川東北通南巴地區(qū)三疊系膏鹽巖蓋層預測

魏水建，馮 瓊，馮 寅，袁書坤

(1.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石化集團 國際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100083)

中上揚子海相地層蘊藏著十分豐富的天然氣資源?？碧綄嵺`證實，保存條件是南方海相油氣勘探的關(guān)鍵，而蓋層條件是最重要的控制因素之一[1-3]。中上揚子海相地層縱向上存在2套區(qū)域優(yōu)質(zhì)蓋層，即三疊系膏鹽和志留—寒武系泥巖，它們影響了南方油氣分布。目前，有關(guān)南方優(yōu)質(zhì)區(qū)域蓋層的分布尚不明確，相關(guān)預測技術(shù)也未形成，制約對該區(qū)的整體評價。因此開展地震蓋層綜合識別和預測技術(shù)研究，逐步形成針對區(qū)域優(yōu)質(zhì)蓋層的識別和預測技術(shù)，明確區(qū)域優(yōu)質(zhì)蓋層分布，對指導中上揚子海相油氣勘探具有重要的指導意義。本文以通南巴地區(qū)為目標，對中上三疊統(tǒng)膏鹽巖開展了識別預測研究，旨在解決中上揚子海相地層的膏鹽巖蓋層預測問題。

1 地層特征

鉆井揭示，三疊系膏鹽巖主要分布在雷口坡組和嘉陵江組，飛仙關(guān)組飛四段也有局部分布。連井對比分析表明：飛四段膏巖主要分布在地層的頂部和中下部，呈薄層夾于白云巖之間，橫向分布較穩(wěn)定，為一套比較好的蓋層；嘉二段存在多套膏巖，中厚層，橫向分布廣且穩(wěn)定，為區(qū)域有效蓋層；嘉四五段發(fā)育大套膏鹽巖地層，厚度大，由于擠壓蠕動，橫向分布不穩(wěn)定，受斷層帶控制，厚度分布與斷裂有密切關(guān)系；雷口坡組發(fā)育幾套膏鹽巖地層，主要位于下部，由河壩2往馬1方向膏巖呈變多變厚的趨勢(圖1)。

圖1 川東北通南巴地區(qū)hb2-hb1-cf82-ma1連井對比剖面

2 蓋層地球物理響應(yīng)特征

2.1 膏鹽巖巖石物理特征

通南巴地區(qū)三疊系地層主要巖性有白云巖、灰?guī)r、膏巖、鹽巖和泥巖等。不同巖性巖電特征統(tǒng)計表明，在碳酸鹽巖背景中，鹽巖具有低速、低密特征，在速度、密度曲線上易于與其他巖性加以區(qū)分。而膏巖由于與白云巖和致密灰?guī)r同樣具有高速的特點而不能用速度資料加以區(qū)分，但膏巖密度范圍在2.84～2.93 g/cm3之間，與白云巖和致密灰?guī)r有較大的差異，交匯圖上膏巖數(shù)據(jù)點位于正上方，與其他數(shù)據(jù)點分異明顯(圖2)。

2.2 測井響應(yīng)特征

測井巖電特征分析表明，鹽巖和膏巖由于其特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，使測井值常趨于某一特定值，成為測井資料判識鹽巖和膏巖的基本標準[4]。其中，鹽巖聲波時差值約63 μs/ft，體積密度約2.1 g/cm3，中子孔隙度接近于零，自然伽馬呈最低值，自然電位為基值響應(yīng)，深探測半徑的電阻率為高值響應(yīng)，井徑由于鉆井液的浸泡溶解作用常出現(xiàn)擴徑。膏巖的測井響應(yīng)為，硬石膏的聲波時差約50 μs/ft，體積密度約2.98 g/cm3，中子孔隙度趨于零，自然伽馬呈最低值，自然電位為基值響應(yīng)，電阻率呈高值響應(yīng)，井徑接近鉆頭直徑。泥巖具有高伽馬、高聲波時差、低密度、高中子、低電阻的電性特征。

圖2 川東北通南巴地區(qū)三疊系不同巖類速度—密度交匯圖

圖3 川東北河壩1井膏鹽巖厚度變化地震模型正演

2.3 地震響應(yīng)特征

2.3.1 正演模擬

在通南巴地區(qū)三疊系地層中，膏鹽巖分布具有不同的特征。通過鉆井分析，可分為雷口坡型(大套灰?guī)r或云巖夾薄層膏巖)、嘉四五型(大套膏鹽巖夾薄層灰?guī)r或云巖)、嘉二型(中層膏云巖互層)和飛四型(膏云巖薄互層)等4種類型。利用河壩1井速度，對上述4種類型蓋層發(fā)育模型進行了模型正演(圖3)。結(jié)果顯示嘉四五型地震反射振幅最強，嘉二型地震反射振幅次之，飛四型地震反射振幅最弱。研究表明，膏鹽巖層厚度與地震振幅屬性具有一定的正相關(guān)性，膏鹽巖層厚度越大，地震振幅越強；同時振幅強弱還與圍巖的厚度及蓋層與圍巖間的相互組合有密切關(guān)系。

2.3.2 地震反射特征

通過單井合成記錄標定及連井對比，膏巖及鹽巖層與圍巖具有較強的波阻抗差異，在地震剖面上表現(xiàn)為較強振幅特征；厚膏鹽巖層由于具有較強的柔韌性受不同期構(gòu)造運動影響而經(jīng)常產(chǎn)生揉皺現(xiàn)象，而薄膏巖層由于更多地受周圍圍巖的控制而具有很好的成層性(圖4)。

厚層膏鹽巖具有較強的可塑性，極易發(fā)生揉皺變形及蠕動，受后期構(gòu)造運動的影響，其厚度分布明顯受斷層控制，在斷層發(fā)育部位膏鹽巖厚度明顯增加。

3 膏鹽巖蓋層地震預測

3.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地震相分析

蓋層分布與特定的沉積環(huán)境和相帶有密切的關(guān)系。地震資料上的表現(xiàn)包含了其原始沉積環(huán)境、巖相、成巖作用等許多信息。這些信息可通過地震反射參數(shù)(如反射結(jié)構(gòu)、外部幾何形態(tài)、振幅、連續(xù)性、頻率等)來體現(xiàn)[5-9]。

圖4 川東北通南巴地區(qū)連井地震反射剖面

針對通南巴地區(qū)，在測井相研究成果的基礎(chǔ)上，通過地震相分析開展了蓋層發(fā)育有利區(qū)(相)帶研究。通南巴地區(qū)雷口坡組上段地震相圖顯示由北東往南西方向，存在明顯的相帶變化(圖5)。

3.2 地震屬性分析

地震屬性分析主要是在準確的蓋層標定基礎(chǔ)上，提取地震波的振幅、波形、頻率、相位等參數(shù)的變化幅度進行分析，找出對區(qū)內(nèi)蓋層反應(yīng)敏感的屬性參數(shù)，用于儲集層橫向預測[10-11]。模型正演及地震反射特征分析表明，膏鹽巖厚度與地震振幅之間存在正相關(guān)關(guān)系。利用振幅屬性能較好地反映膏鹽巖的平面分布特征。雷二—三段均方根振幅屬性，表現(xiàn)為東北部強振幅，西南偏弱，其平面分布趨勢與井點膏巖厚度分布及地震相展布吻合較好。

圖5 川東北通南巴地區(qū)雷口坡組上段地震相

3.3 小波分頻解釋技術(shù)

分頻解釋技術(shù)將地震數(shù)據(jù)由時間—空間域轉(zhuǎn)換到頻率—空間域，時間域的最大反射振幅值，對應(yīng)著頻率域的最大振幅能量值[12-14]。時—頻轉(zhuǎn)換將產(chǎn)生一系列的具有單一頻率的振幅能量體，在不同頻率的三維地震能量體上，可以看到薄層干涉特征。應(yīng)用分頻解釋技術(shù)對黑池梁構(gòu)造三維地震數(shù)據(jù)體進行分頻計算，以檢測膏鹽巖蓋層的分布范圍以及空間沉積特征。不同頻段的地震屬性體對不同厚度的地質(zhì)體反應(yīng)的靈敏度不一致，通過頻率掃描，飛四段和雷二、三段膏鹽巖的頻譜成像最佳頻率響應(yīng)位于30～45 Hz之間，通過對40 Hz頻率體的振幅能量值的刻畫，能較好地反應(yīng)薄膏巖層的平面展布特征(圖6)。整體上分頻屬性揭示膏鹽巖厚度東北部相對偏厚，與地震屬性及地震相分析結(jié)果一致。

3.4 密度反演預測優(yōu)質(zhì)蓋層分布

蓋層測井響應(yīng)特征分析表明，膏鹽巖地層在密度曲線上有較好的分異度，膏巖具有高密度特征，鹽巖具有低密度特征，膏鹽巖與圍巖在密度上有較大的差異。為此采用了擬聲波曲線重構(gòu)技術(shù)，用小波多分辨率分解法和信息融合方法將密度曲線轉(zhuǎn)換為擬聲波曲線，進行擬聲波反演[15]。

圖6 川東北黑池梁構(gòu)造

擬聲波曲線與聲波曲線具有相同的量綱，與密度曲線相似，但細節(jié)上又有變化，重構(gòu)擬聲波曲線對膏鹽巖分辯能力明顯提高。利用擬聲波曲線開展特征曲線約束反演，反演剖面紅色區(qū)與密度曲線反映的膏巖段吻合較好，能有效預測膏鹽巖蓋層分布(圖7)。

圖7 川東北通南巴地區(qū)膏鹽巖特征曲線反演剖面

4 蓋層預測及與油氣的關(guān)系

結(jié)合地質(zhì)地球物理綜合研究，結(jié)果表明膏鹽巖在全區(qū)都有分布，厚度平面變化較大。在研究區(qū)中部斷裂帶附近膏鹽巖較發(fā)育，最大厚度達800 m，其他地區(qū)厚度為200～400 m左右。厚度差異主要由于嘉四五段及雷一段厚層膏鹽巖的蠕動引起，其他各層段膏鹽巖厚度分布比較均勻，且連續(xù)分布(圖8)。

研究區(qū)縱向上分布有多套膏鹽巖(圖9)，是非常好的區(qū)域蓋層，可以對油氣起很好的保護作用。但由于各套地層在厚度等方面的差異，在封蓋條件上有所區(qū)別。嘉二段膏巖的單層厚度較飛四段和雷二三段膏巖層大，分布穩(wěn)定，封蓋有利，但其與飛四段膏巖層一樣，受上下圍巖影響脆性較大，遇斷層容易錯斷，形成油氣逸散的通道。嘉四五—雷一段是本區(qū)膏鹽巖分布最厚的地方，既有膏巖，又有鹽巖，該套地層具有較大的塑性流動性，在斷層錯動規(guī)模不大的情況下，膏鹽巖層的塑性蠕動可以對斷層起自封閉作用，能夠很好地防止油氣的逸散，但在斷層錯動較大的地區(qū)存在遮擋風險。該套膏鹽巖層在川東北地區(qū)分布較廣(普光、元壩)，在川東南地區(qū)部分剝蝕缺失，其分布與南方現(xiàn)有大型油氣田的分布基本一致，分析認為該套膏鹽巖層是南方油氣保存的關(guān)鍵。

圖8 川東北通南巴地區(qū)上組合膏鹽巖預測厚度

圖9 川東川通南巴地區(qū)Inline1121線構(gòu)造與蓋層賦存剖面

5 結(jié)論

通過對川東北通南巴地區(qū)膏鹽巖蓋層巖石物理特征分析，以三維地震資料為基礎(chǔ)，充分融合鉆井、地質(zhì)和測井信息，建立了一套適合該區(qū)膏鹽巖蓋層預測技術(shù)方法。應(yīng)用該方法，有效地預測了膏鹽巖蓋層的縱橫向分布，對該區(qū)保存條件進行了評價，同時對南方海相其他地區(qū)同類蓋層評價具有一定的參考意義。

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