地震勘探方法在川東深層富鉀鹵水勘探中的應用

閻建國，侯 磊，趙玉紅，楊曉玉

（成都理工大學地球物理學院，成都 610059）

1 前言

鉀鹽隨著社會與科學技術的發展被廣泛應用，不但用于農業所需的鉀肥，而且廣泛用于一些重要的工業產品如顯像管、清潔劑、建筑材料和玻璃制造等，需求量日益增大。地表淺層易于發現與開采的鉀鹽資源日益減少，致使世界范圍的找鉀研究迅速擴大，且不斷深入。

鉀鹽礦石工業類型有很多種，本文主要以地震勘探方法尋找液態鉀礦石（即深層地下鹵水）。四川盆地海相地層的殘余海水為富鉀鹵水形成提供了可靠的物質基礎；厚大的砂泥巖蓋層和較大的埋深是富鉀鹵水能保存至今的良好條件；背斜褶皺和斷裂、裂縫為富鉀鹵水滲流、富集提供了必要的空間[1]。此外，盆地內有大量的探井，已發現并證實：三疊系下三疊統嘉陵江組和中三疊統雷口坡組為富鉀鹵水層[2]。富鉀鹵水資源在四川盆地已經具備生成和儲集的條件。

地震勘探是利用人工激發的彈性波來定位礦藏，獲取地質信息，它的主要優勢在于獲得深部地層信息[3]，故將地震方法運用于尋找深部地層富鉀鹵水礦中，把鹵水儲層作為一種特殊的含流體沉積儲層，在儲層特征研究中應充分發揮地震勘探及地球物理方法的優勢和作用，達到尋找富鉀鹵水的目的。

本文以四川東部某地為探鹵區，運用地震勘探方法尋找深層鹵水，總結概括出一套能運用于該地區尋找富鉀鹵水的地震勘探方法，確定富鉀鹵水的層段、分布和勘探前景。

2 富鉀鹵水儲層地震資料解釋方法和流程

2.1 川東富鉀鹵水形成條件

川東雷口坡組巖性為白云巖、石灰巖、石膏及泥頁巖的組合并夾雜紫紅色的泥巖和泥灰巖。雷口坡組沉積時，氣候較干旱、蒸發強、鹽度不正常，故出現大量的白云巖、石膏和硬石膏沉積，即使在水動力較強、沉積砂屑與藻砂屑的地方，鹽度也較高，使粒屑間也多為硬石膏膠結，這為后期溶蝕作用產生次生融孔，形成優質儲層提供了有利條件。

原始沉積鹵水在長期的深埋條件下，變質作用加深，一方面鹵水礦化度增高，穩定成分富集，另一方面沉積層中的水被擠出，鹽類結晶水脫出，這兩類水運移到儲層過程中，使鹵水的化學組成發生了改造，特別是鹽類物質的地熱變質脫水溶融，加強了鹽類的熱融和水溶變質作用，使可溶鹽組分不斷轉入液相，乃至K+、Rb+的加入，使原始鹵水組成發生了極大的改變，濃度增高，K+、Rb+含量增高，給富鉀鹵水提供了保障。

2.2 解釋方法與流程圖

結合川東地區儲鹵地層特征，按照油鉀兼探的指導思路，在對儲層特征進行分析的基礎上，以尋找油氣儲層的實際方法為手段，結合流體沉積儲層的特殊性，對所獲得的三維地震資料解釋采用人機聯作、縱橫時間剖面相結合、相干屬性、水平時間切片、層拉平技術、波阻抗反演等手段，對研究區塊的儲鹵層進行構造精細解釋和儲層識別與預測。

根據前人的研究成果[4]，川東地質構造高陡，有良好的圈閉條件，同時根據沉積環境分析認為，研究區的嘉陵江組特別是雷口坡組地層是主要的儲鹵層。受構造運動及古沉積環境的約束，裂縫發育區及古凹陷區將是尋找富鉀鹵水的有利區域。

根據以上所述的研究思路和研究方法，筆者等總結了川東地區三疊系富鉀鹵水勘探地震資料解釋方法的流程圖（見圖1），從地震屬性和古構造分析以及反演等三方面探討儲鹵構造，并預測儲鹵有利區塊。

圖1 資料解釋方法流程圖Fig.1 Data interpretation method flow chart

3 應用實例

3.1 工區地層概況

該地區下、中三疊統嘉陵江組和雷口坡組地層巖性組合為碳酸鹽巖與蒸發巖互層，其中的斷裂、褶皺及其總體構造形變特征等與鹵水的富集有著極為密切的關系，該層段為主要含鹵層段。

三維地震數據體包含豐富的地層、巖性等信息，對三維數據體進行層位拾取，地震時間層位解釋剖面（見圖2）上，自上而下四條層位分別為X1底（雷口坡頂）、L2、J5、J4。X1底到J4層段之間巖性主要為白云巖、石灰巖、石膏及泥頁巖的組合并夾雜紫紅色的泥巖和泥灰巖，有時夾雜雜鹵石。

圖2 層位解釋剖面圖Fig.2 Horizon interpretation section

3.2 地震剖面特征

川東三疊統嘉陵江組和雷口坡組地層在地震剖面上反映為一系列復雜的斷壘、斷塹及其復合形式的構造、斷裂極發育，且斷裂多與上下構造層不相通。地震剖面L2—J5層段間，同相軸斷點多而雜，并且繞射縱橫交錯，各種波長交叉疊置，巖層內部繞射波異常豐富，繞射尾巴長，能量強（見圖3）。

圖3 L2—J5層段地震剖面Fig.3 The seismic section of L2—J5 layers

除此以外，結合川東地質構造特征，X1底到J4層段之間主要儲集類型以裂縫和裂縫-孔隙性為主，地震剖面（見圖2）上斷層發育明顯，斷層之間交錯發育，具有良好的儲滲關系。

3.3 構造及裂縫特征

在對三維數據體層位拾取的基礎上，繪制出中部L2層構造圖和深部J4層構造圖，L2層構造圖（見圖4）斷裂發育復雜，斷裂有前后期之分，前期斷裂主要呈現北東-南西走向，后期斷裂主要從北西-南東走向切割早期斷層，形成現在的復雜斷裂發育。局部看來C25井附近斷裂構造較為復雜，B2井與DW3井附近斷裂相對發育簡單，斷裂主要呈北東-南西走向。

圖4 L2層構造圖Fig.4 The structure diagram of L2 layer

J4層構造圖（見圖5）斷裂相對不發育，僅存在北東-南西向斷裂，構造條件較簡單。常規三維地震資料解釋（三維數據體的二維解釋）的工作量很大，而且很難得到隱藏在三維地震數據體中關于斷層和特殊巖性體的清晰且準確的直觀圖像。相干數據體通過道間相似性等屬性的計算，實現三維振幅數據體向三維相似系數等屬性體的轉換[3]。

從L2層位的相干屬性切片（見圖6）中能夠看出，深色區域為裂縫發育區域，在北東-南西方向有兩條大的裂縫帶，北西-南東方向也有較小的裂縫帶發育，整體發育復雜，呈現十字交叉狀，以北東-南西方向發育為主，C25井、B2井、DW3井也均處在深色區域，即裂縫發育區域。

圖5 J4層構造圖Fig.5 The structure diagram of J4 layer

圖6 相干屬性體的L2層切片Fig.6 The L2 layer section of coherent attribute body

從J4層位的相干屬性切片（見圖7）能夠看出裂縫發育的走向已經從北西-南東向與北東-南西向的走勢變為僅有的北東-南西向裂縫，C25井、B2井、DW3井已基本處于裂縫邊緣地帶。兩層裂縫發育方向發生急劇變化，L2—J4層段之間可能發育有裂縫性儲層。

3.4 古構造恢復

層拉平方法是在層序地層學和物探新技術上發展起來的一種比較簡單直觀的古地貌恢復方法[5]，本文運用層拉平方法恢復古地貌，尋找古地貌特征，查找有利儲層區域范圍。

圖7 相干屬性體的J4層切片Fig.7 The J4 layer section of coherent attribute body

另一方面，殘留可容納空間是物源水系進入盆地后的主要運輸空間，控制著沉積體系乃至儲集體的宏觀分布[6]。促使筆者等使用古構造恢復方法探測地下是否存在上述的殘余可容納空間。

本文主要采用層位拉平技術將頂層拉平，觀察其下層地質特征：由圖8能夠看出拉平X1底，在C25井與B2井所處區域的古地貌存在地質古凹陷，即上文所提到的殘余可容納空間。

圖8 拉平X1層剖面圖Fig.8 The flatten of X1 layer section

拉平L2層（見圖9）剖面圖上，在C25井和B2井附近仍存在這個局部古凹陷。拉平J5層（見圖10）剖面圖上，J4層古凹陷已經不能夠被觀察，而現今構造中的X1底、L2層突起已經顯現，根據此種現象以及鉆井等地質資料可以確定儲鹵區域為L2—J5層段。

圖10 拉平J5層剖面圖Fig.10 The flatten of J5 layer section

3.5 反演預測

前人在川西地區鹵水勘探中應用波阻抗反演、電阻率反演、伽馬反演等得出川西富鉀鹵水儲層具有低（速）阻抗、低電阻率、高伽馬的地球物理響應特征。在川東地區，筆者等對研究區塊有利層段進行波阻抗反演。川東研究區L2—J5層段之間巖性主要為白云巖、灰巖和硬石膏，其巖性特征與前人研究的川西儲鹵層巖性類似，川西儲鹵區波阻抗反演特征為低阻抗特性[7]，從圖11中能夠看出，圍繞C25井周圍波阻抗特性也為低值。故此，川東富鉀鹵水儲層也具有低阻抗特性，并且印證川東富鉀鹵水主要儲集在L2—J5層段，由于本文重點在利用地震屬性和層拉平技術尋找有利鹵水富集，對于反演的應用就不再贅述。

3.6 儲鹵有利區分析

根據C25井鉆井資料，富鉀鹵水產出于3251.1～3269.3 m井段內，其具體出鹵部位有3段：a.3251.1～3251.5 m，巖性為薄層白云巖夾硬石膏巖；b.3258.0～3261.1 m和 3263.9～3269.3 m，其巖性為大套石灰巖夾具針孔狀溶孔的粒屑云巖，后兩套出鹵段厚度較大，為C25井主要出鹵段，出鹵段在鉆井分層數據上對應著L2和J5層，所以主要出水段在L2底界和J5頂界之間。

圖11 波阻抗反演剖面Fig.11 The inversion section of wave impedance

測井數據的結果與地震相干屬性、反演得到的結果一致，川東富鉀鹵水主要儲存于以L2為蓋層的L2—J5層段。

綜合地震相干屬性與層拉平結果，有利區塊的預測是通過拉平X1底，得到J5的古構造顯示，淺灰色及其中間深色區域為古凹陷區域，該區域呈現條帶狀分布，這與時間厚度圖（見圖12）相互呼應，該區域現今厚度較大，古構造為凹陷區塊，再結合裂縫區域預測結果，這是塊呈北東-南西走向的亮色區域為儲鹵有利區塊，該區鹵水儲層發育主要位于L2與J5之間，具有可觀的預測儲量，應當加快勘探步伐。預測的有利區帶（圖13黑框區），其中包括已經查明具有鹵水資源的C25井和B2井。

圖12 L2—J5層段時間厚度圖Fig.12 The time-thickness map between L2 and J5 layer

4 結語

圖13 川東有利區塊預測圖Fig.13 The prediction map of sweet area in East Sichuan

通過在四川東部某區應用地震勘探方法尋找富鉀鹵水儲層，已經探明該區儲鹵構造主要為鹽盆（石膏層中夾雜有鹽巖[8]）儲水，富鉀鹵水儲層具有低阻抗特征，川東地區具有兩頭高、中間低的隆升特征，與本文所得到的主要富集為古地理坳陷一致，裂縫為主要的滲流通道，鹵水的分布主要受控于裂隙和古凹陷系統。

本文通過地震勘探方法對四川東部某區塊富鉀鹵水儲層的探索性勘探，總結出了一套關于尋找四川東部深層富鉀鹵水的地震勘探方法，即通過地震剖面上地震反射軸的變化特征并結合該地區地質特征確定可能層段，再通過地震屬性、層拉平技術、反演技術，結合測井響應特征，確定具體儲鹵層段，最后利用之前得到的富鉀鹵水地質特征，預測該區勘探遠景。

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