斷塊油氣藏分形體系及其控油氣作用

宋金鑫，慈帥華，歐陽莉，張方方，張振宇

（1.中國石油西部鉆探吐哈錄井工程公司，新疆鄯善　838202；2.中國石化江蘇油田采油一廠，江蘇揚州　225265）

斷塊油氣藏分形體系及其控油氣作用

宋金鑫1，慈帥華1，歐陽莉1，張方方1，張振宇2

（1.中國石油西部鉆探吐哈錄井工程公司，新疆鄯善838202；2.中國石化江蘇油田采油一廠，江蘇揚州225265）

分形幾何學在地質領域的研究和應用為地質現象研究提供了新的研究手段。分形分維值可以定量描述斷裂分布的復雜性，分維值越大，斷裂體系越復雜，越有利于油氣的運移。本文通過對高郵凹陷T30、T40構造反射層斷裂體系分維值的計算，發現各個反射層斷裂體系具有良好的分形特征，而且分維高值區與油田分布相對應。本文指出分維高值區為高郵凹陷下一步油氣勘探的重點地區。本文的研究思路在分形幾何學在復雜斷塊油氣藏的運用中具有一定的借鑒意義。

分形理論；高郵凹陷；油氣分布；斷塊

“分形”理論于1975年被法國數學家曼德布羅特（B.B.Mandelbrot）首次提出［1］。分維值是分形幾何學中的一個十分重要的參數，是幾何對象復雜程度的標志［2］。

分形幾何學已應用于地質學領域，尤其是在研究油氣斷裂體系方面［3-5］。我國東部油田多為復雜斷塊油氣藏，斷裂體系作為油氣主要的運移、聚集通道，其分形特征研究有重要的理論意義和實際意義。本文以高郵凹陷為例，探討分形體系在斷塊油氣藏中的應用。

1　研究區構造背景

高郵凹陷位于蘇北盆地東臺坳陷中部［6，7］，發育北東東向、北東向、北西向三組斷裂，高郵凹陷主要反射層有T20、T23、T25、T30、T33、T40等［8］，前人研究表明斷裂體系分維值與油田分布存在相關性［9］，因此研究各個反射面斷裂體系分形特征具有重要的實際意義。為探討高郵凹陷斷裂體系分形與油田分布關系，本文重點以T30、T40反射面為例說明。

2　斷裂體系的分維值計算

為方便統計覆蓋網格內斷層數目，選取1.5、2.5、3.5、5、10（cm）的網格覆蓋全區［10］，從建立的雙對數圖中直線的斜率即可讀出斷裂的分維值。lnN（L）與lnL顯示了良好的直線關系（見圖1），相關系數均在0.99以上，表明各反射層斷裂體系在不同標度值下具有很好的分形特征。

圖1　T30、T40與lnL的相關性

3　各構造反射層斷裂體系分維值研究

3.1各構造反射層構造單元的劃分

為更加精確地研究各構造反射層各個高郵凹陷構造單元分形特征，將構造反射層劃分為不同的小區塊并分別編號最終得到等值線圖。根據高郵凹陷斷裂級別特征及分形研究的合理性、可行性，沒有將延伸長、斷距大、活動時間長的一級大斷裂考慮在內。

3.2T30、T40構造反射層斷層體系分形特征

T30反射層斷裂體系分維值普遍較大，其分維高值區主要分布在深凹帶、真武斷階帶中部、斜坡帶的中部及西部，其分維值都在1.4以上；低值區主要分布在斜坡帶東部、真武斷階帶西部，其分維值在1.2左右，吳堡斷階帶斷層發育較為簡單，分維值僅在0.9～1.1。T40反射層斷裂體系分維高值區（分維值1.4以上）占據大部分區塊，斜坡帶東部、西部（柘垛低凸起）其分維值高達1.5以上，斜坡帶中部分維值較低，在1.3～1.4；真武斷階帶西部分維值在1.4左右，至中部分維值高達1.5以上，真武斷階帶東部分維值偏低在1.3左右；吳堡斷階帶附近分維值在1.3～1.4。

3.3高郵凹陷斷裂體系復雜程度時空變化

從T30、T40反射層分型維數等值線圖上可以看出等值線延伸方向基本與研究區內斷層走向基本一致，在各個構造反射層內不同構造單元，分維值呈漸變變化。為了進一步了解斷層復雜程度在時空上的變化規律，本文對分形維數進行了分區統計（見表1）。

表1　高郵凹陷各反射層分維值統計表

表2　高郵凹陷第三系反射層不同構造單元分形維數

對比各反射層的平均分形維數，明顯可見其數值向淺層變小，表明高郵凹陷內由早至晚總體上斷裂的復雜程度是降低的。然而，由于后形成的斷層總是向下層切入，也會造成較深層斷層的復雜程度增加。

本文也對高郵凹陷分次構造單元進行了分形維數的統計（見表2），顯示了斷層復雜程度在時空上的變化。一方面仍然顯示各次級單元由早至晚斷層復雜程度是總體降低的；另一方面，其顯示斷層的復雜程度在南斷階最大，北斜坡次之，而深凹帶最低。從時期上看，在戴南-三垛期斷層復雜程度在深凹帶最大，南斷階次之，而北斜坡最低。

3.4高郵凹陷分形特征及其與油氣分布的關系

高郵勘探形勢圖表明，高郵凹陷已知油田主要分布在斜坡帶中部、深凹帶及真武斷階帶中部。通過T30、T40反射層分維等值線圖與之相比較，發現分維值大小與油田分布對應較好，分維高值區基本對應主要油田的分布。因此可根據表2來預測油氣分布。建議將各個反射層不同構造單元中斷裂體系分形維數屬于中偏高、高的區域作為高郵凹陷下一步油氣勘探的重點。

4結論

（1）高郵凹陷斷裂體系的分布具有良好的分形特征，凹陷內由早至晚總體上斷裂體系的復雜程度是降低的。

（2）高郵凹陷T30、T40反射層斷裂體系分維高值區與已知油田的分布有較好的對應關系。各個反射層不同構造單元中斷裂體系分形維數屬于中偏高、高的區域作為高郵凹陷下一步油氣勘探的重點。

［1］B.B.Mandelbrot.What is fractal，and why fractal should matter to the petroleum geologist［J］.AAPG Bulletin，1991，75（3）∶628-629.

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［3］ 平田隆幸.斷層與分維數［J］.地震地質譯叢，1990，12（1）∶53-56.

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［5］ 孫巖，萬玲，張喜惠.新疆塔里木北部地區壓、扭、張破裂面分維數D值的測算［J］.地質論評，1997，43（2）：162-165.

［6］ 易順民，唐輝明.活動斷裂的分形結構特征［J］.地球科學，1995，20（1）：58-62.

［7］ 徐兵.塔里木盆地塔中地區斷裂分形特征［J］.油氣地質與采收率，2007，14（4）：35-37.

［8］ 蘇浙皖閩油氣區石油地質志編寫組編.中國石油地質志（蘇浙皖閩油氣區）卷八［M］.北京：石油工業出版社，1992.

［9］ 沈忠民，馮祖鈞，周光甲，等.斷層體系分維與油田分布［J］.地球科學，1995，20（1）：73-77.

［10］ 王域輝，廖淑華.分形與石油［M］.北京：石油工業出版社，1994.

Fractal characteristic application on faults system of oil reservoir

SONG Jinxin1，CI Shuaihua1，OUYANG Li1，ZHANG Fangfang1，ZHANG Zhenyu2
（1.Tuha Mud Logging Engineering Company of CNPC WDEC，Shanshan Xinjiang 838202，China；2.Oil Production Plant 1 of CNPC Jiangsu Oilfield，Yangzhou Jiangsu 225265，China）

Fractal theory，which is applied in the field of geology，has offered a new method for the study of geological phenomenon.Fractal dimension can be used to describe the complexities of faults system distribution.With bigger fractal dimension，the fault complex show more sophisticate，and more favorable for migration of oil&gas.This paper concludes that the structural reflectors（T30、T40）show good fractal characteristic and the areas with bigger fractal dimension are in accordance with oil-producing blocks，based on the calculation of fractal dimension.Also，this paper predicts the potential profitable target of oil&gas accumulation to be the areas with bigger fractal dimensions.This paper provides the meaningful train of thought about the application of fractal theory in the fault-complicated oil field.

fractal theory；Gaoyou depression；oil and gas distribution；faults

TE122.1

A

1673-5285（2016）05-0101-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.05.026

2016－04-18

宋金鑫，工程師，畢業于中國石油大學（北京）地質工程專業，現于中國石油西部鉆探吐哈錄井工程公司從事錄井解釋評價工作，郵箱：allenchis@163.com。