新疆牙哈地區(qū)新近系沉積相及油氣勘探意義

時曉章，曲鳳杰，杜彥軍

（陜西延長石油集團有限責任公司研究院，陜西西安710075）

1 工區(qū)概況

在大地構(gòu)造位置上，牙哈構(gòu)造帶為塔里木盆地塔北隆起的一部分，位于塔北隆起輪臺凸起中段北側(cè)，北鄰庫車拗陷，西鄰南喀-英買力低凸起，南為哈拉哈塘凹陷，東與輪南低凸起和草湖凹陷毗鄰［1-2］（圖1）.牙哈地區(qū)勘探程度相對較高，2004年和2006年三維連片地震資料面積1106.28 km2，覆蓋了齊滿1—牙哈302井的大部分地區(qū).牙哈地區(qū)有各類井48口，包括13口探井、10口評價井和24口開發(fā)井.其中，牙哈 301、牙哈 301-1、牙哈 303、牙哈 303-1、牙哈23-1-14、牙哈23-1-22、牙哈23-1-H1和牙哈701井在新近系的康村組和庫車組見到良好的油氣顯示，探明天然氣 402.08×108m3，油 3851.6×104t，表明牙哈地區(qū)新近系具有很大的勘探潛力.

牙哈地區(qū)大部分井缺少康村組及其上部地層的錄井資料和測井資料.前人對該區(qū)沉積相的研究較少，而且重點是主力含油層位古近系，而對新近系康村組和庫車組沉積相的研究不夠深入［2-3］.前人關(guān)于新近系沉積相的研究多是區(qū)域性和粗線條的，大部分學者認為是河流相沉積，但沒有指出河道和砂體的展布；另外，以往的沉積相圖是根據(jù)錄井資料來編制的，沒有充分利用地震資料，這種沉積相圖可靠性較差［2］.本文利用地震資料具有橫向分辨率高的優(yōu)點，結(jié)合錄井資料，用地震相分析、地震振幅屬性分析、相干分析和可視化等手段對牙哈地區(qū)新近系的河道展布進行刻畫，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件對有利的勘探目標進行預(yù)測.

2 關(guān)鍵技術(shù)

沉積相分析的方法很多，一般是通過研究巖心、露頭、錄井資料和測井資料來確定［4-5］，然而在露頭資料、錄井資料和測井資料較少的地區(qū)，可以根據(jù)地震剖面的反射特征來確定沉積相［5-6］.根據(jù)地震相用模糊模式識別方法進行沉積相分析以及用地震屬性分析和可視化等手段進行沉積相研究在國內(nèi)外已經(jīng)取得了良好的應(yīng)用效果［7］.

2.1 地震相分析

地震相是沉積相在地震剖面上表現(xiàn)的總和，是特定沉積相或地質(zhì)體的地震響應(yīng)，代表了產(chǎn)生其反射的沉積物的一定巖性組合、層理和沉積特征［6，8］.地震相分析是根據(jù)地震資料解釋其環(huán)境背景和巖相，即根據(jù)內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)、外部幾何形態(tài)、連續(xù)性、振幅和頻率等地震反射參數(shù)編制地震相圖，并把地震相轉(zhuǎn)化為沉積相［9］.用地震相來分析沉積相在探井較少的地區(qū)具有很大的優(yōu)越性，但地震相與沉積相之間不存在絕對的對應(yīng)關(guān)系，在地震相向沉積相轉(zhuǎn)換時要以現(xiàn)代沉積學理論為指導，根據(jù)單井相分析的結(jié)果確定分析層位的“宏觀相”，利用這一優(yōu)勢沉積相與地震相對照完成地震相向沉積相的轉(zhuǎn)換［10-13］.

圖2為牙哈地區(qū)近東西向地震剖面，從圖中可以看出過牙哈15井地震T2-3反射層為高連續(xù)、強振幅、透鏡狀反射，而在錄井上這個強反射對應(yīng)一套粉砂巖；地震T3反射層表現(xiàn)為高連續(xù)、強振幅反射，在錄井上這個強反射對應(yīng)一套厚層粉砂巖.牙哈地區(qū)這種強反射在新近系康村組和庫車組中、下部相當發(fā)育（圖3）.膏鹽層、板狀的火成巖體、礁灘體和河道等都能形成這種強反射，通過井-震綜合標定，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景分析，牙哈地區(qū)這種強振幅連續(xù)反射為河道在地震剖面上的響應(yīng).河道沉積物以礫巖、砂礫巖、砂巖等粗碎屑物為主，河道中沉積的砂礫巖體多呈條帶狀，河流的下切作用往往形成“V”型下切谷；而河漫灘和泛濫平原則以泥巖和泥質(zhì)粉砂巖等細碎屑物為主.河道沉積的砂礫巖層與其側(cè)緣和頂面的河漫沉積物均為突變接觸，與底面也多為沖刷接觸［4-5］，因此在地震剖面表現(xiàn)為高連續(xù)、強振幅反射和透鏡狀反射，或表現(xiàn)為地震同相軸下彎或明顯下切現(xiàn)象［5-6］.

2.2 地震屬性分析

地震屬性是從地震數(shù)據(jù)中通過一系列分析手段或計算方法導出的用來測量地震數(shù)據(jù)的幾何學、運動學、動力學及統(tǒng)計特征的特殊度量值［14-16］，包括振幅類、相位類、頻率類和相關(guān)類等十余種，其中能用來識別河道的方法主要有振幅屬性分析、頻譜分解、相干分析和層切片技術(shù)［10］.

地震反射波振幅特征是地震巖性解釋和儲層預(yù)測常用的動力學屬性.振幅屬性能反映目的層地層厚度、巖石成分、孔隙度及含流體成分的變化，可用來追蹤三角洲、河道、各種扇體或特殊巖性體［17-18］.對振幅信息進行提取可以達到平面展布的效果，從而分析斷裂、河道發(fā)育以及其他異常地質(zhì)現(xiàn)象在平面上的變化規(guī)律［19-22］.振幅屬性的應(yīng)用在塔里木盆地的輪南、英買力和東河塘等地區(qū)取得了顯著的效果.圖4為牙哈地區(qū)地震T3反射層沿層均方根振幅信息平面圖，結(jié)合現(xiàn)代沉積學理論，可以在圖中識別出曲流河道、牛軛湖、廢棄河道和復(fù)合曲流帶等.

相干體分析原理是通過計算三維數(shù)據(jù)體中心地震道和指定相鄰道的相干系數(shù)，將普通地震資料轉(zhuǎn)換成相干系數(shù)資料，以突出地震資料中的異?，F(xiàn)象.在出現(xiàn)斷層、地層巖性突變、特殊地質(zhì)體的小范圍內(nèi)，地震道之間的波形特征發(fā)生變化，進而導致局部的道與道之間相關(guān)性發(fā)生突變.應(yīng)用這種方法就可以快速建立起斷裂系統(tǒng)、河道等的空間展布形態(tài)［23-24］.

2.3 可視化

三維可視化是一種雕刻河道砂體、扇體、礁體、火成巖體等各種地質(zhì)異常體形態(tài)的一種技術(shù)［25］.通過調(diào)節(jié)體素Voxel、顏色和透明度用層面可視化、體掃描、體透視和體雕刻等手段把整個異常體的形態(tài)雕刻出來.它所反映的地質(zhì)體具有等時性或相對等時性，可解釋沉積體的原始沉積形態(tài)，而且在追蹤時不會出現(xiàn)竄軸現(xiàn)象［26-25］.圖5為牙哈地區(qū)康村組河道雕刻圖，從圖中可直接看出砂體的空間展布特征.

3 應(yīng)用效果分析

結(jié)合錄井資料，以現(xiàn)代沉積學理論和地質(zhì)模型為指導［4，27］，用地震相分析、振幅屬性分析、相干體分析和三維可視化等方法對牙哈地區(qū)新近系的河道進行了研究，發(fā)現(xiàn)新近系主要發(fā)育7期大型河道，這7期河道主要發(fā)育在新近系康村組頂部和庫車組中、下部［28］.

第1期：發(fā)育在康村組中部，圖6為地震T3'反射層沿層（相當于康村組中部）均方根振幅信息平面圖，從圖中可以看出在工區(qū)中、西部發(fā)育北東向的河道，河道總面積為177 km2；工區(qū)東部和西北部主要為泛濫平原沉積.該時期河流處于發(fā)育初期階段，河流的穩(wěn)定性差、易改道，河道在平面上的展布規(guī)律不十分明顯.

第2期：發(fā)育在康村組頂部，圖7為地震T3反射層沿層（相當于康村組頂部）均方根振幅信息平面圖，從圖中可以看出，工區(qū)中、西部網(wǎng)狀河流交織發(fā)育，而工區(qū)中部牙哈5-7井區(qū)以北有一大面積強振幅異常區(qū)，通過對局部地區(qū)做小時窗可視化分析（圖5），可以看出異常區(qū)是多條曲流河道相互疊置的結(jié)果.從過牙哈9井—牙哈15井地震剖面上可以看出牙哈9井以東地震T3同相軸變寬，且有下凹的特征，這是河道在短時間內(nèi)多次遷移形成的下切谷的響應(yīng)（圖2）.該期河道總面積為139 km2，主要為砂泥巖互層沉積，但泥巖較厚，砂巖較薄，具有典型的“泥包砂”特征，砂巖厚一般不超過15 m，形成的河道具有河道窄、橫向上變遷快、縱向上交互疊置、多期次發(fā)育等特點.

第3期：發(fā)育在庫車組底部，圖8為牙哈地區(qū)地震T3反射層沿層均方根振幅信息平面圖，從圖中可以看出，在工區(qū)東部發(fā)育一條近北東向展布的曲流河，工區(qū)中部牙哈12—牙哈15井區(qū)的異常體則可能是復(fù)合河道沉積，而工區(qū)中西部廣大地區(qū)為河漫灘沉積.該期河道總面積為44 km2.

第4期：發(fā)育在庫車組下部，圖9為牙哈地區(qū)地震T2-3反射層沿層（相當于庫車組下部）均方根振幅信息平面圖，從圖中可以看出在工區(qū)東南部，發(fā)育多條曲流河，曲流河相互交織發(fā)育，并可見河道決口和河道被切割現(xiàn)象，工區(qū)中西部廣大地區(qū)為河漫灘沉積.該期河道總面積為138 km2.

第5期：發(fā)育在庫車組下部，圖10為牙哈地區(qū)地震T2-3反射層沿層（相當于庫車組下部）均方根振幅信息平面圖，從圖中可以看出在工區(qū)中部，發(fā)育一條北東向的大型曲流河，曲流河河道在鉆井上為一套中、厚層粉砂巖，地震剖面上為高連續(xù)強振幅透鏡狀反射.該期河道面積為29 km2.

第6期：發(fā)育在庫車組中部，圖11為牙哈地區(qū)地震T2-3反射層沿層（相當于庫車組中部）均方根振幅信息平面圖，從圖中可以看出在工區(qū)東南角發(fā)育一條北東向的大型河道，該河道可能為順直河河道也可能為曲流河河道的一部分，河道面積為9 km2.工區(qū)中北部也為強振幅反射，根據(jù)現(xiàn)代沉積學理論，可能為河漫湖泊沉積，工區(qū)其他廣大地區(qū)為河漫灘沉積.

第7期：發(fā)育在庫車組中部，圖12為牙哈地區(qū)地震T2-2'反射層沿層（相當于庫車組中部）均方根振幅信息平面圖，從圖中可以看出工區(qū)東南部發(fā)育一條大型曲流河，河道寬2.3～5.4 km，一般寬3.5 km，長21 km，面積83 km2.河道沉積在測井曲線具有低自然伽瑪、低自然電位和低電阻率的特征，為一套砂巖的響應(yīng)，地震剖面上為強振幅透鏡狀反射.

新近系除了發(fā)育以上7期主要河道外，還發(fā)育了其他一些小河道，但規(guī)模相對較小.縱觀新近系河道的發(fā)育特征，康村組發(fā)育的河道具有河道窄、橫向上變遷快、縱向上交互疊置、多期次發(fā)育等特點；而庫車組中下部發(fā)育的河流具有河道寬且長、橫向擺動慢等特點，庫車組上部河道欠發(fā)育.

河流相沉積易形成巖性圈閉，與構(gòu)造運動相匹配時形成的構(gòu)造-巖性圈閉更有利于油氣的聚集.牙哈地區(qū)主要發(fā)育7期大型河道，7期河道總面積619 km2，將7期河道與地震T2-3反射層構(gòu)造等值線疊合，可形成有利的構(gòu)造-巖性圈閉面積75 km2.其中第1期河道可形成有利勘探面積18.2 km2，第2期河道可形成有利勘探面積39km2，第4期河道可形成有利勘探面積7.4 km2，第5期河道可形成有利勘探面積為3 km2，第7期河道可形成有利勘探面積7.4 km2；第3期和第6期河道主要位于牙哈斷裂下盤，不能形成好的構(gòu)造-巖性圈閉（圖 13）.

4 結(jié)論

在錄井資料較少的地區(qū)，可以用地震相來識別河道的展布，這是尋找?guī)r性圈閉的一種經(jīng)濟、實用的方法；將錄井資料和地震資料相結(jié)合，用地震振幅屬性、相干分析和可視化等手段可以很好地將河道的展布特征刻畫出來；本次研究成果可為牙哈地區(qū)新近系下一步油氣勘探和開發(fā)提供依據(jù).

但利用地震信息來識別河道時，要注意地震資料的多解性，最好以現(xiàn)代沉積學理論為指導，并結(jié)合錄井資料進行分析.地震資料垂向分辨率有限，一些小型河道用地震手段難以識別，而且地震資料的品質(zhì)也影響屬性提取效果.但地震資料具有較高的橫向分辨率，可以通過改變時窗大小或用小時窗將復(fù)合河道刻畫出來［29-30］.

［1］顧家裕.塔里木盆地沉積層序特征及其演化［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1996.

［2］顧家裕，朱筱敏，賈進華，等.塔里木盆地沉積與儲層［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

［3］張師本，黃智斌，朱懷誠.塔里木盆地覆蓋區(qū)顯生宙地層［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2004.

［4］趙澄林，朱筱敏.沉積巖石學（第三版）［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

［5］于興河.碎屑巖系油氣儲層沉積學（第二版）［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［6］陸基孟.地震勘探原理［M］.東營：中國石油大學出版社，2006.

［7］張興金，徐景禎.沉積相的模糊模式識別方法及其應(yīng)用［J］.石油學報，1994，15（2）: 32—38.

［8］謝里夫R E, 吉爾達特L P.勘探地震學［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1999.

［9］Vail P R, Mitchum R M, Todd R G, et al.Seismic stratigraphy and global changes of sea level［J］.AAPGMemoir, 1977，26（1）: 49—212.

［10］Sheriff R E.Seismic stratigraphy ［M］.Boston: International Human Resources Development Corporation, 1980.

［11］朱劍兵.地震相劃分方法研究新進展［J］.油氣地球物理，2008，6（3）: 6—9.

［12］朱劍兵，趙培坤.國外地震相劃分技術(shù)研究新進展［J］.勘探地球物理進展，2009，32（3）: 167—171.

［13］段玉順，李芳.地震相的自動識別方法及應(yīng)用［J］.石油地球物理勘探，2004，39（2）: 158—162.

［14］Chen Q, Sidney S.Seismic attribute technology for reservoir forecasting and monitoring［J］.The Leading Edge, 1997，16（5）: 445—450.

［15］郭華軍，劉慶成.地震屬性技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.物探與化探，2008，32（1）: 19—22.

［16］王永剛，樂友善，張軍華.地震屬性分析技術(shù)［M］.東營：中國石油大學出版社，2007.

［17］黃云峰，楊占龍，郭精義，等.地震屬性分析及其在巖性油氣勘探中的應(yīng)用［J］.天然氣地球科學，2006，17（5）: 739—742.

［18］曹卿榮，李佩.應(yīng)用地震屬性分析技術(shù)刻畫河道砂體［J］.巖性油氣藏，2007，19（2）: 94—95.

［19］于建國，林春明，王金鐸，等.曲流河沉積亞相的地震識別方法［J］.石油地球物理勘探，2003，38（5）: 547—551.

［20］寧松華.利用地震屬性資料解釋河道［J］.斷塊油氣田，2007，14（2）:5—8.

［21］韓喜，高興友，車廷信，等.利用地震屬性沿層分析方法研究河流相沉積環(huán)境［J］.石油地球物理勘探，2007，42（1）: 120—125.

［22］金振奎，時曉章，何苗.單河道砂體的識別方法［J］.新疆石油地質(zhì)，2010，31（6）: 572—575.

［23］侯伯剛，烏達巴拉，楊再巖.地震相干體技術(shù)簡介及其應(yīng)用［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，1999，13（1）: 121—124.

［24］劉剛.相干分析技術(shù)在曲流河砂體描述中的應(yīng)用［J］.油氣地球物理，2005，3（3）: 38—41.

［25］管偉光，馬頌德.三維數(shù)據(jù)體可視化技術(shù)［J］.CT 理論與應(yīng)用研究，1995，4（6）: 1—4.

［26］DomGA, et al.三維地震資料解釋中的可視化［J］.傅子云，譯.國外油氣勘探，1996，18（3）: 347—352.

［27］季漢成，趙澄林，謝慶賓.現(xiàn)代沉積［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2004.

［28］時曉章，金振奎，朱斗銀，等.塔北隆起牙哈地區(qū)第三系儲層特征［J］.石油地球物理勘探，2009，44（增刊1）: 138—144.

［29］張建寧，于建國.地震屬性應(yīng)用中的不確定性［J］.油氣地球物理，2006，4（1）: 1—7.

［30］Shreiff R E.Factors affecting seismic amplitudes ［J］.Geophysical Prospecting, 1975，23（1）: 125—138.