基于地震屬性分析技術(shù)的棗35斷塊火山巖分布預(yù)測

周天琪

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北 武漢 430073)

季嶺

(中國石油勘探開發(fā)研究院研究生部，北京 100083)

謝叢姣

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北 武漢 430073)

杜樂樂

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)研究生部，北京 100083)

棗35斷塊位于黃驊坳陷風(fēng)化店構(gòu)造北端李天木斷層下降盤的自來屯構(gòu)造，整體構(gòu)造為東南高、西北低，構(gòu)造形態(tài)較簡單[1-2]，為沙三段火山巖裂縫型-孔隙型雙重介質(zhì)稠油油藏。該區(qū)火山巖厚度不均，巖性復(fù)雜，大部分井缺少巖性描述資料，給勘探開發(fā)帶來了很多的困擾。為此，筆者在分析研究前人研究成果的基礎(chǔ)上[3-5]，采用井震聯(lián)合分析技術(shù)，歸納總結(jié)火山巖體地震剖面的反射特征、火山巖體不同部位的振幅譜特征以及火山巖體頂部振幅的變化規(guī)律。通過將火山巖地震相特征、振幅類信息、分頻信息3者緊密結(jié)合，可以很好識別火山口的發(fā)育特征與位置，并繪制出火山巖的橫向展布特征。

1 火山巖地震相反射特征的識別與分析

由于火山巖密度較大，與圍巖間形成較強(qiáng)的波阻抗界面，因此火山巖的地震反射具有較強(qiáng)的獨(dú)特性和可識別特征，故分析火山巖地震相的反射特征能為火山巖識別工作建立良好的基礎(chǔ)。在三維地震剖面上，通過對研究區(qū)內(nèi)26口井進(jìn)行合成地震記錄的制作，對沙三段火山巖頂?shù)走M(jìn)行層位標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)火山巖主要地震反射特征為3類，分別是丘狀地震反射、柱狀地震反射和層狀地震反射。

1.1 丘狀地震反射特征

圖1 丘狀地震反射原始地震剖面

丘狀地震反射是巖漿沿斷層運(yùn)移的表現(xiàn)特征。研究區(qū)內(nèi)丘形反射(見圖1)主要表現(xiàn)為頂部界面為連續(xù)的強(qiáng)軸反射軸；內(nèi)部多為連續(xù)性較差的弱軸反射軸，反射結(jié)構(gòu)呈波狀、珠串狀斷續(xù)分布，互為交叉；在部分丘形反射兩翼可見沉積地層出現(xiàn)超覆沉積現(xiàn)象。由于古近紀(jì)時期的風(fēng)化剝蝕，大部分火山體已被風(fēng)化剝蝕，因此部分剖面可見丘形反射頂部出現(xiàn)磨平、塌陷的現(xiàn)象。

1.2 柱狀地震反射特征

柱狀地震反射是火山口在地震剖面上的表現(xiàn)。其整體形態(tài)呈煙囪狀，2條陡直斷裂直通基底；頂面反射軸較為連續(xù)，振幅較強(qiáng)；內(nèi)部同相軸多不連續(xù)，呈蚯蚓狀、波狀呈斷續(xù)分布，反射較為雜亂。原因為火山頸內(nèi)部巖性結(jié)構(gòu)變化快，分布范圍小，其中含玄武巖等多種噴發(fā)巖，故導(dǎo)致內(nèi)部反射軸成層性差[6]?？稍贚INE2141、LINE2154剖面上觀察到柱狀地震反射(見圖2)，其中Z78井(LINE2157)、Z66井鉆遇火山角礫巖。根據(jù)巖性資料以及前人所描繪的火山巖巖相模式[7]，推斷柱狀地震反射是研究區(qū)內(nèi)火山口位置。

(a) LINE2141 (b) LINE2154圖2 柱狀地震反射原始地震剖面

圖3 層狀地震反射地震剖面

圖4 棗35斷塊火山巖底(0～20ms)RMS地震屬性圖

1.3 層狀地震反射特征

層狀地震反射為層狀溢流相火山巖(致密玄武巖，氣孔玄武巖)在地震剖面上的反映，頂層同相軸較為連續(xù)、平直，多具有強(qiáng)振幅等地震反射；對下伏地層具有屏蔽作用，使得上下地層反射變?nèi)鮗8]。由于研究區(qū)內(nèi)沙三段火山巖巖性結(jié)構(gòu)多變且厚度不大，故該反射特征不具典型性，無法較好劃分溢流相的分布范圍(見圖3)。

2 火山巖地震屬性分析

利用地震屬性技術(shù)可以快速有效的識別地下巖體，火山巖獨(dú)特的反射特征為利用地震屬性快速識別提供了基礎(chǔ)。

最大波峰振幅(Maximum Peak Amplitude)、總絕對振幅值(Total Absolute Amplitude)、總振幅(Total Amplitude)等振幅類地震屬性可以較好反映火山巖分布范圍；由于能量類屬性與振幅值平方密切相關(guān)，故能量類屬性同樣可以用來進(jìn)行火山巖的識別，如總能量、平均能量等。

筆者研究選用均方根振幅屬性(以下簡稱 RMS)，從計算方法上看，振幅平均前先平方，所以RMS對振幅異常更加敏感[8-9]。在具體操作上，合適的時窗提取長度不僅有利于火山巖范圍的刻畫，更有利于火山口的識別，研究沿沙三段火山巖底部(0～20ms)提取了RMS信息(見圖4)。

結(jié)合對火山巖地震相反射特征的分析，可知火山口處、李天木斷層振幅較小，溢流相振幅較大。通過對RMS屬性圖分析，在J15-21井東可以清楚的識別出小區(qū)域范圍內(nèi)同心圓狀低振幅異常區(qū)，即內(nèi)圓為高振幅，外圓為低振幅屬性；同樣在Z78井、J24-22井處也可識別出近似同心圓狀低振幅異常區(qū)，這些區(qū)域與地震剖面上柱狀地震反射分布范圍一致，為火山口的平面分布位置。由圖4高振幅區(qū)可以預(yù)測，棗35斷塊的火山巖多分布于該區(qū)北部和東南部，北部火山巖振幅高于東南部火山巖振幅，其原因主要在于火山口處于構(gòu)造高處(即研究區(qū)的東南方)，熔巖流動方向主要有北向、南西向2個方向，由于研究區(qū)東南高、西北低，熔巖主要沿著北-北西向溢流，最終導(dǎo)致北部火山巖厚度明顯大于西南部。

3 火山巖地震分頻信息分析

不同厚度的地質(zhì)體有著不同的頻率特征，采用分頻解釋技術(shù)將火山巖地震反射在頻率域進(jìn)行分頻振幅處理，以便確定哪個頻段的振幅能準(zhǔn)確刻畫沙三段火山巖的平面分布規(guī)律[3]，可達(dá)到識別、劃分火山巖的橫向變化的目的。

結(jié)合地震相和地震屬性的分析結(jié)果，對研究區(qū)內(nèi)3個柱狀地震反射、12個丘狀地震反射以及20個層狀地震反射進(jìn)行了振幅譜(見圖5)分析，落實研究區(qū)火山口頂部平均頻率為20Hz，火山口內(nèi)部頻率段為12～16Hz；溢流相頂部頻率段為18～25Hz；丘狀構(gòu)造頂部為18～25Hz。經(jīng)過上述統(tǒng)計可得知，火山巖體的頂部頻率多高于內(nèi)部頻率，這是因為火山巖體頂部多具有高頻屏蔽作用，在火山巖頂界面會出現(xiàn)瞬時高頻，但由于火山巖地層對高頻成分吸收嚴(yán)重，使得火山巖內(nèi)部具有低頻特性[5]。

圖5 LINE2154剖面上火山頸頻譜圖

圖6 棗35塊沙三段火山巖20Hz振幅譜圖

筆者選用目的層調(diào)諧體對火山巖表征進(jìn)行預(yù)測。以沙三段火山巖頂部作為目的層段，時窗長度為30ms(1/2相位為15ms左右)，利用SpecDecomp得到分頻地震數(shù)據(jù)體，在0～80Hz的頻段內(nèi)以1Hz為間隔觀察頻率切片，根據(jù)不同火山巖體的特定頻段找出其相對應(yīng)的振幅圖(見圖6)。由此觀察，15～30Hz的振幅圖與實鉆火山巖分布范圍相符，而20Hz的振幅譜對于火山口的位置刻畫有一定幫助(該區(qū)地震資料的主頻為25Hz)。

4 棗35斷塊沙三段火山巖分布范圍預(yù)測以及巖相劃分

圖7 棗35塊沙三段火山巖巖相分布圖

通過地層對比了解該區(qū)不同井內(nèi)火山巖變化特征，通過棗35斷塊油藏不同巖性的測井響應(yīng)特征[5]，對研究區(qū)內(nèi)缺少錄井資料的井進(jìn)行火山巖統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)火山巖廣泛分布于沙三段，利用人工合成記錄建立時深關(guān)系，標(biāo)定沙三段火山巖所在層位；其次，利用柱狀地震反射特征在平面構(gòu)造圖上標(biāo)出火山口；最后，利用振幅屬性(能量屬性)、分頻后的振幅圖對火山巖分布進(jìn)行詳細(xì)刻畫。根據(jù)火山巖平面分布的結(jié)果，結(jié)合鉆井揭示的火山巖巖性特征，編制了棗35塊沙三段火山巖巖相分布圖(見圖7)。

棗35塊沙三段火山巖厚度受到多個火山口多期次噴發(fā)的影響，呈片狀分布(見圖7)，火山巖主要發(fā)育于研究區(qū)北部和東南部。溢流相分布范圍較廣，北部溢流相火山巖較東南部更厚?；鹕娇谥饕植加贘15-21井東部，ZG53-5井北部以及J25-23井南方向，其中J25-23井南東方向火山口為研究區(qū)內(nèi)主火山口，其周圍火山巖分布范圍較大，在主火山口地震剖面上觀察到明顯的火山頸，且其振幅呈同心圓環(huán)狀，故爆發(fā)相火山巖主要位于主火山口附近；小火山口分布于李天木斷層兩側(cè)，規(guī)模較小，火山口呈不規(guī)則條帶狀，故推測該噴發(fā)類型為裂隙式噴發(fā)。研究區(qū)內(nèi)的李天木斷層對火山巖的控制作用十分顯著，是巖漿運(yùn)移的重要通道；火山沉積相(凝灰?guī)r等)則呈不規(guī)則狀分布于整個研究區(qū)內(nèi)，出露范圍較小。試油數(shù)據(jù)表明，初步認(rèn)為火山口周圍爆發(fā)相具有較好的儲集性能，但是由于面積較小不能作為該區(qū)主要儲層；該區(qū)溢流相火山巖體儲層物性較好。因此，溢流相區(qū)是下一步生產(chǎn)開發(fā)的有利區(qū)域。

5 結(jié)論

1)地震振幅屬性和分頻屬性能較好地預(yù)測棗園油田火山巖分布，并且能夠較準(zhǔn)確確定火山口位置。

2)棗園油田棗35斷塊沙三段發(fā)育了3個火山巖體，其中對于該地區(qū)火山巖儲層分布范圍具有控制作用的主火山口分布于棗35斷塊東南部；該區(qū)北部火山巖厚度明顯大于西南部。

3)該區(qū)內(nèi)溢流相火山巖是該地區(qū)主要的油氣儲集體，是下一步生產(chǎn)開發(fā)的有利區(qū)域；爆發(fā)相火山巖具有良好的儲集性能。

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