复杂断块区构造应力场分析及应用

永3断块区位于东营凹陷东北部永安镇油田,其沙二段油藏为典型的复杂断块油藏,发育较多低序级断层。复杂断块区低序级断层地震解释存在多解性,在解释完成后应进行合理性分析。通过构造解析,在确定低序级断层发育时期和构造作用背景的基础上,开展了古构造应力场的数值模拟研究。以岩石破裂准则为依据,通过最小主应力、最大最小主应力差值分析了低序级断层的优势发育部位,用平面剪应力分析了低序级断层的优势走向,用剖面剪应力分析了低序级断层的优势视倾向,认为通过精细地震解释,该复杂断块区断层描述较合理,可用于指导生产实践。同时,对同类型复杂断块区断层分布规律研究起到一定的指导作用。     

一个古火山口的发现

本文阐述了廓固凹陷火成岩的特点及分布规律，主要以喷发为主，且属多期喷发，河西务构造带南部的别古庄地区和牛北斜坡北部的中岔口地区火成岩较厚，推测岩浆活动的鼎盛期为孔店－沙四期。在廓固三维资料的解释中，发现了一个古火山口，并给出了相应的时间切片及剖面图示。     

青东凹陷新生代构造应力场特征及其与油气运聚的关系

运用二维有限元方法对青东凹陷新生代构造应力场进行数值模拟,分析了新生代不同阶段构造应力场的差异性和空间分布的规律性,探讨了构造应力特征与油气运聚的关系。研究指出,古近系孔店组—沙河街组沙四下段沉积期为构造转型期,青东凹陷处于北北东—南南西拉张应力场作用下,以北西向断裂体系发育为主,郯庐断裂左旋走滑作用较弱,拉张作用强于走滑作用;沙河街组沙四上段—沙二段沉积期,青东凹陷处于北北西—南南东的拉张应力场作用下,郯庐断裂转为右旋走滑,走滑和拉张作用均较强;沙河街组一段—东营组沉积期,青东凹陷整体处于右旋剪切构造应力场作用下,盆地所受区域拉张应力减弱;东营组沉积末期,青东凹陷整体处于右旋挤压构造应力场作用下,郯庐断裂带由右旋张扭运动转化为右旋压扭运动;新近系馆陶组—明化镇组沉积期,郯庐断裂带右旋剪切作用和拉张应力均较弱。青东凹陷成藏关键时期有利生烃区带产生的油气在北南、北北西—南南东最大主应力作用下沿北西—南东方向分别运移至西部斜坡带、过渡带及东部的走滑带,现今盆地最小主应力低值区和剪应力高值区为油气有利运聚区带。     

准噶尔盆地燕山运动期构造应力场模拟

运用有限元法的三维数值模拟程序，对准噶尔盆地燕山运动期古构造应力场进行了模拟。模拟结果表明，该期构造应力场最大主应力的高值区主要分布在盆地周边，内部应力值低；由南向北，最大应力值有由大变小的趋势。最小主应力呈带状分布，在盆地内部呈近东西向，与断层走向及主构造线基本一致。剪应力分布在盆地周边，内部剪应力小。结合石油地质资料及油气运移能力，这种应力分布有利于油气在中央隆起带、北天山山前及西部的低应力区及高应力区包围的相对低应力区聚集。     

准噶尔盆地四棵树凹陷构造应力场与构造变形解析

准噶尔盆地南缘四棵树凹陷高探1井的中生界油气勘探已获得重大突破,深入解析该地区深层致密砂岩的构造变形显得至关重要。综合野外、岩心、测井和地震等数据,利用地质调查与有限元数值模拟方法查明了四棵树凹陷的构造应力环境,明确了构造应力场对构造变形的控制作用。研究表明,四棵树凹陷现今的最大水平主应力总体呈SN向,具有分带性。在北天山西段、托斯台构造带和高泉构造带等地区,最大水平主应力方位呈NNW向;在艾卡构造带和车排子凸起等地区,最大水平主应力方位呈NNE向或NE向。晚喜马拉雅期以来,NNW向构造应力由北天山地区向四棵树凹陷内部逐渐传递,受其控制的凹陷内构造变形也沿NNW向传播扩展。高泉背斜清水河组的构造应力场数值模拟表明：研究区的最大水平主应力为80~170 MPa;构造应力在背斜南部、中部的断层附近集中,向北则减小;近EW走向断层附近的构造应力明显大于NNW （或近SN）走向断层附近的构造应力,总体显示高泉背斜处于压扭应力环境。构造应力场控制了高泉背斜的裂缝发育和展布,裂缝走向与最大水平主应力方向一致或呈小角度相交,且断层附近或背斜核部裂缝较发育。高探1井中发育的构造裂缝可能是该井取得高产的重要原因之一。     

有限元构造应力场研究在苏里格气田水平井开发中的应用

建立了苏里格气田的地质构造模型,利用有限元分析方法,对苏里格气田进行了地应力场有限元反演和三维构造应力场的数值模拟,模拟出区域最大主应力、最小主应力、最大剪应力和岩石应变能的分布规律,进而预测区域天然裂缝的分布规律,同时分析了构造应力场在水平井压裂中对水力裂缝启裂方位、裂缝规模的控制作用等,为气田水平井整体开发井网部署及压裂设计提供借鉴。     

柴北缘“反S型”断裂构造体系特点及成因

通过对柴达木盆地柴北缘断裂体系在平面上和剖面上的研究认为,断裂在平面上呈“反S型”状展布,由北向南成排排列,并有向东南方向发散、向西北端收敛的趋势;“反S型”断裂构造带的尾部背斜舒展开阔、头部背斜紧密.剖面上从北向南为一系列逆冲向盆内呈阶梯状成排的逆冲断裂构造带.这些“反S型”断裂构造带多具有扭动特征,与祁连山向南挤压逆冲和阿尔金向东北方向“左旋”走滑有关.而这种规律的出现与走滑应力场影响范围的局限性以及近南北方向主应力作用的广泛性是紧密相关的.利用平面模式图解释了“反S型”断裂构造体系的成因机制及盆地内部断裂走滑运动的原因.     

渤海湾盆地东营-惠民凹陷孔店期原型盆地分析

东营—惠民凹陷隶属渤海湾盆地,位于济阳坳陷的南部,古新统和始新统的下部的孔店组中已获工业性油气流。孔店组的含油气远景与控制形成油气藏各要素的孔店期盆地原型密切相关。该文通过分析构造演化剖面沉积相图,认为孔店期原型盆地为北断南超的伸展半地堑,盆地长轴方向整体为近东西向,主要的控制性断层是北东东向的宁南断层、无南断层西段和陈南断层西段,北西向的陈南断层东段、无南断层东段和石村断层有重要影响。北西向构造的影响在东部大于西部,孔店早期大于晚期。太平洋板块向欧亚板块俯冲以及亚洲东部大陆边缘由安第斯型向西太平洋型转化导致上地幔隆升作用的加剧和郯庐断层由左旋走滑向右旋走滑的转化是东营—惠民凹陷孔店期盆地发育地球动力学背景。      

东营凹陷王家岗构造带孔店组构造特征及其控藏作用

针对东营凹陷王家岗构造带孔店组构造特征复杂、构造演化过程不明确等问题,利用地震、测井、录井、岩心等资料,运用断层玫瑰花图、平衡剖面法、断层封闭性分析法等技术手段,解析了王家岗构造带孔店组构造特征及其形成演化规律,揭示了其对油气成藏的控制作用。结果表明:断层主要形成于孔店组沉积时期,由于形成机制的分异性,不同走向断层活动期次具有较大差异。断层平面表现为梳状、平行式、雁列式组合型式,剖面发育阶梯状、"Y"字型、"屋脊"式组合类型。受控于郯庐断裂带和基底走滑断层形成的褶皱带经历"形成期—加剧期—定型期"3个阶段,被早期或同期断层切割,呈现多个断鼻"串珠状"分布的特点。该构造带对油气成藏具有重要的控制作用,是油气运聚最有利指向区,轴部储层物性好于两翼,断层封闭与输导性能是油气运移和聚集的关键因素,断层长度、褶皱带宽度以及储层物性决定了油气平面分布范围,断层构造样式和褶皱带幅度共同控制了油气空间分布规律。     

大民屯凹陷构造应力场及其与油气运聚关系

为研究大民屯凹陷构造应力场与油气运聚的关系,根据其地质及区域构造应力场特征,建立了研究区三维构造应力场有限元模型,并通过数值模拟分析,得到了太古界和元古界的最大主应力、最小主应力和最大剪应力等应力分布,在此基础上结合油气运移理论对研究区的油气富集区进行预测。结果表明:在构造应力场的作用下,油气运移与富集的方向为从地应力场的高值区向低值区和从流体势场的高势区向低势区;应力低值区、流体势场低势区和油气运移所经由的靠近断裂带的圈闭是油气聚集的有利部位。综合预测结果和已完钻井的产能情况表明,油气井中的高产井区与地应力场和流体势场的低值区相吻合。     

构造裂缝发育区带预测的有效方法——以北大港构造带东翼东营组为例

随着能源危机的日益加重和油气资源勘探开发进程的不断深入,裂缝型油气藏勘探技术快速发展的要求日益迫切。裂缝型油气储层以构造裂缝为主,构造裂缝发育区带的预测,是裂缝型油气藏勘探的重要组成部分,而构造应力场数值模拟是构造裂缝发育区带预测的有效手段。弹—塑性增量法构造应力场数值模拟,不仅更加逼近岩体的塑性变形过程,而且充分考虑了地质体的非均质性,使得在结合区域地质演化背景的构造应力场数值模拟,能够充分反映地质体曾遭受过的构造改造强度。通过对北大港构造带东翼东营组弹—塑性增量法古构造应力场(构造事件年龄33.7—23.5Ma)数值模拟,发现构造剪应力分布特征与目前油气勘探成果非常一致,即已探明油气藏均位于应力释放区(与构造裂缝发育区相对应),并据此预测北大港构造带东翼的中部还发育有一条近SN向构造裂缝发育区带,是该地区下一步优选的勘探目标。     

黄骅盆地孔店凸起的形成与演化

孔店凸起是黄骅盆地中重要的油气聚集构造(带)之一.根据构造平衡原理对孔店凸起及其两侧断陷进行了较详细的构造几何学、运动学解析,认为这一区段的盆地西缘主边界断层─-沧东断层是一条坡坪式正断层,孔店凸起是该坡坪式正断层上盘的一大型“滚动背斜”.这种滚动背斜的成因属于重力引起的“横弯褶皱作用”机制,而不是侧向挤压引起的“纵弯褶皱作用”机制.孔店凸起的演化过程与沧东断层由平面式正断层演变成为铲式-坡坪式正断层的过程有密切关系,是盆地中主干伸展断层运动学特征的反映.     

冀中坳陷古近纪地层厚度变化及断层活动特征

以地震、地质资料为基础,以冀中坳陷的廊固、霸县及饶阳凹陷为研究工区,利用地层厚度变化率导数法和断层落差面密度法,分别研究工区古近纪地层厚度变化特征及断层活动性,进而反映构造活动强弱。结果表明:冀中坳陷古近纪断层活动性整体较强,地层厚度变化快。其中:孔店—沙四期地层厚度变化较慢,断层活动性较弱;沙三—沙二期地层厚度变化加快,断层活动性增强;沙一—东营期地层厚度变化明显减慢,断层活动整体减弱,局部断层持续活动。冀中坳陷古近纪构造活动强度经历了较弱—强—弱的变化过程。     

高邮凹陷断阶带古新统断裂特征与形成机制

综合运用高精度三维地震资料和钻井资料,对高邮凹陷南部断阶带古新统断裂体系进行了系统解析。主边界断层真①和吴①断层均呈现出波状弯曲特征,而次级断层展布则具有分段特征。西段以ＮＥＥ 向平行断层为主,过渡段主要发育弧形断层,而东段则以近ＥＷ 向斜列式断层为特征。结合区域构造背景分析和物理模拟实验对比研究,阐明了不同类型断裂构造的成因机制。认为真①和吴①断层均是基底断层复活的产物,而不同区段拉伸性质不尽相同则导致了次级断裂的分段特征。     

裂陷盆地伸展方位与构造作用及对构造样式的控制——以苏北盆地高邮凹陷南部断阶带为例

南部断阶带为苏北盆地高邮凹陷边界构造带,由吴堡断阶带和真武断阶带两个部分组成,具有复杂的构造作用过程和构造样式。在南部断阶带几何学特征研究基础上,以应力-应变分析理论为指导,利用平衡剖面法反演所得的伸展率进行横向对比,明确高邮凹陷各时期的优势伸展方位,从而分析南部断阶带的构造作用及其对构造样式的控制。结果表明,高邮凹陷优势伸展方位经历了NW向（K₂t²-E₂d）,NS向（E₂s）和NW向（Ny-Qd）的变化过程,首次从定量角度深入认识了高邮凹陷晚白垩世以来的构造应力场方向。由于不同时期优势伸展方位与断阶带呈不同角度斜交,吴堡断阶带经历了纯伸展、右行走滑-伸展与纯伸展3期构造作用,形成了平面斜交式和剖面马尾状的简单断层组合样式;真武断阶带经历了左行走滑-伸展、右行走滑-伸展和左行走滑-伸展3期构造作用,形成了平面网格式与剖面复式马尾状的复杂断层组合样式。伸展速率与走滑速率研究表明,断阶带伸展与走滑作用主要发生在阜宁组、戴南组和三垛组,多期次的走滑-伸展作用是南部断阶带构造样式的主要控制因素。     

塔北隆起轮东斜坡带走滑断层特征及其石油地质意义

走滑断层是轮东斜坡带最主要的断裂构造类型.在新三维地震资料解释的基础上,研究分析该区走滑断层特征、成因及演化,进而探讨其石油地质意义.结果表明:该区断层切面上走滑断层具有形迹丰富、共轭、雁列构造的特征;剖面上走滑断层具有断面陡直、花状构造特点,并具有典型的“海豚效应”和“丝带效应”;受区域剪切作用形成的挤压应力场影响,区内走滑断层形成于海西中晚期,并长期继承性活动;该走滑断层对区内石油运聚保及其再分布具有极其重要的影响,控制了轮东斜坡带寒武—奥陶系的构造样式,改善寒武—奥陶系碳酸盐岩地层的储层储集性能,提高岩溶发育程度,进而影响区内油气成藏和油气分布特征.     

斜滑断层的成因及其沉积响应——以渤海湾盆地济阳坳陷为例

斜滑断层是一种重要的构造变形,断层的斜向滑动导致盆地发生斜向裂陷作用,并在一定程度上控制着盆地内的沉积体系。在系统分析斜滑断层的变形机制的基础上,将斜滑断层的成因分为4类,即:同期纯剪切、简单剪切和一般剪切,以及由斜向伸展/挤压导致的多期纯剪应变。通过对济阳坳陷三维地震资料解释及其内断层的平面、剖面解析以及运动学参数计算,结合区域构造演化,得出济阳坳陷中生代以来斜滑断层的活动特征。印支期受区域挤压应力场作用断层为逆斜滑活动,燕山期受区域简单剪切作用为正斜滑活动,喜马拉雅期受区域伸展应力场作用主要是正斜滑活动;同时,还包括一般剪切作用下的正斜滑活动及由于应力场转换产生的继承性斜向伸展。斜滑断层的活动控制着盆地边缘扇体的横向迁移和叠置、碎屑体系的推进和展布,空间上解析了由沉积体横向叠置产生的沉积叠瓦、斜歪背斜等地质现象。利用沉积体展布来判断斜滑断层旋向时可能会出现一些假象,需要结合断层的次级构造或区域构造演化史进行判断。      

库车坳陷克拉苏构造带的反转构造及其形成机制

库车坳陷克拉苏构造带发育复杂的褶皱冲断构造,尤其是盐下层构造变形强烈,具有反转构造的变形特征。克拉苏构造带反转构造在剖面上具有先存正断层重新活动并在断层下盘形成捷径断层的特征,在南部远离反转断层处具有盖层滑脱性质,据此可将克拉苏构造带划分为反转断隆背斜带、楔状叠瓦构造带和逆冲前缘构造带3个次级构造带;平面上构造反转程度西弱东强,西段主要表现为在反转断层下盘形成分支断层,而东段具有在反转断层上盘形成反向断层和褶皱变形的趋势。构造变形分析表明,南天山水平挤压叠加垂直剪切的作用导致克拉苏构造带发育基底卷入的高角度逆断层,并使部分早期正断层重新活动而形成反转构造。对次级构造带构造圈闭有效性的分析表明,反转断隆背斜带形成规模大、产状平缓的构造圈闭,但是上覆盐岩层厚度较薄,天然气容易散失;楔状叠瓦构造带形成规模相对较小、幅度大的构造圈闭,上覆盐岩层厚度大,有利于天然气的保存。     

应力场数值模拟技术在致密气藏开发中的应用

在地质建模的基础上,利用有限元数值模拟技术对苏里格气田靖A井区盒8段致密砂岩储层现今应力场的分布进行了定量模拟。模拟结果显示,研究区盒8段现今最大水平主应力分布在42～46 MPa,方向以N70°E～N85°E为主,在工区西北角向N50°E～N65°E偏转。现今最小水平主应力分布在26～29 MPa。高压气井主要分布在构造应力高值区,揭示了构造应力场对致密气藏原始地层压力的控制作用。进一步分析了构造应力场对苏里格气田水平井轨迹设计、孔眼方向设计、压裂设计以及致密气藏优势渗流方向的控制作用,研究结果可为气田水平井井网部署及压裂设计提供借鉴。     

建南构造志留系应力场分析

从构造力学出发,利用FRS软件进行应力场数值模拟,计算地层面的曲率,应变强度和主应力等应力场参数,分析应力场的变化特征,并以建南构造志留系为例,展示了应力场分析在储层预测中的实际应用效果,明确了受构造应力影响下的裂缝的发育与分布特征。