生物礁地震地質(zhì)綜合識別技術(shù)
——以ZJ坳陷為例

邢占濤 ，韓建光 ，何文剛 ，任玉秀

（1.中國華電集團科學(xué)技術(shù)研究總院有限公司，北京 100070；2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037；3.中國石油大學(xué)（北京），北京 102249；4.中國華電集團清潔能源有限公司，北京 100070）

0 引言

生物礁因為具有高孔隙度和高滲透率，進而成為石油、天然聚集的有利場所［1-4］。已成功開發(fā)的生物礁油氣田具油氣儲量豐度大、產(chǎn)能高的特點，在油氣勘探開發(fā)中占有十分重要的地位，一直是油氣勘探的重點探索目標(biāo)［5-7］。

前人針對生物礁開展了大量的研究，包括石油地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理等多個學(xué)科分析，常規(guī)的儲層預(yù)測技術(shù)一般很難對其進行識別，新技術(shù)、新方法的應(yīng)用將推動生物礁研究向深度和廣度上的發(fā)展。其中，地球化學(xué)方法將繼續(xù)發(fā)揮其巨大的作用，更好地用于高精度測年和恢復(fù)古沉積環(huán)境和古氣候，同時，將繼續(xù)重視地震勘探技術(shù)［8-9］。

生物礁最明顯的地震識別標(biāo)志是在隆起區(qū)形成丘形反射，典型的生物礁體在地震反射特征上表現(xiàn)為頂部振幅較強且連續(xù)、內(nèi)部反射雜亂和不連續(xù)［10］。然而，火山、古潛山、巖丘等地質(zhì)體的地震反射特征與碳酸鹽巖隆十分相似［11］，其中火成巖體的地震反射特征與生物礁地震反射特征最為相似，同樣表現(xiàn)出局部隆起特征，內(nèi)部反射雜亂或空白，且頂面往往出現(xiàn)強反射特征?？碧綄嵺`表明，地震-地質(zhì)配套解釋是其他工作的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，可以提高礁體識別的準(zhǔn)確性和鉆探的成功率［12］。

1 地質(zhì)概況

ZJ坳陷是發(fā)育在南海西北陸坡區(qū)的新生代裂谷型坳陷，地理位置處于西沙群島的西南部海域，海水深度在200～2 000 m。ZJ坳陷中新統(tǒng)的三亞組和梅山組海相碳酸鹽巖所占比重較大，儲集類型多樣，分布范圍廣，圈閉規(guī)模大，早期斷層持續(xù)活動，具備形成大油氣田的條件。前期工作重點放在的碎屑巖儲集體，對碳酸鹽巖的儲集體研究程度不夠，特別是對生物礁的時空分布缺乏整體認識，因此，有必要對南海北部探區(qū)重點目標(biāo)區(qū)碳酸鹽巖的分布特征開展研究。

本文以ZJ坳陷區(qū)為例，進行生物礁地震地質(zhì)綜合識別技術(shù)研究。本區(qū)中新世時期，整體以局限—開闊淺海沉積環(huán)境為主，發(fā)育淺海臺緣斜坡相、碳酸鹽巖淺灘、瀉湖及島緣扇，沉積砂體、古潛山、泥底辟及巖丘等地質(zhì)體并不發(fā)育（見圖1）。通過宏觀地震相、地震反演及沉積相等地震地質(zhì)綜合研究，識別出古隆起生物礁、臺地邊緣生物礁和斜坡—盆地中孤立礁等3種類型生物礁，同時根據(jù)生物礁相模式對單個礁體進行解剖，劃分出7個生物礁有利相帶區(qū)，解決了本區(qū)無井生物礁識別問題，從而為勘探甜點區(qū)優(yōu)選提供有利依據(jù)，大大提高了鉆探成功率。

2 生物礁發(fā)育類型

隨著國內(nèi)外生物礁勘探的逐漸興起，許多專家結(jié)合生物礁生長理論和勘探實踐對生物礁發(fā)育的有利區(qū)帶和類型進行了探討［13-15］。在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合該地區(qū)的地質(zhì)背景，在對區(qū)域生物礁調(diào)研的基礎(chǔ)上，按照生物礁的發(fā)育規(guī)律，利用工區(qū)實際地震資料，建立了3種類型生物礁發(fā)育模式，劃分出礁體有利發(fā)育相帶，并對單個礁體進行了識別和解剖。

圖1 ZJ坳陷中新統(tǒng)沉積相

2.1 臺地邊緣生物礁發(fā)育模式

生物礁生長需要陽光充足、水體清潔、水深適宜等特定的沉積環(huán)境，而淺海環(huán)境往往能較好地滿足這些條件。生物礁最有利的儲集相帶為臺內(nèi)以及臺緣坡折帶，發(fā)育于淺水環(huán)境，在坡折帶區(qū)水體越淺，越有利于生物礁的發(fā)育。按照坡折帶發(fā)育理論，ZJ坳陷生物礁構(gòu)造主要分布在臺緣斜坡相帶，在臺地邊緣斜坡相與開闊淺海相均可見生物礁發(fā)育（見圖2）。

圖2 ZJ坳陷Line2800測線沉積結(jié)構(gòu)

2.2 古隆起生物礁發(fā)育模式

陸亞秋等［16］認為，生物礁的發(fā)育受古地貌和古沉積環(huán)境的控制，一般發(fā)育在相對隆起的區(qū)域，同時在構(gòu)造高部位進行建造。研究區(qū)內(nèi)古地貌高部位主要包括繼承性凸起與漸新世殘余火山等，在這些古地貌高部位附近先后發(fā)現(xiàn)了一些生物礁構(gòu)造。

2.3 斜坡—盆地孤立礁發(fā)育模式

趙宗舉［17］提出礁灘儲集層可分為臺內(nèi)礁灘、臺緣礁灘以及斜坡—盆地中的孤立礁灘等3類，其中斜坡—盆地中孤立礁發(fā)育的規(guī)模與古地理環(huán)境各不相同，小的孤立礁可以是幾十米寬的深水泥丘，大的孤立礁可以是一個碳酸鹽巖臺地。孤立礁發(fā)育一般受Ⅰ型層序界面及與其相關(guān)的長期低位暴露的淡水淋溶及白云石化作用影響，且多發(fā)育于斜坡扇和低位扇中。孤立礁發(fā)育的數(shù)量遠不及臺地邊緣礁和古隆起生物礁，多形成于相對深水區(qū)，且礁體的造礁生物種類與前2類明顯不同，除了泥質(zhì)含量較多之外，往往還具有繼承性和持續(xù)生長的特點。地震剖面上孤立礁形態(tài)特征較明顯，剖面上發(fā)育完整的Ⅰ型層序，紅框內(nèi)發(fā)育斜坡扇，扇尾經(jīng)過抬升暴露進而發(fā)育孤立礁（見圖3）。

圖3 ZJ坳陷孤立礁實例

3 生物礁邊界地震識別方法

在地質(zhì)模式指導(dǎo)下，依據(jù)生物礁相模式，結(jié)合地震相、地震反演等手段，在地震剖面上精細識別和刻畫礁灘構(gòu)造、巖性體的巖性邊界，區(qū)分物性特征差異，并對單個礁體進行解剖，劃分礁體發(fā)育有利相帶。

3.1 振幅強度法

地震振幅反映了地震反射強度，根據(jù)強度的變化識別生物礁。發(fā)育生物礁的地層與圍巖表現(xiàn)出很大的不同，生物礁儲層的振幅表現(xiàn)為頂?shù)走B續(xù)、內(nèi)部不連續(xù)。圖4和圖5分別為Line1200及Line1220線孤立礁發(fā)育的振幅強度剖面，可以根據(jù)振幅強弱變換及連續(xù)性來確定生物礁邊界。

圖4 Line1200線振幅強度剖面

圖5 Line1220線振幅強度剖面

3.2 瞬時相位剖面法

瞬時相位是目前識別地震異常體的一種常用手段，它反映了地震能量的變化，也能反映儲層的非均質(zhì)性。根據(jù)地震相位的變化，可確定生物礁發(fā)育的邊界。圖6為Line2000線常規(guī)變密度及瞬時相位剖面，根據(jù)相位的雜亂變化可以確定生物礁的邊界。

圖6 Line2000線常規(guī)變密度與瞬時相位剖面

3.3 速度反演法

生物礁體跟圍巖相比，在速度上屬于從低速進入高速，聲波及阻抗曲線上呈現(xiàn)明顯的臺階變化，地震反射表現(xiàn)為強振幅波峰，連續(xù)性較好，容易識別和追蹤。生物礁發(fā)育的區(qū)域通常表現(xiàn)為振幅異常及低速異常。地震振幅剖面上，生物礁發(fā)育區(qū)域，地震同相軸表現(xiàn)為不連續(xù)，振幅異常，地震反射外形表現(xiàn)上凸或下凹狀，內(nèi)部反射表現(xiàn)為雜亂、無反射。速度反演剖面上，礁體表現(xiàn)為連續(xù)的低速體，平行反射，振幅連續(xù)，礁體邊界清楚，容易識別（見圖7）。

圖7 Line2020線常規(guī)變密度地震剖面與速度反演剖面

4 生物礁平面分布

以地震剖面的沉積結(jié)構(gòu)解釋為指導(dǎo)，礁體外形的多方法識別為手段，完成了ZJ坳陷全區(qū)生物礁構(gòu)造的解釋與成圖。由于遵循沉積相指導(dǎo)的原則，因此能較好地結(jié)合生物礁發(fā)育規(guī)律開展地震解釋工作，保證礁體解釋的合理性。通過對研究區(qū)每一條二維線地震剖面的地震相識別，劃分出不同的沉積相帶及其分布范圍，然后根據(jù)地震相-沉積相的對應(yīng)關(guān)系，把不同二維線地震剖面上的地震相投影到平面上進行組合，按沉積規(guī)律轉(zhuǎn)化為沉積相平面分布圖（見圖8）。

圖8 ZJ坳陷生物礁平面分布

5 結(jié)論

1）研究區(qū)中新世時期整體以局限—開闊淺海沉積環(huán)境為主，其中ZJ坳陷以開闊海沉積環(huán)境為主，適合生物礁的生長，共識別出古隆起生物礁、臺地邊緣生物礁和斜坡—盆地中孤立礁等3種類型生物礁。

2）在地質(zhì)模式的指導(dǎo)下，總結(jié)出3種生物礁地震識別方法，利用生物礁相模式對單個礁體進行解剖，準(zhǔn)確識別礁體邊界，共劃分出7個生物礁有利區(qū)，為勘探甜點區(qū)優(yōu)選提供有利依據(jù)，大大提高了鉆探成功率。

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