東海麗水凹陷北部潛山巖性識(shí)別及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)

劉春鋒 申文龍 秦德文 熊志武

（中海石油（中國(guó)）有限公司上海分公司）

0 引言

近年來(lái)，潛山勘探逐漸成為國(guó)內(nèi)外油氣勘探的重要領(lǐng)域[1-3]，但是海上潛山勘探進(jìn)展相對(duì)緩慢。自20世紀(jì)70 年代開(kāi)始，借鑒陸上勘探經(jīng)驗(yàn)，渤海油田在近海以凸起潛山為主進(jìn)行摸索和鉆探，但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件和認(rèn)識(shí)水平，結(jié)果很不理想，只發(fā)現(xiàn)一些小型含油構(gòu)造。隨著油氣勘探程度的提高以及研究思路的轉(zhuǎn)變，渤海海域在渤中凹陷太古界潛山發(fā)現(xiàn)了千億方大型整裝凝析氣田——渤中19-6氣田[4-7]，取得了潛山勘探的重大突破，海上潛山油氣藏的勘探重新受到關(guān)注。受渤海潛山勘探模式的啟示，結(jié)合麗水北洼區(qū)域成藏規(guī)律分析，認(rèn)為麗水凹陷北部潛山具備較大的勘探潛力，研究區(qū)內(nèi)發(fā)育西部潛山和東部潛山兩大潛山帶，潛山圈閉成群、成帶分布，潛山與麗水凹陷生烴主洼中央深洼烴源巖直接對(duì)接，供烴窗口大，潛山上覆地層為月桂峰組和靈峰組近千米的區(qū)域性泥巖蓋層，儲(chǔ)存條件好，成藏條件極為有利，但因目前已鉆井資料偏少，潛山巖性類型和儲(chǔ)層分布特征尚不明確，制約了潛山的勘探進(jìn)展[8-13]。通過(guò)綜合運(yùn)用一系列地質(zhì)、地球物理等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了麗水凹陷北部潛山巖性和儲(chǔ)層展布特征的預(yù)測(cè)，為下一步勘探提供較好的技術(shù)指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東海陸架盆地麗水凹陷位于中國(guó)東海大陸架的西南側(cè)，西接閩浙隆起，東以雁蕩低凸起與福州凹陷相隔，北為漁山東低隆起的北部延伸段，南與彭佳嶼凹陷相鄰，總體呈北東-西南方向展布，面積約1.38 km2；是中生代殘留盆地基底之上疊合了新生代斷陷的多旋回構(gòu)造單元，具典型的“東斷西超”箕狀結(jié)構(gòu)，洼陷內(nèi)呈現(xiàn)出洼隆相間的平面構(gòu)造格局。古新統(tǒng)自下而上發(fā)育月桂峰組、靈峰組和明月峰組地層[14-18]。通過(guò)多年的勘探實(shí)踐，麗水凹陷已鉆井13 口，發(fā)現(xiàn)了1 個(gè)氣田和5 個(gè)含氣構(gòu)造，主要的油氣發(fā)現(xiàn)層系為古新統(tǒng)明月峰組和潛山頂部風(fēng)化殼，目前只有4 口井鉆遇古潛山，其中東部潛山帶3 口，西部潛山帶1 口，各井在潛山頂部均見(jiàn)油氣顯示，表明該區(qū)潛山勘探具備良好的前景。

本次研究區(qū)位于東海陸架盆地麗水凹陷北部，區(qū)內(nèi)發(fā)育西部潛山和東部潛山兩大潛山帶（圖1），成藏條件極為有利。

圖1 麗水凹陷勘探形勢(shì)圖和基底三維可視化圖

2 潛山巖性識(shí)別及分布預(yù)測(cè)

研究區(qū)潛山巖相分布規(guī)律復(fù)雜，本文首先從已鉆井?dāng)?shù)據(jù)出發(fā)鑒別該區(qū)可能存在的潛山巖性類型，并通過(guò)地震相預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)潛山巖相分布進(jìn)行初步定性預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上建立針對(duì)不同潛山巖相的巖石物理識(shí)別圖板，然后使用疊前彈性參數(shù)反演方法得到潛山巖相分布數(shù)據(jù)體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)研究區(qū)潛山巖性定量預(yù)測(cè)，為下一步油氣勘探提供指導(dǎo)。

2.1 潛山巖性類型及定性識(shí)別

截止目前，麗水凹陷北部有4口井鉆遇潛山，已鉆井揭示潛山巖性復(fù)雜多變，其中偏北部的Wl-1 井在2 983 m 鉆遇潛山花崗巖，中部的Wl-2井在2 315 m 鉆遇潛山花崗片麻巖，南部的Wl-3 井在2 589 m 鉆遇潛山黑云母斜長(zhǎng)片麻巖，西北部的Wl-4井鉆遇潛山花崗巖（圖2）。平面上潛山巖性復(fù)雜多變給潛山巖性識(shí)別帶來(lái)困難，而潛山巖性識(shí)別對(duì)潛山目標(biāo)評(píng)價(jià)意義重大。因此，首先通過(guò)地震相預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)定性識(shí)別潛山巖性，即將已鉆井與地震相結(jié)合來(lái)判斷不同潛山巖性分布規(guī)律，明確研究區(qū)已鉆井不同巖性組合的地震相特征：砂巖-花崗巖巖性組合的地震反射較弱，為低頻雜亂弱反射地震相；花崗片麻巖和灰?guī)r地震反射特征中等，為低頻連續(xù)中強(qiáng)振幅地震相反射特征；泥巖-片麻巖組合地震反射強(qiáng)，為高頻強(qiáng)振幅雜亂地震反射特征（圖3）。

圖2 已鉆井巖性薄片特征

圖3 鉆井潛山巖性組合及地震反射特征

針對(duì)這3 種不同的巖性組合及其對(duì)應(yīng)的地震響應(yīng)特征，根據(jù)波形聚類技術(shù)，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)技術(shù)和方法對(duì)地震屬性及所反映的地質(zhì)特征進(jìn)行分析解釋，最終實(shí)現(xiàn)地震道、多屬性數(shù)據(jù)體等時(shí)窗層段內(nèi)地震相自動(dòng)劃分。圖4中聚類分析以不同顏色代表不同類型的反射特征，顏色相近的區(qū)域更接近為同一巖相，因而可以初步對(duì)潛山巖性進(jìn)行定性識(shí)別。從波形聚類地震相分析平面圖（圖4a）可以看出，區(qū)內(nèi)東部潛山帶以花崗片麻巖、片麻巖為主，西部潛山帶以花崗巖、花崗片麻巖為主（圖4b），預(yù)測(cè)成果與研究區(qū)區(qū)域認(rèn)識(shí)較吻合。

圖4 麗水凹陷潛山巖相地震相波形聚類預(yù)測(cè)成果

2.2 潛山巖性定量分布預(yù)測(cè)

由于地震相預(yù)測(cè)巖性受到地震資料參數(shù)處理方法等多種因素的制約，潛山巖性預(yù)測(cè)往往準(zhǔn)確度較低，還需采用疊前反演定量預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)識(shí)別麗水凹陷北部潛山巖性及其分布特征。針對(duì)潛山不同巖性巖石物理參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)：片麻巖為高密度、低聲波時(shí)差、中高電阻率特征；花崗巖為低密度、低聲波時(shí)差、中高電阻率特征；火山碎屑巖為中低密度、高自然伽馬、中電阻率特征；安山巖為低密度、低自然伽馬、高聲波時(shí)差、低電阻率特征。通過(guò)多個(gè)測(cè)井參數(shù)進(jìn)行交會(huì)分析發(fā)現(xiàn)：密度曲線識(shí)別花崗巖、片麻巖效果較好，表現(xiàn)為片麻巖密度最大，平均密度為2.85 g/cm3；其次是火山碎屑巖，平均密度為2.63 g/cm3；而花崗巖密度最小，平均密度為2.58 g/cm3。因此，使用研究區(qū)已鉆井的密度、自然伽馬（GR）曲線建立巖性識(shí)別圖板（圖5a），從圖板中可以看出，密度大于2.75 g/cm3為片麻巖，密度小于2.62 g/cm3為花崗巖，介于二者之間的劃分為花崗片麻巖。

由于密度曲線對(duì)潛山巖性具有較好的區(qū)分特征，通過(guò)疊前反演方法得到密度數(shù)據(jù)體，根據(jù)密度測(cè)井對(duì)巖相劃分的區(qū)間值，可以定量預(yù)測(cè)北部潛山巖相平面分布，并取得了良好的巖性識(shí)別效果。通過(guò)已鉆井對(duì)比發(fā)現(xiàn)，密度反演結(jié)果與井上吻合較好，Wl-1 井附近局部發(fā)育花崗巖，Wl-2 井附近主要發(fā)育花崗片麻巖。從剖面縱向上可以看出，剖面上潛山基巖主要以花崗片麻巖為主，頂部局部區(qū)域發(fā)育花崗巖；從平面上看，潛山基巖主要以花崗片麻巖、片麻巖為主，局部區(qū)域發(fā)育花崗巖（圖5b）。近年來(lái)新鉆探井W1-4 井證實(shí)鉆遇潛山為花崗片麻巖，驗(yàn)證了該方法的有效性以及該預(yù)測(cè)方法的可行性。

圖5 潛山巖相定量預(yù)測(cè)成果

3 潛山儲(chǔ)層特征及預(yù)測(cè)技術(shù)

3.1 潛山儲(chǔ)層特征分析

結(jié)合研究區(qū)西北部Wl-4 井的成像測(cè)井和巖心數(shù)據(jù)分析來(lái)看，研究區(qū)潛山儲(chǔ)層可劃分為兩種類型：風(fēng)化殼儲(chǔ)層和潛山內(nèi)幕裂縫儲(chǔ)層。風(fēng)化殼儲(chǔ)層一般為距潛山頂面100 m 以內(nèi)的區(qū)域，風(fēng)化殼孔隙及裂縫為主要儲(chǔ)集空間；潛山內(nèi)幕裂縫儲(chǔ)層一般在距離頂面大于100 m 的深度，主要儲(chǔ)集空間為裂縫。從成像測(cè)井等資料揭示的儲(chǔ)層特征來(lái)看，風(fēng)化殼儲(chǔ)層孔隙及裂縫明顯比潛山內(nèi)幕儲(chǔ)層發(fā)育，潛山內(nèi)幕儲(chǔ)層主要以構(gòu)造裂縫為主（圖6）。對(duì)于風(fēng)化殼儲(chǔ)層，由于研究區(qū)有多口井鉆遇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層，可以通過(guò)巖石物理分析來(lái)定量預(yù)測(cè)潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層，風(fēng)化殼儲(chǔ)層表現(xiàn)為低縱波速度、低橫波速度、低泊松比、低縱橫波速度比的特征。而對(duì)于內(nèi)幕裂縫儲(chǔ)層，由于目前缺乏已鉆井資料，只能通過(guò)地震預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

圖6 潛山儲(chǔ)層的類型（Wl-4井）

3.2 潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)技術(shù)

研究區(qū)有多口井鉆遇潛山風(fēng)化殼，從已鉆井的巖石物理分析結(jié)果來(lái)看，波阻抗和孔隙度存在較好的相關(guān)性，縱波阻抗可以較好地區(qū)分風(fēng)化殼儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層，儲(chǔ)層為低波阻抗特征（圖7a），因此可以利用縱波阻抗來(lái)預(yù)測(cè)風(fēng)化殼儲(chǔ)層分布情況。通過(guò)過(guò)Wl-2 井的縱波阻抗剖面可以看出，該方法對(duì)風(fēng)化殼儲(chǔ)層預(yù)測(cè)效果好，東部潛山帶風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育程度要好于西部潛山帶。從平面上看，東部潛山帶儲(chǔ)層更發(fā)育，厚度更大，西部潛山帶儲(chǔ)層分布范圍更廣。儲(chǔ)層發(fā)育程度可能與古地貌有關(guān)，東部潛山帶古地貌高于西部潛山帶，風(fēng)化淋濾，改造儲(chǔ)層作用更強(qiáng)（圖7b）。

圖7 潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)成果

3.3 潛山內(nèi)幕裂縫儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)技術(shù)

由于研究區(qū)沒(méi)有已鉆井直接鉆遇潛山內(nèi)幕的地層，對(duì)潛山內(nèi)幕裂縫主要采用疊后地震幾何屬性的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，疊后地震裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)主要有方差體、曲率、螞蟻體、傾角、對(duì)稱、不連續(xù)屬性等技術(shù)［19］，本次多屬性裂縫定性分析采用螞蟻體追蹤、曲率分析、對(duì)稱屬性掃描等技術(shù)對(duì)潛山裂縫儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖8為麗水凹陷潛山不同裂縫預(yù)測(cè)方法的成果對(duì)比圖，從圖中可以看出：螞蟻體屬性對(duì)中等尺度裂縫預(yù)測(cè)效果較好，但受地震資料品質(zhì)影響裂縫分布規(guī)律較差；曲率屬性與研究區(qū)北東向大斷裂吻合度高，表明該屬性對(duì)大尺度裂縫預(yù)測(cè)效果較好；對(duì)稱屬性對(duì)研究區(qū)微裂縫預(yù)測(cè)具有較好的效果，但對(duì)中大尺度裂縫預(yù)測(cè)效果差。

圖8 麗水凹陷潛山不同裂縫預(yù)測(cè)方法的效果對(duì)比

3.3.1 螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)

螞蟻?zhàn)粉櫍ˋnt Tracking）技術(shù)是一種基于螞蟻算法刻畫地下斷層和裂縫空間分布的技術(shù)，該技術(shù)克服了傳統(tǒng)地震解釋的主觀性，保證了對(duì)井間裂縫和垂向裂縫描述的準(zhǔn)確性，在裂縫空間分布規(guī)律的描述上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以有效檢測(cè)大中尺度裂縫。

3.3.2 曲率屬性檢測(cè)裂縫技術(shù)

曲率屬性（Curvature Property）反映了地層受構(gòu)造應(yīng)力擠壓時(shí)層面的彎曲程度，一般曲率越大，張應(yīng)力越大，張裂縫也就越發(fā)育；曲率屬性與裂縫之間的關(guān)系反映了地層褶皺或彎曲變形時(shí)的受力過(guò)程。因此，曲率屬性異常與裂縫發(fā)育密切相關(guān)，奠定了利用曲率屬性進(jìn)行裂縫檢測(cè)的基礎(chǔ)。

3.3.3 對(duì)稱屬性掃描技術(shù)

對(duì)稱性（Symmetry）是人類視覺(jué)感知及許多自然結(jié)構(gòu)的基本屬性，它經(jīng)常以各種不同的意義出現(xiàn)在地質(zhì)和地球物理學(xué)的研究中，通過(guò)這種方法能夠檢測(cè)出地震信號(hào)的非對(duì)稱性和非高斯性變化，這種屬性對(duì)地震振幅變化敏感，它可以通過(guò)區(qū)分、統(tǒng)計(jì)不同尺度、不同形態(tài)的信號(hào)變化來(lái)反映和區(qū)分不同級(jí)別的構(gòu)造（斷層、裂縫）對(duì)地震信號(hào)產(chǎn)生的不同級(jí)別的影響。與幾何屬性相比，它可以更清晰地揭示出臨近地震道波形的細(xì)微變化。

3.3.4 疊后多屬性融合技術(shù)

針對(duì)以上3 種疊后屬性裂縫預(yù)測(cè)成果的優(yōu)缺點(diǎn)，本文采用疊后多屬性融合技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以期更加準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)研究區(qū)潛山儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè)。本次多屬性融合技術(shù)主要是根據(jù)研究區(qū)裂縫發(fā)育的地質(zhì)特征，將前面裂縫預(yù)測(cè)的大尺度裂縫及小尺度裂縫預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)體進(jìn)行三維透視融合，主要方法是以小尺度裂縫為背景，疊合大尺度裂縫，并在疊合后對(duì)大尺度裂縫進(jìn)行透明顯示，同時(shí)根據(jù)不同屬性的優(yōu)缺點(diǎn)嘗試不同的比例參數(shù)，以期盡量突出不同屬性的優(yōu)點(diǎn)，避免不同屬性的缺點(diǎn)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的裂縫儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。從多屬性融合預(yù)測(cè)成果來(lái)看，潛山裂縫儲(chǔ)層預(yù)測(cè)效果良好（圖9），預(yù)測(cè)的研究區(qū)裂縫主要以北東-南西向?yàn)橹?，與研究區(qū)大地構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)一致，并且裂縫主要發(fā)育特征與研究區(qū)主要斷裂分布特征一致，符合研究區(qū)的構(gòu)造斷裂演化特征，表明該技術(shù)具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

圖9 潛山裂縫融合平面圖

4 結(jié)論

麗水凹陷北部發(fā)育西部和東部?jī)纱鬂撋綆?，兩大潛山帶緊鄰主生烴凹陷中央深洼，通過(guò)斷層與月桂峰組主力烴源巖段直接對(duì)接，油氣成藏條件十分有利。本文通過(guò)已鉆井、測(cè)井巖石物理分析及地震屬性、疊后多屬性融合等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了研究區(qū)潛山巖性、儲(chǔ)層特征分布預(yù)測(cè)，研究認(rèn)為：

（1）麗水凹陷潛山巖性復(fù)雜，主要發(fā)育花崗巖、花崗片麻巖、片麻巖，其中東部潛山帶以花崗片麻巖、片麻巖為主，西部潛山帶以花崗巖、花崗片麻巖為主。

（2）潛山發(fā)育兩種類型儲(chǔ)層，風(fēng)化殼儲(chǔ)層和潛山內(nèi)幕裂縫儲(chǔ)層，其中風(fēng)化殼儲(chǔ)層物性好，且裂縫發(fā)育，而潛山內(nèi)幕儲(chǔ)層較差，主要為構(gòu)造裂縫，儲(chǔ)層致密。

（3）形成了一套適合潛山不同儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)于潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層通過(guò)波阻抗反演可以有效預(yù)測(cè)，潛山內(nèi)幕裂縫可以通過(guò)疊后多屬性融合技術(shù)預(yù)測(cè)。