地震地質(zhì)綜合解釋技術(shù)在東海西湖凹陷A氣田的應用

劉建斌，趙 洪，唐賢君，李 帥，劉慶文

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

西湖凹陷西部斜坡帶A氣田自投入開發(fā)以來，多口開發(fā)井鉆探表明含氣砂體橫向變化大，造成氣田可動用儲量大幅減少，因此在氣田周邊尋找替代儲量迫在眉睫。目前針對該氣田成藏條件的研究還存在諸多問題，嚴重制約著氣田周邊擴儲目標的搜索。如已鉆井均位于古隆起上方，所鉆遇油氣層呈現(xiàn)“薄、散、弱”的特征；針對該構(gòu)造的沉積亞相及微相刻畫不清，導致砂體縱橫向展布特征明。因此本次研究擬運用構(gòu)造地質(zhì)學與地震沉積學等地質(zhì)綜合解釋技術(shù)，優(yōu)選參數(shù)進行儲層地震學的細致刻畫，為有效解決A氣田的開發(fā)困境，為下步擴儲目標的搜索提供可靠依據(jù)。

本文首先在地震資料精細解釋的基礎上，對斷裂及構(gòu)造演化特征進行分析，鎖定有利目標發(fā)育區(qū)及主要目的層系；然后遵循由已知到未知的研究思路，運用地震沉積學的研究方法精細刻畫A氣田及周邊沉積相的展布特征，精細刻畫有利目標區(qū)砂體空間展布特征；最后通過正反演交叉驗證分析為井位部署提供可靠依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

西湖凹陷位于東海陸架盆地東北部，構(gòu)造整體呈北北東向展布，是東海陸架盆地中規(guī)模最大的第三系含油氣凹陷[1-3]。西湖凹陷總體上可劃分為東緣陡坡、中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶及西部緩斜坡帶等一級構(gòu)造帶。研究區(qū)所在的西部緩坡帶由南向北又分為天臺斜坡帶、平湖斜坡帶與杭州斜坡帶。西湖凹陷主要經(jīng)歷了基隆運動、雁蕩運動、甌江運動、玉泉運動、花港運動、龍井運動及海槽運動等7次重要的構(gòu)造運動。在此基礎上新生代地層自下而上主要由始新統(tǒng)平湖組、漸新統(tǒng)花港組、中新統(tǒng)龍井組、玉泉組和柳浪組、上新統(tǒng)三潭組及第四系東海群組成[4-10]。平湖組是目前主力目的層系，由下到上分為12段，其中P12-P10為平五段，P9-P8為平四段，P7-P5為平三段，P4-P3為平二段、P2-P1為平一段。T30為平湖組與花港組的分界面，T31、T32、T33、T34依次為平湖組1～4段的底分界面，T40為平湖組底界面。

西湖凹陷A油氣田位于西湖凹陷平湖斜坡帶北部（以下簡稱平北區(qū)）（圖1）的古隆起之上，骨干反向斷裂延伸方向呈北東向與平中區(qū)發(fā)育的平湖主斷裂方向斜交。A油氣田次級斷裂延伸方向多呈北西西向和近南北向，其中北西西向斷層主要位于反向斷層下降盤，近南北向斷層主要位于反向斷層上升盤，兩組反向斷層均交于北東向反向斷層，平面組合具有明顯的拉張扭動特征。

圖1 西湖凹陷A氣田區(qū)域位置圖及東西向剖面Fig.1 Regional position map and east-west section of A gas fi eld in Xihu depression

2 構(gòu)造演化特征

為對A地區(qū)古隆起背景下的砂體發(fā)育特征進行分析，本文通過對近年來新采集三維地震資料進行精細分析的基礎上，針對研究區(qū)在古隆起背景下的砂體發(fā)育規(guī)律進行精細研究。

2.1 砂體發(fā)育的構(gòu)造演化特征

針對研究區(qū)地震特征分析表明，研究區(qū)北東—北北東向斷層對T30界面之下的平湖組地層具有明顯的控制作用，具體表現(xiàn)為控制A古隆起的反向斷裂下降盤平湖組地層厚度明顯大于上升盤，是北東向斷層在張扭性作用下所控制的沉積體。地震剖面特征可見基底古隆起之上地層普遍發(fā)育褶皺，其中平湖組地層褶皺多出現(xiàn)在T32界面上下，其形態(tài)存在顯著的不同（圖2）。平湖組上部地層震反射波組具平行、亞平行結(jié)構(gòu)，發(fā)育有明顯的不對稱背斜，背斜向古隆起一側(cè)的翼部地層傾角較陡，遠離古隆起一側(cè)的翼部地層傾角較平緩（圖2）。平湖組下部地層表現(xiàn)為正牽引特征，近古隆起一側(cè)表現(xiàn)出明顯的牽引特征，表明回傾背斜主要形成于地層沉積之后，古隆起之上的平湖組地層具有先沉積、后褶皺的成因模式。

平湖組沉積時期平北區(qū)總體為西高東低的古地貌背景，其中A古隆起存在略高于兩側(cè)的地貌形態(tài)，且其相對較弱的構(gòu)造活動致使古隆起內(nèi)側(cè)反向斷層控制的半地塹內(nèi)、外側(cè)順向斷階區(qū)為厚砂體沉積的有利區(qū)。平湖組沉積末的玉泉運動時期，在海礁隆起抬升作用的帶動下，在緊鄰古隆起側(cè)翼的T32之下的平湖組地層受古隆起強烈抬升影響，表現(xiàn)為明顯的翹傾牽引形態(tài)；T32之上的平湖組地層多位于古隆起之上，古隆起垂向抬升作用順反向斷層向上傳遞，并逐步轉(zhuǎn)化為垂直斷層的側(cè)向擠壓作用，形成不對稱的回傾背斜形態(tài)。

圖2 平北地區(qū)過A古隆起與B古隆起地震剖面Fig.2 The A paleo uplift and B paleo uplift seismic pro fi les in the north of Ping Bei area

2.2 厚砂體發(fā)育時期研究

本文針對新三維工區(qū)的精細追蹤表明，平湖組P7段是A氣田一個重要的填平補齊界面。地震剖面研究表明反向斷層雖斷至P7以上，但P7以上地層整體表現(xiàn)為寬緩的斜坡特征，P7之上地層沉積時古隆起已被填平，受斷層影響相對較?。籔7以下的地層則受控于明顯的斷陷作用，此外P7之下地層受反向斷層及其所控制的古隆起分隔作用顯著，具有明顯的東厚西薄的特征（圖3）。研究區(qū)古隆起南北兩側(cè)主控斷層古落差在P7層之上顯著降低，反映P7之上地層沉積時期反向斷層的生長活動明顯減弱，P7砂層組之下的地層具有明顯的生長斷陷特征。因此P7砂層組沉積時期是平北區(qū)盆地斷—拗轉(zhuǎn)換的重要時期，其區(qū)域性的厚泥巖段之下發(fā)育受生長斷層控制顯著的厚層砂體發(fā)育的條件。

圖3 A氣田地震剖面（P7層拉平）Fig.3 A gas fi eld seismic pro fi le (P7 layer fl attening)

區(qū)域研究表明，研究區(qū)存在兩期張裂作用：一期張裂作用發(fā)生于古新世時期，形成北東向西傾張性斷層控制的洼隆結(jié)構(gòu)；二期張裂作用發(fā)生于始新世平湖組沉積時期，在近東西向的拉張背斜下，先存北東向斷層張扭，派生北西西向和近南北向次級斷層。本文通過構(gòu)造演化及古地形特征分析研究表明：研究區(qū)第二期張裂時期，北北東向平湖主斷裂持續(xù)生長并向北延伸，激活了平北區(qū)控制古隆起的一期現(xiàn)存斷裂。平北區(qū)平湖組P9及以下地層在二期張裂作用下，呈現(xiàn)為顯著的洼隆相間的構(gòu)造格局；P9-P7沉積時期，來自南部平湖大斷裂的張裂作用相對減弱，但仍控制平湖地區(qū)的沉積。古隆起發(fā)育較多的A地區(qū)對應力作用相對敏感，北東向斷裂活動表現(xiàn)為急劇減弱，因此其隆洼相間的古地貌格局在P9-P7沉積時期逐漸被填平補齊，早期的洼隆相間格局變?yōu)榻y(tǒng)一的斜坡。南部的平湖大斷裂張裂作用雖有減弱，但仍繼承性活動，控制了更大范圍的地層厚度。因此在A地區(qū)古隆起兩側(cè)的地區(qū)，P8及以下隆洼相間的古地貌有利于厚砂體的沉積。

3 地震沉積學研究

地震沉積學方法是目前沉積學研究的重要手段，但受控于地震資料分辨率等因素，在研究區(qū)之前的研究中未見有良好效果。本次研究遵循由已知到未知的研究思路，首先在井網(wǎng)相對較密集的氣田范圍內(nèi)選擇合適的研究方法，再將其應用到氣田周邊地區(qū)，為后續(xù)鉆探目標的搜尋和評價提供可靠的依據(jù)。

3.1 開發(fā)井區(qū)地震沉積學解剖

本次研究重點解剖的A氣田始新統(tǒng)平湖組P8-P2段地層，從已鉆井表明該平湖組地層具有砂體橫向變化快的特點。因此本次研究在地震資料精細解釋的基礎上，運用地震沉積學的技術(shù)手段，精細刻畫古隆起之上及兩側(cè)沉積相展布特征。

在高精度層序地層學研究的基礎上，本文通過等時地層切片的方法研究分析不同地質(zhì)時代的沉積演化特征。本次研究由淺至深將P8-P2段地層進行了40等分，從淺至深依次為1-40號切片。其中40號切片顯示（圖4），P8底部發(fā)育一條近南北向的寬約450m的下切河道，主河道附近有分支河道及河口壩發(fā)育，反映了P8沉積期控于洼隆相間地貌格局，辮狀河三角洲發(fā)育的沉積特征。目前已鉆探井A-3井位于主河道上，鉆遇單砂體厚25.9m，GR曲線表現(xiàn)為低幅鐘型特征且砂體正韻律特征明顯，表現(xiàn)為典型的水下分流河道特征。其附近的A-4鉆井實際鉆遇砂體厚17m，GR曲線為漏斗型且砂體反韻律特征明顯，與切片反映的孤立砂體表現(xiàn)為河口壩沉積。其余未鉆遇主河道與河口壩的井，鉆后均表明砂體厚度小或不發(fā)育，表現(xiàn)為地層切片所分析的沉積特征與實鉆結(jié)果高度吻合。

圖4 40號地層切片及沉積微相圖Fig.4 Stratigraphic section 40 and sedimentary microfacies

由切片分析表明P7段為最大海泛期，水體較深且海侵范圍最廣，盆地缺乏陸源物質(zhì)的供應而形成了一套區(qū)域性泥質(zhì)沉積物，并且隨著水體不斷加深與，潮汐作用增強，砂體受潮汐作用改造形成了孤立的潮汐砂壩及北東-南西方向展布的潮道砂體。從已鉆遇少量砂體情況來看砂巖粒度較細，以細砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖為主。

P7之后隨著地層的填平補齊，A區(qū)進入平緩斜坡背景沉積階段，海平面逐漸下降，平湖組進入海退階段，三角洲進入大規(guī)模建設期，表現(xiàn)為進積發(fā)育的特征，P5沉積時期為海退期，從25號切片（圖5）可見，砂巖平面呈南西—北東向展布，水下分流河道不斷分叉向前推進，砂巖以水下分流河道砂體及河口壩砂體為主。

圖5 25號地層切片及沉積微相圖Fig.5 Stratigraphic section 25 and sedimentary microfacies

P2沉積時期，隨著海平面的進一步下降，三角洲不斷向前推進，該時期A區(qū)已出露水面，進入三角洲平原沉積階段。砂巖主要以分流河道砂體為主，整體表現(xiàn)為泥包砂的特征，砂巖以細砂巖及粉砂巖為主，測井曲線多見鐘型及箱型，表現(xiàn)為曲流型的三角洲平原分流河道特征。

綜合研究表明利用切片的地震沉積學分析較好的刻畫了沉積砂體平面展布特征，揭示了垂向沉積演化規(guī)律：平湖組初始沉積時期，受早期洼隆相間古地形影響，發(fā)育辮狀河三角洲沉積。隨著海平面的上升，至P7時期達到最大海泛面，沉積一套區(qū)域性泥巖蓋層，并且地形逐漸被填平補齊。之后平湖組進入寬緩斜坡背景的海退沉積期，三角洲進積發(fā)育，A區(qū)由三角洲前緣過渡為三角洲平原沉積。

3.2 開發(fā)井區(qū)周邊地震沉積學解剖

從A氣田內(nèi)部的地震沉積學研究結(jié)果來看，地層切片所反演的沉積特征與已鉆井結(jié)果高度吻合，從而證實了地震沉積學方法對在研究區(qū)的適用性，因此將這種方法應用到氣田周邊的目標搜索。

從古隆起內(nèi)側(cè)P8層地層切片（圖6）來看，在斷槽輸砂與反向斷層控砂的共同作用下，整個A古隆起內(nèi)側(cè)發(fā)育大型河道沉積，河道沿反向斷層呈南西—北東向展布，多見砂礫巖及中粗砂巖等粗相帶發(fā)育，反映了較強的水動力條件。

從古隆起外側(cè)受多條斷層控制的順向斷階影響，呈現(xiàn)西北高東南低的地貌格局，從P5層地層切片（圖6）來看，水道較為發(fā)育且整體呈西北—東南方向展布，C構(gòu)造位于斷層下降盤的有利砂體發(fā)育區(qū)且位于主河道位置，斷層下降盤為砂體卸載提供足夠的可容納空間，易于形成有利的儲層條件。目前鉆遇水下分流河道單層細砂巖34m、中砂巖26m，地層切片分析預測結(jié)果與實鉆吻合度高。

圖6 A古隆起內(nèi)側(cè)P8層、外側(cè)P5層地層切片F(xiàn)ig.6 P8 layer inside and P5 layer outside section of A paleo uplift

4 儲層正反演對比分析

儲層反演是地震與孔、滲、飽等油氣信息不可或缺的橋梁，通過反演彈性參數(shù)我們可以將地震界面信息轉(zhuǎn)換為更為直觀、物理意義更強的地層巖性、物性、甚至流體信息。本文基于重處理地震資料及區(qū)塊已有三口探井進行巖石物理分析，在對C-1井鉆前反演分析并面臨多解性的現(xiàn)狀下，對P8a及P10進行正演分析并進行正反演對比，有效提高儲層預測精度。

基于與巖性相關較好的梯度屬性，本文建立了P8a三套砂巖疊置的地質(zhì)模型（圖7），由于P8a段砂巖孔隙度在13%左右，屬于深層致密砂，因此砂巖模型定義為阻抗大于上下圍巖的高阻砂巖。同時對三套砂巖疊置關系進行地質(zhì)參數(shù)調(diào)試，進行疊后及疊前正演分析。

疊后正演效果可以看出（圖7），該三套砂巖疊置模式對應的地震正演結(jié)果與實際疊后地震特征相似，即在主力層P8a段，地震存在相位反轉(zhuǎn)，由正—負—正轉(zhuǎn)換的特征；而在疊前正演的各個部分疊加效果可以看到，疊前正演近、中角度在P8a處同向軸較為連續(xù)，而在遠角度則存在相位反轉(zhuǎn)，這些都與實際疊前部分疊加地震信息相吻合，這樣不管是疊后還是疊前，該砂體地質(zhì)模式很好地匹配地震信息。

圖7 C-1井主力層P8a模型正演分析Fig.7 Forward analysis of P8a model of C-1 well

此外從梯度屬性可以看到主力層P10的砂頂梯度屬性清晰且連續(xù)，而底界不清晰，因此本文認為兩套砂巖應該為一套大厚砂，中間夾雜一套薄泥巖，導致地震存在一個相位變化?；诖苏J識，本文設計了大套厚砂夾一套薄泥巖的地質(zhì)模型（圖8），其中左上角為砂體地質(zhì)模型，紅色為高阻砂巖，綠色為相對低阻泥巖，我們通過對比下方正演結(jié)果及實際疊后地震剖面表明兩者存在較高地吻合度，這也從側(cè)面說明該種砂體發(fā)育模式的合理性。

圖8 C-1井主力層P10模型正演分析Fig.8 Forward analysis of P10 model of C-1 well

基于鉆前正、反演分析基礎上，將C-1井鉆后數(shù)據(jù)作為井約束到低頻建模、儲層反演等工作，開展C-1井鉆后反演分析。通過鉆前鉆后對比表明鉆后反演與鉆前結(jié)果在主力層P8a、P8b及P10展布基本一致，且P8a的鉆后砂體反演展布與假定的三套砂巖疊置模式更吻合，表明地震地質(zhì)綜合解釋技術(shù)可以在西湖凹陷平北區(qū)有效應用。

5 結(jié)論

（1）在地震資料精細解釋的基礎上，對研究區(qū)構(gòu)造演化史進行分析，認為平北區(qū)平湖組地層先沉積后褶皺，古隆起兩側(cè)局部褶皺帶既有利于早期物源的沉積又有利于后期油氣的聚集和保存，是研究區(qū)最有利的成藏構(gòu)造區(qū)帶；

（2）首次針對研究區(qū)應用地震沉積學的研究方法，精細刻畫出了A氣田區(qū)沉積相演化及展布特征，其結(jié)果與探井、開發(fā)井高度吻合，并對周邊少井及無井區(qū)沉積相展布特征進行了系統(tǒng)研究表明結(jié)果可信；

（3）應用疊前彈性參數(shù)反演對圈定目標區(qū)儲層的空間展布特征進行了精細刻畫，并通過正演模擬的方法對反演結(jié)果進行了交叉驗證，保證了反演結(jié)果的可靠性，研究方法為A氣田周邊的油氣勘探提供技術(shù)支撐。