龍門(mén)山山前帶地震勘探進(jìn)展及鉆井跟蹤評(píng)價(jià)

李 青 劉定錦 毛小平

(1.西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院 2.中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探鉆采工程公司地球物理勘探公司 3.中國(guó)石油西南油氣田公司川東北氣礦)

1 龍門(mén)山山前帶地震勘探背景及難點(diǎn)

龍門(mén)山前陸褶皺沖斷帶地處松潘—甘孜褶皺帶的東緣，北起廣元，南達(dá)雅安天全，全長(zhǎng)約500 km，寬約30 km，是四川盆地的西部邊界，同時(shí)也是青藏高原的東界(圖1)。前人通過(guò)大量的地面地質(zhì)調(diào)查及重、磁資料分析, 根據(jù)地面斷裂、構(gòu)造特征及巖石組合性質(zhì),通常將龍門(mén)山構(gòu)造帶以安縣為界南北分為兩段,自東向西劃分為“山前帶、前山帶、后山帶”等三個(gè)次級(jí)構(gòu)造帶[1，2]。在山前帶的推覆體下盤(pán)和前山帶廣大地區(qū)，由于長(zhǎng)期處在構(gòu)造活動(dòng)帶的邊緣，構(gòu)造圈閉發(fā)育，具有形成大中型油氣田的良好地質(zhì)背景，一直是油氣勘探的重點(diǎn)領(lǐng)域。通過(guò)多年油氣勘探，在山前隱伏帶發(fā)現(xiàn)了平落壩、邛西、大邑、鴨子河、中壩及河灣場(chǎng)等氣田。但在前山帶由于地處盆山過(guò)渡帶，構(gòu)造演化歷經(jīng)晚古生代至三疊世早期拉張到印支期褶皺回返，至喜山期強(qiáng)烈推覆隆升，區(qū)內(nèi)深大斷裂發(fā)育，其構(gòu)造、斷裂體系復(fù)雜多樣，整體而言勘探研究和認(rèn)識(shí)程度均較低。復(fù)雜的地震地質(zhì)條件給地震勘探帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。從上世紀(jì)80年代中期開(kāi)始,陸續(xù)在龍門(mén)山推覆構(gòu)造帶開(kāi)展了地震勘探工作, 1986年原中美合作1828隊(duì)對(duì)龍門(mén)山北段前山帶進(jìn)行了二維地震詳查， 1996年TAXECO公司對(duì)龍門(mén)山南段進(jìn)行了二維地震勘探，但由于地震地質(zhì)條件惡劣和當(dāng)時(shí)地震勘探技術(shù)方法局限, 獲得的資料品質(zhì)較差，構(gòu)造成像未取得突破性的進(jìn)展，油氣勘探工作一直舉步維艱。

圖1 龍門(mén)山前陸褶皺沖斷帶區(qū)域地質(zhì)圖

2 山地二維地震勘探技術(shù)攻關(guān)，大力突破復(fù)雜構(gòu)造難以地震成像問(wèn)題

2000年以來(lái)，隨著前陸褶皺沖斷帶油氣勘探理論和方法的不斷發(fā)展，特別是地震勘探裝備和技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)沖斷帶的油氣地震勘探工作起到極大促進(jìn)作用。2001年～2006年以山前帶為勘探主攻目標(biāo)，中石油西南油氣田公司相繼在龍門(mén)山北段的礦山梁、天井山、楓順場(chǎng)，龍門(mén)山南段的蓮花山、張家坪、高家場(chǎng)和霧中山開(kāi)展了二維地震勘探攻關(guān)[3，4]，形成了基于地表?xiàng)l件的動(dòng)態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和寬線組合優(yōu)化參數(shù)的野外高覆蓋采集技術(shù)，以疊前組合去噪、沖斷帶復(fù)雜地表?xiàng)l件下的靜校正和疊前時(shí)間偏移為核心的地震勘探目標(biāo)處理技術(shù)，以地震地質(zhì)綜合構(gòu)造解析、平衡剖面和模型正演迭代建模、構(gòu)造約束的變層速度模型時(shí)深轉(zhuǎn)換為主的逆掩推覆帶地震地質(zhì)綜合解釋技術(shù)[5]。

龍門(mén)山山前帶二維地震勘探技術(shù)的進(jìn)步，使得從無(wú)到有獲得了地腹地質(zhì)構(gòu)造的地震反射，同時(shí)山前帶逆掩推覆構(gòu)造成像問(wèn)題取得突破性進(jìn)展，獲得了可用于構(gòu)造解釋的地震剖面，對(duì)沖斷帶的油氣地震勘探工作起到極大促進(jìn)作用，進(jìn)一步深化了對(duì)山前帶逆掩推覆構(gòu)造的認(rèn)識(shí)。多輪二維地震詳查基本查清了區(qū)內(nèi)的構(gòu)造格局以及與山前隱伏構(gòu)造間的接觸關(guān)系，在山前帶發(fā)現(xiàn)了礦山梁、寶輪、核桃坪、張家坪、碧峰峽及銀天坪等潛伏構(gòu)造，在北段的二疊系碳酸鹽巖和南段的三疊系須家河陸相碎屑巖中均取得突破，如礦1井、蓮花1-1井、張家1井獲得了工業(yè)油氣流，揭示了山前帶廣闊的油氣勘探前景，推動(dòng)了龍門(mén)山山前帶油氣勘探的進(jìn)程。

3 山地三維地震勘探攻關(guān)，提高復(fù)雜構(gòu)造地震成像精度

隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)的深入，二維地震勘探技術(shù)在地震地質(zhì)條件差、構(gòu)造關(guān)系復(fù)雜的山前斷裂帶勘探中的局限性表現(xiàn)越加明顯，特別是構(gòu)造和斷裂體系的多解性直接導(dǎo)致了以上三疊統(tǒng)為目的層的蓮花1井、張家1井、核桃1井、核桃2井等探井實(shí)鉆過(guò)程中都出現(xiàn)了較大的構(gòu)造形態(tài)和深度誤差，二維地震已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足龍門(mén)山山前帶油氣勘探開(kāi)發(fā)的需求，開(kāi)展山前帶三維地震勘探迫在眉睫。

三維地震勘探具有空間采樣密度高、信息豐富、反映的地質(zhì)現(xiàn)象清晰等特征，是復(fù)雜油氣藏勘探開(kāi)發(fā)中不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，但地形起伏大，地震地質(zhì)條件復(fù)雜多變的山前帶基本屬于三維地震勘探的“禁區(qū)”。早期川西地區(qū)的三維地震勘探主要針對(duì)前陸盆地的白馬廟、平落壩—邛西、大邑和新場(chǎng)等地區(qū)開(kāi)展，并取得了良好的效果，形成并不斷完善了表層結(jié)構(gòu)調(diào)查與遙感地理信息系統(tǒng)相結(jié)合的復(fù)雜地表的精細(xì)設(shè)計(jì)、全三維寬方位設(shè)計(jì)、復(fù)雜區(qū)激發(fā)接收的野外采集技術(shù)、山地三維起伏地表靜校正、疊前偏移等處理技術(shù)和復(fù)雜構(gòu)造建模、三維可視化、疊前疊后儲(chǔ)層綜合預(yù)測(cè)等解釋技術(shù)。

2007年四川盆地勘探歷史上針對(duì)龍門(mén)山?jīng)_斷帶開(kāi)展了首次三維勘探，即龍門(mén)山南段的蓮花山—張家坪地區(qū)三維地震勘探，三維區(qū)部署在雅安—邛崍境內(nèi)，覆蓋山前帶的蓮花山-張家坪潛伏構(gòu)造。區(qū)內(nèi)以山地地形為主，山巒起伏，巖陡壁峭，地勢(shì)由東向西逐漸變高，最高海拔約1970m，最低海拔600m，相對(duì)高差近1370m，山地面積占工區(qū)總面積80%以上，植被覆蓋率達(dá)95%以上。

野外施工采用10×7次覆蓋， 8kg～14kg藥量，≥15m單深井激發(fā)的方式采集，最終獲得了較高品質(zhì)的地震資料(圖2)。室內(nèi)處理中，針對(duì)該山地地震資料靜校正問(wèn)題突出等特點(diǎn)，以提高資料成像質(zhì)量為核心，重點(diǎn)開(kāi)展有效的靜校正方法和合理選取成像速度等針對(duì)性處理工作，最終獲得了反射層次豐富，波組特征清楚，波形活躍的較高品質(zhì)的地震剖面。

圖2蓮花山—張家坪三維地震監(jiān)視記錄

三維地震勘探大幅度提高了地震構(gòu)造成像效果及精度，與二維地震資料相比(圖3)，地震剖面信噪比、同相軸的連續(xù)性、斷點(diǎn)位置等方面明顯改善，反射層次更加豐富，清晰地展示了龍門(mén)山山前帶前展示構(gòu)造特征[6]：蓮花山主體構(gòu)造受西傾的龍門(mén)山前緣L型滑脫逆沖斷層控制，被東傾的次級(jí)反沖斷層切割形成一系列背沖構(gòu)造。構(gòu)造成像更加清晰明確。

在地震資料解釋過(guò)程中，充分利用三維地震資料優(yōu)勢(shì)，采用VSP測(cè)井、聲波合成記錄、大斜度井實(shí)際軌跡投影等方式準(zhǔn)確標(biāo)定地震地質(zhì)層位，采用地震、鉆井、地面地質(zhì)資料相結(jié)合的“戴帽”技術(shù)、三維空間可視化解釋技術(shù)精細(xì)解釋構(gòu)造的細(xì)節(jié)變化和斷層展布規(guī)律，從而準(zhǔn)確落實(shí)了構(gòu)造細(xì)節(jié)和各斷層體系之間的關(guān)系。在二維地震勘探成果上(圖4右)，蓮花山構(gòu)造僅受①號(hào)和⑤號(hào)斷層控制，為一個(gè)形態(tài)相對(duì)比較簡(jiǎn)單完整的斷背斜，而三維地震成果(圖4左)細(xì)節(jié)更加豐富，蓮花山構(gòu)造整體上為一個(gè)受①號(hào)和⑩號(hào)斷層控制的北傾鼻狀斷塊構(gòu)造，主體被②號(hào)、⑤號(hào)等斷層切割。因此，該區(qū)的構(gòu)造形態(tài)、斷層組合關(guān)系在三維成果與二維成果中展示的結(jié)果存在明顯差異，如⑤號(hào)斷層的平面位置、向南延伸的長(zhǎng)度以及與①號(hào)斷層的接觸關(guān)系均不一樣，在三維成果中，⑤號(hào)斷層更靠近蓮花000-X2井，并且向南與①號(hào)斷層相碰(圖4)。構(gòu)造形態(tài)較二維成果更完整，蓮花山構(gòu)造主體在三維成果中被⑤號(hào)斷層切割成了上、下盤(pán)兩個(gè)斷高，形態(tài)完全不一致。

實(shí)鉆井證實(shí)，三維地震精度更高，成果更可靠。

圖4 蓮花山構(gòu)造須三底界三維地震(左)與二維地震(右)構(gòu)造成果對(duì)比

4 強(qiáng)化鉆井跟蹤地震地質(zhì)評(píng)價(jià)，進(jìn)一步提高鉆探成功率

在鉆井實(shí)施過(guò)程中，特別針對(duì)復(fù)雜構(gòu)造、復(fù)雜地層，要充分利用地震勘探成果結(jié)合測(cè)井及地質(zhì)綜合分析，研究鉆探中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)跟蹤研究設(shè)計(jì)鉆探目標(biāo)是否存在及是否準(zhǔn)確，以有效指導(dǎo)鉆探目標(biāo)調(diào)整和整體勘探開(kāi)發(fā)部署。

蓮花山—張家坪地區(qū)利用前期的二維地震勘探成果部署了一批勘探開(kāi)發(fā)井位，其中蓮花000-X2井部署在構(gòu)造高部位，平面圖上靶點(diǎn)兩側(cè)有二維地震測(cè)線控制，二維地震測(cè)線剖面資料可靠，圈閉可靠性高。該井設(shè)計(jì)為定向井，要求鉆至須二段頂界時(shí)閉合距要達(dá)到1210m以上。由于受地表?xiàng)l件限制，目標(biāo)靶點(diǎn)位置(圖4右圖紅五星位置)位于二維測(cè)線尾端的無(wú)地震資料控制區(qū)。但該井在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)深度目的層段與同井場(chǎng)的直井存在明顯差異，鉆探靶點(diǎn)在二維成果上與實(shí)際情況可能存在誤差。對(duì)比分析三維地震資料，其展示的主體構(gòu)造并不是如二維地震資料成果所展示的一個(gè)由①號(hào)和⑤號(hào)斷層挾持的完整斷背，而是由①號(hào)和⑩號(hào)斷層控制，中間被⑤號(hào)斷層切割并向南收斂于①號(hào)斷層的北傾斷塊(圖4、圖5)。在三維地震數(shù)據(jù)體中，從蓮花000-X2井井口出發(fā)，沿設(shè)計(jì)井斜軌跡，分析認(rèn)為目標(biāo)靶點(diǎn)須家河組須二段頂界位置，應(yīng)該位于向西不超過(guò)XLine500線的地方，鉆井工程上必須控制井斜方位，才能保證鉆達(dá)目標(biāo),否則將進(jìn)入⑤號(hào)斷層西翼復(fù)雜帶。

圖5 過(guò)蓮花000-X2井三維地震構(gòu)造解釋剖面圖

在實(shí)鉆過(guò)程中，由于蓮花000-X2井是大斜度鉆進(jìn)，在進(jìn)入須家河組以后，井斜調(diào)整采取的工程措施存在較大的難度，糾斜后，須家河組須二段的頂界深度位置仍然超過(guò)了XLine500的安全控制點(diǎn)(圖5)，錄井及電測(cè)解釋顯示連續(xù)見(jiàn)到多套須二段上部砂巖，綜合解釋確定進(jìn)入斷層復(fù)雜帶，未鉆達(dá)主體目標(biāo)。鉆探雖失敗，但從反面驗(yàn)證了三維地震資料構(gòu)造解釋的正確性及其對(duì)提高鉆探成功率指導(dǎo)作用的重要性。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

對(duì)于地形起伏大、地震地質(zhì)條件復(fù)雜多變的山前帶，采用基于地表?xiàng)l件的動(dòng)態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和寬線組合高覆蓋采集技術(shù)的二維地震勘探是目前獲得該區(qū)構(gòu)造成像較為有效的方法，基本上可以解決山前帶構(gòu)造詳查需要。而三維地震勘探則能達(dá)到地質(zhì)目標(biāo)的準(zhǔn)確成像，是山前帶復(fù)雜油氣藏進(jìn)行精細(xì)高效開(kāi)發(fā)所必不可少的技術(shù)。加強(qiáng)鉆井跟蹤地震地質(zhì)評(píng)價(jià)是提高鉆探成功率和實(shí)現(xiàn)效益勘探的必要手段。隨著山地地震勘探技術(shù)的進(jìn)步，必將持續(xù)深化對(duì)龍門(mén)山?jīng)_斷帶的認(rèn)識(shí)，推進(jìn)龍門(mén)山山前帶油氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

1 羅志立.龍門(mén)山造山帶的崛起和四川盆地的形成與演化[M].成都：成都科技大學(xué)出版社，1994.

2 劉樹(shù)根.龍門(mén)山?jīng)_斷帶與川西前陸盆地的形成演化[M].成都：成都科技大學(xué)出版社，1993.

3 肖富森,李政文，張華軍，等.龍門(mén)山構(gòu)造帶北段地震、地質(zhì)綜合解釋[J].天然氣工業(yè),2005,(05)：37-39.

4 戴勇,李正文,張華軍，等.川西南部地區(qū)上三疊統(tǒng)構(gòu)造及斷裂特征[J].天然氣工業(yè)，2006,26(1):43-45.

5 張華軍，王海蘭，肖富森，等.基于反射層的變層速度模型時(shí)深轉(zhuǎn)換方法[J].天然氣工業(yè)，2003,23(1).

6 朱志澄.逆沖推覆構(gòu)造(第二版)[M].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1991.