北部灣盆地徐聞探區南部斷階帶水下扇體的識別與解釋

王寅虎,施琰,張秀萍,王巍 (中石化江蘇油田分公司地質科學研究院,江蘇揚州225009)

陳予涵 (有色金屬華東地質勘查局,江蘇南京210007)

蘇朱劉 (長江大學地球物理與石油資源學院,湖北武漢430100)

北部灣盆地徐聞探區南部斷階帶水下扇體的識別與解釋

王寅虎,施琰,張秀萍,王巍 (中石化江蘇油田分公司地質科學研究院,江蘇揚州225009)

陳予涵 (有色金屬華東地質勘查局,江蘇南京210007)

蘇朱劉 (長江大學地球物理與石油資源學院,湖北武漢430100)

北部灣盆地徐聞探區南部斷階帶,地震資料品質較差。綜合區域地質背景和單井巖心相分析認為,南部斷階帶為近岸水下扇沉積。在建立該區層序地層格架的基礎上,通過剖面分析、速度分析、時頻及相干性分析等多種技術手段刻畫近岸水下扇體,包括水下扇的期次、形態、范圍及發育情況,最終在徐聞探區南部斷階帶潿洲組識別出6期扇體。扇體的扇根和扇中互相疊置,扇根為蓋層和遮擋層,扇中為儲層,可形成有利的儲蓋組合,作為徐聞探區下步勘探的有利區帶。

水下扇體;斷階型;北部灣盆地

1 地質背景

徐聞探區位于北部灣盆地東部,地理位置處于廣東省湛江市雷州半島南部及半島東西兩側的海域。該區主要開展了重磁、電法、二維地震及三維地震等物探工作,完成鉆井4口。其中,xwx3井揭示從古近系-新近系的潿洲組二段上部到三段下部發育不同期次的近岸水下扇,這些扇體為多期快速沉積,縱向上多期疊合,平面上交叉展布,形成了復雜的沉積格局。

2 潿州組扇體識別難點

圖1 地震剖面前積現象圖

由于扇體分布緊鄰邊界斷層,且處于三維工區的南部邊界,地震資料存在邊界畫弧現象,斷階帶波組反射特征受到一定的影響,在一定程度上給扇體的識別帶來干擾。由于潿洲組沖積扇扇體本身的特殊性,導致其在地震剖面上的反射特征不明顯,只有個別扇體在地震剖面上存在前積現象(圖1),大部分扇體的反射特征不明顯,整體反射比較雜亂。為此,必須尋找扇體的預測依據。

xwx3井聲波測井資料顯示,近岸水下扇的速度高達4500～6000m/s,且巖性界面少,不易形成反射界面,合成記錄顯示該段反射基本為空白,又因該井位于工區的邊界,因此過xwx3井的沿傾向地震剖面上,大套扇體多為雜亂反射。橫向上,xwx3井潿洲組三級層序的平均層速度比其他井高1500m/ s,且第一次取心資料顯示巖性為雜色混雜中-粗礫巖、疊瓦狀礫巖、混雜細-中礫巖,由此推斷高速混雜的砂礫巖體內部反射雜亂;而深凹帶正常砂泥巖成層性好、反射連續。2種沉積地層之間在橫向上存在的地質邊界表現在地震剖面上就是從連續到不連續,從反射好到反射雜亂。

基于以上分析及實際剖面情況,嘗試應用多種方法預測扇體分布,如測井約束地震反演、多種地震屬性體和沿層屬性的分析等。但不是所有方法都能有效應用于扇體識別。如使用測井約束地震反演時,由于xwx3井潿洲組地層聲波時差相對于其他井較小、地層速度很高,造成反演后的波阻抗數據體切片上,以xwx3井為中心,波阻抗向四周呈圓形逐漸減小,不符合地質規律,不利于扇體識別。在地震反演不能滿足預測要求的情況下,對潿洲組扇體的識別采取以下技術組合:將不同期次發育的扇體落實到每套層序格架中,利用速度場的空間變化確定扇體發育總方向,相干體捕捉反射異常帶,頻譜分析區分地質異常體,其余層間屬性 (道相關、瞬時頻率、地層傾角等)加以輔助識別扇體特征。

3 識別方法

3.1 剖面特征

參考濟陽坳陷陡坡扇地震剖面特征[1](在沿傾向的地震剖面上,砂礫巖扇體反射的連續性是多變的,一般表現為各期扇體的頂面和扇端的連續性強,內側靠近斷層面附近的扇根部位反射雜亂或無反射;在沿走向的地震剖面上,典型扇體的外包絡多呈丘狀反射,反射強度最高的部位多為扇中,向扇端方向內幕反射連續性變好,向扇根方向連續性變差),對徐聞探區三維地震資料開展了詳細的沉積體反射特征識別研究,發現沿扇體傾向地震資料反射特征不明顯,但沿扇體走向存在丘狀反射特征 (圖2),且整體呈透鏡狀。

圖2 沿扇體走向存在的丘狀反射特征圖

3.2 層序地層格架建立

綜合應用地震、測井、巖心資料,必要時結合古生物及其他分析化驗資料,在正確識別層序界面的基礎上,進行區域對比和綜合分析,建立地震層序格架和等時層序地層格架[2]。根據已鉆井地層層序對比將潿洲組分成6個三級層序(SQW1～SQW6)。潿洲組沉積早期水體較淺,在陡岸大斷層的下降盤形成沖積扇沉積;隨著湖侵的不斷深入,形成最大湖泛面,在大斷層的下降盤形成水下扇沉積;之后水體變淺,在大斷層的下降盤形成沖積扇沉積,在北斜坡形成河流沉積。該次研究在地震剖面上解釋出的6個層序界面中SQW2～SQW4均對應水體變深、沉積物粒度變細的過程;SQW5對應早期湖侵至最大湖泛面,而后水體逐漸變淺,沉積物由粗到細又由細到粗的過程。

3.3 速度場分析

為檢查原始地震速度剖面上能否體現出南部斷裂帶部分區域的高速特征,應用地震疊加速度轉換生成層速度場,所建速度場恰恰在xwx3井的周邊存在很大范圍的速度異常(見圖3、4)。速度場的高速帶集中在xwx3井周邊及其以東區域,而工區的東南角區域速度低,與北部區域沒有明顯的差別。

3.4 時頻分析

圖3 速度場平均速度剖面圖

時頻分析是通過提取薄互層的結構信息來研究砂礫巖體內幕變化的手段,只要原始地震數據中的巖石類型有差異,頻譜分解就能提供相當高的分辨率。但是如果巖石具有相近的速度,頻譜分解不一定能將其區分開。xwx3井潿洲組6套層序中發育有5期扇體,具有高速特征,與斜坡帶的xwx1井和xwx2a井有明顯的速度差異,因此在譜分解沿層能量切片上能很好地反映高速到低速的變化帶。

圖4 沿目的層T3向下50ms時窗內平均速度圖

在一定頻帶范圍內,將地震道濾波展開,從而得到目的層段的優勢頻率。由于砂礫巖扇體的多旋回性,其每一旋回體具有不同的時頻特征。如SQW5上部扇體優勢頻率是25Hz,通過對譜分解后25Hz時頻體提取的目的層段能量響應屬性,可以判斷2期扇體的巖性邊界 (圖5)。

3.5 相干分析技術

相干分析技術是根據波形的相似性,將三維地震反射數據體從連續性過渡到不連續性,通過量化處理地震相干屬性,產生一個新的 “連續性”數據體,以突出地震同相軸的不連續點或突變點,生成可解釋的斷層和隱蔽地層構造的圖像,相干值的趨勢性變化可反映物性的變化。相干技術不僅能有效識別出常規構造解釋難以發現的斷層,而且還可以研究巖性、巖相的橫向非均勻變化,并借以劃分沉積相帶及預測有利儲集相帶的分布。因此,相干體分析技術可以用來追蹤砂礫巖扇體和確定扇體邊界。

過xwx3井主線190線相干體剖面(圖6)顯示,該井鉆遇地層的相干性至上而下逐漸變好,而向北存在小范圍的穩定反射條帶,預示著地層沉積穩定,扇體欠發育。橫向相干性通過提取層段內相干值的平均值來判斷,計算結果能很好地體現層段內地震相干性的總體強弱。如扇根相干性最差,對應相干值最小;而扇中和扇端相干性逐漸變好,相干值逐漸變大,直至地震反射連續性比較好的區域相干值的平均值接近于1。因此,理論上在研究區相干值的平均值屬性圖上,劃分扇體邊界就是尋找南部斷階帶相干差-較差區域與相干性好區域的邊界。

3.6 各類屬性綜合分析解釋扇體分布

該次扇體分布預測應用的相干類屬性還包括the geofeature mapping attribute和the multitrace horizon attribute等。2種屬性分別應用不同的數學計算方法計算地震道間的相似性。the geofeature mapping attribute異常體探測能夠檢驗固定時窗內突然出現的地震反射變化,可以提供指定方向的地震反射比較結果:相似值越大沉積越穩定,地層變化不大;相似值越小表示地震反射波形出現突然變化,也標志著該時窗內的巖性突變,即出現異常體或者斷層。而the multi-trace horizon attribute可以計算2個層面之間的簡單相關性和傾角相關性。應針對不同的沉積地層選擇不同的屬性。

先期研究分析表明,瞬時振幅剖面上存在嚴重的能量不均現象,特別是在南部斷階帶火成巖發育,因此在利用振幅類屬性識別扇體時,需謹慎使用。該次研究主要利用提取的目的層段內的瞬時頻率、瞬時相位、帶寬、半能量時窗等屬性加以分析和應用。

圖5 SQW5上部扇頻譜分解25Hz能量分布圖

圖6 相干體剖面

4 識別結果

研究區潿洲組SQW2～SQW6共預測出6套扇體,該次研究重點刻畫了SQW3扇體。在SQW3頂、底的解釋控制下完成扇體的頂面及厚度解釋。

綜合利用該層段內方差平均值、多道相關值、瞬時頻率屬性、層序頂面向下10ms傾角切片屬性(圖7)圈定扇體分布范圍,預測結果顯示,緊貼邊界斷層自西向東可能發育有3個扇體 (圖8中①、②、③號扇體),扇根和扇中互相疊置,向北方向扇體厚度迅速減薄。

5 結論

1)在地震資料品質不高的情況下,可能采用多種技術 (測井約束地震反演、多種地震屬性體、沿層屬性的分析和組合法)把水下扇的期次、形態、范圍及發育情況刻畫出來。

2)在徐聞探區南部斷階帶發育水下沖積扇,可以形成砂巖成藏組合,蓋層主要為扇根非常致密的礫巖,儲層主要為扇中砂體,因此南部斷階帶是該成藏組合的有利勘探區帶。

圖7 SQW3層序頂面向下10ms傾角屬性圖

圖8 SQW3層序扇體埋深預測圖

[1]姜素華,林紅梅,王永詩.陡坡帶砂礫巖扇體油氣成藏特征——以濟陽坳陷為例[J].石油物探,2003,42(3):313～317.

[2]紀友亮,張世奇.陸相斷陷湖盆層序地層學[M].北京:石油工業出版社,1996.

[編輯] 龔丹

P631.44

A

1000-9752(2014)12-0065-05

2014-05-27

國家科技重大專項(2011ZX05005-005-004)。

王寅虎(1974-),男,1995年大學畢業,高級工程師,現從事地質和地球物理綜合研究工作。

蘇朱劉(1963-),男,博士,教授;E-mail:bhy6412@sohu.com。