活动强于2号断层，构造活动表现为弱-强-弱，接受流一段和流二段的沉积，水体升降动荡频繁，而A1、A2、A3构造在块体差异沉降的作用下被动隆起成高部位，水体经过断层向基岩内部横向溶蚀，水平溶蚀缝洞极为发育。该时期，A2构造一直处在垂向暴露淋滤与横向溶蚀阶段，直至古近纪末。综合以上分析，始新世水平溶蚀阶段至少可识别出2个古潜水面。

6)渐新世 渐新世早中期，凹陷依然保持着持续断陷的构造格局，但该时期2号断层的活动强度明显增强，且强于1号断层，渐新世构造活动表现为弱-强-弱，涠洲组表现为粗-细-粗的沉积旋回，水体升降频繁；与流沙港组有着相似的演化特点，渐新世水平溶蚀阶段至少可识别出2个古潜水面；渐新世末，受南海运动的影响，凹陷全区开始抬升，涠洲组有不同程度的剥蚀。

7)新近纪-现今 进入新近纪，区域性沉降开始，全区进入坳陷埋藏阶段，开始接受新近系与第四系的沉积，直至现今。

3 构造演化与缝洞发育的关系

涠西南凹陷自上古生界至今经历了多期的构造运动，断裂与褶皱较发育，目前依据钻井情况来看，缝洞类型多样，岩溶缝洞和构造缝洞均有发育。岩溶缝洞主要与构造运动造成古地形的改变，形成岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶盆地等岩溶带；构造缝多与应力的释放有关，在断层和褶皱发育的地区，裂缝往往是较为发育的。

图4 涠西南凹陷古岩溶模式图

3.1 涠西南凹陷岩溶发育模式

前已述及，印支期的强烈的南东-北西向逆冲推覆挤压，整个中生代都在接受风化淋滤剥蚀，缝洞主要以垂向淋滤为主(图4)。

涠西南凹陷在晚白垩-古新世早期开始拉张形成，进入断陷-拗陷发展的新阶段。在1号和2号断层反转回滑，断陷湖盆开始形成，水体深处紧靠断面，向上升盘石炭系灰岩内幕横向溶蚀，断陷期上升盘被动隆起期次多，古潜水面上下沟通，与垂向岩溶裂缝形成孔洞缝网络，水平缝洞极其发育。

始新世和渐新世2期拉张断陷，活动强烈，水体升降频繁，对裂缝的发育提供了很好的条件；1号和2号断层带上升盘被动隆起，A2构造依然暴露，继续接受垂向淋滤作用，垂向缝洞发育良好。地下裂缝沟通，暗河发育，水系从1号断层带上升盘地表或从上升盘地下暗河注入下降盘的湖盆中，1号断层带下降盘扇体极其发育。

3.2 构造应力场与构造缝发育分析与评价

裂缝预测方法是针对裂缝集合所构成的裂缝系统，而不是指单条裂缝。在同一应力场作用下，破裂方向和破裂方式主要取决于局部应力场和裂痕分布，但优势方向仍受统一应力场的控制。因此，裂缝预测的内容是指裂缝群或裂缝集合发育程度和优势发育方向。构造裂缝可以分为两类：一类是与断层有关的裂缝；一类是与褶皱有关的裂缝。当岩石受构造应力挤压时，中性面以上部位承受拉张应力而形成张裂缝，中性面以下则承受挤压力形成压裂缝。

目前，关于构造裂缝的预测，方法用的较多的是选择裂缝敏感度高的地震属性来分析裂缝。常规的属性较多的是通过利用相干体技术来预测断裂，间接预测裂缝的存在。但是，相干体技术更加强调与断裂相关的裂缝预测，对与褶皱相关的裂缝预测较为薄弱。曲率法是用来表征层面上某一点处变形弯曲程度，是根据岩性发生形变与曲率的关系来预测张裂缝的分布，一般曲率越大，张应力也应越大，张裂缝也越发育，曲率可间接反映张裂缝的多少(相对值)。该次研究笔者选取最大正曲率属性来进行预测。最大正曲率是法曲率(与层面正交的平面所定义的曲率属性即最有用的曲率属性)中最大的正曲率称为最大正曲率，它能放大层面中的断层信息和一些小的线性构造[8]。

对A1和A2构造及围区，进行了断裂和裂缝预测(图5)。涠西南凹陷进入新生代后，区域3期伸展应力在凹陷中均有体现。分别针对A1和A2构造及围区，编制了基底沿层相干切片和沿层最大曲率切片。从相干切片上可以看出，3期应力的释放，在2个构造位置均有一定的响应，构造的总体走向自南西向北东，并且有向北东方向逐渐转弯的迹象，这与区域应力方向顺时针变化是匹配的。现在所能看到的是构造运动的叠加效果，裂缝的发育往往受到后期构造运动的改造。裂缝的形成是早期印支期强烈的挤压在新生代伸展反转回滑，原来的压剪开始张开，张剪裂缝进一步发展，后期的3期张裂加剧了裂缝的形成，为油气藏的形成提供了良好的基础。

图5 A1、A2构造及围区构造缝地震响应特征与区域应力变化

4 结论

1)涠西南凹陷经历了多期多幕、多重构造性质的构造运动，构造复杂多样。1号断层带和2号断层带具有相似的构造特征，均是印支期南东-北西向逆冲推覆形成的逆断层在新生代反转回滑所形成的张性断层。基底内幕缝洞较为发育，缝洞类型主要有两类，一类是构造缝，一类是岩溶缝洞。构造缝主要是在印支期挤压和新生代的拉张中所形成，靠近断层和褶皱轴部较为发育；岩溶缝洞主要是在中生代漫长的风化淋滤和新生代拉张形成的岩溶古地貌控制下所形成。

2)构造运动控制了基底灰岩潜山的古地貌，为岩溶缝洞的发育提供了条件。1号断层带和2号断层带在新生代伸展过程中，岩溶相带层次清晰完整，利于缝洞的发育，是涠西南凹陷勘探的新领域。

3)涠西南1号断层带A2构造区是裂缝发育的有利区带。

[参考文献]

[1]张启明，苏厚熙.北部湾盆地石油地质[J].海洋地质与第四纪地质，1989，9(3)：74～81.

[2]马云，李三忠，刘鑫,等.华南北部湾盆地的形成机制[J].吉林大学学报(地球科学版)，2014，44(6)：1729～1733.

[4]闫义，夏斌，林舸,等.南海北缘新生代盆地沉积与构造演化及地球动力学背景[J].海洋地质与第四纪地质，2005，25(2)：53～58.

[5]易海，张莉，林珍.南海北部中生代构造格局与盆地发育特征[J].石油实验地质，2012，34(4)：388～392.

[6]冯晓杰，陆明德.广西合浦盆地石油勘探决策分析[J].西安工程学院学报，1999，21(1)：18～21.

[7]朱伟林，吴景富，张功成,等.中国近海新生代盆地构造差异性演化及油气勘探方向[J].地学前缘，2015，22(1)：88～98.

[8]张艳云.储层裂缝预测技术在齐家古地区中的应用研究[D].荆州：长江大学，2014.