黔西南晴隆頁(yè)巖氣勘探潛力研究
——以石炭系舊司組為例

吳聞靜，雷 揚(yáng)，蔣華忠，李 穎，周德帥

(中石化石油工程地球物理有限公司南方分公司，四川 成都 610041)

黔西南地區(qū)從泥盆系早期開(kāi)始，海水由廣西侵入，至早二疊世末期，逐漸退出本區(qū)，隆升為陸地。這個(gè)時(shí)期內(nèi)，整個(gè)黔西南地區(qū)沉積環(huán)境基本為深水陸棚，泥盆系至二疊系發(fā)育多套優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層[1]，初步認(rèn)為發(fā)育七套含頁(yè)巖地層，自下而上分別為中泥盆統(tǒng)罐子窯組、火烘組，下石炭統(tǒng)舊司組，下二疊統(tǒng)梁山組，上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、長(zhǎng)興組，上三疊統(tǒng)火把沖組[2]。對(duì)以上多套頁(yè)巖層的頁(yè)巖氣地質(zhì)條件綜合分析認(rèn)為：舊司組頁(yè)巖層有機(jī)碳含量在0.45%～2.74%，平均1.41%， 晴隆工作區(qū)有機(jī)碳含量超過(guò)1.5%，具有有機(jī)質(zhì)豐度高、生烴能力強(qiáng)的特征[3]；有機(jī)質(zhì)成熟度處于過(guò)成熟早期，為典型生干氣階段；脆性礦物含量分析，石英含量40%～50%，粘土礦物含量30%～40%，脆性礦物含量適中[4]；地層總體埋深較淺，普遍淺于3 000 m；有利頁(yè)巖層大面積連續(xù)分布等特點(diǎn)。因此，舊司組頁(yè)巖層為本區(qū)勘探潛力較大頁(yè)巖層系[5]。

借鑒新一輪地震資料，進(jìn)行關(guān)鍵地震反射層的地質(zhì)屬性定義、斷裂系統(tǒng)分析、構(gòu)造圈閉描述及有利目標(biāo)預(yù)測(cè)等工作，進(jìn)一步落實(shí)舊司組頁(yè)巖層在本區(qū)的地震反射特征、埋藏深度、斷裂影響程度、構(gòu)造圈閉特征、有利目標(biāo)，為本區(qū)頁(yè)巖氣下步勘探部署提供依據(jù)。

1 標(biāo)志反射層的地質(zhì)屬性定義

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)、地球物理資料，進(jìn)行層位標(biāo)定和反射特征識(shí)別，賦予了標(biāo)志性反射層的地質(zhì)屬性[6]。

1.1 地質(zhì)露頭下延法

工區(qū)總體表現(xiàn)為背斜區(qū)年代老、向斜區(qū)年代新的地層出露特征，西南部碧痕營(yíng)背斜主要出露二疊系茅口組、龍?zhí)督M地層，東北部晴隆向斜主要出露三疊系飛仙關(guān)組、關(guān)嶺組地層，地層尖滅點(diǎn)可以作為三疊系底層位標(biāo)定的重要依據(jù)[7]。通過(guò)地質(zhì)露頭下延，可以較好對(duì)三疊系底至二疊系龍?zhí)督M底地震反射進(jìn)行約束和標(biāo)定，并根據(jù)地質(zhì)露頭對(duì)地震地質(zhì)解釋中剖面基本構(gòu)造格局起到控制作用[8](圖1)。

圖1 地質(zhì)露頭下延法標(biāo)定三疊系底反射層

1.2 波組特征對(duì)比法

結(jié)合本區(qū)與鄰區(qū)標(biāo)志層地震反射特征對(duì)比識(shí)別，發(fā)現(xiàn)主要層系地震反射特征整體相似度極高，為反射波地質(zhì)屬性歸屬提供了重要證據(jù)[9]。三疊系底表現(xiàn)為多個(gè)中強(qiáng)相位連續(xù)波峰反射；二疊系底表現(xiàn)為弱振幅不連續(xù)波谷特征；石炭系舊司組底表現(xiàn)為2～3個(gè)強(qiáng)相位連續(xù)波峰反射；泥盆系地層地震反射特征基本為2～3個(gè)中強(qiáng)相位波峰反射特征[10]。這些層位地質(zhì)屬性在歸屬上再根據(jù)巖性變化差異、地層厚度變化，重新定義了泥盆系內(nèi)兩套地震反射的地質(zhì)屬性，分別為上泥盆統(tǒng)底(TD3)、泥盆統(tǒng)底(TD)[11](圖2)。

圖2 新老資料主要目的層地震反射特征對(duì)比

1.3 地層厚度參考法

根據(jù)地震層位間時(shí)間差、地層層速度計(jì)算地層厚度，同時(shí)與鉆井揭示地層厚度進(jìn)行縱向?qū)Ρ确治觯荛g接確定部分層位地質(zhì)屬性[12]。為此，通過(guò)地層厚度法對(duì)三疊底、石炭底反射層位開(kāi)展各標(biāo)準(zhǔn)反射層的地質(zhì)屬性歸屬。新、老地震資料從三疊系底多個(gè)中強(qiáng)相位反射，至石炭系底2～3個(gè)中強(qiáng)相位反射，時(shí)間差基本在1 000 ms左右，之間基本為弱反射特征(圖2)?？紤]到本區(qū)為灰?guī)r裸露區(qū)，整體速度相對(duì)較高，基本在6 000～6 500 m/s范圍，時(shí)間差1 000 ms換算為3 200～3 500 m左右的地層厚度，與區(qū)域地層厚度、部分地層鉆井厚度基本吻合[13](圖3)。

圖3 厚度參考法定義地震反射地質(zhì)屬性

1.4 主要標(biāo)志層反射特征

根據(jù)層位標(biāo)定成果，結(jié)合地層的沉積特征、巖性變化與反射波屬性進(jìn)行類(lèi)比分析，確定各地震反射界面的地質(zhì)屬性[14](圖1)。

TT：標(biāo)定為三疊系底，地震剖面上表現(xiàn)為一套中強(qiáng)相位、連續(xù)性較好的反射波組頂反射，對(duì)應(yīng)三疊系飛一段、飛二段的粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖與灰?guī)r互層反射，呈正極性反射。

TP：標(biāo)定為二疊系底，下二疊統(tǒng)龍吟組泥灰?guī)r與頁(yè)巖分界面。由于頁(yè)巖與泥灰?guī)r波阻抗差異相對(duì)較小，地震剖面上主要表現(xiàn)為弱振幅、斷續(xù)反射的波谷特征。

TC1j：標(biāo)定為石炭系舊司組底，石炭系舊司組二段底部、一段頁(yè)巖與灰?guī)r互層反射界面，呈正極性反射，地震剖面上表現(xiàn)為2～3個(gè)強(qiáng)相位、連續(xù)性較好的反射波組頂反射。

TD3：標(biāo)定為上泥盆統(tǒng)底，上泥盆統(tǒng)泥巖與硅質(zhì)巖互層反射界面，呈正極性反射。地震剖面上表現(xiàn)為2～3個(gè)強(qiáng)相位、連續(xù)性較好的反射波組頂反射。

TD：標(biāo)定為泥盆統(tǒng)底(本區(qū)下泥盆統(tǒng)地層缺失)，中泥盆統(tǒng)火烘組泥巖與灰?guī)r互層反射界面，呈正極性反射，地震剖面上表現(xiàn)為2～3個(gè)強(qiáng)相位、連續(xù)性較好的反射波組頂反射。

2 斷裂及構(gòu)造特征

2.1 區(qū)域斷裂特征

研究區(qū)位于黔西南渦輪構(gòu)造區(qū)東北部，區(qū)域褶皺及斷裂非常發(fā)育[15]。從斷裂平面來(lái)看，形似逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的渦輪狀構(gòu)造，以興義附近為渦輪中心，靠近渦輪中心，斷裂密集，遠(yuǎn)離渦輪中心，斷裂分散[16](圖4)。

圖4 黔西南斷裂平面分布

地震剖面上可見(jiàn)本區(qū)斷裂為逆斷層為主，基本屬Ⅲ級(jí)斷層，控制了區(qū)內(nèi)一些典型構(gòu)造，整體表現(xiàn)為“Y”字型與“人”字型。早期受泥盆世都勻運(yùn)動(dòng)和廣西運(yùn)動(dòng)影響，晚期受晚二疊世東吳運(yùn)動(dòng)影響，斷層斷穿了泥盆系至地表埋深較淺地層，斷距從深至淺逐漸變小，具有較強(qiáng)的繼承發(fā)展性，斷層基本控制了碧痕營(yíng)背斜、安谷背斜、大寶向斜等主要構(gòu)造(圖5)。斷層平面展布特征為：平面上大型斷裂走向以NE向?yàn)橹鳎饕性谖髂喜?；少量NW向斷裂在東北部，與地表斷層發(fā)育方向保持一致。斷層發(fā)育方向與渦旋構(gòu)造區(qū)受力及斷層總體展布情況具有極大相關(guān)性，但斷層距離背斜核部至少3 km，對(duì)舊司組頁(yè)巖氣藏的保存無(wú)明顯影響[17](圖6)。

圖5 典型斷裂在地震剖面上特征

圖6 晴隆地區(qū)斷裂平面展布特征

2.2 構(gòu)造特征

研究區(qū)總體表現(xiàn)為“兩凹兩隆”構(gòu)造特征，西北部發(fā)育碧痕營(yíng)背斜構(gòu)造，西南部發(fā)育安谷背斜構(gòu)造，中部夾持大寶向斜，東北部為晴隆向斜區(qū)，區(qū)內(nèi)褶曲形態(tài)復(fù)雜多樣，褶皺軸向總體以NE向?yàn)橹?，發(fā)育部分弧形構(gòu)造[18]，均以隔槽式褶皺為主體，部分褶曲行跡受斷層切割而不連續(xù)[19](圖7)。

圖7 晴隆地區(qū)石炭系舊司組底構(gòu)造

3 圈閉特征

下石炭統(tǒng)舊司組地震反射為本區(qū)信噪比較高、波組特征明顯、落實(shí)構(gòu)造可靠性最高的反射之一。對(duì)于工作區(qū)碧痕營(yíng)背斜、安谷背斜、大寶向斜、晴隆向斜構(gòu)造的形態(tài)刻畫(huà)基本可靠。

(1)碧痕營(yíng)背斜

碧痕營(yíng)背斜位于工作區(qū)西部，受控于F1大型斷裂及周緣小斷層，地震資料品質(zhì)相對(duì)較高，圈閉可靠。碧痕營(yíng)背斜構(gòu)造在二疊系圈閉面積最大，下石炭統(tǒng)舊司組底至泥盆系底波組反射特征明顯，碧痕營(yíng)背斜構(gòu)造較為落實(shí)(圖8)。圈閉范圍較大、閉合幅度較高、整體埋深較淺、頁(yè)巖氣地質(zhì)綜合條件有利，可以作為下步勘探重點(diǎn)目標(biāo)。

(2)安谷背斜

安谷背斜位于工作區(qū)西南部，與碧痕營(yíng)背斜相對(duì)應(yīng)，受控于F2斷層，地震資料品質(zhì)相對(duì)較高，圈閉較可靠。通過(guò)地震資料能夠基本確定安谷背斜構(gòu)造，但是由于測(cè)線未完整穿越整個(gè)安谷背斜，圈閉落實(shí)較差(圖8)。

圖8 有利背斜構(gòu)造剖面及平面

4 結(jié)論

(1)晴隆地區(qū)下石炭統(tǒng)舊司組頁(yè)巖地質(zhì)綜合特征為有利頁(yè)巖地層，具有較大的頁(yè)巖氣勘探潛力。

(2)通過(guò)2種方法較好地識(shí)別了地震反射層的地質(zhì)屬性，明確了整個(gè)石炭系舊司組頁(yè)巖層在晴隆地區(qū)縱向埋深、橫向展布情況。

(3)晴隆地區(qū)發(fā)育大量Ⅲ級(jí)逆斷層，斷裂走向主要為NE向、少量NW向，與區(qū)域渦旋構(gòu)造斷裂發(fā)育情況一致；大型斷層離背斜核部距離3 km以上，對(duì)頁(yè)巖氣保存較少破壞作用。

⑷晴隆地區(qū)石炭系舊司組構(gòu)造樣式為“兩凹兩隆”特點(diǎn)，主要發(fā)育有碧痕營(yíng)背斜、安谷背斜、晴隆向斜、大寶向斜，優(yōu)選了碧痕營(yíng)背斜作為下步勘探主要目標(biāo)。