石臼坨凸起低幅度構造-巖性圈閉識別及刻畫技術

張中巧，王 軍，于海波，吳俊剛

（中海石油（中國）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，通過勘探思路的轉變以及技術創新，在石臼坨凸起秦皇島33-1油田周邊發現多個有利的具有低幅度構造背景的復合圈閉。低幅度構造是指閉合度較低的一類地質體，一般而言構造幅度只有5～20 ms［1］。石臼坨凸起低幅構造復合圈閉受凸起整個背斜形態所控制，在凸起區多個條帶的二級斷裂帶附近以及微古地貌背景下形成。凸起區新近系為淺水三角洲沉積環境，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，薄砂層識別及砂體連通性判別困難。針對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造背景下巖性圈閉識別及刻畫技術系列：首先在層序地層格架約束下，利用地層切片技術開展巖性圈閉的定性識別；再結合波阻抗反演以及90°相位轉換技術進行儲層預測及單砂體描述；最后利用疊前彈性反演技術進行油氣檢測，指出有利的含烴范圍。該技術系列在石臼坨凸起巖性勘探中取得了良好的應用效果。

1 低幅度構造背景下區域應力場特征

石臼坨凸起的新近紀構造活動主要表現為近北東向（顯性斷裂）與近北西向（隱形斷裂）兩組方向的斷裂活動，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為近90°相交，呈網格狀分布，整體表現為共軛走滑錯動特征（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，在石臼坨凸起形成了多個構造轉換帶，各個構造區被兩組方向斷裂所分割，形成了各自具有低幅構造背景的相對獨立區帶，從而進一步控制了凸起上圈閉的發育背景。在凸起古隆起背景上新近系發育多個斷鼻、斷塊型構造圈閉，單個圈閉面積較小、幅度較低，構造圈閉幅度大多在5～20 ms。各構造區內發育多條近似平行的斷至館陶組的北東向晚期活動斷層，雖然單個構造圈閉面積較小，但是整體具有北、東、南三面下傾，向西逐漸抬升的低幅度構造背景，成藏條件極為有利。

2 低幅度構造下巖性圈閉發育特征

渤海海域新近系處于湖盆的拗陷期，相對于盆地的裂陷期而言，拗陷期湖盆構造活動相對穩定，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，同時湖面水體大規模收縮，湖盆進入萎縮期，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，通過對石臼坨凸起地質-地震綜合研究分析認為，研究區內主要發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育分支河道型淺水三角洲，湖擴域主要發育分流砂壩型淺水三角洲，不同體系域內、不同類型的淺水三角洲中發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造背景下復合圈閉首先受凸起整個背斜形態所控制，在凸起上多個條帶的二級斷裂帶附近以及微古地貌背景下形成。凸起整體構造受網格狀斷裂的切割、復雜化，多形成斷鼻、斷塊型等閉合度較低的構造圈閉。在此構造背景下，與廣泛發育的淺水三角洲砂體配置形成良好的“斷-砂”耦合關系，控制了凸起的構造、構造-巖性和巖性圈閉等復合圈閉的形成。

3 巖性圈閉識別及刻畫技術系列

石臼坨凸起新近系明下段淺水三角洲砂體大量發育，縱橫交錯，巖性組合多樣，相變快，導致地震資料砂體描述困難較大。為了精細落實砂體形態，在明確砂體地震響應特征的基礎上，在區域沉積模式的指導下，綜合運用常規疊后反演技術、90°相移技術、地層切片技術和地震屬性分析等地球物理手段，由區域到具體、由面到點、由大到小、由粗到細地對砂體進行追蹤和描述。在砂體精細刻畫的基礎上，針對新近系稠油油藏的特點，利用先進的疊前反演技術，優選敏感彈性參數對砂體的含油氣性進行檢測。形成了一套完善的新近系巖性圈閉識別與刻畫技術系列。

3.1 基于地層切片的定性識別技術

地層切片是近幾年新發展起來的一種非常實用的技術，它是在兩個參照地震同相軸之間根據線性內插建立地層時間模型，然后做振幅地層切片，與之相比較，層拉平切片是選擇一個同相軸作為參考面建立地層時間模型，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刻沉積界面結構特征，即相當于觀察地層形成時原始沉積面貌，從而幫助人們識別扇體、砂巖透鏡體、古河道等地質體的橫向變化，并可以通過這些特征解釋沉積時期古沉積環境特征。由于地層切片技術考慮了地層構造傾角的影響，采用兩個或多個相同地質時間地震反射同相軸之間使切片線性化，得到許多地質時間的地層切片，避免了提取數據時的穿時現象，能夠更準確地反映在盆地不同發育階段的沉積相特征。在層序地層格架的約束下，在石臼坨凸起區利用地層切片技術，結合地震屬性分析技術，能夠快速、準確地對不同體系域內砂體分布規律進行定性識別。如圖2所示，可以清楚地看到明下段從低位域-湖擴域-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。砂體的定性識別為后續的單砂體描述打下了堅實的基礎。

3.2 波阻抗反演和90°相位轉換的砂體描述技術

圖2 石臼坨凸起區明下段砂體縱向演化特征

在儲層地震預測和砂體描述中，波阻抗反演是不可缺少的技術之一，在巖性油藏描述中發揮了重要作用。但常規波阻抗反演［5］由于受模型影響，反演結果分辨率局部有所降低，對刻畫巖性邊界影響大。在實際工作中，采用波阻抗反演資料與90°相位轉換資料相結合來進行砂體精細雕刻。90°相位轉換技術最早由曾洪流（2005）提出，通過90°相位轉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上的薄砂層中心對應，地震相位也就具有了巖性地層的意義［6-7］（圖3）。

90°相位轉換技術從原理上講很簡單，實現起來也非常容易，具有以下優點：①運算速度快，適用于有多套地震資料的地區，輔助資料評價；②無需井和地震層位的約束，適用于海上無井或少井地區，或測井曲線不全的地區；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°相位轉換技術原理示意

在實際砂體追蹤描述中，我們常將常規波阻抗反演與90°相移技術相互補充利用，從而保證了砂體描述結果的準確性，特別是砂體邊界能夠刻畫的比較清楚、準確，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）。在儲層地質特征和地震資料品質滿足研究前提的情況下，90°相位轉換技術是一項高效、實用的儲層預測技術。

3.3 基于疊前反演的油氣檢測技術

圖4 多種資料結合進行砂體描述

渤海海域新近系原油密度普遍較高，稠油層的地震響應特征與水層有較強的相似性，因此，應用常規的疊后油氣檢測方法難以識別稠油層。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，在測井資料的約束下，得到高精度的、能夠反映儲層橫向變化的多種彈性參數信息，這些信息不僅能豐富巖性和流體識別的手段，而且能更可靠地揭示地下儲層的展布情況以及孔、滲物性和含油氣性等。

由于研究區油水密度接近，AVO 異常不明顯，給疊前反演油氣檢測造成了困難，但是由于目的層埋深較淺，孔隙度極高（最高可達40%以上），單井縱波阻抗雖不能單獨識別油水層，但巖石物理分析表明縱波阻抗與縱橫波速度比交會識別效果較好，因此，制定了適合本區的疊前反演工作流程：①計算每口井對應不同角道集在儲集層段的彈性阻抗；②流體分析，分別分析流體在測井（交會分析）、地震（AVO 地震響應特征分析）上的響應特征；③對不同入射角道集（或不同偏移距）疊加數據體估算子波；④分別利用不同角道集地震數據體、提取的子波進行聯合反演，得出縱波阻抗、橫波阻抗、縱橫波速度比三個數據體；⑤將阻抗、縱橫波速度比等信息轉換成儲層或油藏屬性。

圖5 過A 井疊前多參數反演結果

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據，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，但是預測結果與井曲線基本一致，說明反演成果與地質原始數據吻合程度較高。

但是由于本區地震資料AVO 異常不明顯，如果單純依據以上反演結果進行油氣檢測會有一定的風險。通過縱波阻抗與縱橫波速度比的交會分析（圖6），可以看到：油層表現為中低阻抗、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，即含油氣數據體。A 井明下段II油組實際鉆遇一套水層（圖5 中黑圈處），在圖5 縱橫波速度比（Vp／Vs）剖面上表現出明顯的異常特征，但在圖7油氣檢測剖面上并沒有油氣異常指示，油氣檢測剖面與已鉆井相吻合?？梢姡茂B前反演得到的縱橫波速度比能夠較好地刻畫儲層的展布特征，綜合運用縱波阻抗與縱橫波速度比能夠較好地預測含油氣范圍。

圖6 Vp／Vs與縱波阻抗交會圖分析

圖7 過A 井疊前反演油氣檢測剖面

4 結論

（1）石臼坨凸起新近紀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，在凸起區形成多個具有低幅構造背景的相對獨立的構造轉換帶，成藏條件優越。

（2）石臼坨凸起新近系主要發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，廣泛發育的淺水三角洲砂體與低幅構造下的網格狀斷裂形成良好的“斷-砂”耦合關系，控制了凸起的構造、構造-巖性和巖性圈閉的形成。

（3）針對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，綜合運用地層切片技術、地震屬性分析、波阻抗反演技術、90°相位轉換技術實現了高精度、高時效的砂體描述，砂體識別精度達到100%。利用疊前多參數反演技術對稠油層的油氣檢測也取得了較好的應用效果，油氣檢測結果符合率達到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別與刻畫技術系列，具有較強的推廣應用價值。

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