西纳土纳盆地K区块反转构造与油气成藏*

毕素萍 张寿庭 夏朝辉 张文起 徐 宁 李春雷

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院 北京 100083； 2.中国石油勘探开发研究院 北京 100083；3.中国石油国际投资(新加坡)公司 新加坡 999002)

西纳土纳盆地K区块反转构造与油气成藏*

毕素萍1张寿庭1夏朝辉2张文起2徐 宁3李春雷2

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院 北京 100083； 2.中国石油勘探开发研究院 北京 100083；3.中国石油国际投资(新加坡)公司 新加坡 999002)

西纳土纳盆地油气地质条件优越，发育多种类型的反转构造。以地震资料解释为基础，通过对西纳土纳盆地K区块反转构造样式和形成机制的分析，提出了反转构造类型划分的新方案：根据先存正断层是否再活动，先将反转构造分为断层复活型和挠曲褶皱型；再按照反转的强烈程度和变形样式，将断层复合型反转构造细分为下正上褶式、下正上逆式、下正上逆削截式等3种样式，按照挠曲褶皱的形成机制和变形样式，将挠曲褶皱型反转构造细分为逆牵引式、正牵引式等2种样式。通过对K区块反转构造对油气成藏的控制作用分析，认为中等反转程度形成的下正上褶式断层复活型反转构造和挠曲褶皱型反转构造对油气成藏较为有利，特别是逆牵引式反转构造规模大、成藏条件最为有利。

西纳土纳盆地；反转构造；构造样式；控藏作用

地堑或半地堑在受到挤压作用时往往沿先存断层发生构造隆起形成反转构造[1-2]，同时由于受断层几何形态、应力作用等因素的影响，一些先存正断层在反转过程中并不活动，而主要形成新的逆冲断层和褶皱[3-6]，由此造成反转构造的多样性和复杂性。前人根据反转构造的褶皱形态、断层组合型式等提出了多种分类方案[6-11]，如依据反转构造与先存断裂的关系分为断层复活型和盖层褶皱型，根据断层形态分为断展、断弯、取直型，这些分类方案极大地促进了反转构造的研究。反转构造对油气聚集成藏具有重要的控制作用[11-14]。西纳土纳盆地中新世以来形成了一系列反转构造，这些反转构造不同程度地控制了圈闭发育和油气聚集与分布，目前盆地内已发现的KF、KG、KH、KRA等多个油气田均与反转构造有关。前人对该盆地反转构造的研究多着重于其形成的大型背斜构造[15]，而对不同类型的反转构造的系统性研究方面报道较少。本文以西纳土纳盆地K区块地震资料解释为基础，系统分析该区的反转构造类型及机制，并探讨不同类型反转构造对油气成藏条件的影响。

1 区域地质特征

西纳土纳盆地位于南海西南部纳土纳海域，是印度尼西亚重要的含油气盆地之一[16]，盆地所处海域水深约70～100 m。西纳土纳盆地处于欧亚板块、菲律宾板块和印度洋板块的交会处，受新生代印度洋板块俯冲、印度板块和欧亚板块的碰撞挤压及南海打开等构造事件的影响，在巽他陆块内部受剪切、拉张应力作用，由陆块破裂分离而形成的裂谷盆地[17-20]。该盆地在始新世—渐新世发生伸展断陷，形成了垒堑相间的构造格局(图1)，这些地堑在中新世晚期都发生了不同程度的反转，形成了大量的形态各异的正反转构造。其中，K区块主要包括North Kakap地堑和South Kakap地堑，处于西纳土纳盆地和马来盆地的交界处，受马来盆地北西向裂谷和西纳土纳盆地北东向裂谷的双重控制[20]。

西纳土纳盆地新生代经历了断陷、早期拗陷、走滑-挤压、晚期拗陷等4个演化阶段(图2)。其中，断陷早期(始新世—早渐新世)，受印度板块与欧亚板块的碰撞逃逸作用及南海打开的影响，西纳土纳盆地基底发生伸展断陷，形成了一系列东—西向和北东—南西向的地堑和半地堑(图1)，沉积了冲积扇、河流、三角洲、湖相地层(Lama和Benua组)，在沉积中心发育了湖相优质烃源岩[21]；断陷晚期(晚渐新世—早中新世)，断层活动不断减弱，沉积范围不断扩大，发育了区域分布的辫状河—湖相地层(Gabus、Barat和Pasir组)，其中Gabus和Pasir组河流—三角洲砂岩是良好储层，而Barat组湖相页岩是良好区域盖层，Gabus组页岩夹层可作为局部盖层。早期拗陷阶段(早中新世)，全区以稳定的盆地沉降为主，沉积了巨厚的Arang组河流—三角洲沉积。中—晚中新世，西纳土纳盆地构造应力场发生变化，受区域性挤压和隆升作用影响而发生构造反转，形成了一系列挤压背斜，并伴有走滑构造[15]。晚期拗陷阶段(晚中新世至今)，沉积了区域性的Muda组海相泥岩，封盖能力强。研究表明，构造应力的变化可能是由印度板块和澳大利亚板块的碰撞、太平洋板块在中中新世向西汇聚及南海的停止扩张引起的[17-20]；构造反转持续到中新世晚期，形成了Muda组底部的不整合。

图1 西纳土纳盆地构造单元划分

图2 西纳土纳盆地综合柱状图

2 反转构造类型及成因机制

在借鉴前人研究的基础上，结合研究区反转构造变形特征，根据先存断层在反转过程中是否活动，将K区块反转构造分为断层复活型和挠曲褶皱型，并依据活动强度及变形样式进一步细分为5种样式(图3)。

断层复活型反转构造是指先存正断层在挤压或扭压过程中发生再活动而形成的相关构造。由于研究区断陷阶段伸展构造活动强烈，Lama组和Benua组沉积厚度大，控凹的正断层断距较大，后期虽然发生了挤压反转，但断层下部依旧保持正断层的属性，断距变小。根据反转强烈程度和变形样式的不同，研究区断层复活型反转构造可细分为3种样式：下正上褶式、下正上逆式、下正上逆削截式(图3)。下正上褶式是早期正断层以盲冲断层型式再活动，并造成其上覆地层发生褶皱而形成断层传播褶皱，由于先存断距大、反转程度低，先存断层仍主要表现为正断层，如South Kakap地堑北部的KH构造。下正上逆式是早期断层反转期强烈活动，并向上穿透上覆地层而形成一系列逆冲叠瓦构造，其中断层上部显示为逆断层，下部显示为正断层，如North Kakap西北部的反转构造。下正上逆削截式是由于反转程度更加强烈，造成反转背斜顶部地层被大量剥蚀，如North Kakap地堑西南部的反转构造。挠曲褶皱型反转构造是指先存正断层在挤压或扭压作用过程中不活动或活动非常微弱，构造发生反转是由地层通过纵弯褶皱产生收缩位移，而主要形成挠曲或褶皱。根据褶皱形成机制及表现形式可细分为正牵引式和逆牵引式(图3)。逆牵引式在靠近断层的部位表现为上拱，是由早期滚动背斜再活动形成的[11]，如South Kakap地堑南部的KF构造。正牵引式在靠近断层的部位表现为下凹，是在早期向斜基础上改造形成的，如North Kakap中部的反转构造。

从表现特征来看，断层复活型反转构造的断层两侧地层厚度差异较大，以断层活动为主，褶皱变形为辅；而挠曲褶皱型反转构造的断层两侧地层厚度差异不大，以挠曲或褶皱变形为主，断层活动为辅。从形成机理来看，断层两侧地层厚度差异较大，则表明断层很长时期处于活动状态，断裂带固化胶结程度弱，这种断层在挤压应力下更容易复活，形成的是断层复活型反转构造；而有些早期控凹的断层在断陷晚期基本停止活动，断层两侧地层厚度差异较小，又经历了漫长的拗陷期，断层基本固化胶结，即使后期发生挤压，但先存断层并未发生活化，地层仍以挠曲褶皱形式收缩，形成的是挠曲褶皱型反转构造。

3 对油气成藏的控制作用

反转构造对油气成藏具有双重作用：有利的一面是可以形成圈闭，同时断层再活动可促进裂隙发育，从而为油气运移提供通道；不利的一面是可能破坏盖层，造成油气散失，而且构造反转造成的抬升剥蚀对烃源岩的成熟生烃有不利影响[12,22-23]。不同反转程度和样式的反转构造对油气聚集的影响也不同，一般而言，中等反转程度形成的背斜构造更有利于油气聚集[24-25]。研究表明，西纳土纳盆地K区块构造反转时间晚于生储盖沉积组合的发育时间，所以反转构造对该区块生储盖沉积组合的形成和展布不具控制作用，而主要影响圈闭、油气运移和保存条件(图4)。

图3 西纳土纳盆地K区块反转构造类型划分

图4 西纳土纳盆地K区块反转构造成藏模式

3.1 断层复活型反转构造

断层复活型反转构造的油气运聚条件较好，但圈闭类型及有效性受断层再活动强度的控制，3种不同样式的反转构造对油气成藏的影响作用存在较大的差异。

1) 下正上褶式反转构造有利于油气聚集成藏。以South Kakap地堑北部的KH油田为典型代表，断陷早期沉积了厚度约800 m的Lama组烃源岩，断陷晚期沉积了厚度约1 000 m的Pasir、Gabus组砂岩储层，拗陷期沉积的Arang组泥岩夹层作为盖层；反转程度中等，反转断层活动并没有向上贯穿，储层、盖层保存完整，断层活动为油气运移提供了通道，同时形成的背斜圈闭直接覆盖在烃源岩之上，有利于油气聚集(图4a)。

2) 下正上逆反转构造油气成藏条件较差。首先，由于断层向上贯穿上覆地层，形成一系列逆冲叠瓦构造，很容易破坏盖层的完整性；其次，这种反转构造形成的圈闭规模较小，圈闭是否有效很大程度上取决于断层的封堵性[11]。该类型的反转构造在North Kakap地堑西北部发育，钻井揭示油气显示不佳。

3) 下正上逆削截式反转构造油气成藏条件亦差。这类构造反转强烈，形成的背斜规模较大，但由于其在后期遭受强烈剥蚀，破坏了原有的储盖组合。North Kakap地堑南部发育大型的下正上逆削截式反转构造，推测未发现油气藏的原因之一是储盖组合遭到破坏；此外，由于反转前烃源岩埋深大，造成生排烃高峰期早于圈闭形成时间，也可能是未获得油气发现的另外一个原因。

3.2 挠曲褶皱型反转构造

挠曲褶皱型反转构造先存正断层不活动或活动微弱，形成的背斜圈闭直接覆盖在烃源岩之上，褶皱过程中形成的新断裂成为沟通油源的通道，较有利于油气聚集成藏。

1) 逆牵引式反转构造是在早期形成的滚动背斜构造基础上继承性发育的，其规模一般较正牵引式反转构造大，成藏条件更优越，如South Kakap地堑南部的KF油田就是这类构造形成油气藏的典型例证，也是研究区最大的油气田。KF背斜圈闭受到一定程度的剥蚀，但层间盖层和Muda组区域盖层保存完好，断层和裂缝为油气垂向运移提供了路径，油气最终通过Gabus砂体与断层相互配置形成的输导网络运移至圈闭聚集成藏(图4b)。

2) 正牵引式反转构造是在早期向斜构造基础上发生反转而形成局部背斜构造，有利于油气聚集成藏，但一般规模较小。

4 结论

1) 通过对西纳土纳盆地K区块反转构造样式和形成机制的分析，提出了反转构造类型划分的新方案，即根据先存正断层在反转过程中是否活动，先将研究区反转构造分为断层复活型和挠曲褶皱型；再根据反转活动强度和变形样式将断层复活型反转构造细分为下正上褶式、下正上逆式、下正上逆削截式等3种样式，根据挠曲褶皱的形成机制和变形样式将挠曲褶皱型细分为正牵引式、逆牵引式2种样式。

2) 通过对K区块反转构造成藏典型实例的分析，认为研究区中等反转程度形成的下正上褶式断层复活型反转构造和挠曲褶皱型反转构造对油气成藏较为有利，特别是逆牵引式反转构造形成的圈闭规模大，运移聚集条件最好。

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(编辑：张喜林)

Inversion structures and their controls on hydrocarbon accumulation in Block K, West Natuna basin

Bi Suping1Zhang Shouting1Xia Zhaohui2Zhang Wenqi2Xu Ning3Li Chunlei2

(1.SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China； 2.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,Beijing100083,China； 3.PetroChinaInternationalInvestmentCompany,Singapore999002，Singapore)

West Natuna basin has favorable geological conditons for hydrocarbon generation and entrapment, and develops several styles of inversion structures. Based on seismic interpretations, the development styles and mechanism of inversion structures in Block K of West Natuna basin are analyzed, and a new classification scheme of inversion structures is proposed. The structures are classified as fault reactivated and flexural folded inverions based on previous normal faults reactivity. The fault reactivited inversions are further subdivided into normal fault accompanied with fold in the hangwall, normal to reverse slip upward, and normal to reserve slip upward with truncation based on the degree and intensity of inversion and deformation patterns. The flexural folded inversions are further subdivided into normal dragged and reverse dragged types based on deformation mechanism and patterns. Hydrocarbon accumulation analyses reveal that the moderate inversion structures, including the normal fault accompanied with fold inversion and the cover folded inversion, especially the reverse dragged cover folded inversion structures, are most favorable structures for hydrocarbon accumulation.

west Natuna basin; inversion structure; structure style; hydrocarbon accumulation control

*“十二五”国家科技重大专项“海外重点风险项目勘探综合配套技术(编号：2011ZX05029)”部分研究成果。

毕素萍，女，2008年毕业于南京大学构造地质学专业，获硕士学位，现为中国地质大学(北京)矿产普查与勘探专业博士研究生，主要从事开发地质及地质地球物理综合研究。E-mail:bisuping2013@163.com。

1673-1506(2016)04-0024-06

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.04.004

TE121.2；P618.130.2

A

2015-10-15 改回日期：2016-01-12

毕素萍,张寿庭,夏朝辉，等.西纳土纳盆地K区块反转构造与油气成藏[J].中国海上油气，2016,28(4)：24-29.

Bi Suping,Zhang Shouting,Xia Zhaohui,et al.Inversion structures and their controls on hydrocarbon accumulation in Block K, West Natuna basin[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(4):24-29.