瓊東南盆地深水區(qū)垂向裂隙識別及其分布特征研究

歐陽杰OUYANG Jie；吳妍WU Yan；丁磊DING Lei；楊璐YANG Lu

（中海石油（中國）有限公司海南分公司，海口 570100）

0 引言

全球深水區(qū)是目前油氣勘探的熱點(diǎn)和油氣增儲上產(chǎn)的最重要領(lǐng)域之一[1]。瓊東南盆地深水油氣勘探已取得了大量油氣發(fā)現(xiàn)[2-3]。在瓊東南盆地深水油氣勘探中，垂向裂隙在油氣運(yùn)移成藏中起到了關(guān)鍵性的作用。針對裂隙的識別，一些學(xué)者提出了各種檢測方法，例如相干體/方差屬性檢測、振幅對比檢測、螞蟻體追蹤檢測[4]等。本文在綜合應(yīng)用和對比各種檢測方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合廣義頻譜分解技術(shù)優(yōu)選地震數(shù)據(jù)，提出了基于廣義頻譜分解的螞蟻?zhàn)粉櫫严蹲R別方法。實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了該套方法的有效性和實(shí)用性。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了瓊東南盆地深水區(qū)垂向裂隙的發(fā)育特征，該研究結(jié)果對瓊東南盆地深水區(qū)進(jìn)一步的油氣勘探具有重要指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

瓊東南盆地位于南海北部大陸邊緣西區(qū)，其東接珠江口盆地，西鄰鶯歌海盆地，北望海南島，南有西沙隆起。瓊東南盆地屬于南海北部被動大陸邊緣伸展型盆地，具有古近系斷陷與新近系及第四系坳陷的雙層結(jié)構(gòu)特征，盆地沿東北方向分布，總體上表現(xiàn)為東西分塊、南北分帶的構(gòu)造格局，從南到北可分為四個部分：永樂隆起、中央坳陷帶、北部隆起及北部坳陷帶[5]。

瓊東南盆地發(fā)育前新生界基底和新生代沉積地層，盆地新生代沉積充填序列從下而上依次為古近系始新統(tǒng)、漸新統(tǒng)、中新統(tǒng)、上新統(tǒng)和更新統(tǒng)。始新統(tǒng)屬于裂陷早期沉積，主要為陸相沉積；下漸新統(tǒng)崖城組屬于裂陷晚期沉積，充填了一套海陸過渡相煤系及半封閉淺海相泥巖；上漸新統(tǒng)陵水組底部亦為海陸過渡相沉積，為盆地深部主要產(chǎn)氣層[6]。上新統(tǒng)鶯歌海組、上中新統(tǒng)黃流組屬于海相坳陷沉積，主要為泥巖。

2 垂向裂隙的識別方法

2.1 地震屬性識別方法

地震屬性是由野外采集的地震數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學(xué)變換的方法得到與地震波相關(guān)的動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)、幾何學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)特征。地震屬性分為多尺度結(jié)構(gòu)屬性和巖性或物性指示屬性兩大類：前者包括傾角、方位角、相干、曲率等，主要針對構(gòu)造分析運(yùn)用相對大尺度的結(jié)構(gòu)屬性；后者主要有振幅、頻率、AVO、波阻抗等及其衍生參數(shù)，這類屬性多使用定量或半定量分析方法[7]。本次研究，利用振幅對比、方差、RGB 多屬性融合、螞蟻體等地震屬性對垂向裂縫發(fā)育進(jìn)行了識別。

地震波的振幅會隨著地層連續(xù)性的變化而變化，這就代表振幅屬性能夠反映出地層是否錯斷。因此，振幅屬性的變化能用于分析地層是否存在微小的斷層以及裂隙[8]。如圖1（a），在過井地震剖面和振幅對比屬性的疊合圖下，振幅屬性一般能識別出較多的裂隙，但是細(xì)節(jié)不清楚。圖1（b）是過井M1 的地震剖面和方差體的疊合圖，可以在疊合圖上看到較為發(fā)育的垂向裂隙，但是發(fā)育強(qiáng)度一般。如圖1（c），RGB 可以很好地識別出異常部分，但是識別效果取決于三者所混合的屬性識別效果，因此存在一定的不確定性。螞蟻體是為了更好突出顯示斷層、裂縫等地震數(shù)據(jù)體中不連續(xù)部分的一種地震屬性體。如圖1（d）是過井M1的地震剖面和螞蟻體的疊合圖，在疊合剖面上可以看到存在垂向裂隙發(fā)育，但是與周圍無明顯差異，識別效果一般。

圖1 垂向裂隙識別方法對比

2.2 基于廣義頻譜分解的螞蟻?zhàn)粉櫫严蹲R別方法

2.2.1 廣義頻譜分解原理

譜分解技術(shù)是通過揭示地震信號的頻率組成成分使解釋人員對地質(zhì)體的某個頻段的地震振幅和相位響應(yīng)進(jìn)行有效的提取，以便更加精細(xì)地展現(xiàn)地質(zhì)目標(biāo)[9]。在許多的譜分解方法中，短時窗傅立葉變換法（STFT）和連續(xù)子波變換（CWT）是目前常用的技術(shù)方法?？紤]以上兩種問題，廣義譜分解方法（GSD）將上面兩種合并，使解釋員既可調(diào)整垂向時間分辨率也可調(diào)整頻率分辨。

2.2.2 識別方法流程

結(jié)合廣義頻譜分解及螞蟻體追蹤技術(shù)原理，本次研究總結(jié)了一套適用于瓊東南盆地的基于廣義頻譜分解的螞蟻?zhàn)粉櫫严蹲R別方法。首先，通過廣義頻譜分解優(yōu)選低頻地震數(shù)據(jù)；其次，通過構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波對地震數(shù)據(jù)信號的平滑處理；第三，再通過中值濾波壓制隨機(jī)噪聲，可有效保留斷層等邊界特征，并對邊界之間進(jìn)行平滑；然后，通過方差體突出不連續(xù)部分；最后，通過疊后螞蟻體裂縫追蹤技術(shù)（兩次螞蟻體裂縫追蹤技術(shù)）刻畫裂隙。

2.2.3 應(yīng)用實(shí)例效果

M1 井研究區(qū)位于瓊東南盆地松南低凸起區(qū)域。該區(qū)域發(fā)育大量垂向裂隙，但地震資料品質(zhì)不高，常規(guī)單一裂隙識別方法檢測效果欠佳（圖1（a）-（d）），因此為提高該區(qū)域垂直裂隙識別效果，將本文提出的方法應(yīng)用于M1 井區(qū)疊后地震資料的垂向裂隙刻畫（圖1（e））。

M1 井是一口氣井，其基底發(fā)育大量的烴源巖，垂向裂隙可以起到運(yùn)移天然氣的作用。利用方差、常規(guī)螞蟻體、基于廣義頻譜分解的螞蟻裂隙識別方法對研究區(qū)計(jì)算對應(yīng)屬性，如圖1 所示。通過對比發(fā)現(xiàn)，基于廣義頻譜分解的螞蟻裂隙識別方法可以更好地刻畫垂直裂隙。

將本文提出的方法應(yīng)用于瓊東南盆地中央峽谷帶M2井區(qū)、陵水凹陷M3 井區(qū)疊后地震資料的垂向裂隙刻畫。從圖2（a）中可看出，M2 井附近識別大量垂向裂隙，與測井解釋該井為氣井相符；M3 井為油氣顯示井，從圖2（b）中可看出，本文提出的方法識別出的螞蟻體中M3 井附近垂向裂隙較為發(fā)育。

圖2 基于廣義頻譜分解的螞蟻體垂向裂隙識別效果圖

3 垂向裂隙的類型與分布特征

3.1 垂向裂隙的類型

裂隙是瓊東南盆地流體運(yùn)移的主要通道，而裂隙的形成主要由超壓和構(gòu)造活動兩個因素引起。瓊東南盆地部分裂隙、微裂隙的發(fā)育與沉積地層或構(gòu)造中存在高壓或超壓關(guān)系較大，如氣煙囪、泥底辟、管狀通道等。不同斷裂帶、同一斷裂帶不同部位的內(nèi)在結(jié)構(gòu)具有明顯差異，表明了斷層對構(gòu)造裂縫的形成機(jī)理和分布特征具有明顯的控制作用。因此，瓊東南盆地垂向裂隙大體可劃分為3 大類（圖3），即斷層相關(guān)裂隙、底辟相關(guān)型裂隙、氣煙囪型相關(guān)裂隙[10]。

圖3 瓊東南盆地垂向裂隙類型模式圖

進(jìn)一步細(xì)分可以劃分為6 小類。根據(jù)斷層性質(zhì)，將斷層相關(guān)的裂隙分為了三類，分別為：邊界斷裂型裂隙、基底斷裂型裂隙、基底斷層與層間多邊形斷層型裂隙。瓊東南盆地強(qiáng)超壓釋放伴隨著烴類流體運(yùn)移和充注，控制油氣運(yùn)移及聚集，氣煙囪構(gòu)成了研究區(qū)另一種主要的泄壓方式[11]。超壓的釋放在低凸起和斜坡上存在不同的模式，因此，根據(jù)超壓釋放的兩種模式，形成了兩種不同的氣煙囪相關(guān)的裂隙：基底斷裂氣煙囪型裂隙與構(gòu)造薄弱帶氣煙囪型裂隙（圖3）。

3.2 垂向裂隙的分布

瓊東南盆地垂向裂隙的發(fā)育主要受控于斷裂系統(tǒng)及超壓體系泄壓構(gòu)造。因此，基于地震資料的解釋，可以得出其平面分布規(guī)律（圖4）。從瓊東南盆地垂向裂隙平面分布圖大致可以看出：在陵南低凸起上發(fā)育的主要是邊界斷裂型垂向裂隙，陵南低凸起和松南低凸起主要為基底斷裂氣煙囪型垂向裂隙，樂東凹陷主要為基底斷裂型垂向裂隙，陵水凹陷大部分發(fā)育構(gòu)造薄弱帶氣煙囪型垂向裂隙。

圖4 瓊東南盆地垂向裂隙平面分布特征

4 對油氣勘探的重要意義

油氣藏形成通常受多種地質(zhì)條件因素的綜合影響。烴源巖、儲集層、生儲蓋組合等基本地質(zhì)要素均對油氣系統(tǒng)的形成具有重要影響。在瓊東南盆地?zé)N源巖較為落實(shí)的領(lǐng)域開展油氣勘探研究工作，由垂向裂隙決定的油氣有利匯聚方向?qū)⒊蔀樵搮^(qū)油氣成藏關(guān)鍵要素。瓊東南盆地不同構(gòu)造帶垂向裂隙與不同層位發(fā)育的規(guī)模目標(biāo)砂體可形成下生上儲型和自生自儲型兩種油氣成藏模式，在該兩種油氣成藏模式的指導(dǎo)下，指出了位于陵南低凸起西北構(gòu)造脊以及陵水低凸起多個有利勘探區(qū)帶，為瓊東南盆地深水區(qū)下步高效勘探提供了重要支撐。同時該套基于廣義頻譜分解的螞蟻?zhàn)粉櫫严蹲R別方法將可直接應(yīng)用于其他含油氣盆地的勘探實(shí)踐中，為類似構(gòu)造復(fù)雜盆地的油氣勘探工作提供借鑒。

5 主要結(jié)論

①探討了瓊東南盆地垂向裂隙識別方法，對比了各種地震屬性識別效果，優(yōu)選出了一套基于廣義頻譜分解的螞蟻?zhàn)粉櫫严蹲R別方法，該方法綜合了頻譜分解技術(shù)與螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)的各自優(yōu)勢。實(shí)例應(yīng)用表明，該方法可以有效識別瓊東南盆地的垂向裂隙。

②瓊東南盆地深水區(qū)垂向裂隙大體可劃分為3 大類6 小類，即：斷層相關(guān)型裂隙、底辟相關(guān)型裂隙、氣煙囪型裂隙。斷層相關(guān)型裂隙包括邊界斷裂型裂隙、基底斷裂型裂隙、基底斷層與層間多邊形斷層型裂隙；氣煙囪相關(guān)的裂隙包括基底斷裂氣煙囪型裂隙、構(gòu)造薄弱帶氣煙囪型裂隙。

③瓊東南盆地不同構(gòu)造帶垂向裂隙與不同層位發(fā)育的目標(biāo)砂體可形成下生上儲型和自生自儲型兩種油氣成藏模式，垂向裂隙在該油氣成藏過程中均起到了關(guān)鍵性的作用，指導(dǎo)了盆地多個有利勘探目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)，支撐該區(qū)域成為目前國內(nèi)近?？碧綗狳c(diǎn)和油氣增儲上產(chǎn)的重要領(lǐng)域之一。