深層低幅度構(gòu)造解釋思路與模式——以塔里木盆地塔河油田九區(qū)三疊系為例

羅群 （中國石油大學(xué) （北京）非常規(guī)天然氣研究院，北京102200）

黃捍東 （中國石油大學(xué) （北京）物探重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102200）

隨著勘探程度的逐漸提高，構(gòu)造幅度低且被斷層復(fù)雜化的油氣藏所占的比例逐年上升，低幅度構(gòu)造的勘探逐漸受到重視［1］。塔里木盆地塔河地區(qū)深層低幅度構(gòu)造是有利的含油氣區(qū)，但因構(gòu)造探明程度低，使得小幅度構(gòu)造的可靠性進(jìn)一步降低，很難準(zhǔn)確確定鉆探井位［2］。因此，除了技術(shù)創(chuàng)新外，如何改進(jìn)地震解釋思路和模式以提高低幅度構(gòu)造的落實(shí)程度，也是擺在解釋人員面前的重大任務(wù)。目前探討深層構(gòu)造精細(xì)解釋的文章并不多，王延章［3］在研究冀東南堡凹陷高柳構(gòu)造帶時提出了優(yōu)勢頻帶相干數(shù)據(jù)體處理、溢出點(diǎn)約束、變速成圖等多種識別低幅度構(gòu)造的方法。寧松華［4］用平滑平均速度的方法建立了精細(xì)的三維變速場；并利用高階統(tǒng)計量方法提取地震子波進(jìn)行高分辨率地震反演，大大提高了薄儲層的解釋精度。通過分析研究重新落實(shí)了三道橋構(gòu)造，對低幅度構(gòu)造研究取得了較好的效果。漆立新［5］、曾驛［6］也對低幅度構(gòu)造精細(xì)解釋做了有益探討，但多是從技術(shù)、算法的角度進(jìn)行改進(jìn)。很少有人將地質(zhì)研究成果與地震解釋技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，從而增大了解釋結(jié)果的多解性。將地質(zhì)構(gòu)造模型融入地震解釋技術(shù)，是準(zhǔn)確確定深層低幅度構(gòu)造的有效途經(jīng)。

塔河油田九區(qū)位于塔里木盆地北部沙雅隆起中段南翼的阿克庫勒凸起東南斜坡上，該區(qū)除奧陶系風(fēng)化殼巖溶－縫洞型油氣藏外，在三疊系內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了一些砂巖油氣藏，隨著勘探工作的深入，地質(zhì)問題逐漸暴露出來，深層低幅度構(gòu)造的識別和落實(shí)成為主要問題。塔河油田九區(qū)三疊系埋深達(dá)4000m以上，整體上構(gòu)造形態(tài)平緩，區(qū)內(nèi)小斷層與地層配置形成的低幅度構(gòu)造圈閉對油氣的聚集十分有利。因此，低幅度構(gòu)造的落實(shí)是塔河油田九區(qū)三疊系油氣勘探的重點(diǎn)。深層低幅度構(gòu)造指埋深大于4000m，構(gòu)造閉合度小于10m的背斜、半背斜或斷背斜構(gòu)造。為了準(zhǔn)確落實(shí)塔河油田九區(qū)三疊系的低幅度構(gòu)造，筆者進(jìn)行了層位精確標(biāo)定和構(gòu)造精細(xì)解釋及低幅度構(gòu)造識別。

1 層位精確標(biāo)定

塔河油田九區(qū)探井有20余口，通過制作合成記錄、VSP標(biāo)定、骨干測線的對比解釋，實(shí)現(xiàn)了地震－地質(zhì)層位的統(tǒng)一。地震－地質(zhì)層位標(biāo)定是地震資料解釋的基礎(chǔ)。層位標(biāo)定的正確與否，直接影響低幅度構(gòu)造解釋的結(jié)果。針對塔河油田九區(qū)三疊系埋藏深，構(gòu)造平緩的特點(diǎn)，從地震剖面的實(shí)際情況出發(fā)，首先正確選擇合成記錄的子波頻率、波長、相位極性以及采樣間隔，根據(jù)地震資料的特點(diǎn)提取合適的子波，并用地震測井資料標(biāo)定起始時間，然后利用聲波合成記錄求取垂直時距曲線并與地震垂直時距曲線比較，以達(dá)到精確標(biāo)定的目的。該次研究對塔河油田九區(qū)三疊系頂 （T64）、上油組砂層頂 （T6u4）、中油組砂層頂 （T6m4）、下油組砂層頂 （T6L4）及三疊系底 （T05）共5個層位進(jìn)行標(biāo)定、追蹤和成圖。各標(biāo)定、追蹤層位與地層系統(tǒng)關(guān)系及編號如表1。

為了在研究區(qū)更合理、更精確地標(biāo)定、追蹤目的層層位，平面上比較均勻地選擇了T902 井、S31 井、T914 井、TT01 井、T903井、S107井等井進(jìn)行合成記錄的制作和標(biāo)志層的準(zhǔn)確標(biāo)定。圖1是T902井合成記錄與地震剖面的標(biāo)定情況，合成記錄與井旁地震反射特征對應(yīng)關(guān)系很好，2930ms處的一條穩(wěn)定的粗強(qiáng)軸與三疊系頂界對應(yīng)，是三疊系、侏羅系地層分界的重要反映；2980ms處的一條相對穩(wěn)定、連續(xù)、中高頻的同相軸與上油組頂面合成記錄正好對應(yīng)；3080ms處的一根較連續(xù)的強(qiáng)反射同相軸與中油組砂層頂面合成記錄有很好的對應(yīng)關(guān)系；約3100ms的一根斷續(xù)的中低頻中能量的同相軸與下油組砂層頂有較好的對應(yīng)關(guān)系；3200ms處的一條連續(xù)穩(wěn)定的強(qiáng)振幅高頻同相軸，與合成記錄中三疊系的一個強(qiáng)反射具有很好的對應(yīng)關(guān)系，反映三疊系與下伏地層之間較強(qiáng)的波阻抗。

從井的合成記錄標(biāo)定看，所追蹤的5個反射界面都各有較明顯的特征，三疊系頂?shù)捉缑娣瓷渫蜉S最穩(wěn)定、連續(xù)，易確定和追蹤；3個油層組的頂面反射層界面雖然連續(xù)性不如前者，但其振幅、頻率和連續(xù)性也較有特征，通過井的合成記錄的精確標(biāo)定，也實(shí)現(xiàn)了層位的精確追蹤和對比。

圖1 塔河油田九區(qū)T902井合成地震記錄標(biāo)定剖面

2 構(gòu)造精細(xì)解釋及低幅度構(gòu)造識別

層位標(biāo)定、追蹤完成之后，構(gòu)造的精細(xì)解釋實(shí)際上是對斷層的精細(xì)解釋和合理組合。

2．1 構(gòu)造解釋特點(diǎn)及技術(shù)路線

利用常規(guī)地震剖面精細(xì)解釋小斷層和低幅度構(gòu)造存在較大困難［7］。為了準(zhǔn)確確定斷點(diǎn)，合理組合斷裂，事先對地震資料進(jìn)行了小波分頻、去噪等特殊處理，使得研究區(qū)目的層地震資料的品質(zhì)得到一定程度的改善，為地震資料的合理解釋奠定了基礎(chǔ)。盡管如此，單純以地震剖面進(jìn)行構(gòu)造解釋是不夠的，因?yàn)檠芯繀^(qū)目的層的地震資料包含假象，引起多解性的因素很多，因此，必須針對區(qū)域地質(zhì)特征和具體地質(zhì)條件，建立合理的構(gòu)造模式，以指導(dǎo)研究區(qū)進(jìn)行合理的構(gòu)造解釋。圖2是構(gòu)造精細(xì)解釋技術(shù)思路。

圖2 構(gòu)造精細(xì)解釋技術(shù)思路圖

2．2 實(shí)例分析

2．2．1 區(qū)域地質(zhì)背景分析

了解區(qū)域構(gòu)造位置及其演化背景是合理進(jìn)行構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)。研究區(qū)所屬的構(gòu)造位置，在沙雅隆起中段南翼的阿克庫勒凸起東南斜坡上，局部構(gòu)造包括桑塔木東3號構(gòu)造，隸屬于塔里木盆地東北坳陷區(qū) （一級構(gòu)造單元）沙雅隆起 （二級構(gòu)造單元）阿克庫勒凸起 （三級構(gòu)造單元）南部。前人研究表明，自加里東中期該凸起開始發(fā)育，阿克庫勒表現(xiàn)為由北向南傾伏的鼻狀凸起。海西早期運(yùn)動演化為北東走向的大型鼻凸，大部分剝蝕缺失志留－泥盆系、中上奧陶統(tǒng)及部分中－下奧陶統(tǒng)。中－下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖普遍遭受了兩期的風(fēng)化剝蝕，巖溶發(fā)育，形成巨厚的巖溶儲集體。在此基礎(chǔ)上超覆沉積了石炭系、二疊系巨厚的砂泥巖層，形成了良好的儲蓋組合。

海西運(yùn)動晚期使該凸起進(jìn)一步抬升剝露，剝蝕石炭系部分地層與二疊系，并發(fā)生斷裂褶皺，將阿克庫勒凸起截成3段，中段壘塹相間、南段和北段為斷鼻。形成前陸盆地，三疊系即是在該背景下沉積的。印支－燕山運(yùn)動表現(xiàn)平穩(wěn)，三疊系僅形成一些斷裂及局部構(gòu)造。喜馬拉雅期由于庫車前陸盆地急劇沉降，盆地基底發(fā)生由南向北下傾，凸起北部受輪臺斷裂影響下沉，形成現(xiàn)今的阿克庫勒凸起形態(tài)。總之，三疊系局部構(gòu)造及斷裂主要受印支－燕山運(yùn)動影響較大，而區(qū)域構(gòu)造主要受海西期、喜山期構(gòu)造運(yùn)動的影響較大，從而形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局。

下石炭統(tǒng)巴楚組含泥膏鹽層向南發(fā)生塑性流動，在其邊緣形成凹陷。上覆地層產(chǎn)生下陷并形成小型張性斷裂，印支－燕山期受區(qū)域應(yīng)力及差異壓實(shí)的影響在凹陷外側(cè)發(fā)育成一系列呈北東向延伸的雁列式斷裂系統(tǒng)，在艾協(xié)克南、桑塔木以及桑東地區(qū)較為發(fā)育，受這些斷裂影響，三疊系形成鹽邊低幅度牽引背斜。喜馬拉雅期區(qū)域構(gòu)造反轉(zhuǎn)，地層北傾，局部構(gòu)造進(jìn)一步定型。

了解研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造背景及應(yīng)力演化歷史對于進(jìn)行合理構(gòu)造解釋、分析其宏觀構(gòu)造特征及其演變歷史有重要指導(dǎo)意義。

2．2．2 基底斷裂格局及基底形態(tài)

基底構(gòu)造對蓋層 （沉積層）的構(gòu)造演化和沉積發(fā)育有非常重要的控制作用，該區(qū)三維地震剖面上基底 （古生界）形態(tài)相對比較清楚，尤其在聯(lián)絡(luò)線方向。通過基底斷裂和基底形態(tài)的追蹤和確定，可以弄清基底宏觀斷裂特征和宏觀構(gòu)造格局，為目的層構(gòu)造解釋模式的建立提供依據(jù)。

2．2．3 目的層構(gòu)造 （斷裂）發(fā)育情況

三疊系頂、底、下、中、上油組頂面地震反射特征較清楚，資料品質(zhì)相對較好，反射層特征明顯，全區(qū)穩(wěn)定，這幾套地層的地震波組特征也很清楚，斷裂特征明顯 （斷點(diǎn)清晰），通過其斷裂、構(gòu)造的解釋，結(jié)合目的層可能存在的斷裂發(fā)育型式，對三疊系頂?shù)准捌鋬?nèi)各油組進(jìn)行構(gòu)造解釋，從而有效消除斷裂解釋的多解性。

2．2．4 建立構(gòu)造解釋地質(zhì)模式

基底構(gòu)造對蓋層構(gòu)造 （包括三疊系及其上覆的地層）有重要的控制作用，由于同處同一地質(zhì)構(gòu)造背景和同一構(gòu)造應(yīng)力的歷史背景中，其構(gòu)造發(fā)育特征應(yīng)具有繼承性、統(tǒng)一性和整體性，即基底、三疊系及其上覆地層的構(gòu)造應(yīng)是一個統(tǒng)一的有機(jī)構(gòu)造體系。這是依據(jù)目的層之下的基底構(gòu)造，上覆侏羅系及以上地層的構(gòu)造來推斷、解釋三疊系基本構(gòu)造特征的依據(jù)，結(jié)合目的層自身反映出來的地質(zhì)構(gòu)造信息和該區(qū)構(gòu)造應(yīng)力演化特征，就可以建立合理的構(gòu)造解釋模式 （圖3），以指導(dǎo)斷裂系統(tǒng)的合理組合。同時平面上運(yùn)用相干分析技術(shù)、多尺度邊緣檢測技術(shù)等，補(bǔ)充驗(yàn)證和完善斷層的平面組合，從而理順研究區(qū)目的層的斷裂體系。

圖3 塔河油田九區(qū)三疊系可能發(fā)育的低幅度構(gòu)造和斷裂解釋模式

2．2．5 構(gòu)造解釋

以構(gòu)造解釋模式為基礎(chǔ)，應(yīng)用全三維精細(xì)解釋技術(shù)、地震相干數(shù)據(jù)體斷層識別技術(shù)，進(jìn)行微構(gòu)造的識別、小斷層解釋以及砂組、小層的波組特征識別和標(biāo)定；結(jié)合工區(qū)鉆井、測井資料，特別是與小層的精細(xì)劃分與對比結(jié)果進(jìn)行相互印證，進(jìn)一步落實(shí)目的層構(gòu)造形態(tài)，劃分?jǐn)嗔洋w系，理順構(gòu)造格局，主要針對未發(fā)現(xiàn)的小斷層、微構(gòu)造，開展精細(xì)目標(biāo)區(qū)研究、斷層模式研究及發(fā)育規(guī)律研究。具體做法如下：①從過井主測線解釋入手，精細(xì)地標(biāo)定目的層位，以斷裂構(gòu)造解釋模式為指導(dǎo)，進(jìn)行斷層解釋，建立構(gòu)造框架，把握主體斷裂構(gòu)造特征。②依據(jù)主測線解釋建立的構(gòu)造框架，利用交叉測線投影解釋點(diǎn)解釋聯(lián)測線，完善構(gòu)造框架。③整體解釋，依據(jù)主測線和聯(lián)測線解釋建立的構(gòu)造框架，按一定的間距形成網(wǎng)格進(jìn)行整體構(gòu)造的精細(xì)解釋；最后，將全區(qū)的地震解釋層位和斷點(diǎn)進(jìn)行閉合。

在對地震資料的解釋中，剖面上確定斷層的依據(jù)是：高序級大斷層以波組錯斷為解釋依據(jù)，小斷層的解釋參考上下標(biāo)準(zhǔn)層的錯斷、地層產(chǎn)狀、波組特征、同相軸的扭動、分叉和合并等特點(diǎn)進(jìn)行確定。斷層線的勾繪主要依據(jù)工區(qū)的區(qū)域構(gòu)造特點(diǎn)、地震反射特征和鉆井資料，多層斷裂疊合，互相印證，確保主要目的層斷層解釋合理、可靠。在斷層和地質(zhì)層位的閉合過程中，還大量地使用連井線、任意線、折線、多窗口多剖面顯示聯(lián)合解釋等技術(shù)，保證斷層和地層的閉合。最后，在構(gòu)造解釋完成后，利用了沿層相干體切片技術(shù)對解釋結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，以保證斷層組合及延展分布的合理性。這些解釋技術(shù)的綜合運(yùn)用，為研究區(qū)地震地質(zhì)解釋成果 （低幅度構(gòu)造和小斷層）的真實(shí)可靠奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

解釋過程采用層位、斷層統(tǒng)一解釋就是對層位進(jìn)行追蹤對比解釋的同時，對區(qū)內(nèi)斷層進(jìn)行編號，并逐條閉合解釋，做到了縱向上淺、中、深層層位斷點(diǎn)準(zhǔn)確，各斷層交接關(guān)系合理，平面上斷裂組合合理，更準(zhǔn)確反映其真實(shí)形態(tài)，可避免上下層位間上盤與下盤的交叉問題。采用層位、斷層統(tǒng)一解釋，提高了低幅度構(gòu)造和斷塊解釋精度。

2．2．6 變速成圖

為了獲得高精度的構(gòu)造解釋成果以落實(shí)低幅度構(gòu)造，采用變速成圖方式。塔河九區(qū)三疊系存在一系列幅度5～10m的低幅度構(gòu)造圈閉，常規(guī)構(gòu)造解釋與成圖方法難以精確識別，該次構(gòu)造成圖利用了有別于常規(guī)時深轉(zhuǎn)換的思路和方法即LMK變速時深轉(zhuǎn)換方法［8～10］，其主要流程是：首先利用10多口井的合成記錄標(biāo)定的時深關(guān)系，建立精確的三維速度場，從淺到深沿層計算平均速度，最終得到三維平均速度模型和時間模型，并利用這二種數(shù)據(jù)模型作時深轉(zhuǎn)換。該方法為該地區(qū)低幅度構(gòu)造、巖性圈閉精細(xì)描述和研究提供一個有效的技術(shù)方法，提高了構(gòu)造成圖的精度。

2．3 構(gòu)造解釋結(jié)果效果分析

依據(jù)以上構(gòu)造解釋思路和成圖方法，對工區(qū)5個目的層進(jìn)行了構(gòu)造解釋和成圖，圖4為新編的塔河油田九區(qū)三疊系頂面構(gòu)造圖。成果表明，斷距在5m以上的斷層，構(gòu)造幅度5m以上的構(gòu)造圈閉都得到了解釋和成圖，發(fā)現(xiàn)上、中、下共3個油層各類構(gòu)造圈閉46個，其中新發(fā)現(xiàn)和落實(shí)低幅度構(gòu)造18個。

新編構(gòu)造圖與實(shí)鉆井符合程度較好，統(tǒng)計15口井共45個層，絕對誤差均在3m以內(nèi)，相對誤差不超過0．06%，說明了該次成圖精度較高。同時與前人所做構(gòu)造圖進(jìn)行了比較，兩者總體斷裂格局相似，但新做構(gòu)造圖更精細(xì)，斷裂組合更合理。如下油組新解釋出12條斷層，尤其是斷距和規(guī)模較小的低序級的斷層7條；新識別出一些低幅度背斜構(gòu)造，如S107井西北、S107井、T904井南，T903a井、T913井南等8個幅度低于10m的低幅度構(gòu)造。以上成果為更科學(xué)地認(rèn)識該區(qū)三疊系低幅度構(gòu)造特征、落實(shí)有利油氣圈閉提供了可靠的依據(jù)。

圖4 塔河油田九區(qū)三疊系頂面構(gòu)造圖

3 結(jié) 論

1）常規(guī)地震解釋思路和技術(shù)因沒有適當(dāng)考慮地質(zhì)構(gòu)造模型的指導(dǎo)作用而難以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和落實(shí)深層低幅度構(gòu)造，必須采用先進(jìn)的技術(shù)手段和符合研究區(qū)具體地質(zhì)情況的解釋模式才能有效落實(shí)深層低幅度構(gòu)造。

2）提出了一套適于深層低幅度構(gòu)造解釋的思路與模式，提高了塔河油田九區(qū)三疊系深層低幅度構(gòu)造解釋與成圖的精度，落實(shí)了18個低幅度構(gòu)造，為下步研究區(qū)三疊系的勘探提供了可靠依據(jù)，該思路與模式對于類似地區(qū)的低幅度構(gòu)造的尋找具有借鑒意義。

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