濟(jì)陽(yáng)坳陷濱海地區(qū)沙河街組隱伏剝蝕圈閉識(shí)別與描述*

吳笑荷

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院 北京 100083； 2.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院 山東東營(yíng) 257022）

濟(jì)陽(yáng)坳陷濱海地區(qū)沙河街組隱伏剝蝕圈閉識(shí)別與描述*

吳笑荷1，2

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院 北京 100083； 2.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院 山東東營(yíng) 257022）

濟(jì)陽(yáng)坳陷濱海地區(qū)沙河街組隱伏剝蝕圈閉的地震反射特征為平行反射、空白反射甚至超覆反射等地震假象，故剝蝕尖滅點(diǎn)難以準(zhǔn)確落實(shí)。研究表明研究區(qū)該類圈閉具有地層薄、夾角緩、高阻抗圍巖等3個(gè)特點(diǎn)，難以識(shí)別的主要原因有2個(gè)：一是地震資料分辨率低，形成了平行反射；二是地層厚度薄，受高速圍巖的相干作用，形成了空白反射。提出了地質(zhì)條件約束下運(yùn)用地球物理技術(shù)有效識(shí)別和描述隱伏圈閉的方法，即依據(jù)構(gòu)造演化特征和測(cè)井及錄井資料識(shí)別隱伏剝蝕圈閉，利用頻率屬性和提頻資料描述尖滅線，并計(jì)算出剝蝕尖滅點(diǎn)與地層和不整合面夾角、地層厚度的關(guān)系，最終精確落實(shí)剝蝕尖滅點(diǎn)位置。本文提出的隱伏剝蝕圈閉識(shí)別與描述技術(shù)已成功應(yīng)用于濱海地區(qū)的埕島、孤島、長(zhǎng)堤、樁西、新北等油田，都取得了良好的勘探效果，對(duì)其他地區(qū)類似地層圈閉識(shí)別和剝蝕尖滅線精確落實(shí)具有借鑒意義。

濟(jì)陽(yáng)坳陷；濱海地區(qū)；沙河街組；隱伏剝蝕圈閉；反射假象；剝蝕尖滅點(diǎn)；圈閉識(shí)別與描述

陸相斷陷盆地多期成盆、凹凸相間和多元成烴的地質(zhì)特征決定了地層油藏具有廣泛發(fā)育的可能［1］。濟(jì)陽(yáng)坳陷發(fā)育多級(jí)不整合面，已落實(shí)多個(gè)與其相關(guān)的地層油藏，共探明地質(zhì)儲(chǔ)量4.3×108t［2］。在多年的勘探進(jìn)程中，已形成相對(duì)完善的不整合油藏T-S運(yùn)聚-控藏模式及相應(yīng)的地震描述技術(shù)［2-4］。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1 Tectonic location of the study area

濱海地區(qū)（圖1）位于濟(jì)陽(yáng)坳陷東部，受喜山運(yùn)動(dòng)影響，沙二段沉積晚期遭受抬升剝蝕，與沙一段形成剝蝕不整合，來自樁東凹陷的油氣沿?cái)鄬雍筒徽厦孢\(yùn)移至此形成大規(guī)模地層油藏［5-6］。但本區(qū)不整合結(jié)構(gòu)在地震剖面上表現(xiàn)為平行反射、空白反射甚至超覆反射的地震假象，基于現(xiàn)有地震資料并采用目前成熟的不整合圈閉地震描述技術(shù)，難以正確判斷地層接觸關(guān)系和描述剝蝕尖滅點(diǎn)位置。本文針對(duì)此類地層圈閉，在總結(jié)其發(fā)育特點(diǎn)與剖析地震假象成因的基礎(chǔ)上，提出了地質(zhì)條件約束下運(yùn)用地球物理技術(shù)有效識(shí)別和描述隱伏剝蝕圈閉的方法，有效解決了上述難題。

1 隱伏剝蝕圈閉的提出與成因分析

1.1 隱伏剝蝕圈閉的提出

隱伏剝蝕圈閉是指由于不整合面上覆的高速地層或巖性體而形成的高阻抗背景，受地震資料分辨率和地層厚度影響，真實(shí)地層剝蝕尖滅點(diǎn)淹沒在強(qiáng)反射背景中，形成了平行反射、空白反射甚至超覆反射等地震假象，利用地震資料難以正確判斷地層結(jié)構(gòu)和進(jìn)行描述的剝蝕圈閉。與正常剝蝕圈閉相比，隱伏剝蝕圈閉主要有以下3點(diǎn)不同之處：地層厚度薄，平均厚度為10～40 m；地層產(chǎn)狀平緩，地層與不整合面夾角為2°～10°；不整合面上覆高速地層或巖性體，真實(shí)地層剝蝕尖滅點(diǎn)信息淹沒在強(qiáng)反射背景中，使得地層接觸關(guān)系和描述剝蝕圈閉難以正確判斷。

圖2 研究區(qū)Z306-Z207-Z203-ZX213連井地震剖面及綜合錄井對(duì)比Fig.2 Comparison of crosswell seismic profile and comprehensive logging crossing Z306-Z207-Z203-ZX213 in the study area

如圖2所示，研究區(qū)沙三段厚度自南向北從Z306井的160 m迅速減薄至ZX213井的25 m，無法厘定沙三段究竟是超覆于中生界之上還是剝蝕于沙一段之下，且其不整合點(diǎn)在地震剖面上均不能識(shí)別。在地震剖面上僅表現(xiàn)為TR（中生界頂面）與T2（沙一段底面）同相軸之間厚度減小，不能分辨其地層結(jié)構(gòu)；尤其是地層厚度小于40 m時(shí)（即Z203井與ZX213井之間），T2與TR之間為空白反射，沙三段地層沒有形成同相軸，無法準(zhǔn)確落實(shí)不整合點(diǎn)，從而制約了對(duì)沙三段的勘探。

1.2 地震假象成因分析

圖3 不同頻率正演模型Fig.3 Forward models in different frequencies

分析認(rèn)為，研究區(qū)內(nèi)沙一段底部是淺湖灘壩微相，以生物灰?guī)r為主，速度4 000 m/s；中生界速度約4 200 m/s；沙河街組砂巖速度3 800 m/s，泥巖速度3 300 m/s。以此速度特征為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，依據(jù)實(shí)際地層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正演模型（圖3），中生界和沙河街組依次剝蝕于沙一段底部。模型正演表明，當(dāng)頻率為20 Hz時(shí)，沙一段底部與下伏地層形成強(qiáng)反射界面，受該強(qiáng)反射界面的影響，砂組剝蝕尖滅部分沒有形成波形，形成與沙一段平行的地震反射軸；提高模型正演的頻率至36 Hz時(shí)，模型中的每個(gè)砂組都有相對(duì)應(yīng)的反射同相軸，剝蝕尖滅點(diǎn)相對(duì)清楚。因此，隱伏剝蝕圈閉難以識(shí)別的主要原因有2個(gè)：一是地震資料分辨率低，形成了平行反射；二是地層厚度薄，受高速圍巖的相干作用，形成了空白反射。

2 隱伏剝蝕圈閉識(shí)別

隱伏剝蝕圈閉的隱蔽性導(dǎo)致在地震資料上不能明確判斷其地層結(jié)構(gòu)，筆者提出首先通過構(gòu)造演化史分析明確地層結(jié)構(gòu)，再利用鉆井、測(cè)井、錄井資料進(jìn)行基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別和劃分，進(jìn)一步描述地層結(jié)構(gòu)特征。

2.1 構(gòu)造演化特征分析

圖4 研究區(qū)南北向構(gòu)造演化史剖面Fig.4 Tectonic evolution history section S-N of the study area

構(gòu)造升降作用控制了地層殘留展布特征，因此構(gòu)造演化特征分析是正確認(rèn)識(shí)地層結(jié)構(gòu)特征的前提［7］。濟(jì)陽(yáng)坳陷的形成演化過程可劃分為3個(gè)階段，即裂陷期（孔店組—沙四下亞段）、斷陷期（沙四上亞段—沙三段）和拗陷期（新近紀(jì)—第四紀(jì)），其中斷陷期是濟(jì)陽(yáng)坳陷發(fā)育的主要階段［8-9］。從研究區(qū)南北向構(gòu)造演化史剖面可以看出：沙三段沉積期（圖4a），該區(qū)斷陷活動(dòng)最強(qiáng)，為穩(wěn)定的深湖相，發(fā)育以深灰色泥巖、褐灰色油泥巖及油頁(yè)巖為主的暗色泥巖地層。沙二段沉積晚期（圖4b），受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用，研究區(qū)整體抬升，沙二段被剝蝕殆盡，由于北部抬升程度明顯大于南部，使得殘余沙三段厚度自南向北迅速減薄、逐層剝蝕；沙一段沉積期（圖4c），整個(gè)研究區(qū)又開始下沉，水體逐漸擴(kuò)大，為淺湖相。由此可知，研究區(qū)缺失沙二段，沙三段和中生界依次剝蝕于沙一段底部，形成了地層剝蝕圈閉。

2.2 井資料對(duì)比識(shí)別地層接觸關(guān)系

通過構(gòu)造演化特征分析，明確研究區(qū)在沙一段和沙三段之間形成了地層剝蝕圈閉，再利用鉆井、測(cè)井、錄井資料進(jìn)行基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別和劃分，進(jìn)一步描述地層結(jié)構(gòu)特征。

根據(jù)高分辨率地層對(duì)比原則與方法，代表每一個(gè)基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換的位置均記錄了基準(zhǔn)面旋回變化中可容納空間增加到最大值或減小到最小值單向變化的極限位置，即基準(zhǔn)面旋回二分時(shí)間單元界限［10］。因此基準(zhǔn)面旋回上升到下降或下降到上升的轉(zhuǎn)換點(diǎn)可作為地層對(duì)比的優(yōu)選位置。以鉆井、測(cè)井和地震資料為基礎(chǔ)，根據(jù)巖相物理性質(zhì)的垂向變化、相序或相組合的變化、旋回的疊加樣式、地層的幾何形態(tài)劃分基準(zhǔn)面旋回。如圖5所示，研究區(qū)沙三段整體表現(xiàn)為1個(gè)中期反旋回和4個(gè)短期反旋回，4個(gè)短期反旋回自淺至深分別對(duì)應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ砂組。

在旋回劃分的基礎(chǔ)上再利用測(cè)井資料進(jìn)行地層對(duì)比，將劃分結(jié)果通過合成地震記錄標(biāo)定到地震資料上，參考地震層序劃分結(jié)果將地震不整合或其它類型界面標(biāo)定到鉆井中進(jìn)行相互驗(yàn)證，井震結(jié)合建立了以鉆井剖面為基礎(chǔ)的區(qū)域?qū)有虻貙訉?duì)比格架。由此，對(duì)一直以來有爭(zhēng)議的研究區(qū)沙三段地層結(jié)構(gòu)有了明確認(rèn)識(shí)：Ⅳ砂組向北超覆于中生界之上，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ砂組從南向北依次剝蝕于沙一段之下（圖5、6）。

圖5 研究區(qū)孤東66井層序旋回劃分Fig.5 Sequence cycles division of Well Gudong 66 in the study area

圖6 研究區(qū)Z308-Z306-Z207-Z203-ZX213連井地層對(duì)比剖面Fig.6 Stratigraphic correlation profile crossing wells Z308-Z306-Z207-Z203-ZX213 in the study area

3 隱伏剝蝕圈閉描述

地層尖滅線是控制油氣成藏的重要因素，準(zhǔn)確確定地層尖滅線的位置對(duì)于指導(dǎo)勘探開發(fā)具有重要意義［11］。受地震資料分辨率限制，不能根據(jù)砂組頂面反射同相軸的減弱或消失準(zhǔn)確判斷地層尖滅線的位置，需要利用多種屬性首先描述尖滅線平面展布形態(tài)，再結(jié)合薄層正演模型和提頻資料來精確落實(shí)尖滅點(diǎn)。

3.1 地球物理屬性描述尖滅線

從正演模型可以看出（圖7），受下伏地層尖滅點(diǎn)的影響，沙一段底部灰?guī)r頂面反射不再是一條平直的強(qiáng)反射同相軸，在尖滅點(diǎn)處同相軸會(huì)呈現(xiàn)輕微上拱現(xiàn)象［12］，且在尖滅點(diǎn)處波形明顯拉長(zhǎng)，頻率減小，因此頻率類和波形類屬性可作為屬性預(yù)測(cè)的指征。

在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，頻率類屬性更能反映尖滅點(diǎn)位置。如圖8所示，沿T2同相軸提取瞬時(shí)頻率屬性（剖面之上的紅線代表瞬時(shí)頻率值），在Ⅰ砂組、Ⅱ砂組的尖滅點(diǎn)附近，瞬時(shí)頻率發(fā)生明顯突變。據(jù)此，提取整個(gè)工區(qū)的瞬時(shí)頻率，平面上顏色由紅色變?yōu)榘咨臈l帶頻率從38.65 Hz突變?yōu)?0.16 Hz，該條帶在平面上的展布形態(tài)分別代表了Ⅰ砂組、Ⅱ砂組的尖滅線位置。然而，該條帶只能反映尖滅點(diǎn)的大體位置和平面展布形態(tài)，對(duì)于精確落實(shí)尖滅點(diǎn)的位置還需要結(jié)合提頻屬性剖面。

圖7 尖滅點(diǎn)反射正演模型Fig.7 Reflection forward model of pinchouts

圖8 典型地震剖面及瞬時(shí)頻率平面預(yù)測(cè)圖Fig.8 Typical seismic profile and instantaneous frequency prediction of the study area

3.2 提頻屬性剖面落實(shí)尖滅點(diǎn)

正演模型表明，當(dāng)?shù)卣鸱直媛蔬_(dá)到36 Hz時(shí)，隱伏剝蝕圈閉的地層剝蝕點(diǎn)能夠較為準(zhǔn)確地表現(xiàn)，因此，提高地震分辨率是追蹤隱伏剝蝕圈閉的首要手段。對(duì)提頻后資料進(jìn)行了反（負(fù)）二階微商變換屬性處理，處理過的屬性剖面縱向分辨率有所提高；同時(shí)對(duì)剖面的能量進(jìn)行了均衡，一些較弱的地震反射能夠較好的顯示出來，從而使尖滅點(diǎn)處的弱軸反射較明顯的體現(xiàn)出來。如圖9所示，在常規(guī)剖面中，Ⅰ砂組同相軸若隱若現(xiàn)，不能準(zhǔn)確判斷尖滅點(diǎn)位置；在提頻屬性剖面中，Ⅰ砂組同相軸得到加強(qiáng)，能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行層位追蹤，提高了尖滅點(diǎn)的精度。

圖9 研究區(qū)常規(guī)剖面（a）與提頻屬性剖面（b）對(duì)比Fig.9 Comparison of normal section（a）and frequency profile（b）of the study area

3.3 公式推導(dǎo)落實(shí)厚砂組最大剝蝕范圍

濱海地區(qū)沙河街組砂巖阻抗高、泥巖阻抗低，因此地震資料上同相軸代表砂巖頂面反射。對(duì)于砂巖厚度較小的地區(qū)，砂巖頂面尖滅點(diǎn)位置即可代表該砂組的發(fā)育范圍；對(duì)于砂巖厚度較大的地區(qū)，砂巖底面的尖滅點(diǎn)位置才能代表該砂組的發(fā)育范圍。如圖10所示，對(duì)于砂巖厚度達(dá)到100 m的砂組ECDG，運(yùn)用前面所述方法只能求出C點(diǎn)位置，而該套砂巖真正的發(fā)育范圍應(yīng)該是D點(diǎn)，即應(yīng)當(dāng)求出CD段長(zhǎng)度x。已知A、B兩井點(diǎn)之間距離s、這兩口井在該套砂巖的鉆探深度h1、h2，以及該套砂巖的視厚度m，可計(jì)算出x值為

因此，知曉兩口井的坐標(biāo)及其同一地層的鉆探深度，利用式（1）可實(shí)現(xiàn)地層剝蝕線的科學(xué)定量外推，從而在理論上可求取任何厚度的砂巖底面剝蝕尖滅點(diǎn)位置，真正代表了該套地層的最大剝蝕范圍。

圖10 厚層砂巖正演模型Fig.10 Forward model of thick sandstone

4 應(yīng)用效果

研究區(qū)沙三段勘探一直以構(gòu)造油藏為主要目標(biāo)，隨著構(gòu)造圈閉的逐一發(fā)現(xiàn)，近10年來勘探一度停滯。通過構(gòu)造演化分析和測(cè)井資料對(duì)比等基礎(chǔ)地質(zhì)資料分析，重新認(rèn)識(shí)了沙三段的地層結(jié)構(gòu)為“頂剝底超”，也存在地層剝蝕油藏。通過對(duì)該區(qū)進(jìn)行瞬時(shí)頻率屬性分析和提頻資料的應(yīng)用，精確描述了沙三段3個(gè)砂組的剝蝕尖滅線位置（圖11），落實(shí)剝蝕圈閉14.1 km2，預(yù)測(cè)地質(zhì)儲(chǔ)量487×104t，最終建議部署了3口井位，鉆探成功率達(dá)到100%。

圖11 研究區(qū)沙三段構(gòu)造圖Fig.11 Structure map of Member 3 of Shahejie Formation in the study area

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)類似于濱海地區(qū)沙河街組剝蝕圈閉的描述，需要從圈閉成因分析、地震手段利弊分析、地層結(jié)構(gòu)分析依次入手，綜合形成地質(zhì)約束和地球物理技術(shù)雙重因素控制下的隱伏剝蝕圈閉識(shí)別與描述技術(shù)，從而有效解決隱伏剝蝕地層油藏剝蝕線預(yù)測(cè)不準(zhǔn)的難題。實(shí)踐證明，這套技術(shù)體系已成功應(yīng)用于濱海地區(qū)的埕島、孤島、長(zhǎng)堤、樁西和新北等油田，都取得了良好的勘探效果，對(duì)其他地區(qū)類似地層圈閉的識(shí)別和剝蝕尖滅線的精確落實(shí)具有借鑒意義。

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Identification and description of buried denudation trap in Shahejie Formation in coastal area of Jiyang depression

WU Xiaohe1，2
（1.School of Energy Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China；2.Geophysical Research Institute，Shengli Oilfield Branch Company，Sinopec，Dongying，Shandong257022，China）

The seismic reflection characteristics of buried denudation trap in Shahejie Formation in coastal area of Jiyang depression are parallel，blank or overlapping reflection，causing the difficulty to accurately describe the erosion pinch-out.Research shows that the trap characteristics in the study area are summarized as thin bed，small slope and high impedance of surrounding rock.The two reasons causing the difficulty of trap description are：poor seismic resolution that causes parallel reflection，and blank reflection because of the thin strata and interference of high velocity surrounding rock.A method to identify and describe the buried denudation traps is established with geophysics techniques constrained by geological conditions.Buried denudation traps are identified based on the structural evolution and logging data.The pinch-out line is described with frequency attribute and increased frequency information，then the relationship of erosion pinch-out with dip angle of stratigraphic and unconformity and the stratigraphic thickness is calculated，and the accurate position of erosion pinch-out is finally determined.The proposed technique is used for Chengdao，Gudao，Changdi，Zhuangxi and Xinbei oilfields with good exploration results.The method can provide reference for identification of stratigraphic traps and description of the erosion pinch-out.

Jiyang depression；coastal area；Shahejie Formation；buried denudation trap；false appearance of reflection；erosion pinch-out；identification and description of trap

吳笑荷.濟(jì)陽(yáng)坳陷濱海地區(qū)沙河街組隱伏剝蝕圈閉識(shí)別與描述［J］.中國(guó)海上油氣，2017，29（6）：67-74.

WU Xiaohe.Identification and description of buried denudation trap in Shahejie Formation in coastal area of Jiyang depression［J］.China Offshore Oil and Gas，2017，29（6）：67-74.

TE132.1

A

1673-1506（2017）06-0067-08

10.11935/j.issn.1673-1506.2017.06.008

*“十三五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“勝利油田特高含水期提高采收率技術(shù)（編號(hào)：2016ZX05011）”、“渤海灣盆地精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)（三期）（編號(hào)：2016ZX05006）”部分研究成果。

吳笑荷，女，高級(jí)工程師，2008年獲中國(guó)石油大學(xué)（北京）碩士學(xué)位，主要從事層序地層、沉積學(xué)和油氣勘探方面的研究工作。地址：山東省東營(yíng)市北一路210號(hào)勝利油田物探研究院（郵編：257022）。E-mail：wuxiaohe.slyt＠sinopec.com。

2017-02-21改回日期：2017-06-06

（編輯：馮 娜）