遼東灣地區東營組湖底扇地震響應機理分析及儲層描述＊

高 偉 張志軍 郭 軍 譚輝煌 姜本厚 李 堯

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300459）

遼東灣地區東營組湖底扇地震響應機理分析及儲層描述＊

高 偉 張志軍 郭 軍 譚輝煌 姜本厚 李 堯

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300459）

遼東灣地區錦州A構造帶勘探程度相對較低，該構造帶發育兩類湖底扇沉積體，儲層預測難度較大。地震反射特征分析表明：A區湖底扇規模小，連續性差，扇體外形呈楔形，沉積環境為大套低速泥巖，扇體內為厚層砂巖；B區湖底扇規模較大，連續性好，扇體外形呈丘狀，上覆圍巖為泥巖與低速泥巖互層，扇體內為砂泥巖互層，并且內幕存在亞相。湖底扇響應機理分析表明：含氣砂巖頂對應強波谷反射，氣砂水砂界面對應強波峰反射，常規砂巖與低速泥巖界面對應弱波峰反射，常規泥巖與低速泥巖界面對應強波峰反射；由于III類AVO效應和薄層的干涉效應，含氣扇體頂部反射振幅明顯增強，扇頂對應一個強波谷的反射特征，在剖面上出現明顯的“亮點”；湖底扇主體部位主要富砂，使得地震剖面頻率變低，能量和連續性都變差，湖底扇邊緣部位主要富泥，地震反射特征與富砂型相反。在此基礎上，通過地震多屬性分析技術對研究區湖底扇的宏觀平面分布特征進行了準確預測，利用波形聚類屬性清楚地識別了湖底扇的內幕相帶發育區，對該區東營組湖底扇巖性油氣藏勘探具有指導意義。

遼東灣；錦州A構造帶；東營組湖底扇；地震反射特征；響應機理；地震屬性

隨著渤海油田遼東灣地區勘探工作的不斷深入，勘探目標也由構造油氣藏為主向隱蔽油氣藏轉變。研究表明，東營組巖性油氣藏是該區今后重要的勘探方向，湖底扇是該區形成巖性油氣藏的最有利目標之一［1－3］。隨著高精度三維地震資料的應用，在遼東灣地區東營組剖面上發現了多個呈現“蠕蟲狀”雜亂弱反射的地震反射特征［4］，探井已證實該套地震反射特征為湖底扇沉積，并且多口探井在東營組鉆遇湖底扇砂巖中有良好的油氣顯示，展示了良好的勘探前景。然而目前對該類型隱蔽油氣藏響應機理和內幕結構的認識尚不夠清楚，無法明確其發育規律及分布特征。

本文在對遼東灣地區錦州A構造帶湖底扇地震反射特征進行分析的基礎上，通過建立正演模型對該區湖底扇響應機理進行了分析，同時利用多屬性預測技術對研究區湖底扇邊界及內幕結構進行了精細刻畫，其研究成果不僅對遼東灣地區湖底扇特殊巖性油氣藏勘探具有重要的指導意義，而且也完善了渤海油田隱蔽油氣藏勘探技術。

1 區域地質背景

遼東灣地區是下遼河坳陷在渤海海域的自然延伸部分，屬于發育在華北克拉通上的裂陷盆地，東西兩側分別同膠遼隆起和燕山隆起交界，南北兩側分別與渤中凹陷和遼河斷陷接壤［1］，整體呈北東向線性展布，具“東斷西超”的箕狀特征；古近系東營組沉積時期，其西側以同沉積緩坡坡折帶向遼西凸起過渡，東部則以陡坡斷裂坡折帶與遼東凸起相連。

錦州A構造帶位于遼東灣地區北部，東營組沉積時期受構造拉張作用減弱并消失的影響而成為沉降、沉積中心，受古遼河水系的控制，多周期的構造沉降和大量的碎屑物供給提供了充足的物源基礎，使得本區發育了厚層碎屑巖沉積。研究區東營組湖底扇主要位于坡折處，足夠的坡折角造成沉積物不穩定和易受觸發滑塌，同時也為沉積物提供了可容空間。

湖底扇的非均質性使其具有特殊的地震反射特征，遼東灣地區東營組湖底扇在剖面上表現為“蠕蟲狀”的特殊地震反射現象，是一套不連續呈角度的雜亂斷續的弱地震反射。加之“蠕蟲狀”反射形態多樣化，因此該區對于錦州A構造帶，由于鉆遇湖底扇的探井資料相對有限，勘探程度相對較低，湖底扇儲層預測的難度較大。

2 湖底扇地震反射特征

鉆探結果表明，遼東灣地區錦州A構造帶東營組湖底扇砂體主要為砂礫巖、細砂巖和粉砂巖，與圍巖泥巖的地震反射特征有較大差別。考慮到不同類型的湖底扇在地震剖面中具有不同的地震反射特征，因此利用已有的VSP資料、測井資料進行高質量的合成記錄制作，建立精確的儲層井－震響應關系，以此為基礎探討湖底扇的地震響應特征。

從該構造帶A區的合成地震記錄上看（圖1a），扇體整體阻抗高于圍巖低速泥巖的阻抗，扇底以一個弱波谷反射特征結束，背景低速泥巖表現為空白反射。扇體內為泥巖和砂巖互層，泥巖阻抗高于砂巖阻抗，內幕的“蠕蟲狀”反射是由互層引起，表示一個填充過程，扇體在沉積過程中由于水動力環境以及物源所攜帶物質的影響表現出很強的非均質性特征，這是“蠕蟲狀”反射的形成機理。扇頂的反射特征受流體性質的影響，當扇體含氣時，表現為低速低密相對圍巖更低阻抗的特征，扇頂則對應一個強波谷反射特征；當扇體含水時，扇頂則對應一個弱波峰的反射特征。對于該構造帶B區，從合成地震記錄上看（圖1b），不同于A區背景的低速泥巖，湖底扇上覆介質為高速高密的泥巖與低速高密泥巖互層，在剖面上表現為連續強振幅的反射特征，與A區的空白反射差異很大，但扇體內的反射特征與A區類似。

整體上看，A區湖底扇沉積背景相對比較干凈，為大套低速泥巖，在剖面上表現為空白反射；而B區的沉積背景相對比較雜亂，巖相復雜，為常規泥巖和低速泥巖互層，剖面上表現為連續的強反射。兩者湖底扇在外部構型上也存在著差別，A區規模較小，連續性差，外形為楔形；而B區規模較大，連續性較好，外形呈丘狀，內幕也存在著亞相。由此可見，A區湖底扇與B區湖底扇應屬于不同類型湖底扇。

圖1 遼東灣地區錦州A構造帶東營組湖底扇地震反射特征與巖石物理特征Fig．1 Logging data and seismic section of the sublacustrine fan of Dongying Formation in Jinzhou A structure zone，Liaodong Bay area

3 響應機理分析

3．1 巖性的影響

不同于新生界中密度起主導作用分成的砂巖和泥巖2種主要的巖相，鉆井發現研究區古近系有4類典型地震巖相，分別是低速巖相的低速泥巖和含氣砂巖以及高速巖相的常規泥巖和常規砂巖。分析表明，湖底扇及圍巖中泥巖存在明顯的速度差異，低速泥巖不同程度的發育是引起地層典型外部構型特征差異的一個主控因素。遼東灣地區存在低速泥巖的15口井的速度統計結果表明，低速泥巖相對常規泥巖速度低20%左右（圖2）。

在地震剖面上的產生的顯著反射特征主要受控于這4類地震巖相：含氣砂巖、常規砂巖（分析發現含油和含水砂巖單純通過速度和密度難以區分，這里統一稱為常規砂巖）、低速泥巖和常規泥巖等4種。在地震地質綜合研究中，地震正演模擬技術主要用于特殊地質體刻畫和解釋方案合理性的驗證，因此利用地震正演模擬技術研究湖底扇地震響應特征從而提高對湖底扇的定性描述具有重要意義［4－9］。根據研究區湖底扇沉積特征，通過合理簡化，建立不同模型并利用測井資料設計了模型參數（表1）。

圖2 遼東灣地區泥巖速度統計Fig．2 Statistics of shale velocity in Liaodong Bay area

表1 基于測井數據統計的正演模型參數Table 1 Model parameters based on logging data

模型一如圖3a所示。沉積背景為低速泥巖，2個楔狀模型左邊為常規砂巖，右邊是含氣砂巖。從正演模擬得到的合成地震記錄可以看到，含氣砂巖與低速泥巖之間的界面表現為較強的波谷反射特征，含氣砂巖與常規砂巖之間的界面表現為強波峰反射特征；含氣砂巖尖滅過渡到常規砂巖時，地震反射特征表現為相位的反轉，從波谷轉向波峰。

模型二如圖3b所示。沉積背景為低速泥巖，中間一層介質為100 m厚的常規砂巖到常規泥巖的漸變，砂地比從100%過渡到0。從正演模擬得到的合成地震記錄可以看到，常規砂巖與低速泥巖的界面表現為較弱的波峰反射特征，而常規泥巖與低速泥巖的界面表現為強波峰反射特征。

地震正演模擬結果與實際鉆井情況相吻合（圖1）。含氣的A－1井和B－1井砂巖頂對應強波谷反射，氣砂水砂界面對應強波峰反射，含水的A－2井和B－2井中，砂巖與低速泥巖界面對應弱波峰反射，在B－1井和B－2井扇體上覆為常規泥巖與低速泥巖界面對應強波峰反射。可見，巖相對地震響應機理具有主控作用。

3．2 流體的影響

湖底扇扇頂的反射特征受扇體內流體性質影響。以A區為例，A－1井扇體含32 m氣層、A－2井扇體含18 m氣層，在地震剖面上這2口井都表現出波谷起跳，扇體表現出“兩谷夾一峰”，低頻強振幅的反射，剖面上出現明顯的“亮點”。利用測井縱、橫波和密度進行AVO正演模擬，得到AVO變化曲線（圖4），可以看出扇體內含氣的A－1井和A－2井湖底扇頂振幅隨偏移距增大而增加，為典型的第III類AVO異常。由此可見，在地震剖面上看到的含氣井出現強波谷的反射特征有可能是III類AVO效應，是疊加之后能量增強引起的，可以作為一個簡單的扇體是否含氣的識別標準。

圖4 錦州A構造帶A區含氣井AVO分析Fig．4 AVO analysis of gas－bearing well in A area，Jinzhou A structure zone

以圖3a模型為例，進一步說明含油氣性對地震反射特征的影響。沿氣層頂界面將合成地震記錄的振幅值拾取出來（圖5），發現單純的含氣砂巖和常規砂巖反射振幅能量都不高，反而是兩者互層的反射振幅明顯增強，這是薄層的干涉效應使得含氣扇體頂部反射振幅得到明顯增強。根據該模型計算出能夠引起薄層干涉效應所需要的氣層厚度為4～46 m，13 m左右的氣層厚度引起的振幅增強最大。已鉆井氣層的厚度均滿足此標準，因此在剖面上表現出明顯的“亮點”。

圖5 沿含氣扇頂提取振幅值Fig．5 Amplitude picked up along the gas－bearing fan top

3．3 富砂及富泥的影響

在B區，湖底扇的主體到邊緣反射特征差異很大，這是由于湖底扇存在內幕相帶，而不同相帶具有不同的巖性組合和結構特征。為了討論富砂富泥對湖底扇地震響應的影響，根據目標探區井數據和追蹤的控制小層建立正演模型并用于地震正演模擬。

從正演結果和地震剖面的對比來看（圖6），B－1井和B－3井所在位置為湖底扇的主體部位，砂巖含量較高，為典型的富砂型特征，表現為明顯的低頻斷續弱反射特征，扇底地震反射界面變弱。而在湖底扇邊緣部位的B－2井和B－4井，主要為泥巖沉積，為典型的富泥型特征，泥質含量的增加使得湖底扇與圍巖的波阻抗差異變大，表現為頂底界面地震反射強度增強，呈連續平行強反射特征。由此可見，富砂使得地震剖面頻率變低，能量和連續性都變差。

圖6 錦州A構造帶B區東營組湖底扇連井地震剖面（a）及地震正演模擬結果（b）對比Fig．6 Comparison between the seismic profile（a）and the simulation result（b）of the sublacustrine fan of Dongying Formation in B area，Jinzhou A structure zone

4 地震多屬性識別

地震多屬性分析是綜合多種地震屬性來識別目標體的展布規律，能夠有效降低單一地震屬性的多解性和不確定性。研究表明，綜合分析不同類型的地震屬性，同時結合已鉆井分析對有利地質目標進行論證，能夠實現地震多屬性對湖底扇進行平面分布規律的刻畫［10－16］。通過對研究區湖底扇地震屬性的提取，發現不同類型地震屬性對湖底扇的平面分布刻畫存在著差異。

4．1 湖底扇邊界識別

A區湖底扇扇體與圍巖在地震剖面上表現出不同的反射特征，湖底扇主體部位整體表現為雜亂斷續的弱反射特征，不同于圍巖的反射結構。通過沿層相干屬性（圖7a）可以看到，研究區湖底扇主體表現為“氣泡狀”異常，明顯區別于背景泥巖的沉積特征；沿著湖底扇頂部提取的相干屬性在含氣的A－1井處沒有明顯的異常，而在含水的A－2井處異常明顯。將相干屬性與最小振幅屬性（圖7b）進行融合，融合結果（圖7c）與扇體內部相干屬性疊合性好。基于此，認為在相干屬性上無異常但在最小振幅屬性出現異常低值，同時其下部與周圍出現湖底扇特有的“氣泡狀”相干異常的位置的含氣可能性很大。

由于湖底扇沉積在砂巖堆積過程中夾雜有泥巖，沉積體表現出不均勻的特點，從而造成內部非均質性很強，在地震剖面上表現為峰值、谷值交互頻繁出現，反射一般會變得雜亂和不均勻。通過模糊聚類方法可以對波形進行等長和不等長的自動分類，得到波形聚類屬性（圖7d），通過波形聚類屬性能夠明顯區分出湖底扇這一特殊沉積體（圖7d中黃色虛線所圈），可以看出A區湖底扇分布的位置與相干切片上“氣泡狀”異常位置完全吻合，因此利用該屬性能夠清楚刻畫湖底扇的空間展布。同時，可以看到A－1井和A－2井所處的位置分屬于不同的湖底扇，存在連通性的可能性比較小，這也解釋了位于構造高部位的A－2井含水而低部位的A－1井含氣的不正常現象。

圖7 地震多屬性對錦州A構造帶A區東營組湖底扇平面分布情況的刻畫Fig．7 Plane features of the sublacustrine fan of Dongying Formation by mult－seismic attribute in A area，Jinzhou A structure zone

4．2 湖底扇內幕相帶識別

B區湖底扇內幕有著不同的沉積特征，根據測井、地震反射特征以及屬性分析可將湖底扇分為3個沉積亞相：內扇、中扇和外扇。如圖8所示，鉆遇湖底扇外扇的B－2井和B－4井測井曲線響應為箱形和鐘形組合，巖性組合表現為厚泥巖夾薄粉砂巖，地震響應為連續平行反射；鉆遇湖底扇內扇的B－1井的測井曲線響應以鐘形為主，巖性組合表現為厚層砂礫巖，地震響應為雜亂反射，下切特征明顯；而鉆遇湖底扇中扇的B－3井的測井曲線響應為鐘形和指形的特征，巖性組合表現為細砂巖和粉砂巖，地震響應為疊瓦狀地震反射。

圖8 錦州A構造帶B區東營組湖底扇不同亞相特征Fig．8 Different subfacies characteristics of the sublacustrine fan of Dongying Formation in B area，Jinzhou A structure zone

在湖底扇沉積過程中，內扇底部會發生沖刷現象，沉積物顆粒明顯變粗，底部出現下切水道的地震反射特征，砂礫巖會在其中沉積，在地震剖面表現出雜亂的反射；中扇由于含有大量泥巖、細砂巖和粉砂質雜基，這些細粒物質支撐碎屑以懸浮、跳躍和滾動等方式搬運，因此在地震剖面上顯示出與流動方向有關的疊瓦狀的反射結構；外扇坡度低，以漫流沉積為主，沉積物較細，為大套泥巖夾粉砂巖組成，分選良好，與圍巖之間的波阻抗差異造成地震上的連續平行反射。由此可見，從內扇向外扇方向，反射振幅增強，連續性變好，厚度減薄。

總之，由于湖底扇內幕反射特征的差異，結合已鉆井分析，波形聚類屬性（圖8c）能反映該湖底扇內幕結構，內扇、中扇和外扇邊界刻畫的十分清晰（藍色為內扇，綠色為外扇，藍綠為中扇）。

5 結論

1）遼東灣地區錦州A構造帶發育兩類湖底扇沉積體。A區湖底扇規模小，連續性差，扇體外形呈楔形，沉積環境為大套低速泥巖，扇體內為厚層砂巖。B區湖底扇規模較大，連續性好，扇體外形呈丘狀，上覆圍巖為泥巖與低速泥巖互層，扇體內為砂泥巖互層，并且內幕存在亞相。

2）湖底扇響應機理分析表明，巖性、流體、富砂及富泥對湖底扇地震反射特征影響較大。含氣砂巖頂對應強波谷反射，氣砂水砂界面對應強波峰反射，常規砂巖與低速泥巖界面對應弱波峰反射，常規泥巖與低速泥巖界面對應強波峰反射；當扇體含氣時，由于III類AVO效應和薄層的干涉效應，含氣扇體頂部反射振幅明顯增強，扇頂對應一個強波谷的反射特征，在剖面上出現明顯的“亮點”；湖底扇主體部位主要富砂，使得地震剖面頻率變低，能量和連續性都變差，湖底扇邊緣部位主要富泥，地震反射特征與富砂型相反。

3）通過地震多屬性分析技術對研究區湖底扇的宏觀平面分布特征進行了準確預測，根據巖－電組合特征將研究區湖底扇分為內扇、中扇和外扇3個亞相帶，利用波形聚類屬性能夠清楚地識別出湖底扇的內幕相帶發育區，對該區東營組湖底扇巖性油藏勘探具有指導意義。

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Seismic response mechanism analysis and reservoir description for sublacustrine fan of Dongying Formation in Liaodong Bay

GAO Wei ZHANG Zhijun GUO Jun TAN Huihuang JIANG Benhou LI Yao
（Bohai Oilfield Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin 300459，China）

Jinzhou A structure zone with relatively low level of exploration in Liaodong Bay develops two types of sublacustrine fan and reservoir prediction is difficult．Seismic reflection characteristics analysis shows that sublacustrine fan in A area is small in size，poor continuity，and tapered shape，the sedimentary environment is lowvelocity shale and its lithology is thick sandstone．Sublacustrine fan in B area is large in size，good continuity and mound shape，the overburden rocks are shale and low－velocity shale layers，its lithology is shale and sand layers，and exists subfacies．Response mechanism analysis shows that the top of gas－bearing sand starts with a strong trough reflection，interface between gas－bearing sand and water－bearing sand corresponds to a strong peak reflection，interface between the sand and low－velocity shale corresponds to a weak peak，and the interface between the shale and low－velocity shale corresponds to a strong peak．Due to Class III AVO anomaly and interference effect，the trough reflection amplitude of gas－bearing sand top obviously enhances，so the bright point appears on seismic profile．The main part of the fan is sand－rich，but the margin is shale－rich．Sandstone makes the seismic section lower in frequency and poorer in continuity，but the shale is the opposite．On this basis，with multi－attributes analysis，lateral distribution of sublacustrine fan can be well depicted．And cluster analysis attributes can clearly predict inter fan belt，which has a significance to guide exploration of this type lithologic reservoir．

Liaodong Bay；Jinzhou A structure zone；sublacustrine fan of Dongying Formation；seismic response characteristics；response mechanism；seismic attribute

TE122．2

A

高偉，張志軍，郭軍，等．遼東灣地區東營組湖底扇地震響應機理分析及儲層描述［J］．中國海上油氣，2017，29（5）：48－55．

GAO Wei，ZHANG Zhijun，GUO Jun，et al．Seismic response mechanism analysis and reservoir description for sublacustrine fan of Dongying Formation in Liaodong Bay［J］．China Offshore Oil and Gas，2017，29（5）：48－55．

1673－1506（2017）05－0048－08

10．11935／j．issn．1673－1506．2017．05．006

＊中海石油（中國）有限公司重點科技攻關項目“渤海重點區帶隱蔽油氣藏勘探配套技術研究（編號：YXKY－2010－TJ－05）”部分研究成果。

高偉，女，碩士，工程師，主要從事地震資料綜合解釋和地球物理新技術與方法研究工作。地址：天津市濱海新區海川路2121號渤海石油管理局B座927A室（郵編：300459）。E－mail：gaowei37＠cnooc．com．cn。

2016－11－23 改回日期：2017－02－07

（編輯：馮 娜）