北部灣盆地徐聞探區(qū)南部斷階帶水下扇體的識(shí)別與解釋

王寅虎,施琰,張秀萍,王巍 (中石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,江蘇揚(yáng)州225009)

陳予涵 (有色金屬華東地質(zhì)勘查局,江蘇南京210007)

蘇朱劉 (長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院,湖北武漢430100)

北部灣盆地徐聞探區(qū)南部斷階帶水下扇體的識(shí)別與解釋

王寅虎,施琰,張秀萍,王巍 (中石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,江蘇揚(yáng)州225009)

陳予涵 (有色金屬華東地質(zhì)勘查局,江蘇南京210007)

蘇朱劉 (長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院,湖北武漢430100)

北部灣盆地徐聞探區(qū)南部斷階帶,地震資料品質(zhì)較差。綜合區(qū)域地質(zhì)背景和單井巖心相分析認(rèn)為,南部斷階帶為近岸水下扇沉積。在建立該區(qū)層序地層格架的基礎(chǔ)上,通過剖面分析、速度分析、時(shí)頻及相干性分析等多種技術(shù)手段刻畫近岸水下扇體,包括水下扇的期次、形態(tài)、范圍及發(fā)育情況,最終在徐聞探區(qū)南部斷階帶潿洲組識(shí)別出6期扇體。扇體的扇根和扇中互相疊置,扇根為蓋層和遮擋層,扇中為儲(chǔ)層,可形成有利的儲(chǔ)蓋組合,作為徐聞探區(qū)下步勘探的有利區(qū)帶。

水下扇體;斷階型;北部灣盆地

1 地質(zhì)背景

徐聞探區(qū)位于北部灣盆地東部,地理位置處于廣東省湛江市雷州半島南部及半島東西兩側(cè)的海域。該區(qū)主要開展了重磁、電法、二維地震及三維地震等物探工作,完成鉆井4口。其中,xwx3井揭示從古近系-新近系的潿洲組二段上部到三段下部發(fā)育不同期次的近岸水下扇,這些扇體為多期快速沉積,縱向上多期疊合,平面上交叉展布,形成了復(fù)雜的沉積格局。

2 潿州組扇體識(shí)別難點(diǎn)

圖1 地震剖面前積現(xiàn)象圖

由于扇體分布緊鄰邊界斷層,且處于三維工區(qū)的南部邊界,地震資料存在邊界畫弧現(xiàn)象,斷階帶波組反射特征受到一定的影響,在一定程度上給扇體的識(shí)別帶來干擾。由于潿洲組沖積扇扇體本身的特殊性,導(dǎo)致其在地震剖面上的反射特征不明顯,只有個(gè)別扇體在地震剖面上存在前積現(xiàn)象(圖1),大部分扇體的反射特征不明顯,整體反射比較雜亂。為此,必須尋找扇體的預(yù)測依據(jù)。

xwx3井聲波測井資料顯示,近岸水下扇的速度高達(dá)4500～6000m/s,且?guī)r性界面少,不易形成反射界面,合成記錄顯示該段反射基本為空白,又因該井位于工區(qū)的邊界,因此過xwx3井的沿傾向地震剖面上,大套扇體多為雜亂反射。橫向上,xwx3井潿洲組三級層序的平均層速度比其他井高1500m/ s,且第一次取心資料顯示巖性為雜色混雜中-粗礫巖、疊瓦狀礫巖、混雜細(xì)-中礫巖,由此推斷高速混雜的砂礫巖體內(nèi)部反射雜亂;而深凹帶正常砂泥巖成層性好、反射連續(xù)。2種沉積地層之間在橫向上存在的地質(zhì)邊界表現(xiàn)在地震剖面上就是從連續(xù)到不連續(xù),從反射好到反射雜亂。

基于以上分析及實(shí)際剖面情況,嘗試應(yīng)用多種方法預(yù)測扇體分布,如測井約束地震反演、多種地震屬性體和沿層屬性的分析等。但不是所有方法都能有效應(yīng)用于扇體識(shí)別。如使用測井約束地震反演時(shí),由于xwx3井潿洲組地層聲波時(shí)差相對于其他井較小、地層速度很高,造成反演后的波阻抗數(shù)據(jù)體切片上,以xwx3井為中心,波阻抗向四周呈圓形逐漸減小,不符合地質(zhì)規(guī)律,不利于扇體識(shí)別。在地震反演不能滿足預(yù)測要求的情況下,對潿洲組扇體的識(shí)別采取以下技術(shù)組合:將不同期次發(fā)育的扇體落實(shí)到每套層序格架中,利用速度場的空間變化確定扇體發(fā)育總方向,相干體捕捉反射異常帶,頻譜分析區(qū)分地質(zhì)異常體,其余層間屬性 (道相關(guān)、瞬時(shí)頻率、地層傾角等)加以輔助識(shí)別扇體特征。

3 識(shí)別方法

3.1 剖面特征

參考濟(jì)陽坳陷陡坡扇地震剖面特征[1](在沿傾向的地震剖面上,砂礫巖扇體反射的連續(xù)性是多變的,一般表現(xiàn)為各期扇體的頂面和扇端的連續(xù)性強(qiáng),內(nèi)側(cè)靠近斷層面附近的扇根部位反射雜亂或無反射;在沿走向的地震剖面上,典型扇體的外包絡(luò)多呈丘狀反射,反射強(qiáng)度最高的部位多為扇中,向扇端方向內(nèi)幕反射連續(xù)性變好,向扇根方向連續(xù)性變差),對徐聞探區(qū)三維地震資料開展了詳細(xì)的沉積體反射特征識(shí)別研究,發(fā)現(xiàn)沿扇體傾向地震資料反射特征不明顯,但沿扇體走向存在丘狀反射特征 (圖2),且整體呈透鏡狀。

圖2 沿扇體走向存在的丘狀反射特征圖

3.2 層序地層格架建立

綜合應(yīng)用地震、測井、巖心資料,必要時(shí)結(jié)合古生物及其他分析化驗(yàn)資料,在正確識(shí)別層序界面的基礎(chǔ)上,進(jìn)行區(qū)域?qū)Ρ群途C合分析,建立地震層序格架和等時(shí)層序地層格架[2]。根據(jù)已鉆井地層層序?qū)Ρ葘藿M分成6個(gè)三級層序(SQW1～SQW6)。潿洲組沉積早期水體較淺,在陡岸大斷層的下降盤形成沖積扇沉積;隨著湖侵的不斷深入,形成最大湖泛面,在大斷層的下降盤形成水下扇沉積;之后水體變淺,在大斷層的下降盤形成沖積扇沉積,在北斜坡形成河流沉積。該次研究在地震剖面上解釋出的6個(gè)層序界面中SQW2～SQW4均對應(yīng)水體變深、沉積物粒度變細(xì)的過程;SQW5對應(yīng)早期湖侵至最大湖泛面,而后水體逐漸變淺,沉積物由粗到細(xì)又由細(xì)到粗的過程。

3.3 速度場分析

為檢查原始地震速度剖面上能否體現(xiàn)出南部斷裂帶部分區(qū)域的高速特征,應(yīng)用地震疊加速度轉(zhuǎn)換生成層速度場,所建速度場恰恰在xwx3井的周邊存在很大范圍的速度異常(見圖3、4)。速度場的高速帶集中在xwx3井周邊及其以東區(qū)域,而工區(qū)的東南角區(qū)域速度低,與北部區(qū)域沒有明顯的差別。

3.4 時(shí)頻分析

圖3 速度場平均速度剖面圖

時(shí)頻分析是通過提取薄互層的結(jié)構(gòu)信息來研究砂礫巖體內(nèi)幕變化的手段,只要原始地震數(shù)據(jù)中的巖石類型有差異,頻譜分解就能提供相當(dāng)高的分辨率。但是如果巖石具有相近的速度,頻譜分解不一定能將其區(qū)分開。xwx3井潿洲組6套層序中發(fā)育有5期扇體,具有高速特征,與斜坡帶的xwx1井和xwx2a井有明顯的速度差異,因此在譜分解沿層能量切片上能很好地反映高速到低速的變化帶。

圖4 沿目的層T3向下50ms時(shí)窗內(nèi)平均速度圖

在一定頻帶范圍內(nèi),將地震道濾波展開,從而得到目的層段的優(yōu)勢頻率。由于砂礫巖扇體的多旋回性,其每一旋回體具有不同的時(shí)頻特征。如SQW5上部扇體優(yōu)勢頻率是25Hz,通過對譜分解后25Hz時(shí)頻體提取的目的層段能量響應(yīng)屬性,可以判斷2期扇體的巖性邊界 (圖5)。

3.5 相干分析技術(shù)

相干分析技術(shù)是根據(jù)波形的相似性,將三維地震反射數(shù)據(jù)體從連續(xù)性過渡到不連續(xù)性,通過量化處理地震相干屬性,產(chǎn)生一個(gè)新的 “連續(xù)性”數(shù)據(jù)體,以突出地震同相軸的不連續(xù)點(diǎn)或突變點(diǎn),生成可解釋的斷層和隱蔽地層構(gòu)造的圖像,相干值的趨勢性變化可反映物性的變化。相干技術(shù)不僅能有效識(shí)別出常規(guī)構(gòu)造解釋難以發(fā)現(xiàn)的斷層,而且還可以研究巖性、巖相的橫向非均勻變化,并借以劃分沉積相帶及預(yù)測有利儲(chǔ)集相帶的分布。因此,相干體分析技術(shù)可以用來追蹤砂礫巖扇體和確定扇體邊界。

過xwx3井主線190線相干體剖面(圖6)顯示,該井鉆遇地層的相干性至上而下逐漸變好,而向北存在小范圍的穩(wěn)定反射條帶,預(yù)示著地層沉積穩(wěn)定,扇體欠發(fā)育。橫向相干性通過提取層段內(nèi)相干值的平均值來判斷,計(jì)算結(jié)果能很好地體現(xiàn)層段內(nèi)地震相干性的總體強(qiáng)弱。如扇根相干性最差,對應(yīng)相干值最小;而扇中和扇端相干性逐漸變好,相干值逐漸變大,直至地震反射連續(xù)性比較好的區(qū)域相干值的平均值接近于1。因此,理論上在研究區(qū)相干值的平均值屬性圖上,劃分扇體邊界就是尋找南部斷階帶相干差-較差區(qū)域與相干性好區(qū)域的邊界。

3.6 各類屬性綜合分析解釋扇體分布

該次扇體分布預(yù)測應(yīng)用的相干類屬性還包括the geofeature mapping attribute和the multitrace horizon attribute等。2種屬性分別應(yīng)用不同的數(shù)學(xué)計(jì)算方法計(jì)算地震道間的相似性。the geofeature mapping attribute異常體探測能夠檢驗(yàn)固定時(shí)窗內(nèi)突然出現(xiàn)的地震反射變化,可以提供指定方向的地震反射比較結(jié)果:相似值越大沉積越穩(wěn)定,地層變化不大;相似值越小表示地震反射波形出現(xiàn)突然變化,也標(biāo)志著該時(shí)窗內(nèi)的巖性突變,即出現(xiàn)異常體或者斷層。而the multi-trace horizon attribute可以計(jì)算2個(gè)層面之間的簡單相關(guān)性和傾角相關(guān)性。應(yīng)針對不同的沉積地層選擇不同的屬性。

先期研究分析表明,瞬時(shí)振幅剖面上存在嚴(yán)重的能量不均現(xiàn)象,特別是在南部斷階帶火成巖發(fā)育,因此在利用振幅類屬性識(shí)別扇體時(shí),需謹(jǐn)慎使用。該次研究主要利用提取的目的層段內(nèi)的瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位、帶寬、半能量時(shí)窗等屬性加以分析和應(yīng)用。

圖5 SQW5上部扇頻譜分解25Hz能量分布圖

圖6 相干體剖面

4 識(shí)別結(jié)果

研究區(qū)潿洲組SQW2～SQW6共預(yù)測出6套扇體,該次研究重點(diǎn)刻畫了SQW3扇體。在SQW3頂、底的解釋控制下完成扇體的頂面及厚度解釋。

綜合利用該層段內(nèi)方差平均值、多道相關(guān)值、瞬時(shí)頻率屬性、層序頂面向下10ms傾角切片屬性(圖7)圈定扇體分布范圍,預(yù)測結(jié)果顯示,緊貼邊界斷層自西向東可能發(fā)育有3個(gè)扇體 (圖8中①、②、③號扇體),扇根和扇中互相疊置,向北方向扇體厚度迅速減薄。

5 結(jié)論

1)在地震資料品質(zhì)不高的情況下,可能采用多種技術(shù) (測井約束地震反演、多種地震屬性體、沿層屬性的分析和組合法)把水下扇的期次、形態(tài)、范圍及發(fā)育情況刻畫出來。

2)在徐聞探區(qū)南部斷階帶發(fā)育水下沖積扇,可以形成砂巖成藏組合,蓋層主要為扇根非常致密的礫巖,儲(chǔ)層主要為扇中砂體,因此南部斷階帶是該成藏組合的有利勘探區(qū)帶。

圖7 SQW3層序頂面向下10ms傾角屬性圖

圖8 SQW3層序扇體埋深預(yù)測圖

[1]姜素華,林紅梅,王永詩.陡坡帶砂礫巖扇體油氣成藏特征——以濟(jì)陽坳陷為例[J].石油物探,2003,42(3):313～317.

[2]紀(jì)友亮,張世奇.陸相斷陷湖盆層序地層學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1996.

[編輯] 龔丹

P631.44

A

1000-9752(2014)12-0065-05

2014-05-27

國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05005-005-004)。

王寅虎(1974-),男,1995年大學(xué)畢業(yè),高級工程師,現(xiàn)從事地質(zhì)和地球物理綜合研究工作。

蘇朱劉(1963-),男,博士,教授;E-mail:bhy6412@sohu.com。