石臼坨凸起低幅度構(gòu)造-巖性圈閉識(shí)別及刻畫技術(shù)

張中巧，王 軍，于海波，吳俊剛

（中海石油（中國(guó)）天津分公司，天津塘沽300452）

石臼坨凸起位于渤海中部海域，近年來(lái)，通過勘探思路的轉(zhuǎn)變以及技術(shù)創(chuàng)新，在石臼坨凸起秦皇島33-1油田周邊發(fā)現(xiàn)多個(gè)有利的具有低幅度構(gòu)造背景的復(fù)合圈閉。低幅度構(gòu)造是指閉合度較低的一類地質(zhì)體，一般而言構(gòu)造幅度只有5～20 ms［1］。石臼坨凸起低幅構(gòu)造復(fù)合圈閉受凸起整個(gè)背斜形態(tài)所控制，在凸起區(qū)多個(gè)條帶的二級(jí)斷裂帶附近以及微古地貌背景下形成。凸起區(qū)新近系為淺水三角洲沉積環(huán)境，相變快、幅度緩，單層砂體厚度小，一般為2～14 m，在主要目的層段800～1300 ms之間，地震資料有效頻寬10～80 Hz，主頻約45 Hz，地震資料縱向分辨率約13 m。受縱向分辨率影響，薄砂層識(shí)別及砂體連通性判別困難。針對(duì)新近系砂體橫向連片、縱向疊置的展布特征，形成了一系列低幅度構(gòu)造背景下巖性圈閉識(shí)別及刻畫技術(shù)系列：首先在層序地層格架約束下，利用地層切片技術(shù)開展巖性圈閉的定性識(shí)別；再結(jié)合波阻抗反演以及90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及單砂體描述；最后利用疊前彈性反演技術(shù)進(jìn)行油氣檢測(cè)，指出有利的含烴范圍。該技術(shù)系列在石臼坨凸起巖性勘探中取得了良好的應(yīng)用效果。

1 低幅度構(gòu)造背景下區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)特征

石臼坨凸起的新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)主要表現(xiàn)為近北東向（顯性斷裂）與近北西向（隱形斷裂）兩組方向的斷裂活動(dòng)，受北東向郯廬斷裂［2］和北西向北京-蓬萊斷裂兩組斷裂的影響，兩組方向斷裂在平面上表現(xiàn)為近90°相交，呈網(wǎng)格狀分布，整體表現(xiàn)為共軛走滑錯(cuò)動(dòng)特征（圖1）。受此影響，凸起的晚期斷裂有北東分段，北西存在隱伏分割性的特點(diǎn)，在石臼坨凸起形成了多個(gè)構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶，各個(gè)構(gòu)造區(qū)被兩組方向斷裂所分割，形成了各自具有低幅構(gòu)造背景的相對(duì)獨(dú)立區(qū)帶，從而進(jìn)一步控制了凸起上圈閉的發(fā)育背景。在凸起古隆起背景上新近系發(fā)育多個(gè)斷鼻、斷塊型構(gòu)造圈閉，單個(gè)圈閉面積較小、幅度較低，構(gòu)造圈閉幅度大多在5～20 ms。各構(gòu)造區(qū)內(nèi)發(fā)育多條近似平行的斷至館陶組的北東向晚期活動(dòng)斷層，雖然單個(gè)構(gòu)造圈閉面積較小，但是整體具有北、東、南三面下傾，向西逐漸抬升的低幅度構(gòu)造背景，成藏條件極為有利。

2 低幅度構(gòu)造下巖性圈閉發(fā)育特征

渤海海域新近系處于湖盆的拗陷期，相對(duì)于盆地的裂陷期而言，拗陷期湖盆構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，盆地基底整體一致下降，并接受沉積；陸上和水下地形較為平緩、坡度小，同時(shí)湖面水體大規(guī)模收縮，湖盆進(jìn)入萎縮期，水體很淺，通常不超過10 m，形成了極淺水三角洲沉積。淺水三角洲［3-4］與正常三角洲相比，具有水體淺、水底地形平坦、地貌斜坡不明顯的特征，通過對(duì)石臼坨凸起地質(zhì)-地震綜合研究分析認(rèn)為，研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育分支河道型淺水三角洲和分流砂壩型淺水三角洲兩種沉積模式。層序地層學(xué)研究表明：石臼坨凸起新近系明下段低位域和高位域主要發(fā)育分支河道型淺水三角洲，湖擴(kuò)域主要發(fā)育分流砂壩型淺水三角洲，不同體系域內(nèi)、不同類型的淺水三角洲中發(fā)育的巖性圈閉類型存在一定的差異。

圖1 石臼坨凸起斷裂體系

石臼坨凸起低幅度構(gòu)造背景下復(fù)合圈閉首先受凸起整個(gè)背斜形態(tài)所控制，在凸起上多個(gè)條帶的二級(jí)斷裂帶附近以及微古地貌背景下形成。凸起整體構(gòu)造受網(wǎng)格狀斷裂的切割、復(fù)雜化，多形成斷鼻、斷塊型等閉合度較低的構(gòu)造圈閉。在此構(gòu)造背景下，與廣泛發(fā)育的淺水三角洲砂體配置形成良好的“斷-砂”耦合關(guān)系，控制了凸起的構(gòu)造、構(gòu)造-巖性和巖性圈閉等復(fù)合圈閉的形成。

3 巖性圈閉識(shí)別及刻畫技術(shù)系列

石臼坨凸起新近系明下段淺水三角洲砂體大量發(fā)育，縱橫交錯(cuò)，巖性組合多樣，相變快，導(dǎo)致地震資料砂體描述困難較大。為了精細(xì)落實(shí)砂體形態(tài)，在明確砂體地震響應(yīng)特征的基礎(chǔ)上，在區(qū)域沉積模式的指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用常規(guī)疊后反演技術(shù)、90°相移技術(shù)、地層切片技術(shù)和地震屬性分析等地球物理手段，由區(qū)域到具體、由面到點(diǎn)、由大到小、由粗到細(xì)地對(duì)砂體進(jìn)行追蹤和描述。在砂體精細(xì)刻畫的基礎(chǔ)上，針對(duì)新近系稠油油藏的特點(diǎn)，利用先進(jìn)的疊前反演技術(shù)，優(yōu)選敏感彈性參數(shù)對(duì)砂體的含油氣性進(jìn)行檢測(cè)。形成了一套完善的新近系巖性圈閉識(shí)別與刻畫技術(shù)系列。

3.1 基于地層切片的定性識(shí)別技術(shù)

地層切片是近幾年新發(fā)展起來(lái)的一種非常實(shí)用的技術(shù)，它是在兩個(gè)參照地震同相軸之間根據(jù)線性內(nèi)插建立地層時(shí)間模型，然后做振幅地層切片，與之相比較，層拉平切片是選擇一個(gè)同相軸作為參考面建立地層時(shí)間模型，然后做振幅地層切片。地層切片和層拉平切片可以近似反映沉積體系在某一時(shí)刻沉積界面結(jié)構(gòu)特征，即相當(dāng)于觀察地層形成時(shí)原始沉積面貌，從而幫助人們識(shí)別扇體、砂巖透鏡體、古河道等地質(zhì)體的橫向變化，并可以通過這些特征解釋沉積時(shí)期古沉積環(huán)境特征。由于地層切片技術(shù)考慮了地層構(gòu)造傾角的影響，采用兩個(gè)或多個(gè)相同地質(zhì)時(shí)間地震反射同相軸之間使切片線性化，得到許多地質(zhì)時(shí)間的地層切片，避免了提取數(shù)據(jù)時(shí)的穿時(shí)現(xiàn)象，能夠更準(zhǔn)確地反映在盆地不同發(fā)育階段的沉積相特征。在層序地層格架的約束下，在石臼坨凸起區(qū)利用地層切片技術(shù)，結(jié)合地震屬性分析技術(shù)，能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)不同體系域內(nèi)砂體分布規(guī)律進(jìn)行定性識(shí)別。如圖2所示，可以清楚地看到明下段從低位域-湖擴(kuò)域-高位域，砂體從河道型淺水三角洲-朵葉型淺水三角洲-河道型淺水三角洲的演化過程。砂體的定性識(shí)別為后續(xù)的單砂體描述打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 波阻抗反演和90°相位轉(zhuǎn)換的砂體描述技術(shù)

圖2 石臼坨凸起區(qū)明下段砂體縱向演化特征

在儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)和砂體描述中，波阻抗反演是不可缺少的技術(shù)之一，在巖性油藏描述中發(fā)揮了重要作用。但常規(guī)波阻抗反演［5］由于受模型影響，反演結(jié)果分辨率局部有所降低，對(duì)刻畫巖性邊界影響大。在實(shí)際工作中，采用波阻抗反演資料與90°相位轉(zhuǎn)換資料相結(jié)合來(lái)進(jìn)行砂體精細(xì)雕刻。90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)最早由曾洪流（2005）提出，通過90°相位轉(zhuǎn)換將地震反射波最大振幅提到薄層中心，使地震反射的主要同相軸與地質(zhì)上的薄砂層中心對(duì)應(yīng)，地震相位也就具有了巖性地層的意義［6-7］（圖3）。

90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)從原理上講很簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也非常容易，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①運(yùn)算速度快，適用于有多套地震資料的地區(qū)，輔助資料評(píng)價(jià)；②無(wú)需井和地震層位的約束，適用于海上無(wú)井或少井地區(qū)，或測(cè)井曲線不全的地區(qū)；③100%尊重原始地震資料，排除了井和模型因素的影響；④提高了剖面的可解釋性，尤其便于薄砂層的解釋。

圖3 90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)原理示意

在實(shí)際砂體追蹤描述中，我們常將常規(guī)波阻抗反演與90°相移技術(shù)相互補(bǔ)充利用，從而保證了砂體描述結(jié)果的準(zhǔn)確性，特別是砂體邊界能夠刻畫的比較清楚、準(zhǔn)確，如QHD33-1-3井所鉆遇的B砂體，在反演剖面上是分辨不出的，而地震剖面及90°相移剖面上可以較清楚的描述（圖4）。在儲(chǔ)層地質(zhì)特征和地震資料品質(zhì)滿足研究前提的情況下，90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)是一項(xiàng)高效、實(shí)用的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)。

3.3 基于疊前反演的油氣檢測(cè)技術(shù)

圖4 多種資料結(jié)合進(jìn)行砂體描述

渤海海域新近系原油密度普遍較高，稠油層的地震響應(yīng)特征與水層有較強(qiáng)的相似性，因此，應(yīng)用常規(guī)的疊后油氣檢測(cè)方法難以識(shí)別稠油層。疊前地震反演利用了地震反射振幅隨偏移距或入射角變化的特征信息，在測(cè)井資料的約束下，得到高精度的、能夠反映儲(chǔ)層橫向變化的多種彈性參數(shù)信息，這些信息不僅能豐富巖性和流體識(shí)別的手段，而且能更可靠地揭示地下儲(chǔ)層的展布情況以及孔、滲物性和含油氣性等。

由于研究區(qū)油水密度接近，AVO 異常不明顯，給疊前反演油氣檢測(cè)造成了困難，但是由于目的層埋深較淺，孔隙度極高（最高可達(dá)40%以上），單井縱波阻抗雖不能單獨(dú)識(shí)別油水層，但巖石物理分析表明縱波阻抗與縱橫波速度比交會(huì)識(shí)別效果較好，因此，制定了適合本區(qū)的疊前反演工作流程：①計(jì)算每口井對(duì)應(yīng)不同角道集在儲(chǔ)集層段的彈性阻抗；②流體分析，分別分析流體在測(cè)井（交會(huì)分析）、地震（AVO 地震響應(yīng)特征分析）上的響應(yīng)特征；③對(duì)不同入射角道集（或不同偏移距）疊加數(shù)據(jù)體估算子波；④分別利用不同角道集地震數(shù)據(jù)體、提取的子波進(jìn)行聯(lián)合反演，得出縱波阻抗、橫波阻抗、縱橫波速度比三個(gè)數(shù)據(jù)體；⑤將阻抗、縱橫波速度比等信息轉(zhuǎn)換成儲(chǔ)層或油藏屬性。

圖5 過A 井疊前多參數(shù)反演結(jié)果

圖5是通過疊前反演得到的過A 井的縱波阻抗、橫波阻抗和縱橫波速度比（Vp／Vs）剖面。圖中井軌跡的顏色代表鉆井原始數(shù)據(jù)，可見在縱波阻抗上二者顏色基本一致，說明縱波阻抗能夠大致地刻畫出儲(chǔ)層的縱向及橫向展布特征；橫波阻抗由于不受孔隙流體的影響，且變化幅度較小，局部受地震資料分辨率的限制，分辨率有所降低，但是預(yù)測(cè)結(jié)果與井曲線基本一致，說明反演成果與地質(zhì)原始數(shù)據(jù)吻合程度較高。

但是由于本區(qū)地震資料AVO 異常不明顯，如果單純依據(jù)以上反演結(jié)果進(jìn)行油氣檢測(cè)會(huì)有一定的風(fēng)險(xiǎn)。通過縱波阻抗與縱橫波速度比的交會(huì)分析（圖6），可以看到：油層表現(xiàn)為中低阻抗、中低縱橫波速度比的特征，因此提取其中的中低阻抗、中低縱橫波速度比兩者的交集就可得到油層的空間分布體，即含油氣數(shù)據(jù)體。A 井明下段II油組實(shí)際鉆遇一套水層（圖5 中黑圈處），在圖5 縱橫波速度比（Vp／Vs）剖面上表現(xiàn)出明顯的異常特征，但在圖7油氣檢測(cè)剖面上并沒有油氣異常指示，油氣檢測(cè)剖面與已鉆井相吻合?？梢?，利用疊前反演得到的縱橫波速度比能夠較好地刻畫儲(chǔ)層的展布特征，綜合運(yùn)用縱波阻抗與縱橫波速度比能夠較好地預(yù)測(cè)含油氣范圍。

圖6 Vp／Vs與縱波阻抗交會(huì)圖分析

圖7 過A 井疊前反演油氣檢測(cè)剖面

4 結(jié)論

（1）石臼坨凸起新近紀(jì)受北東向郯廬斷裂和北西向北京-蓬萊斷裂兩組斷裂的影響，在凸起區(qū)形成多個(gè)具有低幅構(gòu)造背景的相對(duì)獨(dú)立的構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶，成藏條件優(yōu)越。

（2）石臼坨凸起新近系主要發(fā)育分支河道型淺水三角洲和分流砂壩型淺水三角洲兩種沉積模式，廣泛發(fā)育的淺水三角洲砂體與低幅構(gòu)造下的網(wǎng)格狀斷裂形成良好的“斷-砂”耦合關(guān)系，控制了凸起的構(gòu)造、構(gòu)造-巖性和巖性圈閉的形成。

（3）針對(duì)石臼坨凸起新近系淺水三角洲砂體相變快、橫向連片、縱向疊置的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用地層切片技術(shù)、地震屬性分析、波阻抗反演技術(shù)、90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高精度、高時(shí)效的砂體描述，砂體識(shí)別精度達(dá)到100%。利用疊前多參數(shù)反演技術(shù)對(duì)稠油層的油氣檢測(cè)也取得了較好的應(yīng)用效果，油氣檢測(cè)結(jié)果符合率達(dá)到70%。目前，在石臼坨凸起新近系形成了一套完善的巖性圈閉識(shí)別與刻畫技術(shù)系列，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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