托普臺(tái)北地區(qū)奧陶系蓬萊壩組地震地層學(xué)研究

徐 浩

（中國(guó)石化西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆烏魯木齊 830011）

塔河油田是塔里木盆地發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)大型碳酸鹽巖整裝油氣田，主要產(chǎn)層為奧陶系一間房組喀斯特縫洞型儲(chǔ)層。而針對(duì)塔河油田奧陶系一間房下伏鷹山組和蓬萊壩組地層的探索也從未停止過(guò)。2012 年，在6～7區(qū)高精度三維地震資料精細(xì)解釋及碳酸鹽巖致密蓋層研究和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，以蓬萊壩組為主要目的層部署了塔深2 井，但因未鉆遇規(guī)模儲(chǔ)層而失利。經(jīng)過(guò)思路調(diào)整，于2017 年在托甫臺(tái)西部次級(jí)斷裂帶控制區(qū)，針對(duì)蓬萊壩組縫洞體部署塔深6 井。

實(shí)際鉆井資料顯示奧陶系一間房組和鷹山組均為受走滑斷裂控制的喀斯特縫洞型儲(chǔ)層。一直以來(lái)都是用斷控型儲(chǔ)層的思路來(lái)指導(dǎo)蓬萊壩組勘探。經(jīng)過(guò)不斷的探索，認(rèn)為蓬萊壩組應(yīng)為沉積相和斷裂共同控制作用。但是因?yàn)槟壳把芯繀^(qū)鉆井較少，沉積相縱橫向展布特征不清楚，嚴(yán)重制約了勘探的進(jìn)程。因此，本文利用現(xiàn)有地震資料及本區(qū)和鄰區(qū)的鉆井資料，對(duì)研究區(qū)開(kāi)展地震地層學(xué)解釋。分析蓬萊壩組沉積相展布特征，指出有利相帶，指導(dǎo)下一步勘探部署方向。

地震地層學(xué)是以地震資料為基礎(chǔ)，進(jìn)行地層劃分對(duì)比、沉積環(huán)境分析、巖相巖性預(yù)測(cè)的地層學(xué)分支學(xué)科[1]。自1977 年由Vail 等提出后，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展和完善，已形成一套較為完整的理論體系[2，3]。地震地層學(xué)理論依據(jù)是：地震反射同相軸基本上代表沉積等時(shí)面，而非巖性界面的反映。地震地層學(xué)可以克服空間采樣資料嚴(yán)重不足而造成的井間對(duì)比的不確定性，對(duì)于認(rèn)識(shí)等時(shí)沉積面在空間上的橫向變化具有十分重要的作用[4-6]。本文主要利用研究區(qū)內(nèi)高精度三維地震資料結(jié)合鄰區(qū)研究結(jié)果，開(kāi)展地震地層學(xué)研究工作，分析托甫臺(tái)北奧陶系蓬萊壩組沉積亞相展布特征，指導(dǎo)油氣勘探。

1 概況

1.1 沉積背景

托普臺(tái)地區(qū)位于塔里木盆地北部沙雅隆起阿克庫(kù)勒凸起主體部位南段。奧陶系蓬萊壩組在全工區(qū)皆有分布，地層厚度變化小。塔里木盆地在這一時(shí)期主要表現(xiàn)為弱鑲邊碳酸鹽臺(tái)地沉積[7]。研究區(qū)內(nèi)主要的沉積背景為局限臺(tái)地，沉積環(huán)境以潮坪為主[8]。為局限水體作用下的大套白云巖沉積層系，發(fā)育有臺(tái)內(nèi)灘、顆粒灘、云坪等亞相。此時(shí)期后，海平面緩慢上升，水體由局限條件逐漸向半局限轉(zhuǎn)變[9]。到中下奧陶統(tǒng)鷹山組則轉(zhuǎn)變?yōu)榘刖窒?半開(kāi)闊臺(tái)地相。

1.2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

從鉆井揭示來(lái)看，巖性以泥粉晶白云巖、細(xì)-中晶白云巖、粗晶白云巖三大類(lèi)為主。此外，灰?guī)r和少量含硅質(zhì)云巖及含云硅質(zhì)巖在局部層段發(fā)育，其中灰?guī)r基本都是砂屑灰?guī)r，部分白云巖化。儲(chǔ)層巖石類(lèi)型主要為粉晶白云巖夾藻云巖、細(xì)晶白云巖及粉-細(xì)晶白云巖。

1.3 儲(chǔ)集空間類(lèi)型

通過(guò)對(duì)沙88 井、塔深2 井等蓬萊壩組儲(chǔ)集空間類(lèi)型的微觀（巖石薄片、鑄體巖石薄片、電鏡掃描等）和巖心觀察分析，蓬萊壩組儲(chǔ)層現(xiàn)今保留的儲(chǔ)集空間類(lèi)型主要有裂縫、溶蝕孔（洞）、白云石晶間孔及風(fēng)化裂隙等。

2 蓬萊壩組地震地層學(xué)解釋

托普臺(tái)北地區(qū)奧陶系蓬萊壩組以白云巖裂縫-孔洞型儲(chǔ)層為主，在地震剖面上主要表現(xiàn)為“串珠狀”反射、板狀強(qiáng)反射、塌陷等異常反射、雜亂強(qiáng)反射等特征（見(jiàn)圖1），與奧陶系碳酸鹽巖表層儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征具有一定的相似性。蓬萊壩組儲(chǔ)集體分布面積較大，中西部地區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要沿著深大走滑斷裂帶展布，分布較為零散，東部局部地區(qū)呈較為密集的團(tuán)塊狀分布。地震剖面上，串珠整體偏小、偏弱。于奇中地區(qū)蓬萊壩縫洞體較為發(fā)育，且多數(shù)縫洞體的發(fā)育分布與斷裂帶關(guān)系不緊密?，F(xiàn)通過(guò)地震相定性定量分析，確定不同類(lèi)型地震相的縱橫向展布特征。

2.1 地震相定性分析

通過(guò)對(duì)托普臺(tái)北高精度三維地震反射特征進(jìn)行分析歸納總結(jié)，根據(jù)地震相單元的外形、邊界反射結(jié)構(gòu)和內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)特征，將本區(qū)地震相劃分為6 種類(lèi)型：串珠狀、排骨狀、雜亂狀、與斷裂伴生狀、板狀和弱反射狀。其中與后期構(gòu)造有關(guān)的主要為與斷裂伴生狀和串珠狀地震相（見(jiàn)圖2），其余均為與沉積有關(guān)的地震相（見(jiàn)圖3）。

串珠狀：在本區(qū)主要表現(xiàn)為“兩黑夾一紅”的特征，局部地區(qū)為“兩紅夾一黑”。振幅強(qiáng)，橫向連續(xù)性差，中高頻率。多為孤立型串珠，局部斷裂較為發(fā)育，在振幅變化率平面屬性上主要表現(xiàn)為孤立的點(diǎn)狀。

圖1 托普臺(tái)北蓬萊壩組地震反射剖面

圖2 研究區(qū)蓬萊壩組與后期改造有關(guān)地震相定性分析

圖3 研究區(qū)蓬萊壩組與沉積有關(guān)地震相定性分析

斷裂伴生狀：外形特征類(lèi)似于火山通道相，其主要特征為與斷裂相伴生的串珠狀反射特征，形態(tài)不規(guī)則，強(qiáng)-中振幅，差連續(xù)性，高-中或中-低頻率。斷裂發(fā)育，多與深大斷裂相伴生。

排骨狀：連續(xù)強(qiáng)反射，延伸較近，強(qiáng)振幅，中高頻。附近斷裂較發(fā)育，局部可見(jiàn)深大斷裂。如塔深6 井。

雜亂狀：外形多為不規(guī)則的灘狀、丘狀等。內(nèi)部為不規(guī)則的雜亂狀、斷續(xù)反射，中-強(qiáng)振幅，中高頻。在工區(qū)內(nèi)共有16 處發(fā)育。斷裂較為發(fā)育，局部發(fā)育深大斷裂。

板狀：板狀、舌頭、帚狀，連續(xù)強(qiáng)反射，延伸較遠(yuǎn)，較強(qiáng)振幅，中-高頻。層間斷裂較為發(fā)育，局部見(jiàn)深大斷裂。

弱反射：表現(xiàn)為弱振幅，連續(xù)性中-低，頻率低的特征。斷裂不發(fā)育，多為基巖反射特征。

2.2 地震相定量分析

研究表明，源于地下巖石物理特性的各種地震屬性隱含了地層巖性、巖相、儲(chǔ)層物性、流體成分和斷裂等相關(guān)信息，雖然這些信息可能受到不同因素的影響，但是他們確實(shí)隱含在地震數(shù)據(jù)中[10]。如塔河油田使用振幅變化率屬性來(lái)識(shí)別喀斯特縫洞型儲(chǔ)層，強(qiáng)振幅則代表著縫洞體發(fā)育程度。因此定量地震相分析技術(shù)就是在豐富的地震屬性中提取到有用的信息，并加以描述刻畫(huà)，從而明確地震相的展布特征。

圖4 積分能譜蓬萊壩組頂面0～30 mRMS 屬性圖

通過(guò)對(duì)多種屬性的綜合分析，最終選定最能反映本區(qū)地震反射特征的振幅變化率、積分能譜和有色反演，進(jìn)行三頻聯(lián)動(dòng)解釋?zhuān)鞔_地震相平面展布特征。

2.2.1 積分能譜 積分能譜是振幅譜中低頻到子波主頻的積分。在薄互層頂?shù)追瓷湎禂?shù)比約為-1 情況下，在調(diào)諧厚度范圍，積分能譜和凈毛比關(guān)系密切。研究發(fā)現(xiàn)積分限越窄，調(diào)諧厚度越大，積分限有擴(kuò)大線關(guān)系應(yīng)用范圍的作用[11]。近年來(lái)，積分能譜被廣泛應(yīng)用于喀斯特縫洞型儲(chǔ)集體的預(yù)測(cè)中，其優(yōu)勢(shì)在于對(duì)儲(chǔ)層厚度特別敏感。而喀斯特縫洞型儲(chǔ)層有別于其他類(lèi)型的儲(chǔ)層，其在縱向上發(fā)育程度較高。因此，積分能譜對(duì)于刻畫(huà)研究區(qū)地震相較為可靠。

本次研究計(jì)算了積分能譜體，并提取了奧陶系蓬萊壩組頂面（T78）往下30 ms 的均方根振幅屬性圖（見(jiàn)圖4）。從屬性圖可以看出，北部能量較強(qiáng)區(qū)域呈現(xiàn)片狀分布，南部以點(diǎn)、現(xiàn)狀分布為主，沿著斷裂帶則呈條帶狀展布。TP193 井南部強(qiáng)能量呈塊狀分布。

2.2.2 有色反演 有色反演是一種頻率域測(cè)井約束波阻抗反演技術(shù)，其核心是設(shè)置一個(gè)合適的算子，使地震頻譜和井的波阻抗頻譜相匹配，然后通過(guò)褶積完成反演，其過(guò)程無(wú)需子波提取，從井震標(biāo)定到反演均快捷方便[12]。他的優(yōu)勢(shì)在于，可針對(duì)多體構(gòu)造層序進(jìn)行解釋?zhuān)煌ㄟ^(guò)解釋后，可用于地震相研究。塔河油田主力產(chǎn)區(qū)發(fā)育多層縫洞的特征，因此有色反演對(duì)于解釋本區(qū)的地震相具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

圖5 有色反演蓬萊壩組頂面0～30 mRMS 屬性圖

本次主要提取了有色反演體蓬萊壩組頂面（T78）往下30 ms 均方根振幅屬性對(duì)本區(qū)地震相進(jìn)行分析（見(jiàn)圖5）。通過(guò)平面剖面對(duì)比，地震相特征吻合度較高，基本反映了本區(qū)不同類(lèi)型地震相的展布特征。從圖5 中可以看出，東部以沿著斷裂帶呈條帶狀展布為主，西部為片狀展布，局部孤立點(diǎn)狀分布，往南逐漸減弱。

通過(guò)積分能譜、有色反演及地震剖面聯(lián)合分析，認(rèn)為排骨狀、串珠狀、板狀主要分布在研究區(qū)北部，板狀地震相呈片狀分布，排骨狀地震相形態(tài)不規(guī)則，串珠狀地震相呈星型展布。

與斷裂伴生串珠狀地震相呈北東南西向展布（見(jiàn)圖6）。

圖6 托普臺(tái)北奧陶系蓬萊壩組地震相平面展布特征

3 地震相轉(zhuǎn)沉積相

3.1 單井沉積相分析

因工區(qū)內(nèi)鉆井資料較少，且缺少相應(yīng)的測(cè)井曲線。本次研究主要是利用塔河工區(qū)范圍內(nèi)同一時(shí)期沉積背景相同的井進(jìn)行井震沉積相聯(lián)合分析，類(lèi)比到本研究區(qū)，從而預(yù)測(cè)本區(qū)沉積亞相，為鉆井提供有力支撐。

3.1.1 TS1 井 塔深1 井位于托普臺(tái)北東部桑塔木工區(qū)內(nèi)，該區(qū)在奧陶系蓬萊壩組主要為局限臺(tái)地相，根據(jù)測(cè)錄井資料，及巖性觀察可進(jìn)一步將其劃分為潮坪相、臺(tái)內(nèi)灘、灘間海等亞相，其中優(yōu)勢(shì)相帶為潮坪相。通過(guò)井震對(duì)比研究，認(rèn)為T(mén)S1 鉆遇蓬萊壩組地層，地震資料顯示為弱反射。結(jié)合鷹山組內(nèi)幕鉆揭井情況，可確認(rèn)弱反射為基巖響應(yīng)特征。潮坪相可進(jìn)一步劃分為云坪、灰質(zhì)云坪。

3.1.2 S88 井 S88 井位于托普臺(tái)北部，塔河6/7 區(qū)，該區(qū)在蓬萊壩組主要為局限臺(tái)地相沉積。根據(jù)測(cè)錄井資料及巖性觀察可進(jìn)一步將其劃分為顆粒灘、灰坪、灰云坪亞相。通過(guò)井震對(duì)比研究，認(rèn)為S88 井鉆遇蓬萊壩組地層地震資料顯示為排骨狀反射。由此推斷，排骨狀反射特征為顆粒灘亞相的地震響應(yīng)。

3.1.3 YM321 井 YM321 井位于英買(mǎi)32 井區(qū)，從單井上來(lái)看，蓬萊壩組中細(xì)晶白云巖與泥粉晶白云巖呈互層狀交互發(fā)育。主要發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘和灘間海亞相。地震剖面上為雜亂狀反射特征。從地震資料對(duì)比情況來(lái)看，其反射特征和托普臺(tái)北蓬萊壩組地震響應(yīng)特征相似。根據(jù)區(qū)域沉積背景，認(rèn)為托普臺(tái)北地區(qū)同樣存在此二種亞相。

圖7 托普臺(tái)北奧陶系蓬萊壩組沉積相平面展布特征

3.2 沉積相平面展布

在利用地震多屬性劃分地震相的基礎(chǔ)上，結(jié)合鉆井、測(cè)井及典型地震相特征，充分應(yīng)用三維地震資料，根據(jù)研究區(qū)內(nèi)鉆井資料所揭示地層的顏色、厚度及巖性，地震相的反射振幅、內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)和連續(xù)性與沉積相之間的關(guān)系[13]，綜合運(yùn)用地層切片技術(shù)，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行沉積相研究，得到托普臺(tái)北奧陶系蓬萊壩組沉積相平面展布圖（見(jiàn)圖7）。

從圖7 可以看出，該時(shí)期地層主要為局限-半局限臺(tái)地相。主要發(fā)育顆粒灘、臺(tái)內(nèi)灘、灰質(zhì)云坪、云坪等亞相。有利區(qū)帶主要集中在工區(qū)北部，目前區(qū)內(nèi)暫無(wú)井揭露，正鉆井TS6 井所處位置為顆粒灘。

4 實(shí)鉆分析

前期部署的塔深6 井目前已完鉆，從鉆探情況來(lái)看，巖性以灰色或灰白色角礫狀硅質(zhì)巖、灰色層狀硅質(zhì)巖、灰色礫屑白云巖等為主。從單井沉積相劃分來(lái)看，該井奧陶系蓬萊壩組屬于顆粒灘相，與預(yù)測(cè)沉積相一致。

該井在蓬萊壩組鉆遇兩次井漏和放空，分別距蓬萊壩組頂面98 m 和126.73 m。油氣顯示情況：奧陶系錄井顯示層段共計(jì)22 層，其中蓬萊壩組弱含氣4 m/1層，熒光3.84 m/5 層，油跡1.88 m/3 層。油氣顯示揭示了該區(qū)奧陶系蓬萊壩組具有良好的油氣勘探前景。

5 結(jié)論

（1）通過(guò)地震相定性定量分析，認(rèn)為塔里木盆地托普臺(tái)北工區(qū)奧陶系蓬萊壩組共有6 種類(lèi)型的地震相，其中與后期改造有關(guān)的地震相主要有串珠狀和斷裂伴生狀；與沉積有關(guān)的地震相主要有雜亂狀、排骨狀、板狀和弱反射。

（2）運(yùn)用鄰區(qū)實(shí)鉆井地震相沉積相類(lèi)比，明確本區(qū)蓬萊壩組沉積相主要為局限-半局限臺(tái)地相。主要發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘、顆粒灘、灰質(zhì)云坪和云坪等亞相。其中顆粒灘灘相為有利相帶。