渤海辽中凹陷构造反转作用下沉积模式认识及应用——以JX 油田西块东营组为例

宋洪亮，李彦来，汪瑞宏，颜冠山，刘 斌

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

构造反转是指构造发育过程中，变形方式或运动方向发生反向变化的构造作用。目前研究多集中于构造反转成因及其成藏分析[1-6]，而对于构造反转与沉积模式的关系研究较少[7-8]，甚至将其关系割裂开来进行单独研究[9-10]，导致对砂体展布规律、范围认识不清，致使开发方式和井位部署不合理，油田开发效果较差。JX油田构造反转特征多为早期构造沉降转为晚期上隆，通过对构造活动期次及特征的分析，结合古地貌对沉积模式进行研究，从而对砂体范围、水体倍数进行分析，调整部署注水井，改变开发方式，并取得了较好的增产效果。

1 油田概况

JX油田位于渤海东北部辽东湾海域辽中凹陷中段的中洼反转带（图1），油田被郯庐走滑断裂贯穿，分为东、西两块，西块主要含油层位为东营组东二段和东三段，为辫状河三角洲前缘沉积，储层岩性主要为细粒和中-细粒岩屑长石砂岩，厚度大，砂岩百分含量高，各油组砂岩含量平均为30%～60%，部分油组可高达70%以上。西块油层主要分布于高部位，呈现窄条状大边水特征，主要为天然能量开发，初期产量较高，开发效果较好，目前部分井区地层压力下降较快，产量较低。

图1 JX 油田区域构造位置

2 区域构造运动及特征

辽中1号断裂是郯庐断裂带在辽东湾段的一条分支断裂，自南部的渤东凹陷一直延伸到辽中凹陷的北部。该断裂表现为负花状或多级“Y”字形组合样式，主断裂切割深度大，断面南段直立、北段东倾，贯穿并切割整个JX油田。受区域构造运动强弱影响，辽中1号断层走滑运动具有期次性，走滑运动强烈期引起部分区域构造反转，双重作用对油田西块沉积模式影响很大，使不同层位甚至不同油组砂体范围差别较大，影响开发效果，因此对于JX油田，应在走滑运动构造背景下开展沉积模式的研究。

2.1 渤海区域构造运动及构造样式

渤海地区自新生代以来发生的构造事件主要有华北运动、孔店运动、济阳运动和东营运动等，并在新构造时期发生了显著的断裂活动（表1、图2）。中生代末期发生的华北运动以及新生代时期的孔店运动和济阳运动在渤海全区形成了区域角度不整合，对目的层东营组的沉积模式影响较小，故在此不做赘述。

图2 辽东湾海域构造演化剖面

表1 渤海地区主要构造事件与运动学特征

渐新世末期的东营运动是一个范围广泛、强度较大的区域性构造运动，正好处在盆地由裂陷阶段向坳陷阶段过渡的关键时期。东营运动在渤海地区主要形成了3种构造现象：①在各个坳陷内形成了众多的小规模次级断层，从而使早期形成的各类构造进一步复杂化；②形成古近系和新近系之间的区域性不整合；③尽管渤海湾盆地在该时期呈现裂陷伸展特征，且拉伸量较大，但由于伸展裂陷盆地受局部挤压应力作用，盆地内形成构造反转现象。

辽中凹陷在古近纪早、中期整体处于强拉张弱走滑应力场环境，辽中1号断裂表现为拉张走滑；古近纪中晚期在拉张的背景下叠加强走滑作用，辽中1号断裂走滑强度大，并在辽中凹陷内部派生出大量近EW向次级小断裂，走滑运动明显[11]，JX油田西块目的层段为古近纪中期，走滑运动较剧烈。

走滑活动期如何影响构造格局和样式，可通过物理模拟进行相应研究。实验仪器可根据实验需要施加不同方向的拉伸应力、挤压应力和剪切应力，模拟多方向的伸展构造、挤压构造及剪切构造等构造样式。实验挡板两端可多向自由活动，进行双侧挤压，针对挤压盆地，选取相似度较好的松散石英砂作为实验材料，针对不同岩性分别采取不同粒度的石英砂以期更接近实际的地层组合规律。研究区东营组地层的岩性为细沙岩，实验中选用80～100目的粗粒松散石英砂作为实验材料。

实验初始模型如图3a所示，模拟发生左行走滑运动。当单侧挤压量达到13.6 mm时，在原来基底裂隙之上的沉积盖层中开始发育初始走滑变形带，其影响范围较窄，走滑位移量也较小（图3b）。随着挤压量的增大，走滑变形带的影响范围逐渐扩大，最终形成线性的纯剪切走滑断裂带和菱形的压扭走滑断裂带，而且纯剪切走滑的位移要比压扭走滑大，但影响范围相对要小（图3c）。沿最终模型走滑带切一条剖面，可以发现褶皱高点迁移现象，并形成构造反转现象。

图3 辽中1号断层走滑运动物理模拟模型及结果

2.2 构造反转与沉积模式

JX油田西块物源主要来自东部的古复洲水系，物源供给充足，砂体发育，东三段沉积时期存在两个沉积中心。综合分析认为，东二段沉积时期为曲流河三角洲相沉积，东三段主要为辫状河三角洲前缘沉积；根据岩电特征，主要发育水下分流河道、河口坝等沉积微相。

受构造反转影响，地层从老到新古地貌高点逐渐南移。东三段早期古地貌低点位于JX-1井-JX-6井区附近和JX-3井区（图4a），东三段晚期古地貌低点位于JX-5井区和JX-2D井-JX-3井区附近（图4b），东二段早期古地貌低点位于JX-5井-JX-2D井区（图4c）。说明东三段早期与晚期之间及东三段晚期与东二段早期之间存在走滑活动期，古地貌变化较大。

图4 JX油田西块东营组时期古地貌特征

在物源供给较充足的条件下，砂体厚度、砂岩百分含量与古地貌直接相关，东三段早期沉积中心分别为JX-1井-JX-6井区和JX-3井区，形成了两大分支物源，JX-3井区和JX-1井-JX-6井区砂岩百分含量较高，JX-2D井区砂岩百分含量较低；后由于走滑引起构造反转，古地貌高点逐渐南移，东三段晚期沉积中心位于JX-5井区和JX-2D井-JX-3井区，东三段晚期JX-1井区砂岩百分含量最低，JX-5井区和JX-2D井-JX-3井区砂岩百分含量较高（表2）。砂岩百分含量进一步证实西块东三段可分为两大分支，沉积中心砂体厚度大，砂岩百分含量高。

表2 JX油田西块东三段砂岩百分含量

从地震相上看，东三段上部地层JX-5井区呈现振幅较强特征，JX-2D井-JX-3井区呈现同相轴连续性较好特征，而中部JX-6井区呈现杂乱、振幅较弱特征，这与两大分支物源认识一致；从储层结构上看，A1井区域储层主要分布于油组中下部，邻块储层主要分布于油组中上部，同时，A1井区域储层厚度、结构等与邻块差异明显，部分砂体分布范围局限（图5红色砂体）。综合分析认为，由于走滑挤压在A1井区北侧形成了该块高点，在高点附近形成了局部低洼区，在整个西块呈现两大分支物源的背景下，局部具有小的分支物源；从垂直物源的低部位地震反射特征上看，该砂体存在尖灭特征（图6a），该支物源分布范围较小，并将西块东三段上部地层沉积解剖为三支朵叶体（图6b）。

图5 JX油田西块东三段储层结构特征

图6 JX油田西块地震相、储层结构及沉积模式

3 实例分析

西块6井区于2011年投产，为天然能量开发。从采油井静压测试结果上看，多数采油井主要生产层位为东三段下部，地层压力接近原始静压，东三段下部6井区位于沉积中心区域，砂体厚度大，分布范围广，水体能量充足，而A4H井、A3H井和A1井地层压力较低，主要生产层位为东三段上部的Ⅰ油组和Ⅱ油组，该区域平面上位于中间小分支砂体，水体能量较弱。目前通过改变该区域的开发方式，设计部署注水井，补充区域地层能量，使地层压力得到恢复，开发效果逐步改善。

4 结论

（1）JX油田西块东营组不同时期，由于受郯庐断裂走滑挤压作用，东三段到东二段沉积时期发生明显构造反转，古地貌高点逐渐南移，沉积中心差异明显。

（2）JX油田西块东营组沉积时期物源来自东侧，供给充足，主要为三角洲沉积；古地貌直接控制砂体的厚度和平面范围，主力含油层段东三段上部沉积中心位于5井南部和2D井北部。

（3）通过地震相和储层特征精细分析，开展了走滑运动下沉积模式的研究，明确了JX油田西块东三段上部存在三个分支物源。A1井区域所在分支砂体分布范围较小，水体能量不足，可通过改变开发方式促进油田高效开发。