塔北地區(qū)地震波衰減檢測(cè)含氣的多解性成因與排除方法

蒲仁海

(西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系,陜西 西安 710069)

表征地震波衰減的方法主要有兩類,一類為估算地層品質(zhì)因子Q值的方法,用1/Q表征衰減的大?。涣硪活悶轭l譜差異比較法(如高低頻振幅差法、梯度法等)。兩類方法的共同特點(diǎn)都是要進(jìn)行譜分解。譜分解可以通過(guò)很多方法實(shí)現(xiàn),如短時(shí)傅里葉變換、廣義S變換、最大熵、小波變換、子波匹配追蹤、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解等,不同方法用于含氣檢測(cè)均有一定的效果[1-11]。由于譜分解中，時(shí)間分辨率和頻率分辨率存在消長(zhǎng)關(guān)系[12],許多學(xué)者在衰減屬性提取中致力于如何降低噪音影響和提高時(shí)頻分辨率。

近年來(lái)，有關(guān)地震波衰減機(jī)理和影響因素的研究主要集中在不同尺度(如介觀尺度與孔隙尺度的比較)和儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)參數(shù)(裂縫、溶洞和孔隙3種孔隙介質(zhì)類型與流體的斑狀和均勻分布差異)的物理模擬[13-17]、數(shù)值模擬方面[18-19],或?qū)⑺p參數(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、相干、曲率等其他屬性相結(jié)合,提高油氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的成功率[20-21]。

地震波衰減法含氣檢測(cè)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是適用地質(zhì)條件廣,無(wú)論是亮點(diǎn)氣藏還是非亮點(diǎn)型氣藏,無(wú)論是III類AVO型還是其他類型的AVO氣層,都會(huì)出現(xiàn)衰減異常[1，22-24]；二是原理方法簡(jiǎn)單,從疊后或疊前地震資料均可獲得地震波衰減信息,尤其是疊后地震資料，其成本低,運(yùn)算量小,譜分解和計(jì)算的衰減參數(shù)穩(wěn)定性和可操作性強(qiáng)。所以,疊后衰減法含氣檢測(cè)具有重要的探索和應(yīng)用價(jià)值。無(wú)論是淺層生物氣，深層常規(guī)氣，還是致密儲(chǔ)層氣，基本上都能檢測(cè)出地震波衰減異常的存在[25-27]。地震波衰減異常較常用的表征方法是通過(guò)傅里葉變換或其他變換對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行譜分解,比較不同頻率的能量差異屬性、頻譜斜率屬性等，可以識(shí)別出含氣層地震波低頻能量相對(duì)升高和高頻能量相對(duì)降低[28-30]。

應(yīng)用這種方法在尋找隱蔽油氣藏和開(kāi)展致密氣藏甜點(diǎn)預(yù)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然大部分氣藏都可產(chǎn)生這種地震波衰減,但也存在非含氣層引起類似的地震波衰減響應(yīng),即地震波衰減法含氣檢測(cè)也同樣存在多解性,這一現(xiàn)象極大地影響了這一方法的廣泛應(yīng)用。那么,如何識(shí)別非含氣地層引起的地震波衰減,排除含氣預(yù)測(cè)多解性就成為地震油氣檢測(cè)需要面對(duì)的一個(gè)重要問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，本研究選擇具有較高質(zhì)量的三維地震資料和鉆井資料的塔里木盆地,在非構(gòu)造氣藏預(yù)測(cè)中專門(mén)開(kāi)展含氣檢測(cè)過(guò)程中的多解性問(wèn)題研究,探討其地質(zhì)成因,總結(jié)其主要類型和相應(yīng)的排除方法,并為地震波衰減法在致密氣、頁(yè)巖氣甜點(diǎn)預(yù)測(cè)研究中提供重要依據(jù)。

塔里木盆地是中國(guó)第二大產(chǎn)氣盆地,從埋深近8 000 m的奧陶系到3 000 m左右第三系，幾乎每個(gè)層位都有油氣藏發(fā)現(xiàn)[31-32]。本研究首先在塔里木盆地北部8塊三維地震工區(qū)找出鉆井資料，驗(yàn)證不含氣的地震衰減異常,然后根據(jù)測(cè)井和地震解釋綜合分析這些衰減地層的巖石學(xué)、沉積學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)特征,最后從石油地質(zhì)學(xué)和成藏角度找出非含氣造成的地震波衰減對(duì)應(yīng)的地質(zhì)成因類型。

本研究采用的地震波衰減表征方法為廣義的低頻陰影法,即相對(duì)于同層位的地震資料，其低頻能量相對(duì)升高,或主頻朝低頻方向移動(dòng)5 Hz以上,即認(rèn)為存在衰減異常。采用疊后地震體進(jìn)行每隔5 Hz的100 ms時(shí)窗的傅里葉變換后,分別計(jì)算10，15，20，25 Hz等峰頻能量與相鄰能量平均值的差,如果能量差值(無(wú)量綱)大于10,則認(rèn)為存在地震波衰減[33-36]。8個(gè)不同類型儲(chǔ)層氣藏的研究表明,可能由于頻散,導(dǎo)致不同氣藏發(fā)生衰減的峰頻不同。假如非含氣地層的主頻為30 Hz,則同層位致密氣藏衰減后的峰頻一般在10～15 Hz,高滲砂巖氣藏的峰頻在20～25 Hz(見(jiàn)圖1)。該方法對(duì)于識(shí)別15 m以上的氣層普遍吻合較好；對(duì)于小于15 m的氣層，使用連續(xù)小波變換或S變換譜分解計(jì)算衰減參數(shù)同樣具有一定的檢測(cè)效果。本研究把此方法稱為廣義低頻伴影方法[37],在塔里木盆地雅克拉氣田、橋古氣田、塔河巖溶氣田和順南4井等氣田驗(yàn)證有效后,將其應(yīng)用在塔里木盆地北部，開(kāi)展隱蔽圈閉識(shí)別研究。但是,本研究在利用衰減法尋找塔北非構(gòu)造氣藏的過(guò)程中,通過(guò)大量實(shí)際觀測(cè)三維地震的研究表明,個(gè)別非氣層也會(huì)出現(xiàn)類似的地震波衰減響應(yīng)。

圖1 不同類型儲(chǔ)層的含氣前后頻譜變化情況示意圖Fig.1 Schematic diagram of frequency spectrum changes before and after gas-bearing in different types of reservoirs

1 微或低含氣引起的衰減

衰減對(duì)低含氣飽和度地層較敏感[38],用衰減異常最易發(fā)現(xiàn)氣水同層[39]。飽含氣時(shí)衰減值大小有時(shí)也不穩(wěn)定,如何把非工業(yè)氣層與工業(yè)氣層的衰減區(qū)分開(kāi)，一直是含氣檢測(cè)的一個(gè)難題[39-40]。塔北地區(qū)遇到的情況也一樣。

本研究在塔北隆起新和三維地震工區(qū)多個(gè)前中生界潛山中均識(shí)別出了地震波衰減異常,但只有寒武系白云巖潛山產(chǎn)工業(yè)凝析油氣,具類似衰減特征的花崗巖潛山卻無(wú)工業(yè)產(chǎn)能。三維區(qū)白堊系砂泥巖直接覆蓋在元古界變質(zhì)巖、侵入巖和寒武系白云巖等地層之上,在潛山頂面時(shí)間域構(gòu)造圖上顯示存在多個(gè)低幅度短軸背斜圈閉(見(jiàn)圖2A、3)。在其中4個(gè)潛山構(gòu)造上部署了探井,但除Qg1井和Qg101井所在潛山為白云巖儲(chǔ)層，上覆白堊系砂巖獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流外,位于其他幾個(gè)潛山的鉆井，如Qg2、Qg3和S53井只有油氣顯示或低產(chǎn)氣,在不整合面上下50 ms時(shí)窗對(duì)應(yīng)的低幅度背斜部位也存在弱的衰減異常(見(jiàn)圖1B)。具古潛山圈閉的Qg1、Qg2、Qg3和S53井的目的層頻譜主頻約25 Hz,古潛山背斜區(qū)在譜分解后出現(xiàn)15 Hz低頻能量相對(duì)升高的“振幅陰影”(見(jiàn)圖2B)；S53井在圖1B衰減平面圖中出現(xiàn)了衰減(紅色),鉆后揭示其為潛山巖性花崗巖和石英二長(zhǎng)巖,孔隙度極差,白堊系和基底合并射孔只有低產(chǎn)氣流。

Qg2和Qg3井的低幅度潛山構(gòu)造也有一定的衰減異常,但均因?yàn)橥瑯拥脑?只有低產(chǎn)凝析油氣。

該實(shí)例說(shuō)明,低產(chǎn)氣井S53、Qg2和Qg3依然能夠形成地震波低頻能量相對(duì)升高的衰減異常,說(shuō)明衰減法含氣檢測(cè)難以區(qū)分地層低含氣與工業(yè)含氣。從地質(zhì)成因角度看，這些地區(qū)雖然存在低幅度構(gòu)造,而造成低含氣或無(wú)工業(yè)氣的原因是潛山的地層時(shí)代、巖性發(fā)生變化和缺乏有效儲(chǔ)層。

2 相對(duì)低速巖性引起的衰減

相對(duì)低速巖性指比目的層背景速度偏低的具有一定厚度(地震剖面上半個(gè)周期內(nèi)累厚大于15 m)的巖性,如煤層和頁(yè)巖、鈣質(zhì)含量變低的砂巖、混積巖中的砂泥巖等。

塔北地區(qū)6個(gè)面積500～1 000 km2的三維地震探區(qū)寒武系—新近系中，經(jīng)鉆井驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)了以上4種類型低速巖性造成的非含氣衰減。其中，煤層和低速頁(yè)巖形成的衰減出現(xiàn)在庫(kù)車(chē)三維和輪臺(tái)三維的侏羅系;鈣質(zhì)含量變低造成的非含氣低速砂巖出現(xiàn)在輪臺(tái)三維區(qū)的吉迪克組和順南三維地震區(qū)的志留系;混積巖中的低速砂泥巖在托甫臺(tái)、庫(kù)車(chē)、輪臺(tái)和新和等三維的庫(kù)姆格列木群出現(xiàn),該段地層整體由白云巖、膏云巖和膏鹽巖夾砂泥巖組成,其中碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖速度較高,陸源碎砂泥巖速度較低,衰減主要反映了相對(duì)低速的砂泥巖的存在和分布。砂泥巖分布面積較大,無(wú)典型的沉積微相平面形態(tài),顯然不是氣藏所能達(dá)到的面積規(guī)模和圈閉形態(tài)。下面以吉迪克組低速砂巖為例，介紹這一衰減地質(zhì)類型。

A T50時(shí)間域構(gòu)造圖；B T50±50 ms主頻由25降低至15 Hz的衰減異常平面圖圖2 塔里木盆地北部三道橋三維區(qū)古潛山頂面構(gòu)造及其對(duì)應(yīng)的衰減異常平面圖Fig.2 The top surface structure and its corresponding attenuation anomaly map of ancient buried hill in 3D seismic area of Sandaoqiao,northern Tarim Basin

塔里木盆地北部中新統(tǒng)吉迪克組為大套褐紅色泥巖、粉砂巖夾多層數(shù)米厚的條帶狀灰綠色泥質(zhì)粉砂巖和砂巖。含“灰綠色條帶”是吉迪克組重要的鑒定標(biāo)志。

塔北隆起雅克拉斷凸上的輪臺(tái)三維地震工區(qū)，褐色吉迪克組中部為一層厚度10～120 m的灰綠色湖相低速泥巖夾砂巖地層,該低速砂泥巖呈楔狀體，頂?shù)酌娣謩e對(duì)應(yīng)于地震剖面上的T2x和T2x2，兩個(gè)不整合面之間的楔狀體整體為強(qiáng)振幅反射。地震剖面上顯示它們具有朝南東方向上傾減薄尖滅的趨勢(shì),具備形成T2x不整合削截圈閉或T2x2不整合超覆圈閉的可能(見(jiàn)圖4、5)。從沉積相角度看,T2x—T2x2之間的低速地層段本身為灰綠色砂泥巖,剖面上呈楔狀被夾在大套干旱氣候條件下形成的紅色河流相沉積的高速砂泥巖地層之中。都護(hù)1井鉆遇該段地層時(shí)，聲波時(shí)差值顯著高于上下地層,但沒(méi)有含氣顯示。

該段地層在衰減屬性平面圖上出現(xiàn)了明顯的衰減異常(見(jiàn)圖3),衰減區(qū)目的層峰頻15～20 Hz,同層非衰減區(qū)主頻28 Hz左右。楔狀體底面附近50 ms衰減平面圖上，衰減異常大致呈北東向近橢圓形延伸(見(jiàn)圖3A),應(yīng)為來(lái)自北西的三角洲前緣砂體。Yang1井和Dh1井位于異常帶的兩側(cè)附近,朝南東東上傾尖滅(見(jiàn)圖3B)。

楔狀體頂面附近50 ms時(shí)窗的衰減異常位于Dh1井以北約5 km,平面上呈北西—南東的蛇曲狀延伸(見(jiàn)圖4A、B),朝南上傾方向尖滅(見(jiàn)圖4C),Yang1和Dh1井均未鉆在該曲流河道砂體之上。但鉆井揭示，吉迪克組中部，該段楔狀體地層為高時(shí)差泥巖夾砂巖測(cè)井響應(yīng)特征(見(jiàn)圖6)。吉迪克組這套灰綠色楔狀低速體應(yīng)屬于夾在區(qū)域上、干旱條件下紅層中的灰綠色條帶,為短暫潮濕氣候條件下的湖沼相泥巖與粉—細(xì)砂巖沉積,同時(shí)伴隨電阻率減小。其速度變低可能與鈣質(zhì)膠結(jié)物含量減少有關(guān)。

該實(shí)例表明,吉迪克組低速楔狀體頂部和底部均可出現(xiàn)衰減異常,但可能由于引起衰減的砂體微相不同,則在平面圖上表現(xiàn)為不同形態(tài)、大小和延伸方向的異常展布，指示了某種具有特殊平面形態(tài)的沉積微相,如曲流河道或三角洲前緣席狀砂的平面形態(tài)和規(guī)模[41]。

A 過(guò)S53-Qg101-Qg1井的連井地震剖面；B 過(guò)S53-Qg101-Qg1井的15Hz頻率能量衰減剖面圖3 三道橋三維地震工區(qū)過(guò)S53-Qg101-Qg1井常規(guī)地震剖面及其對(duì)應(yīng)的低頻能量衰減異常剖面Fig.3 Cross-well conventional seismic profile and low-frequency energy attenuation profile of wells S53-Qg101-Qg1 in Sandaoqiao 3D seismic area

注：Dh1井鉆井資料揭示異常段為125 m(深度段：4 585～4 710 m)的低速泥巖夾砂巖，無(wú)氣顯示A T2x2至向上50 ms的15Hz廣義低頻振幅伴影衰減異常平面圖；B 過(guò)Dh1井及異常區(qū)的地震剖面圖4 輪臺(tái)三維區(qū)中新統(tǒng)吉迪克組低速楔狀體廣義低頻振幅伴影衰減異常平面圖及過(guò)異常的常規(guī)地震剖面圖Fig.4 Plane map of generalized low-frequency amplitude shadow attenuation anomaly of low velocity wedge set of Miocene Jidike Formation in Luntai 3D area and conventional seismic section passing through the anomaly

A 低速楔狀體時(shí)間域厚度圖;B 低速楔狀體對(duì)應(yīng)層位的(T2x+50 ms)峰頻15 Hz的廣義低頻陰影衰減平面圖;C 過(guò)Dh1井的南北向常規(guī)地震剖面圖5 輪臺(tái)三維區(qū)中新統(tǒng)吉迪克組發(fā)生衰減現(xiàn)象的低速楔狀體Fig.5 Low velocity wedge set with attenuation phenomenon in Miocene Jidike Formation in Luntai 3D seismic area

注：井位位置見(jiàn)圖4A，地震層位T2x與T2x2之間為造成地震波衰減的低速灰綠色砂泥巖。圖6 塔里木盆地輪臺(tái)三維工區(qū)Yang1-Dh1-S3井吉迪克組測(cè)井對(duì)比圖Fig.6 Logging contrast diagram of Jidike Formation of wells Yang1-DH1-S3 in Luntai 3D seismic area,Tarim Basin

3 衰減與低速層調(diào)諧厚度有關(guān)

衰減不僅與低速巖性有關(guān),而且與低速層的厚度關(guān)系密切。低速巖性厚度接近調(diào)諧厚度時(shí),衰減現(xiàn)象最明顯。

在應(yīng)用衰減法預(yù)測(cè)與不整合面有關(guān)的地層圈閉時(shí),在塔東順南1井三維區(qū)的泥盆系底面區(qū)域性不整合面之下識(shí)別出了一個(gè)志留系塔塔埃爾塔格組削截帶的衰減異常。通過(guò)成藏條件分析認(rèn)為，該衰減異常不具備形成氣藏的條件,其成因應(yīng)與存在低速砂巖有關(guān)。附近的鉆井資料揭示，該層低速砂巖屬于廣布的濱淺海亞相,衰減異常的平面形態(tài)和范圍只與該低速砂巖的調(diào)諧厚度分布范圍吻合,大于或小于這一調(diào)諧厚度的低速砂巖并未發(fā)生衰減異常。

研究區(qū)存在一區(qū)域性角度不整合T60,上覆石炭系巴楚組和東河塘組(在研究區(qū)可能局部尖滅),下伏泥盆系依木干他烏組、志留系柯坪塔格組、塔塔爾塔格組和奧陶系桑塔木組等,下伏地層朝東南上傾方向削截尖滅。從石油地質(zhì)條件看,不整合面下的地層削截尖滅帶是可能形成地層圈閉油氣藏的重要場(chǎng)所,也是含油氣檢測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域(見(jiàn)圖7)。三維地震衰減分析表明,沿不整合面T60至向下50 ms，或塔塔爾塔格組底面T63至向上50 ms，均會(huì)在上傾削截尖滅帶出現(xiàn)了一個(gè)15 Hz左右峰頻能量差衰減異常,其異常體層位對(duì)應(yīng)于塔塔埃爾塔格組,異常體平面展布范圍正好與該組雙程時(shí)間厚度圖的30 ms展布范圍吻合(見(jiàn)圖8A、B),結(jié)合地震剖面來(lái)看(見(jiàn)圖8C),酷似不整合削截地層圈閉。但是，在異常層位的頂面構(gòu)造圖上,衰減異常區(qū)的下傾邊界與構(gòu)造等高線不平行(見(jiàn)圖9),這一點(diǎn)說(shuō)明，該異常不一定是地層圈閉氣藏所形成。因?yàn)榈貙尤﹂]氣藏的底界應(yīng)當(dāng)是一個(gè)水平的氣水界面,在時(shí)間域構(gòu)造圖上，氣藏底部邊界應(yīng)該與等時(shí)間線大致平行。另外,圖7表明，Tz31、Sn3和Sn6井在T60不整合面之上揭示了10～20 m的東河砂巖,說(shuō)明該不整合面可能存在的東河砂巖疏導(dǎo)層,不具備頂板封堵性,所以難以形成不整合削截地層圈閉。

注：Sn3井塔塔埃爾塔格組頂部和Sn6井柯坪塔格組中部稍低速砂巖造成了地震波能量衰減，在平面上衰減沿尖滅帶邊界呈帶狀分布；鉆井位置見(jiàn)圖8B圖7 Sn3-Tz31-Sn6-Sn5井連井剖面對(duì)比圖Fig.7 Comparison diagram of connecting well profile of wells Sn3-Tz31-Sn6-Sn5

A塔塔爾塔格組雙程時(shí)間厚度圖;B 塔塔爾塔格組底界至向上50 ms峰頻15 Hz能量差平面圖;C 過(guò)衰減異常的北西向三維地震剖面圖圖8 塔東順南三維區(qū)柯坪塔格組上傾尖滅帶衰減異常Fig.8 Attenuation anomaly of updip pinchout zone of Kepingtage Formation in Shunnan three-dimensional area of eastern Tarim Basin

根據(jù)測(cè)井資料，若取低速砂巖速度為3 900 m/s,由于衰減區(qū)主頻降低至15 Hz,則對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為260 m,四分之一波長(zhǎng)為65 m,這一厚度與圖6順南3井的砂巖透鏡體厚度60 m較接近。四分之一波長(zhǎng)可造成來(lái)自砂巖頂?shù)酌娴姆瓷浒l(fā)生最大的振幅相長(zhǎng)性干涉[42],其頂?shù)酌娣瓷湎嚅L(zhǎng)性干涉造成了15 Hz 左右的低頻條件下的振幅調(diào)諧。該異常反映的砂體與順南3井塔塔埃爾塔格組頂部的60 m較低速砂巖應(yīng)屬于同層位砂體,由于剝蝕后殘余的砂體面積變小,形態(tài)也變成了沿剝蝕線分布的帶狀;Sn3井的資料中，該砂體由于位于三維區(qū)邊界之外,無(wú)法看到是否也會(huì)形成衰減異常。

從以上例子可以看出,低速層出現(xiàn)衰減異常的范圍與調(diào)諧厚度范圍大體一致,大于或小于這一厚度則可能不會(huì)出現(xiàn)衰減異常。表1給出了地震縱波速度降低后引起的低頻能量相對(duì)升高的峰頻頻率、相對(duì)低速體的地層速度和產(chǎn)生衰減的調(diào)諧厚度(四分之一波長(zhǎng))三者的關(guān)系。

本研究在多個(gè)盆地的三維地震實(shí)例研究表明,致密砂巖儲(chǔ)層含氣后一般會(huì)從30～35 Hz的背景主頻降低至10～15 Hz,常規(guī)或高滲砂巖氣層則降低至20～25 Hz[33-36]。含氣層的速度一般為2 500～4 000 m/s,由表1可以看出,發(fā)生衰減異常的調(diào)諧厚度一般為20～100 m。換句話說(shuō),對(duì)于主頻30～35 Hz的常規(guī)地震資料而言,無(wú)論含氣層還是非含氣層,只要存在20～100 m相對(duì)低速的地層,均可能產(chǎn)生低頻能量相對(duì)升高，或高頻能量相對(duì)降低和主頻朝低頻方向移動(dòng)的衰減異常,發(fā)生異常的地層具體厚度取決于其速度大小。

然而,衰減與低速層調(diào)諧厚度的關(guān)系并不適合于某些氣藏。鄂爾多斯和塔里木盆地某些氣藏氣層厚度大于15 m,尚未達(dá)到低頻條件下的調(diào)諧厚度，50～60 m時(shí)即可觀察到本方法指示的衰減異常。所以,關(guān)于低速層厚度與衰減的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

注：衰減異常區(qū)的下傾邊界與等時(shí)間線不平行，說(shuō)明異常區(qū)底界非氣水界面；單位為ms圖9 順南1井區(qū)塔塔埃爾塔格組底面等時(shí)間構(gòu)造圖Fig.9 Time-domain tectonic map of the bottom surface of Tataaiertage Formation in Shunnan 1 well area(unit:ms)

表1 相對(duì)低速的地層速度、衰減后的峰頻與調(diào)諧厚度三者之間的關(guān)系Tab.1 The relationship between relatively low formation velocity,peak frequency after attenuation tuning thickness

4 具衰減異常的非含氣層排除方法

經(jīng)過(guò)在塔里木盆地多個(gè)三維地震區(qū)的試驗(yàn)研究表明,在6個(gè)三維地震工區(qū)所有層位含氣檢測(cè)結(jié)果中，僅找出了3種成因類型、被已知鉆井證實(shí)的非含氣成因的地震波衰減的實(shí)例。這些實(shí)例發(fā)生衰減的層位、巖性和構(gòu)造背景等有所不同,但有一個(gè)共同特點(diǎn),就是異常體的縱波速度降低。造成縱波速度降低的原因包括各種巖石的微含氣或低含氣、壓實(shí)與鈣質(zhì)膠結(jié)物減少引起的粉砂-砂巖速度降低，或有機(jī)質(zhì)增多造成的速度降低(如碳質(zhì)泥巖和煤層等)。從地層時(shí)代來(lái)看,造成非含氣衰減的地層既可以是較新較淺的新近系，也可以是較老的古生界。從巖性來(lái)看,多數(shù)非含氣衰減地層為砂巖,少數(shù)為粉砂巖和泥巖,個(gè)別為碳質(zhì)泥巖煤層等。從造成相對(duì)低速的非含氣砂巖的成因來(lái)看,埋藏淺、時(shí)代新的砂巖一般縱波速度會(huì)小于泥巖,或者當(dāng)泥巖含較多于灰質(zhì)成分時(shí),其速度往往大于同層位所夾的砂巖。

4.1 低速巖性排除法

砂巖與泥巖的速度相對(duì)大小受地層時(shí)代、埋深、成巖作用、礦物成分等多種因素影響[43]。一般埋藏淺、時(shí)代新的古近系—新近系砂巖速度小于泥巖速度,這也是砂巖含氣后形成亮點(diǎn)和III類AVO的地質(zhì)條件[44]。隨著埋深增大，時(shí)代變老，或泥巖地層中含較多鈣質(zhì)成分時(shí)，砂、泥巖速度接近或砂巖速度會(huì)大于泥巖速度[45]。所以,對(duì)于淺層較新地層而言，若含相對(duì)低速砂巖,即使砂巖不含氣,也有可能產(chǎn)生低頻能量相對(duì)增高的衰減現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)研究區(qū)已有鉆井的自然伽馬、聲波和電阻率測(cè)井等資料就可判別是否有可能存在這種非含氣相對(duì)低速砂巖,一旦出現(xiàn)了衰減異常,可設(shè)法排除此類成因?qū)瑲忸A(yù)測(cè)的干擾。

煤層、碳質(zhì)泥巖和頁(yè)巖等也屬于除含氣之外可造成低速的巖性，它們也可能會(huì)造成地震波衰減異常。研究中，庫(kù)車(chē)和順南三維地震區(qū)上三疊統(tǒng)沼澤相約20 m厚的沼澤碳質(zhì)泥巖出現(xiàn)了衰減現(xiàn)象。這些巖性一般都與特殊的沉積環(huán)境和古氣候條件有關(guān),具有在某個(gè)盆地或地區(qū)沿某個(gè)層位廣泛分布、穩(wěn)定發(fā)育的特點(diǎn)。如鄂爾多斯盆地侏羅系延安組煤層、山西組和太原組煤層、晚三疊世延長(zhǎng)組頁(yè)巖等低速層是廣泛分布的地層對(duì)比標(biāo)志層,地震剖面上呈強(qiáng)振幅連續(xù)反射,也容易識(shí)別。塔北三疊—侏羅系煤層也有較為固定的分布區(qū)域和層位,從地質(zhì)背景和地震強(qiáng)振幅特征等方面容易識(shí)別。低速煤層與含氣砂巖在展布形態(tài)和規(guī)模上應(yīng)當(dāng)存在差異。不同沉積微相的砂體往往具有不同的規(guī)模[41]，以及蛇曲狀、窄帶狀、朵狀和分支狀等不同的平面形態(tài)[46],平面上一般小于頁(yè)巖、煤層等的規(guī)模,且形態(tài)與后者席狀或不規(guī)則的形狀容易區(qū)分。所以,低速煤層或頁(yè)巖引起的衰減具有面積大、席狀形態(tài)等特點(diǎn),與低速砂體平面特征有所不同。遇到這種巖性的衰減，可從排除砂體儲(chǔ)層成因方面排除其含氣性[47]。但是，對(duì)于大面積的較厚煤層或頁(yè)巖等非常規(guī)氣層,局部的衰減異常也可能與甜點(diǎn)有關(guān),這點(diǎn)有待深入研究。

4.2 無(wú)圈閉條件排除法

“生儲(chǔ)蓋圈運(yùn)?！笔切纬捎蜌獠乇夭豢缮俚?個(gè)基本條件,缺少任何一個(gè)條件都無(wú)法成藏。所以,對(duì)地震衰減法識(shí)別出的異常應(yīng)該從它們是否滿足這6個(gè)基本條件進(jìn)一步分析，以明確是否屬于油氣藏。利用地震構(gòu)造和地震相解釋可以確定異常區(qū)是否存在圈閉條件。如沙53井與橋古1井相比,雖然均具備潛山構(gòu)造和衰減異常,但前者缺乏與后者類似的白云巖有效儲(chǔ)層,變成了較致密的侵入巖，而不具備工業(yè)氣藏條件。所以,通過(guò)地層時(shí)代和侵入體識(shí)別可排除其陷阱。再如塔塔埃爾塔格組衰減異常的底界延伸與構(gòu)造等高線不平行,又缺乏T60不整合頂板封堵條件,則排除了其地層有氣藏的可能?？傊?構(gòu)造圈閉較易識(shí)別,而巖性和地層圈閉識(shí)別起來(lái)存在較大難度和不確定性,需要開(kāi)展綜合研究。正因?yàn)槿绱耍盟p法含烴檢測(cè)與巖性地層圈閉相結(jié)合的綜合分析才有望成為排除非含氣成因衰減的方法。

4.3 衰減異常規(guī)模排除法

除非常規(guī)天然氣聚集外,由于多數(shù)地層巖性氣藏的面積受砂體微相、不整合面頂?shù)装宸舛滦缘认拗?其面積一般不會(huì)太大,數(shù)個(gè)平方公里的面積較常見(jiàn),少數(shù)可能達(dá)到數(shù)十至上百平方公里。所以,在一個(gè)數(shù)百平方公里的三維地震區(qū)，如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)層位存在面積很大的地震波衰減異常,其面積達(dá)到了三維地震區(qū)的三分之一或更大,則很可能是非含氣所形成。如塔北地區(qū)新和三維、托甫臺(tái)三維、于奇東三維地震區(qū)的庫(kù)姆格列木群，由于在膏鹽巖和白云巖等高速地層背景上存在較大面積的相對(duì)低速砂泥巖分布,出現(xiàn)了上百平方公里的大面積的地震波衰減異常,其范圍超出了常見(jiàn)地層巖性油氣藏所能達(dá)到的規(guī)模,因而不可能是含氣所致。

地震波衰減法檢測(cè)含氣層比亮點(diǎn)法和AVO等具有更廣范的適用地質(zhì)條件,但同時(shí)也存在以上多解性。知道了非含氣衰減的地質(zhì)成因及類型，就可設(shè)法在含氣檢測(cè)中排除它們,從而提高含氣預(yù)測(cè)的成功率。研究中，在地震波衰減法含氣檢測(cè)分析中,也遇到了幾個(gè)沒(méi)被鉆井證實(shí)的衰減現(xiàn)象,它們有兩種成因可能,一是具備油氣圈閉或成藏的地質(zhì)條件,屬于隱蔽油氣藏勘探目標(biāo)；二是不具備圈閉或成藏地質(zhì)條件,屬于與上述地質(zhì)成因類似的非含氣衰減類型。經(jīng)過(guò)多解性排除,可為隱蔽油氣藏勘探提供重要的地質(zhì)依據(jù)。

5 結(jié)論

1)廣義低頻伴影的地震含氣檢測(cè)方法的有效性，經(jīng)過(guò)在鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)氣田、蘇里格氣田、南海荔灣氣田等驗(yàn)證后,又在塔里木盆地橋古氣田、塔河巖溶油氣田、順南4井等凝析油氣田、雅克拉凝析氣田驗(yàn)證有效,并在2021年西湖凹陷平北地區(qū)復(fù)合圈閉凝析油氣藏的成功預(yù)測(cè)中起到了重要的佐證作用。但是,當(dāng)將該方法應(yīng)用在塔里木盆地北部開(kāi)展隱蔽圈閉識(shí)別研究時(shí),發(fā)現(xiàn)多種類型的非含氣層形成的與含氣層類似的地震波衰減現(xiàn)象。其共同特點(diǎn)是具有較低的地震縱波速度,其類型包括低速泥巖和粉砂巖、低速砂巖、碳質(zhì)泥巖、煤層、混積巖中的碎屑巖等；具備一定的厚度,多在20～100 m；在常規(guī)地震資料主頻30 Hz左右下,衰減異常區(qū)的地震波峰頻降低至10～25 Hz的某個(gè)頻段。

2)根據(jù)是否存在低速巖性、圈閉和成藏條件以及衰減異常的規(guī)模過(guò)大等可以排除某些地層衰減現(xiàn)象的含氣可能性。具有低速異常的砂體，無(wú)論是否含氣，均可形成地震波衰減異常。衰減異常的平面形態(tài)和面積對(duì)識(shí)別這類砂體的沉積微相有一定的幫助,但是否含氣仍需要結(jié)合圈閉和成藏條件等綜合判別。

3)雖然非含氣的相對(duì)低速地層也會(huì)形成類似含氣特征的衰減現(xiàn)象,但經(jīng)過(guò)以上3種方法的多解性排除,可在隱蔽油氣藏勘探、致密氣甜點(diǎn)識(shí)別等方面發(fā)揮一定作用。地震波衰減含氣檢測(cè)方法較多,每種方法預(yù)測(cè)的地層含氣性的可靠程度隨地區(qū)、地層時(shí)代、巖性組合等條件發(fā)生變化。探索衰減的地質(zhì)成因類型及多解性排除方法，對(duì)隱蔽油氣藏勘探和非常規(guī)油氣藏甜點(diǎn)預(yù)測(cè)具有重要的輔助作用。