利用不確定性高精度反演數(shù)據(jù)表征曲流河儲層構(gòu)型

范廷恩 胡光義 馬良濤 王宗俊 范洪軍 梁 旭

（中海油研究總院，北京100028）

劉國萍* 游瑜春 馮 瓊 王 丹

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京100083）

牛 聰*①② 張益明② 王 迪② 張玉華② 孫林潔② 崔 維②

（①中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京100083；②中海油研究總院，北京100028）

滕長宇*① 郝 芳①② 鄒華耀② 徐長貴③

（①中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074；②中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；③中海石油有限公司天津分公司，天津300452）

岳明鑫①②③ 吳小平*①③

孫甲慶 胡書華* 王小衛(wèi) 劉偉明 王 靖 凌 越

（中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅蘭州730020）

·綜合研究·

利用不確定性高精度反演數(shù)據(jù)表征曲流河儲層構(gòu)型

范廷恩 胡光義 馬良濤*王宗俊 范洪軍 梁 旭

（中海油研究總院，北京100028）

由于曲流河儲層構(gòu)型橫向巖性變化快、儲層空間變化復(fù)雜、單砂體厚度小，而海上油田井距大、井網(wǎng)稀疏，因此采用陸上密井網(wǎng)條件下的多井預(yù)測方法很難準(zhǔn)確表征曲流河儲層構(gòu)型；地震解釋方法受常規(guī)地震資料及常規(guī)反演資料縱向分辨率的限制，只能識別厚度為10～20m的大套厚層砂體，無法識別薄互層小砂體，也不能滿足曲流河儲層構(gòu)型分析的精度要求。為此，在曲流河砂體沉積模式的指導(dǎo)下，以不確定性高精度反演數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合測井?dāng)?shù)據(jù)分析，采用“垂向分期、橫向定邊、三維定型”的方法對渤海W油田明化鎮(zhèn)組下段Ⅱ油組3小層（N2mLⅡ-3）的R23砂層組的曲流河砂體構(gòu)型進(jìn)行層次分析。根據(jù)測井曲線形態(tài)差異和反演地震數(shù)據(jù)特征將R23砂層組在垂向上劃分為R23-1和R23-2兩個沉積單元，在R23-1和R23-2兩期復(fù)合河道中識別出6條近SN向展布的單一河道，且在單一河道內(nèi)識別出多個規(guī)模不等的復(fù)合點(diǎn)壩，在海上油田稀疏井網(wǎng)條件下精細(xì)識別了不同級次曲流河砂體構(gòu)型邊界，有效提高了復(fù)合河道、單河道及點(diǎn)壩體的識別精度。

曲流河 河道 點(diǎn)壩 不確定性反演 儲層構(gòu)型 明化鎮(zhèn)組下段Ⅱ油組3小層

1 引言

儲層構(gòu)型指不同儲集單元與隔夾層的形態(tài)、規(guī)模、方向及其空間疊置關(guān)系［1］。地下儲層構(gòu)型分析是研究剩余油形成與分布、提高油氣采收率、最大限度地開發(fā)地下油氣資源的關(guān)鍵。如今，表征地下儲層構(gòu)型主要依靠地震資料和井資料，采用多井預(yù)測和地震解釋的方法開展工作。由于曲流河儲層構(gòu)型橫向巖性變化快、儲層空間變化復(fù)雜、單砂體厚度小，而海上油田井距大、井網(wǎng)稀疏。顯然，采用陸上密井網(wǎng)條件下的多井預(yù)測方法很難準(zhǔn)確表征曲流河儲層構(gòu)型；地震解釋方法受常規(guī)地震資料及常規(guī)反演資料縱向分辨率的限制，只能識別厚度為10～20m的大套厚層砂體，無法識別薄互層小砂體，也不能滿足曲流河儲層構(gòu)型分析的精度要求。不確定性反演將不確定性方法與反演原理相結(jié)合，基于儲層參數(shù)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析和隨機(jī)模擬技術(shù)，結(jié)合測井垂向分辨率高和地震橫向分辨率高的優(yōu)勢，反演結(jié)果的縱向分辨率高，可識別薄儲層，能夠滿足單砂體厚度為5～10m的曲流河儲層構(gòu)型分析的精度要求［2-9］。

本文以渤海W油田北區(qū)明化鎮(zhèn)組下段Ⅱ油組3小層（N2mLⅡ-3）的R23砂層組曲流河沉積儲層為例，在曲流河沉積模式指導(dǎo)下，結(jié)合巖心、測井資料，形成了一套在海上稀疏井網(wǎng)條件下利用不確定性高精度反演數(shù)據(jù)表征曲流河儲層構(gòu)型的方法。

2 研究區(qū)概況

渤海W油田位于渤海灣盆地渤中坳陷石臼坨凸起中西部，被渤中、秦南和南堡等3大富油凹陷所環(huán)繞，是在前古近系古隆起上發(fā)育并被斷層復(fù)雜化的河流相大型披覆構(gòu)造油田（圖1）［10］。該油田地層自下而上依次為元古界、下古生界、中生界、古近系（東營組）、新近系（館陶組和明化鎮(zhèn)組）及第四系平原組。明化鎮(zhèn)組分上、下兩段，其中下段（N2mL）屬于該油田新生界含油層系的主力含油層段之一，埋深為1000～1200m，共分為0油組～Ⅴ油組等6個油組，其中Ⅱ油組3小層（N2mLⅡ-3）為本次研究的目的層段。該油田的地震、地質(zhì)特征表現(xiàn)為：目的層砂體厚度較大（3～10m，平均厚度為6.2m），河道平均彎曲度為1.8～2.0，表現(xiàn)為典型正韻律特征，屬于高彎度曲流河沉積；開發(fā)井距較大（最小開發(fā)井距約為300m，平均開發(fā)井距約為400～500m），三維地震資料品質(zhì)較高（主頻近60 Hz）［9］。

圖1 工區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置圖［10］

3 曲流河儲層構(gòu)型解剖方法

“層次分析、模式擬合、多維互動”是目前較常用的構(gòu)型分析方法［11-29］。在曲流河沉積模式指導(dǎo)下，采用一維井眼、二維剖面、二維平面和三維空間相互印證的方法，分析復(fù)合河道、單河道砂體、點(diǎn)壩及側(cè)積體等層次的構(gòu)型，進(jìn)而明確曲流河砂體各層次空間展布特征，分析剩余油分布規(guī)律，指導(dǎo)井位調(diào)整和部署，提高油氣采收率。

借鑒上述構(gòu)型解剖方法，結(jié)合研究區(qū)資料特征，以不確定性高分辨率反演數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以曲流河沉積模式為指導(dǎo)，采用“垂向分期、橫向定邊、三維定型”的方法分析復(fù)合河道、單河道、復(fù)合點(diǎn)壩的曲流河儲層構(gòu)型，并形成了相應(yīng)的技術(shù)路線（圖2）。

4 實(shí)例分析

按照上述儲層構(gòu)型分析方法，以W油田北區(qū)N2mLⅡ-3的R23砂層組為例，基于高精度不確定性反演數(shù)據(jù)，分析目標(biāo)區(qū)的儲層構(gòu)型。

4.1 縱向分期

4.1.1 縱向分期方法

4.1.1.1 測井曲線縱向分期特征

以研究區(qū)W1、W2、W3井的測井曲線（圖3）為例分析測井曲線縱向分期特征。R23砂層組（圖3中的綠色線框部分）的GR曲線特征為：①整體上呈明顯的正韻律，反映了曲流河的典型沉積特征；②在垂向上，下部和上部GR曲線分別以“箱型”和“鐘形”為特征，且兩者之間具有明顯的“回返”特征（圖3中虛線標(biāo)示位置）。據(jù)此，可以將R23砂層組進(jìn)一步劃分為上、下兩期沉積單元。

4.1.1.2 地震剖面縱向分期特征

從R23砂層組不確定性反演巖性概率體剖面（圖4b）可以看出，R23砂層組內(nèi)部存在一個明顯的泥質(zhì)發(fā)育界面（圖中的黑色虛線），此界面對應(yīng)于井上GR曲線的“回返”位置，該界面將R23砂層組分為上、下兩套反射同相軸。在R23砂層組反演數(shù)據(jù)與波形數(shù)據(jù)的疊加剖面（圖4a）上，R23砂層組對應(yīng)的地震波振幅在垂向上表現(xiàn)為由強(qiáng)變?nèi)踉僮儚?qiáng)的變化特征。根據(jù)上述特征，可以將R23砂層組在垂向劃分為兩期沉積單元。

4.1.1.3 切片演繹特征

切片演繹地震相分析方法是指在常規(guī)解釋技術(shù)不能再細(xì)分地層單元的情況下，對該地層單元做等比例細(xì)分，通過分析細(xì)分的等時(shí)單元地震微相，結(jié)合沉積相演變規(guī)律，進(jìn)行進(jìn)一步粗化合并，達(dá)到劃分5級乃至6級層序地層格架的目的［30］。該方法深入挖掘了地震資料所富含的地質(zhì)信息，很好地反映了沉積相的平面演化規(guī)律。

圖2 曲流河儲層構(gòu)型解剖技術(shù)路線

以R23砂層組頂、底界面為約束，采用趨勢面差分法將R23砂層組進(jìn)行等分，并在不確定性反演數(shù)據(jù)體上提取各個界面對應(yīng)的均方根振幅屬性形成一系列等時(shí)切片。根據(jù)均方根振幅屬性特征的相似性，將R23砂層組反演等時(shí)切片（圖5）分為兩組（切片8～5、切片4～1），每組的一系列切片反映了相似的沉積特征及沉積環(huán)境，因此將R23砂層組劃分為R23-1、R23-2兩個沉積單元。

圖6為R23-1、R23-2的均方根振幅屬性。由圖可見，R23-1、R23-2的地震相平面展布特征明顯不同，具體表現(xiàn)為：強(qiáng)均方根振幅區(qū)均位于工區(qū)中部，但展布方向略有不同。其中R23-1的兩個強(qiáng)均方根振幅區(qū)呈近NW-SE向展布，R23-2的兩個強(qiáng)均方根振幅區(qū)則呈近SN向展布。

圖3 R23砂層組測井曲線特征

圖4 R23砂層組不確定性反演剖面

4.1.2 縱向分期方案

根據(jù)測井曲線、反演剖面特征并結(jié)合切片演繹分析結(jié)果，將R23砂層組在縱向上劃分為R23-1與R23-2等兩個沉積單元，進(jìn)而約束后期R23砂層組內(nèi)部儲層構(gòu)型分析（圖7）。

4.2 橫向定邊

4.2.1 單一河道砂體構(gòu)型分析

4.2.1.1 河道規(guī)模

Leeder［31］認(rèn)為河道滿岸寬度Wc與單一向上正旋回砂體厚度d之間具有如下關(guān)系

Lorenz等［32］提出了計(jì)算單一曲流帶寬度Wm的經(jīng)驗(yàn)公式

對于曲率大于1.7的曲流河，在單井向上正旋回砂體厚度識別的基礎(chǔ)上，根據(jù)式（1）和式（2）即可求得工區(qū)內(nèi)各沉積單元的單一河道寬度，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖8）。結(jié)果表明：R23-1的單河道寬度范圍為0～2km，以0.2～0.6km居多；R23-2的單河道寬度略大于R23-1，主要分布在0.2～0.8km范圍。4.2.1.2 各沉積單元單一河道平面展布特征

在獲得工區(qū)單一河道規(guī)模信息之后，以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演提取的均方根振幅屬性為基礎(chǔ)，采用“地質(zhì)信息指導(dǎo)，地震反演引導(dǎo)，井震聯(lián)合，剖平互動”方法對R23-1、R23-2進(jìn)行構(gòu)型分析。在均方根振幅屬性平面圖中，屬性異常高值對應(yīng)河道砂體發(fā)育位置。當(dāng)河道間表現(xiàn)為側(cè)疊型時(shí)，由于河道砂體向邊部減薄，河道邊界處常常表現(xiàn)為屬性異常低值；當(dāng)河道間表現(xiàn)為堆疊型時(shí)，河道疊置區(qū)域砂體變厚，屬性表現(xiàn)為異常高值。分析表明，沉積單元R23-1和R23-2各發(fā)育近SN向展布的4條河流，河道在平面上頻繁遷移改道，河道間表現(xiàn)為側(cè)疊型和堆疊型接觸（圖9）。

圖5 R23砂層組反演等時(shí)切片

圖6 R23-1（a）、R23-2（b）的均方根振幅屬性

圖7 R23砂層組縱向分期

圖8 R23-1（a）、R23-2（b）單一河道規(guī)模統(tǒng)計(jì)分析

圖9 R23-1、R23-2河道平面展布特征（A、B、C、D表示河道）

4.2.2 單一點(diǎn)壩砂體構(gòu)型分析

4.2.2.1 點(diǎn)壩規(guī)模的確定

在確定河流滿岸寬度的基礎(chǔ)上，根據(jù)式（2）即可獲得單一曲流帶寬度。對于曲率大于1.7的曲流河，其點(diǎn)壩寬度近似等于單一曲流帶的寬度。然而對于點(diǎn)壩長度與河流滿岸寬度之間的關(guān)系，尚無統(tǒng)一的經(jīng)驗(yàn)公式。為此，通過收集、整理有關(guān)現(xiàn)代曲流河點(diǎn)壩長度與河流滿岸寬度的實(shí)測資料，按曲率分類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用數(shù)據(jù)擬合，建立了曲率大于1.7時(shí)的點(diǎn)壩長度Wp與河流滿岸寬度Wc之間的關(guān)系式（圖10）

圖10 W p與W c的擬合關(guān)系

根據(jù)式（2）和式（3）求取了R23砂層組各沉積單元對應(yīng)的點(diǎn)壩長度和點(diǎn)壩寬度，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖11），進(jìn)而指導(dǎo)點(diǎn)壩的構(gòu)型分析。

4.2.2.2 各沉積單元點(diǎn)壩平面展布特征

在確定各沉積單元點(diǎn)壩規(guī)模的基礎(chǔ)上，以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演提取的均方根振幅屬性為基礎(chǔ)，采用“地質(zhì)信息指導(dǎo)，地震反演引導(dǎo)，井震聯(lián)合，剖平互動”的方法對R23-1、R23-2的點(diǎn)壩進(jìn)行構(gòu)型分析。在均方根振幅屬性平面圖中，屬性異常高值對應(yīng)點(diǎn)壩砂體發(fā)育位置，屬性異常低值則對應(yīng)點(diǎn)壩砂體減薄或點(diǎn)壩砂體不發(fā)育位置。分析表明，沉積單元R23-1和R23-2的單河道內(nèi)發(fā)育多個規(guī)模不等的復(fù)合點(diǎn)壩（圖12）。

4.3 三維定型

圖13為反演P波阻抗與GR交會圖及P波阻抗直方圖。由圖可見，P波阻抗與GR交會圖可以很好地區(qū)分巖性，其中砂巖表現(xiàn)為低波阻抗（波阻抗單位為kg·m－2·s－1），對應(yīng)的波阻抗值范圍為（4×106，6×106），泥巖表現(xiàn)為高波阻抗，對應(yīng)的波阻抗值范圍為（6×106，8.5×106）（圖13）。在確定砂巖對應(yīng)的波阻抗門檻值基礎(chǔ)上，在垂向以目的層頂、底界面為約束，采用Bodycheck自動追蹤技術(shù)對R23-1、R23-2進(jìn)行追蹤，進(jìn)而確定目的層砂巖的空間展布形狀（圖14）。

圖11 R23-1、R23-2點(diǎn)壩規(guī)模統(tǒng)計(jì)

圖12 R23-1、R23-2點(diǎn)壩平面展布特征

圖13 反演P波阻抗與GR交會圖（a）及P波阻抗直方圖（b）

圖14 目的層砂巖空間展布

5 結(jié)束語

在河道砂體沉積模式的控制下，利用不確定性地震反演結(jié)果精細(xì)描述了油田開發(fā)中后期各層次的曲流河沉積砂體，且效果顯著，并獲得以下認(rèn)識：

（1）以高分辨率不確定性反演數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用“垂向分期、橫向定邊、三維定型”的方法，根據(jù)測井曲線形態(tài)差異和反演地震數(shù)據(jù)特征將R23砂層組在垂向上劃分為R23-1和R23-2兩個沉積單元；

（2）在縱向分期的基礎(chǔ)上，結(jié)合反演剖面砂體的發(fā)育狀況，按照“井震結(jié)合、剖平互動”的思路較為準(zhǔn)確地對復(fù)合河道內(nèi)單一河道和點(diǎn)壩體邊界進(jìn)行了解剖；

（3）在R23-1和R23-2兩期復(fù)合河道中識別出6條近SN向展布的單一河道，河道在平面上頻繁遷移、改道，河道相互疊置，且在單一河道內(nèi)識別出多個規(guī)模不等的復(fù)合點(diǎn)壩。

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P631

A

10.13810／j.cnki.issn.1000-7210.2017.03.021

范廷恩，胡光義，馬良濤，王宗俊，范洪軍，梁旭.利用不確定性高精度反演數(shù)據(jù)表征曲流河儲層構(gòu)型.石油地球物理勘探，2017，52（3）：573-582，598.

1000-7210（2017）03-0573-10

*北京市朝陽區(qū)太陽宮南街6號中海油研究總院，100028。Email：malt3＠cnooc.com.cn

本文于2016年5月19日收到，最終修改稿于2017年3月20日收到。

（本文編輯：劉勇）

范廷恩 高級工程師，1972年生；1997年畢業(yè)于長春科技大學(xué)地球物理學(xué)院物探系，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位；目前在中海油研究總院主要從事油氣田地質(zhì)綜合研究及生產(chǎn)管理。

·綜合研究·

元壩長興組生物礁儲層精細(xì)雕刻技術(shù)

劉國萍*游瑜春 馮 瓊 王 丹

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京100083）

摘要元壩長興組生物礁儲層縱向上多期次疊加，內(nèi)幕結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，精細(xì)雕刻難度大。在實(shí)際開發(fā)生產(chǎn)中研究生物礁內(nèi)幕結(jié)構(gòu)可為井位調(diào)整優(yōu)化和井軌跡設(shè)計(jì)鉆遇優(yōu)質(zhì)儲層提供重要依據(jù)。通過單井相識別生物礁發(fā)育層段、地震模型正演建立地震響應(yīng)模式、古地貌分析、地震屬性優(yōu)選、儲層多參數(shù)定量預(yù)測進(jìn)行礁平面展布研究，并應(yīng)用三維可視化技術(shù)對礁體內(nèi)幕精細(xì)雕刻，形成了一套針對生物礁儲層內(nèi)幕結(jié)構(gòu)的精細(xì)雕刻技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)對元壩長興組生物礁儲層進(jìn)行開發(fā)井位部署及井位優(yōu)化調(diào)整，大大提高了優(yōu)質(zhì)儲層的鉆遇率，后期鉆井預(yù)測厚度的符合率達(dá)88.6%。

關(guān)鍵詞生物礁 內(nèi)幕結(jié)構(gòu) 三維可視化 儲層結(jié)構(gòu)模型 井位部署優(yōu)化

Adoi：10.13810／j.cnki.issn.1000-7210.2017.03.022

劉國萍，游瑜春，馮瓊，王丹.元壩長興組生物礁儲層精細(xì)雕刻技術(shù).石油地球物理勘探，2017，52（3）：583-590.

文章編號：1000-7210（2017）03-0583-08

*北京市海淀區(qū)學(xué)院路31號中國石化石油勘探開發(fā)研究院，100083。Email：liugp.syky＠sinopec.com

本項(xiàng)研究受國家重大專項(xiàng)“復(fù)雜生物礁底水氣藏精細(xì)描述技術(shù)研究”（2016ZX05017-005）資助。

1 引言

生物礁以其良好的儲集性能在碳酸鹽巖油氣田中占有重要的地位，其蘊(yùn)藏的石油天然氣資源一直是世界矚目的寶貴財(cái)富。自20世紀(jì)70年代在中國川東建南二疊系發(fā)現(xiàn)第一個礁型氣藏以來，這類油氣藏被相繼發(fā)現(xiàn)和投入開發(fā)，隨之生物礁型油氣藏的研究備受關(guān)注。在近幾十年的研究中，隨著地震技術(shù)的不斷發(fā)展，針對生物礁儲層預(yù)測，開展了多種技術(shù)方法的研究，蒲勇等［1］提出了一種復(fù)雜礁灘儲層的預(yù)測方法，以地震相和沉積相為約束，構(gòu)造符合礁灘儲層地質(zhì)特征的塊狀初始波阻抗模型，通過測井約束地震反演地下巖層空間結(jié)構(gòu)和物性，精細(xì)描述礁灘儲層的空間展布特征，使儲層定量預(yù)測精度明顯提高；肖秋紅等［2］應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地震相檢測技術(shù)，對地震波形進(jìn)行分類，區(qū)分不同沉積體，分析了YB地區(qū)長興組各沉積時(shí)期相帶發(fā)育及遷移情況，預(yù)測了生物礁灘的平面展布特征；還有不少學(xué)者從生物礁儲層地震響應(yīng)特征入手，利用波阻抗反演、分頻處理、古地貌恢復(fù)、多屬性融合等多項(xiàng)技術(shù)對生物礁儲層的平面分布特征進(jìn)行雕刻［3-10］。這些方法的應(yīng)用大大提高了生物礁儲層平面展布預(yù)測的精度，但對生物礁儲層內(nèi)幕空間形態(tài)的雕刻以及礁儲層內(nèi)幕結(jié)構(gòu)的解剖，目前還沒有一套針對性的技術(shù)方法。

元壩長興組生物礁儲層深度在6000～7000m左右，地震主頻偏低，生物礁內(nèi)幕結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實(shí)際開發(fā)井位部署中，研究生物礁儲層內(nèi)幕結(jié)構(gòu)、合理設(shè)計(jì)井軌跡、鉆遇優(yōu)勢儲層，十分必要。針對這個問題，本文應(yīng)用單井相識別、地震模型正演等技術(shù)對生物礁進(jìn)行識別；應(yīng)用古地貌分析、地震屬性優(yōu)選、儲層多參數(shù)定量預(yù)測研究礁儲層的平面展布特征；應(yīng)用三維可視化技術(shù)雕刻礁儲層的空間形態(tài)，并最終形成一套針對生物礁內(nèi)幕結(jié)構(gòu)研究的技術(shù)，研究優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育規(guī)律及空間展布，大大提高了儲層的描述精度。該技術(shù)應(yīng)用于元壩長興組氣藏開發(fā)，取得了顯著效果。

2 研究思路

雖然前人應(yīng)用多種地震方法可對生物礁儲層的平面展布進(jìn)行預(yù)測，但并沒有一套技術(shù)能從一維剖面到二維平面再到三維空間的全方位剖析生物礁形態(tài)、研究生物礁的空間結(jié)構(gòu)、揭示生物礁的發(fā)育規(guī)律。本文主要是從線、面、體三個層次全方位剖析生物礁形態(tài)，研究生物礁的空間展布，對礁儲層的結(jié)構(gòu)模式進(jìn)行解剖；最后總結(jié)了優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育部位及規(guī)律，據(jù)此指導(dǎo)氣田開發(fā)的井位部署及井位優(yōu)化調(diào)整。技術(shù)思路如圖1所示。

圖1 生物礁精細(xì)雕刻技術(shù)思路

3 剖面識別

生物礁是一種碳酸鹽巖沉積體，它具有特殊的古地貌及巖石學(xué)特征，其外形、儲層特征與一般的碳酸鹽巖建造有明顯區(qū)別，使生物礁的反射波振幅、頻率、連續(xù)性等與圍巖不同。

長興組生物礁儲層的巖性主要為白云巖、灰質(zhì)白云巖、含灰白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，其上覆飛一段底部發(fā)育一套厚度為3m左右的泥質(zhì)灰?guī)r、含泥灰?guī)r。通過對該區(qū)域不同巖性速度的分析（表1）可知，灰?guī)r的縱波速度明顯高于白云巖和泥灰?guī)r，而白云巖與泥灰?guī)r的速度接近。依據(jù)區(qū)域內(nèi)YBA井資料建立了元壩長興組生物礁儲層二維正演模型，通過波動方程全波模擬法研究儲層縱、橫向變化的地震響應(yīng)（圖2）。

表1 生物礁地質(zhì)模型巖石物理參數(shù)

通過對長興組生物礁地震反射結(jié)構(gòu)、波阻特征以及模型正演分析，總結(jié)了生物礁的地震響應(yīng)特征。

（1）外形丘狀特征明顯。生物礁一般具有丘狀外形特征（圖2），這是由于生物礁在發(fā)育的過程中生物體不斷聚集，生長速度明顯大于周圍同期沉積物的增長速度，所以在地震剖面上呈現(xiàn)出丘狀外形。

對于瘤體邊界模糊,瘤體過大的患者,可以選擇瘤內(nèi)切除,將瘤體根據(jù)分裂情況來進(jìn)行切除。如果瘤體功血豐富,附近的血管復(fù)雜,在進(jìn)行分離的時(shí)候,將功血血管電凝后進(jìn)行切除,防止患者手術(shù)中腦血管出血而死亡。如果患者的腦膠質(zhì)瘤在功能區(qū)域,需要采取適當(dāng)?shù)姆蛛x操作,將瘤體分離后,進(jìn)行小塊的切除,該情況不需要強(qiáng)制全切,防止患者的腦功能受到影響[3]。

（2）礁頂具有“亮點(diǎn)”反射特征。礁蓋的巖性一般與圍巖間存在較大的速度差異，使頂部出現(xiàn)強(qiáng)波谷的亮點(diǎn)反射特征（圖2a、圖2d）。

圖2 過YBA井地震正演模擬分析

（3）礁內(nèi)部呈現(xiàn)雜亂或空白反射結(jié)構(gòu)。生物礁內(nèi)部是造礁生物形成的塊狀格架地質(zhì)體，表現(xiàn)為雜亂、斷續(xù)或斜交的反射特征（圖2a、圖2d）。

（4）礁兩側(cè)有上超現(xiàn)象（圖2a、圖2b）。礁翼沉積物向礁體周緣上超，形成上超現(xiàn)象。

（5）礁儲層表現(xiàn)為中、低阻抗值（圖2c）。這是礁云巖速度與密度偏低決定的。

（6）礁間橫向相帶變化迅速，在潮溝或斜坡處表現(xiàn)為強(qiáng)反射、低阻抗特征（圖2a，圖2c，圖2d）。泥質(zhì)含量的增加使速度、密度降低，與上覆地層差異增大。

4 平面預(yù)測

平面預(yù)測技術(shù)是在生物礁儲層地震響應(yīng)特征識別的基礎(chǔ)上，應(yīng)用多種方法對生物礁儲層的平面展布進(jìn)行預(yù)測。生物礁儲層具有獨(dú)特的外形特征，可應(yīng)用古地貌分析研究其橫向發(fā)育特征；由于其“亮點(diǎn)”反射特征以及中低阻抗屬性，可應(yīng)用地震屬性優(yōu)選、儲層多參數(shù)定量預(yù)測技術(shù)預(yù)測生物礁儲層的平面展布特征、研究其平面分布范圍。

4.1 古地貌分析

碳酸鹽巖生物礁沉積具有典型的古地貌特征。生物礁主要發(fā)育在斷隆平臺及臺地邊緣帶上。在層拉平基礎(chǔ)上的地層殘留厚度分析是目前較常用的古地貌形態(tài)特征分析手段，也是研究碳酸鹽巖地層中生物礁生長發(fā)育的簡單有效的方法之一。

通過對研究區(qū)沉積環(huán)境及構(gòu)造演化分析可知，研究區(qū)在當(dāng)時(shí)處于穩(wěn)定的地臺沉積環(huán)境，沒有大的構(gòu)造運(yùn)動，地層保存完整，沒有發(fā)生地層剝蝕現(xiàn)象。通過計(jì)算地層厚度來刻畫長興組的古地貌特征（圖3），長興組地層沉積前的臺地邊緣相帶較為明顯（紅色及黃色部位），是生物礁生長的有利區(qū)帶。目前的實(shí)鉆井也證實(shí)了這一點(diǎn)。

4.2 地震屬性優(yōu)選

常規(guī)地震屬性研究主要是分析地震波的速度、振幅、相位、頻率等參數(shù)的變化幅度和范圍。由于生物礁儲層特殊的“亮點(diǎn)”反射特征，生物礁礁蓋在地震響應(yīng)上表現(xiàn)為強(qiáng)波谷，而礁內(nèi)部則呈現(xiàn)較弱的振幅。因此振幅類、弧長等能量類屬性對生物礁邊界刻畫較為有效。由于斜坡上巖性主要為含泥量較高的灰?guī)r，其速度和密度較低，表現(xiàn)為強(qiáng)能量，且相對于生物礁（一般也表現(xiàn)為強(qiáng)能量）來說，含泥灰?guī)r能量則更強(qiáng)。所以在平面上（圖4），臺地邊緣帶與斜坡有較為明顯的分界線。在臺地邊緣帶上發(fā)育許多小的生物礁，從圖中可見多個較小的礁體存在，其內(nèi)部能量強(qiáng)弱有變化。

圖3 長興晚期古地貌圖

圖4 長興組上段地震最大能量（上）和20Hz頻譜能量（下）屬性

4.3 儲層多參數(shù)定量預(yù)測

在地震反演中，波阻抗反演是物理意義最明確的一種方法，但是在目前許多地質(zhì)情況下并不能解決巖性識別、儲層識別、烴類識別等問題。根據(jù)前人對川東北地區(qū)的波阻抗反演分析和儲層地球物理特征的分析，僅據(jù)單一的波阻抗不能有效地識別儲層及圍巖，必須在聲波阻抗反演的基礎(chǔ)上進(jìn)行地震儲層特征重構(gòu)的多屬性儲層綜合反演。

多屬性儲層綜合反演的核心就是在充分分析儲層巖性、電性特征的基礎(chǔ)上，選取多個對巖性區(qū)分比較敏感的儲層參數(shù)，并與地震信息建立聯(lián)系，達(dá)到巖性識別和儲層預(yù)測的目的。對元壩礁儲層的電測曲線研究表明：礁儲層普遍具有特低—低伽馬值、高補(bǔ)償中子值的特征，伽馬曲線和補(bǔ)償中子曲線在判別礁相儲層與非儲層方面具有明顯的優(yōu)勢互補(bǔ)特征。僅僅根據(jù)伽馬或補(bǔ)償中子一條曲線不能識別礁灘儲層，只有將兩者有機(jī)地結(jié)合起來，才能有效地識別生物礁儲層。根據(jù)上述分析，以沉積模式作指導(dǎo)，采取多屬性測井約束聯(lián)合反演的方法，通過多條電測曲線的聯(lián)合反演識別礁灘儲層和非儲層。

圖5a是原始聲波與密度曲線交會圖，可以看出，由于巖性的變化，非儲層與部分含氣儲層發(fā)生重疊，用常規(guī)波阻抗反演對儲層識別的效果并不理想。開展擬聲波曲線重構(gòu)（圖5b），重構(gòu)后的曲線對泥質(zhì)含量的響應(yīng)關(guān)系更為敏感，泥質(zhì)含量低的儲層在擬聲波曲線上表現(xiàn)為低值，表明擬聲波反演能區(qū)分儲層與高泥質(zhì)含量的非儲層。

圖5 聲波與密度（a）和擬聲波與密度（b）曲線交會圖

通過儲層多參數(shù)定量預(yù)測，得到的生物礁儲層阻抗范圍更為集中，形態(tài)更清楚。從過YBB井的常規(guī)波阻抗剖面與擬聲波波阻抗剖面對比圖（圖6）可以看出，生物礁儲層結(jié)構(gòu)更為清晰，表明該方法極大地提高了生物礁儲層的預(yù)測精度，有助于進(jìn)一步精細(xì)雕刻生物礁內(nèi)幕形態(tài)。

5 空間展布特征

在對生物礁儲層響應(yīng)特征、平面展布預(yù)測的基礎(chǔ)上應(yīng)用三維可視化技術(shù)研究其三維空間展布。通過調(diào)整可視化參數(shù)，透視生物礁體內(nèi)幕結(jié)構(gòu)；地震地質(zhì)相結(jié)合，研究生物礁內(nèi)幕結(jié)構(gòu)展布，分析礁體優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育部位及發(fā)育規(guī)律，建立生物礁儲層結(jié)構(gòu)的發(fā)育模式。

5.1 生物礁內(nèi)幕精細(xì)雕刻

生物礁內(nèi)幕結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，僅從不同方向上的剖面來觀察，難以得到全貌。以YBC井為例，圖7為過該井“米”字地震剖面和波阻抗剖面。東西向剖面a、南北向剖面b及北東—南西向剖面d均表現(xiàn)為多期礁的雜亂疊置，而北西—南東向剖面c礁儲層表現(xiàn)為一條較平緩的條帶。僅從這幾條剖面上難以看出生物礁生長規(guī)律以及發(fā)育期次，而應(yīng)用三維可視化技術(shù)展示生物礁體空間內(nèi)部的變化，可以認(rèn)識到該井區(qū)礁體在空間上是由3個礁體疊合形成（圖8），頂層還有一套較薄的儲層，YBC井位于較高部位，儲層在其南部更發(fā)育。

5.2 生物礁儲層結(jié)構(gòu)模型

通過三維可視化等技術(shù)研究了生物礁儲層的空間展布形態(tài)，要進(jìn)一步對其進(jìn)行空間解剖。仍以YBC井區(qū)生物礁體為例，通過與地質(zhì)、井資料結(jié)合進(jìn)行空間解剖認(rèn)為，此類生物礁為復(fù)合礁，縱向上發(fā)育兩套生物礁儲層：第一套生物礁在平面上發(fā)育了三期礁體，每個礁體背風(fēng)面儲層發(fā)育更好，主要受準(zhǔn)同生期滲透回流白云巖化作用的控制；第二套生物礁只有一期礁體發(fā)育。此類生物礁儲層發(fā)育的優(yōu)劣因生物礁發(fā)育位置的不同也有所不同，結(jié)合單井相分析及測井解釋成果建立該井礁儲層結(jié)構(gòu)模型（圖9）。YBC井鉆遇了兩套礁儲層的主體部位，上、下兩套儲層物性差別不大，但下套儲層厚度大于上套儲層。

圖6 過YBB井的擬聲波（上）與常規(guī)（下）波阻抗剖面

圖7 過YBC井的“米”字地震剖面和波阻抗剖面

圖8 過YBC井區(qū)的生物礁空間展布圖

圖9 YBC井區(qū)礁儲層結(jié)構(gòu)模型圖

對元壩長興組各井區(qū)生物礁體進(jìn)行綜合分析認(rèn)為，由于生物礁儲層的特殊性及復(fù)雜性，單純靠“一孔之見”無法建立儲層結(jié)構(gòu)模型。應(yīng)用生物礁體內(nèi)幕精細(xì)雕刻方法，結(jié)合地質(zhì)、測井等資料，建立了長興組生物礁的三種主要結(jié)構(gòu)模型：“垂向加積型”、“側(cè)向加積型”、“側(cè)向加積＋垂向加積”型。通過建立生物礁儲層的發(fā)育模式，可為后期井位設(shè)計(jì)、井型優(yōu)化提供有利指導(dǎo)。

6 應(yīng)用

YBC井是一口直井，靠礁前部位，累計(jì)鉆遇儲層95.9m，其中Ⅰ、Ⅱ類儲層累計(jì)厚度為27.8m，占總儲層厚度的29%，礁蓋Ⅰ、Ⅱ類儲層與Ⅲ類儲層呈薄互層狀疊置發(fā)育（圖10）。為了動用YBC井以南的礁體儲量，利用YBC井場向南部署了一口水平井YBC-1H井。

圖10 YBC井測井解釋綜合柱狀圖

前面研究認(rèn)為該生物礁體是由三期礁疊置而成，在圖7中的剖面c方向上，三期生物礁被串成一線，生物礁儲層形態(tài)變得較為平緩連續(xù)，在該方向上設(shè)計(jì)水平井，可穿過三期生物礁，動用儲量達(dá)到最大化（圖11）。

YBC-1 H井實(shí)鉆結(jié)果顯示，儲層鉆遇情況與預(yù)測結(jié)果基本吻合，水平井進(jìn)入長興組地層之初就鉆遇了較好的白云巖儲層，鉆遇長興組地層為1022m，鉆遇儲層為723m，儲層鉆遇率達(dá)到71%（圖12），其中Ⅰ、Ⅱ類儲層共364m，占總儲層的50%，鉆遇優(yōu)質(zhì)儲層率很高。該井完鉆酸壓測試獲高產(chǎn)。

圖11 YBC-1H井軌跡圖

圖12 YBC-1H井測井解釋綜合柱狀圖

7 結(jié)論

本文的生物礁儲層精細(xì)雕刻技術(shù)在元壩地區(qū)取得了良好的應(yīng)用效果，為元壩氣田長興組開發(fā)方案的編制提供了重要的依據(jù)。通過本次研究，取得了以下幾點(diǎn)認(rèn)識。

（1）僅通過儲層的平面預(yù)測難以滿足開發(fā)階段的要求，在對開發(fā)井位精確布署調(diào)整的要求之下，需對儲層空間展布特征進(jìn)行精細(xì)描述。

（2）通過對元壩長興組生物礁儲層內(nèi)幕結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)雕刻，可預(yù)測生物礁空間展布，并根據(jù)雕刻結(jié)果，建立了長興組生物礁的三種主要的結(jié)構(gòu)模型：“垂向加積型”、“側(cè)向加積型”、“側(cè)向加積＋垂向加積”型。為后期尋找有利目標(biāo)和井位部署方案提供了重要依據(jù)。

（3）本文技術(shù)對其他地區(qū)生物礁儲層的精細(xì)雕刻具有借鑒意義。

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（本文編輯：劉海櫻）

作者簡介

劉國萍 碩士，高級工程師，1974年生；1995年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院勘查地球物理專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）地球探測與信息技術(shù)專業(yè)，獲碩士學(xué)位；現(xiàn)在中國石化石油勘探開發(fā)研究院主要從事地震解釋、儲層預(yù)測研究。

·綜合研究·

LA地區(qū)盒8段優(yōu)質(zhì)儲層的特征與分布預(yù)測

牛 聰*①②張益明②王 迪②張玉華②孫林潔②崔 維②

（①中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京100083；②中海油研究總院，北京100028）

摘要鄂爾多斯盆地東緣LA地區(qū)二疊系盒8段為河流相致密砂巖儲層，具有孔滲低、縱向?qū)酉当　M向變化快的特點(diǎn)。如何刻畫低孔滲背景下優(yōu)質(zhì)儲層的分布是制約區(qū)塊勘探的瓶頸問題。本文首先基于巖性、巖相、測井、測試等資料建立了本區(qū)儲層分類的標(biāo)準(zhǔn)；其次分析總結(jié)了該區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層的巖相、地震相和巖石物理特征，明確了識別優(yōu)質(zhì)儲層的地球物理參數(shù)；最后結(jié)合擴(kuò)展彈性阻抗反演和隨機(jī)反演的優(yōu)點(diǎn)，采用序貫高斯配置協(xié)模擬技術(shù)來研究儲層的孔隙度，實(shí)現(xiàn)了孔隙度的定量預(yù)測，指出了有利勘探靶區(qū)。

關(guān)鍵詞鄂爾多斯盆地 盒8段 致密砂巖 優(yōu)質(zhì)儲層 孔隙度預(yù)測

10.13810／j.cnki.issn.1000-7210.2017.03.023

牛聰，張益明，王迪，張玉華，孫林潔，崔維.LA地區(qū)盒8段優(yōu)質(zhì)儲層的特征與分布預(yù)測.石油地球物理勘探，2017，52（3）：591-598.

文章編號：1000-7210（2017）03-0591-08

*北京市朝陽區(qū)太陽宮南街6號院A1003室，100028。Email：niucong＠cnooc.com.cn

本文于2016年6月22日收到，最終修改稿于2017年4月12日收到。

1 引言

鄂爾多斯盆地處于華北臺地西部，橫跨陜、甘、寧、蒙、晉五省區(qū)，是一個矩形疊合盆地。下古生界奧陶系、上古生界上石炭統(tǒng)—二疊系和中生界三疊系為盆地內(nèi)主要油氣勘探層系［1，2］。LA地區(qū)位于鄂爾多斯盆地東緣晉西撓褶帶北部，其主要勘探目的層為石盒子組和山西組、太原組。類比區(qū)塊周邊的神木、蘇里格等氣田，辮狀河道、分流河道、水下分流河道砂體為該區(qū)塊儲層發(fā)育的有利沉積相帶，河道砂為主要勘探方向。從區(qū)塊測試井的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)來看，區(qū)塊儲層孔隙度分布區(qū)間為4%～10%，滲透率平均值為0.72mD，屬于低孔滲致密儲層［3，4］。

近年來，部分學(xué)者通過模型正演、地震數(shù)值模擬、統(tǒng)計(jì)學(xué)反演、屬性優(yōu)化等方法開展了致密儲層的評價(jià)和含油氣性技術(shù)研究，并取得了一定的成果。董寧等［5］開發(fā)應(yīng)用巖石物理、屬性優(yōu)化、分頻成像隨機(jī)模擬反演等技術(shù)有效地提高了預(yù)測的精度，為大牛地、蘇里格廟等氣田產(chǎn)能建設(shè)的持續(xù)開展提供了可靠的技術(shù)支撐。苑書金［6］基于大牛地氣田儲層致密、橫向變化頻繁、非均質(zhì)性強(qiáng)的特征，提出了多屬性融合的地震儲層預(yù)測技術(shù)體系，在研究區(qū)下石盒子組致密氣的勘探開發(fā)中取得了良好的應(yīng)用效果。宋子齊等［7］利用巖石物理相分類在蘇里格氣田東區(qū)通過分類建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了非均質(zhì)、非線性問題向均質(zhì)、線性問題的簡化，為準(zhǔn)確建立致密儲層參數(shù)模型提供了有效的參考方法。李來林等［8］針對松遼盆地齊家地區(qū)高臺子發(fā)育的致密薄儲層，提出了在相對保幅高分辨率處理和地震巖石物理分析的基礎(chǔ)上，通過疊前反演預(yù)測致密油“甜點(diǎn)”的綜合評價(jià)技術(shù)，有力地支持了研究區(qū)水平井的部署和鉆探。桂金詠等［9］通過數(shù)學(xué)變換和組合，建立了泊松比、楊氏模量、密度反射率等彈性參數(shù)與縱波波阻抗反射系數(shù)之間直接的函數(shù)關(guān)系，提出了基于貝葉斯理論的疊前彈性阻抗同步反演方法，為致密儲層的流體識別技術(shù)提供了一種新的參考。王大興［10］根據(jù)蘇里格氣田的實(shí)際巖心資料，通過計(jì)算得到縱、橫波速度和泊松比等參數(shù)，建立了致密儲層的巖石物理模型，更好地研究了儲層參數(shù)隨所含流體程度變化的規(guī)律，為致密儲層的評價(jià)提供了一種新的參考依據(jù)。由于LA區(qū)塊為勘探新區(qū)，整體上對該區(qū)致密儲層的分布研究還較少。為此，本文通過對LA地區(qū)古生界二疊系石盒子組盒8段致密儲層的巖性、孔滲結(jié)構(gòu)、巖石物理、地球物理屬性等特征的綜合分析，研究了低孔滲背景下目標(biāo)區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層的分布，指出了下一步的勘探方向，為鄂爾多斯盆地LA地區(qū)乃至其他類似區(qū)域致密儲層和天然氣的勘探開發(fā)提供了一種新的研究思路。

2 致密儲層的特征

2.1 致密儲層的孔滲特征和分類

鉆井揭示，研究區(qū)內(nèi)石盒子組盒8段分流河道微相砂巖分選中等—較差，磨圓度多為次棱角狀；顆粒支撐，顆粒間接觸關(guān)系以凹凸—線接觸；碎屑成分以巖屑、石英為主；儲層的空間類型主要為礫間殘余原生孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔以及晶間孔和裂縫。

對目的層段816個樣品的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：研究區(qū)儲層總體致密，但也有部分孔隙度較高；孔隙度Φ主要分布在4%～10%之間，平均為7.65%；滲透率K主要分布在0.01～1mD之間，平均為0.72mD；盒8段優(yōu)質(zhì)儲層物性平均孔隙度大于8%，滲透率大于1mD。參照GB／T 26979-2011氣藏分類標(biāo)準(zhǔn)，本區(qū)內(nèi)絕大部分屬于低孔、低滲儲層，少量屬于中孔、中滲儲層（Φ＞10%，K＞5m D）［11］。已鉆井的測試結(jié)果顯示：測試效果好的層段孔隙度較高；測試效果差的儲層平均孔隙度僅為6.4%。

從氣層段巖心分析樣品的孔—滲關(guān)系統(tǒng)計(jì)來看，孔隙度在4%～12%范圍內(nèi)時(shí)，孔隙度和滲透率存在正相關(guān)關(guān)系（圖1）。需要說明的是，受孔隙結(jié)構(gòu)、粘土礦物成分、成巖演化等多種因素的影響，具有相同孔隙度的儲層，滲透率差異較大，最大值與最小值差異可超過10倍。同時(shí)在孔隙度很低的情況下，滲透率有可能很高，究其原因是由微裂縫發(fā)育所致。

結(jié)合前人對致密儲層孔隙度的下限研究和研究區(qū)的勘探實(shí)踐，本區(qū)儲層的孔隙度下限確定為4%，孔隙度小于4%的砂巖是非有效儲層。參考致密氣測試產(chǎn)量與孔隙度和滲透率的關(guān)系，建立本區(qū)儲層分類的物性標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

圖1 研究區(qū)致密儲層巖心孔—滲關(guān)系

表1 研究區(qū)致密儲層分類標(biāo)準(zhǔn)

Ⅰ類儲層經(jīng)壓裂后為中、高產(chǎn)氣層；Ⅱ類儲層經(jīng)壓裂后為中、低產(chǎn)氣層；Ⅲ類儲層為低產(chǎn)氣層或干層；而Ⅳ類基本為干層，產(chǎn)能甚微。其中Ⅰ類／Ⅱ類高孔隙儲層為本文研究的重點(diǎn)。

2.2 致密儲層的地震相屬性特征

由于河流相沉積體經(jīng)過多期疊加改道，在儲層預(yù)測中存在橫向砂、泥巖難以區(qū)分、砂體邊界難以確定、優(yōu)質(zhì)儲層難以識別的問題。為了進(jìn)行精細(xì)儲層預(yù)測，需要在儲層的沉積和構(gòu)造背景特征研究的基礎(chǔ)上，利用針對性的方法技術(shù)刻畫儲層。為此，筆者統(tǒng)計(jì)分析了工區(qū)內(nèi)石盒子組（盒8段）已鉆井揭示的典型河流相儲層地震相模式，研究認(rèn)為該區(qū)河流相有利儲層主要發(fā)育為兩種反射結(jié)構(gòu)——透鏡狀強(qiáng)反射和短軸狀強(qiáng)反射（表2）。

圖2 研究區(qū)盒8段—山1段河流相儲層地質(zhì)模型（a）與正演模擬結(jié)果（b）

圖2a為根據(jù)研究區(qū)石盒子組盒8段和山西組山1段實(shí)鉆井、測井解釋資料統(tǒng)計(jì)得到的巖性和物性參數(shù)所設(shè)計(jì)的地質(zhì)模型，該模型反映了河道砂巖橫向變化及其厚度變化的地震響應(yīng)特征，為了突出儲層的響應(yīng)特征，此模型中未設(shè)計(jì)背景噪聲。通過正演模擬（圖2b）可看出：優(yōu)質(zhì)儲層的波形特征為短軸狀連續(xù)強(qiáng)或中強(qiáng)振幅反射；分流河道間地層地震反射特征為斷續(xù)反射、弱振幅。因此在儲層預(yù)測中，通過精細(xì)小層解釋提取包含優(yōu)質(zhì)儲層反射結(jié)構(gòu)的屬性，進(jìn)而獲得包含地震相意義的屬性圖，利用地震屬性體可對致密砂巖儲層有利發(fā)育區(qū)進(jìn)行宏觀預(yù)測。

2.3 致密儲層的巖石物理特征

實(shí)踐證實(shí)，鄂爾多斯盆地致密儲層氣藏產(chǎn)能的大小主要取決于砂巖的厚度和物性，因此尋找厚度大、物性好的優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育區(qū)是勘探的主要目標(biāo)。利用研究區(qū)內(nèi)實(shí)鉆18口井的縱、橫波速度和密度等資料，計(jì)算縱波波阻抗、縱橫波波速比、泊松比等常用巖石參數(shù)。運(yùn)用交會分析（圖3）可知，目的層段內(nèi)砂泥巖表現(xiàn)為不同的地球物理屬性特征，優(yōu)質(zhì)儲層（氣層、差氣層）的縱波波阻抗范圍與致密砂巖（干層）和泥巖具有較高的重疊，所以單純利用縱波波阻抗區(qū)分優(yōu)質(zhì)儲層多解性很強(qiáng)；而從縱、橫波速度比的角度看，優(yōu)質(zhì)儲層與致密層則可區(qū)分，優(yōu)質(zhì)儲層為低縱、橫波速度比特征。進(jìn)一步定量分析可見，優(yōu)質(zhì)儲層（Ⅰ類、Ⅱ類）vP／vS值主要范圍為1.55～1.7，致密儲層（Ⅲ類）主要范圍為1.7～1.85，而泥巖（Ⅳ類）則大于1.85，因此采用縱、橫波速度比可識別優(yōu)質(zhì)儲集層。

圖3 研究區(qū)盒8段巖石物理交會分析

3 致密儲層的分布預(yù)測

3.1 預(yù)測技術(shù)流程

由以上巖石物理分析可以看出，必須開展疊前彈性參數(shù)反演，利用彈性參數(shù)才能有效地將致密層和優(yōu)質(zhì)儲層區(qū)分開。但是由于目的層段河流相儲層很?。▎螌雍穸冉橛?～12m之間，平均厚度為6m），因此必須利用隨機(jī)反演，才能提高反演結(jié)果的縱向分辨率，解決對單層厚度10m以下的優(yōu)質(zhì)儲層進(jìn)行預(yù)測的難題［12-16］。

由于隨機(jī)反演要以疊前確定性反演的數(shù)據(jù)為約束，所以需先完成疊前確定性反演。基于LA地區(qū)的疊前道集、測井等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量比較好，及擴(kuò)展彈性阻抗能充分利用地質(zhì)體彈性信息和AVO響應(yīng)特征、預(yù)測巖性及流體準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)［17］，筆者采用擴(kuò)展彈性阻抗反演方法開展了確定性反演工作，并采用擴(kuò)展彈性阻抗反演和隨機(jī)反演相結(jié)合的方法開展了高精度儲層的預(yù)測研究［18，19］。

圖4 研究區(qū)高精度儲層預(yù)測流程圖

3.2 關(guān)鍵步驟分析

擴(kuò)展彈性阻抗反演與隨機(jī)反演相結(jié)合中的技術(shù)主要包括：橫波預(yù)測與校正、子波提取、初始模型構(gòu)建、波阻抗反演約束、變差函數(shù)求取、隨機(jī)模擬和反演等，其中變差函數(shù)的求取和隨機(jī)反演最重要，本文重點(diǎn)介紹變程的統(tǒng)計(jì)分析和隨機(jī)模擬的過程。

變差函數(shù)計(jì)算在地層模型控制下分層進(jìn)行，主要由變差、變程兩個參數(shù)組成，其中變差為變程的函數(shù)。變差函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

圖5 變差函數(shù)主要參數(shù)

式中：h為滯后距；Z為觀測值；N（h）表示距離為h的個數(shù)［20，21］。圖5為變差函數(shù)參數(shù)示意圖。圖中橫坐標(biāo)為滯后距h，縱坐標(biāo)為變差函數(shù)r（h）。在r（h）穩(wěn)定時(shí)對應(yīng)的滯后距值稱為變程，它表示空間上的最大相關(guān)距離，縱軸的對應(yīng)值為基臺值，反映區(qū)域化變量在數(shù)值大小上的最大變化幅度。h為0時(shí)對應(yīng)的非零r（h）為躍遷值即塊金常數(shù)，它代表區(qū)域化變量隨機(jī)性變化。這3個參數(shù)反映了目標(biāo)體的空間變化，得到不同方向（x：走向；y：傾向；z：縱向）上的變程，即可表征目標(biāo)體的空間分布范圍、連續(xù)性等特征。

在隨機(jī)反演中垂向變程主要由井?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析求取，而在水平方向上因會受鉆井?dāng)?shù)和分布密度的限制，水平方向的變程?；谌S地震資料的分析得到。目前常用的水平方向變程求取方法主要有：①根據(jù)已有的地質(zhì)信息，結(jié)合研究區(qū)沉積環(huán)境和地震屬性分析，定性地確定沉積體的變程；②根據(jù)確定性反演結(jié)果，在地震主測線和聯(lián)絡(luò)測線上定量地確定水平方向的變程。變差函數(shù)的變程能說明地質(zhì)體的規(guī)模大小。橫向變程越小，反映區(qū)域變量空間分布的相關(guān)性越弱，隨機(jī)性越強(qiáng)，橫向變化速度越快。垂向變差函數(shù)的變程不大，說明數(shù)據(jù)空間相關(guān)性小，反映了儲層薄、變化快的特點(diǎn)［22，23］。

由于本區(qū)現(xiàn)階段平面上井網(wǎng)密度低，因此水平方向（x方向和y方向）的變程主要是基于反演的縱、橫波速度比數(shù)據(jù)體及本文2.2部分提到的精細(xì)小層振幅屬性提取分析的結(jié)果與地質(zhì)沉積特征相結(jié)合來確定。由于研究區(qū)測井資料豐富且采樣密度較高，故垂直方向（z方向）上的變程由測井解釋統(tǒng)計(jì)的儲層厚度確定。

圖6 研究區(qū)盒8段河道砂地震屬性圖

圖6為研究區(qū)盒8段基于河流相儲層地震相識別提取的均方根振幅屬性沿層切片。由井的對比分析認(rèn)為紅色代表有利河道儲層的分布，整體為南北向分布。選取一條主河道提取變程范圍，由于水道多呈條帶狀分布，因此沿著水道方向的變程大于橫切水道的變程。圖中所擬合橢圓的長軸為x方向，短軸為y方向，通過測量可得到水道砂體在x和y方向上的變程大?。▁方向?yàn)?000m，y方向?yàn)?000m）以及變差函數(shù)的方位角（130°）。統(tǒng)計(jì)研究區(qū)內(nèi)測井解釋優(yōu)質(zhì)儲層的厚度，該區(qū)薄單層主要集中在3～7m，通過對指數(shù)型和高斯型擬合的比較，本區(qū)高斯型擬合較好（均值為5），因此本區(qū)的垂直變程定為5m。

圖7中井曲線為泥巖含量，左側(cè)為低值；剖面顏色為縱、橫波速度比，紅色表示低縱、橫波速度比，為優(yōu)質(zhì)儲層。其中LA-16和LA-3井為反演井，LA-10井作為“盲井”未參與反演。從確定性反演和隨機(jī)擴(kuò)展彈性阻抗反演的結(jié)果對比可以看出，確定性反演結(jié)果（圖7a）與隨機(jī)反演（圖7b）在橫向上規(guī)律一致，而隨機(jī)反演在縱向上有更高的分辨率，與實(shí)鉆對比（圖中數(shù)字為實(shí)鉆砂體厚度）吻合度高，能滿足該區(qū)薄層預(yù)測的需要。圖8為盒8段反演的縱、橫波速度比平面分布圖，圖中紅值區(qū)為低vP／vS。由圖可見，整體上工區(qū)內(nèi)儲層及非儲層的空間展布特征清晰、直觀，北部Ⅰ／Ⅱ類優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育面積比南部大；Ⅲ／Ⅳ類儲層分布在Ⅰ／Ⅱ類儲層間，河道砂體由北向南展布。

圖7 研究區(qū)下石盒子組盒8段縱橫波速度比反演剖面

研究區(qū)的巖石物理分析表明，優(yōu)質(zhì)儲層具有高孔隙度特征，因此孔隙度的預(yù)測是進(jìn)一步隨機(jī)模擬的目標(biāo)。本文采用序貫高斯配置協(xié)模擬的方法研究儲層的物性［24-27］。首先得到擴(kuò)展彈性阻抗反演結(jié)果用以控制變程和約束隨機(jī)反演，以保證隨機(jī)反演結(jié)果與確定性反演結(jié)果趨勢一致，然后使用隨機(jī)反演方法結(jié)合測井巖性、物性以及擴(kuò)展彈性阻抗反演結(jié)果進(jìn)行巖性和儲層參數(shù)反演。

前文的分析認(rèn)為，縱、橫波速度比對于儲層物性比較敏感，能用于區(qū)分儲層孔隙度的高低，因此這里使用縱、橫波速度比作為約束，用于刻畫儲層物性。其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為：用擴(kuò)展彈性阻抗反演縱、橫波速度比結(jié)果約束帶趨勢的序貫指示模擬得到砂泥巖分布；同時(shí)為了降低結(jié)果的多解性，要對隨機(jī)模擬過程中得到的多個實(shí)現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)計(jì)算；最后進(jìn)一步去掉泥巖對砂體儲層物性反演的影響，并按照常用的隨機(jī)模擬前后參數(shù)分布直方圖最為近似的原則對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行優(yōu)選，使反演的結(jié)果更為合理，儲層物性的統(tǒng)計(jì)規(guī)律更符合實(shí)際。

從研究區(qū)盒8段孔隙度預(yù)測平面（圖9）可以看出：高孔隙度儲層發(fā)育區(qū)呈帶狀分布在中部和西部，東部存在一扇體狀高孔隙體分布范圍，為三角洲相沉積體。LA-8井與LA-10井間以及LA-12井區(qū)西南部存在高孔隙發(fā)育區(qū)，主體位于河道上，孔隙度較高，最高可達(dá)11%，表明其具有較好的物性，為Ⅰ／Ⅱ類優(yōu)質(zhì)儲層，為后期布井的有利目標(biāo)區(qū)。

圖8 研究區(qū)盒8段儲層預(yù)測切片

圖9 研究區(qū)盒8段孔隙度預(yù)測切片

3.3 應(yīng)用效果驗(yàn)證

針對該研究區(qū)的情況，優(yōu)選出7口井參與反演約束，剩下的井作為“檢驗(yàn)井”對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行檢查。圖9中LA-10、LA-12、LA-13等井為檢驗(yàn)井，其中LA-12井為新鉆井，通過預(yù)測值與實(shí)鉆結(jié)果的對比（表3），可見預(yù)測吻合度較高，鉆探結(jié)果也證實(shí)研究區(qū)致密氣勘探前景良好。同時(shí)也說明了該方法的適用性，此研究方法對類似探區(qū)具有借鑒意義。

表3 盒8段儲層預(yù)測結(jié)果與實(shí)鉆對比

4 結(jié)束語

（1）LA地區(qū)盒8段儲層具有低孔、低滲的特征。其中孔隙度大于8%、滲透率大于0.5mD的為Ⅰ類優(yōu)質(zhì)儲層，經(jīng)壓裂后為中高產(chǎn)氣層；孔隙度為6%～8%、滲透率為0.1～0.5mD的為Ⅱ類優(yōu)質(zhì)儲層，經(jīng)壓裂后為中低產(chǎn)氣層。

（2）LA地區(qū)河流相優(yōu)質(zhì)儲層的波形特征為短軸狀連續(xù)強(qiáng)或中強(qiáng)振幅反射；分流河道間地層地震反射特征為斷續(xù)反射、弱振幅。

（3）LA地區(qū)盒8段河流相儲層薄，橫向變化快。擴(kuò)展彈性阻抗反演和隨機(jī)反演相結(jié)合的方法能實(shí)現(xiàn)測井、地震及綜合地質(zhì)的有機(jī)結(jié)合，具有較高的縱向分辨率和橫向分辨率，適用于河流相薄互儲層的識別。

（4）LA地區(qū)盒8段北部I／II類優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育面積比南部大，優(yōu)質(zhì)儲層呈帶狀分布在東部、中部和西部。LA-8井與LA-10井間以及LA-12井區(qū)西南部存在高孔隙度儲層發(fā)育區(qū)，為后期布井的有利目標(biāo)區(qū)。

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（本文編輯：劉英）

作者簡介

牛聰 高級工程師，博士研究生，1980年生；2003年畢業(yè)于成都理工大學(xué)信息工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；2006年畢業(yè)于成都理工大學(xué)信號與信息處理專業(yè)，獲碩士學(xué)位；2013年開始在中國地質(zhì)大學(xué)（北京）攻讀地球探測與信息技術(shù)專業(yè)博士學(xué)位；現(xiàn)在中海油研究總院從事油氣地球物理勘探技術(shù)研究工作。

·地震地質(zhì)·

遼東灣坳陷JX1-1構(gòu)造發(fā)育演化及油氣勘探意義

滕長宇*①郝 芳①②鄒華耀②徐長貴③

（①中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074；②中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；③中海石油有限公司天津分公司，天津300452）

摘要JX1-1構(gòu)造發(fā)育于遼東灣坳陷郯廬斷裂西支，具有復(fù)雜的構(gòu)造樣式和發(fā)育演化過程，對油氣的聚集產(chǎn)生重要影響。本文充分利用三維地震資料詳細(xì)表征其構(gòu)造樣式和各斷層的展布特征，探討其發(fā)育演化過程及油氣勘探意義。研究表明，JX1-1構(gòu)造發(fā)育于沉積蓋層中，向下并未貫穿到深部基底。該構(gòu)造的發(fā)育特征與對稱型松弛彎曲處走滑雙重構(gòu)造具有很大的相似性，但也存在一些明顯的差異。JX1-1構(gòu)造的發(fā)育起始于一系列雁行排列的T破裂、少量右階排列的P破裂以及南北兩端Y破裂的形成；在走滑變形過程中，各破裂的末端發(fā)生側(cè)向擴(kuò)展，中部的T破裂與兩條P破裂連接形成張性走滑彎曲；隨后，走滑彎曲部位兩側(cè)的T破裂陸續(xù)通過與P破裂連接或自身的末端擴(kuò)展產(chǎn)生一系列疊置的斷片，從而形成了現(xiàn)今JX1-1的構(gòu)造樣式。JX1-1大油田的形成除與該區(qū)具有充足的油氣供應(yīng)外，還得益于該構(gòu)造部位的很大一部分走滑位移轉(zhuǎn)變?yōu)榇瓜蛭灰?，形成了有效的斷層圈閉，為油氣的大量富集提供了有利的儲集空間。

關(guān)鍵詞構(gòu)造演化 油氣成藏 郯廬斷裂帶 遼東灣坳陷

中圖分類號：P631文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.13810／j.cnki.issn.1000-7210.2017.03.024

滕長宇，郝芳，鄒華耀，徐長貴.遼東灣坳陷JX1-1構(gòu)造發(fā)育演化及油氣勘探意義.石油地球物理勘探，2017，52（3）：599-611.

文章編號：1000-7210（2017）03-0599-13

*湖北省武漢市洪山區(qū)魯磨路388號中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院石油地質(zhì)系，430074。Email：tengchangyu999＠163.com

本文于2016年6月6日收到，最終修改稿于2017年3月21日收到。

本項(xiàng)研究受國家自然科學(xué)基金（41690134，41602150）與中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（CUGL170219）聯(lián)合資助。

1 引言

遼東灣坳陷是渤海灣盆地內(nèi)部的一個重要富烴坳陷，已發(fā)現(xiàn)SZ36-1、JX1-1、JZ25-1／1S、JZ20-2／2N等數(shù)個大中型油氣田。郯廬斷裂帶自北向南貫穿該坳陷，對坳陷的構(gòu)造演化和油氣圈閉的形成具有重要影響［1-5］?？碧綄?shí)踐揭示郯廬斷裂西支（LZ斷層）一線油氣的分布具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，如JX1-1構(gòu)造是億噸級大油田，地質(zhì)儲量達(dá)1.44×108m3［6］；LD6-2構(gòu)造和JZ21-1構(gòu)造為中—小型油田／油氣田［7，8］；JZ31-2構(gòu)造僅有油氣顯示，尚未發(fā)現(xiàn)商業(yè)油氣聚集；LD12-1和LD12-2構(gòu)造基本沒有油氣發(fā)現(xiàn)［5］。該構(gòu)造帶的油氣勘探長期以來一直被認(rèn)為具有很大風(fēng)險(xiǎn)，主要原因?yàn)椋菏苒皬]斷裂走滑活動的影響，該區(qū)的構(gòu)造樣式非常復(fù)雜，構(gòu)造演化過程難以被清楚地認(rèn)識，圈閉無法得到落實(shí)。本文將以遼東灣坳陷郯廬斷裂西支上最富油的構(gòu)造——JX1-1構(gòu)造為主要研究對象，充分利用研究區(qū)的三維地震資料，詳細(xì)表征其構(gòu)造樣式及各斷層的展布特征，探討其發(fā)育演化過程及油氣勘探意義，為與之相類似的含油氣盆地走滑構(gòu)造帶上的斷層發(fā)育演化和油氣成藏的研究提供借鑒。

2 地質(zhì)背景

2.1 遼東灣坳陷次級構(gòu)造單元及沉積地層

圖1 遼東灣坳陷主要構(gòu)造單元、斷層和油氣田的分布以及JX1-1構(gòu)造的位置

遼東灣坳陷位于中國著名的新生代含油氣盆地——渤海灣盆地東北部的海域部分，面積約1.4×104km2（圖1）。坳陷內(nèi)部構(gòu)造單元呈NE-SW向延伸，凹陷與凸起平行排列，相間分布。自西向東依次是遼西凹陷、遼西凸起、遼中凹陷、遼東凸起和遼東凹陷。進(jìn)入新生代以來，該區(qū)主要經(jīng)歷了古近紀(jì)（65～24.6 Ma）的裂陷以及新近紀(jì)和第四紀(jì)（24.6Ma～現(xiàn)今）的裂后熱沉降階段［9］。古近紀(jì)時(shí)期，由于地幔上涌導(dǎo)致殼內(nèi)伸展［10］，盆地發(fā)生強(qiáng)烈裂陷［1，11］，沉積了孔店組（E1-2k）、沙河街組（E2-3s）和東營組（E3d）三套地層。這些地層主要分布于凹陷內(nèi)部，其中沙三段（E2s3）、沙一段（E3s1）以湖相泥巖為主，為該區(qū)的主力烴源巖［12，13］。新近紀(jì)和第四紀(jì)，全區(qū)進(jìn)入裂后熱沉降，湖盆水體變淺，主要發(fā)育河流和淺水三角洲［14-16］。沉積地層包括：新近系的館陶組（N1g）和明化鎮(zhèn)組（N1-2m）以及第四系的平原組（Qp），廣泛分布于凹陷與凸起區(qū)域。從橫剖面上看，遼東灣坳陷具有典型的“牛頭”結(jié)構(gòu)特征（圖2c）。

2.2 郯廬斷裂帶及其活動歷史

郯廬斷裂帶是一條發(fā)育于歐亞板塊東部的NNE／NE走向的巨型斷裂帶［17，18］，全長約3000km。在不同的地質(zhì)歷史時(shí)期，該斷裂帶的活動特征具有明顯差異。中侏羅世至始新世早期，由于揚(yáng)子板塊的向北楔入以及太平洋板塊向NNW方向俯沖，郯廬斷裂帶主要發(fā)生左旋走滑活動［19，20］；始新世中后期，在渤海灣盆地內(nèi)部，郯廬斷裂帶各斷層表現(xiàn)為明顯的正斷特征，在局部地區(qū)控制著凹陷的發(fā)育［21］。漸新世早期，由于庫拉板塊消失，太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖方向由原來的NNW向轉(zhuǎn)為NWW向，加之印度板塊與歐亞板塊碰撞，郯廬斷裂帶開始發(fā)生右旋走滑活動［22，23］。新近紀(jì)至第四紀(jì)，斷裂活動整體大幅度減弱。然而，在上新世以來的新構(gòu)造運(yùn)動期，渤海灣盆地發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造活化，主要表現(xiàn)為先存基底斷層的再次活動和淺層次級斷層的形成［24-26］。據(jù)報(bào)道，近400年沿該斷裂帶已發(fā)生不低于3次強(qiáng)烈地震（Ms＞7.0）以及無數(shù)次中強(qiáng)震和小震，表明該斷裂帶至今仍持續(xù)活動，并且依然表現(xiàn)為右旋走滑特征［1，27］。

圖2 遼東灣坳陷中部方差體時(shí)間切片及地震剖面（位置見圖1）

3 區(qū)域構(gòu)造格架

在渤海灣盆地，郯廬斷裂帶自北向南穿過整個遼東灣坳陷，并產(chǎn)生兩個主要的基底分支斷層，分別為LZ斷層和LD斷層（圖1，圖2）。其中：LZ斷層在深層（2300ms）近直線展布，在淺層（1000ms）具有彎曲特征，整體走向?yàn)镹33°E，縱切遼中凹陷，并將其平分為兩個部分，西部為遼中凹陷（西），東部為遼中凹陷（東）（圖2a，圖2b）。剖面上，LZ斷層為鏟式陡傾斷層，在始新世中后期控制著凹陷的發(fā)育（圖2c）。在深層，LZ斷層兩盤地層發(fā)生褶皺彎曲，并在其兩側(cè)鄰近處伴生次級逆斷層，LZ斷層與次級逆斷層構(gòu)成正花狀構(gòu)造，展現(xiàn)出壓扭構(gòu)造特征［28］；在淺層，兩盤地層發(fā)生伸展，LZ斷層伴生的次級正斷層與之構(gòu)成負(fù)花狀構(gòu)造，展現(xiàn)出張扭構(gòu)造特征［29］。東部的LD斷層在平面上也近似為一條直線，走向?yàn)镹40°E，是遼中凹陷與遼東凹陷的分界線（圖1，圖2）。該斷層在剖面上近直立，與其兩側(cè)的次級斷層構(gòu)成典型的負(fù)花狀構(gòu)造，同樣展現(xiàn)出張扭構(gòu)造特征（圖2c）。上述分析表明遼東灣坳陷淺部地層在晚期處于張性應(yīng)力環(huán)境。漸新世以來，LZ斷層和LD斷層發(fā)生右旋走滑活動，其西部與之近乎平行的LX斷層（圖1）也發(fā)生明顯走滑活動，但其活動強(qiáng)度小于LZ斷層和LD斷層［30］。三條NNE／NE向斷層的走滑活動使得其間的遼中凹陷（西）和遼中凹陷（東）發(fā)生如Kim等［31］所揭示的拉分作用（圖2b），形成與主干斷層大角度相交的NEE向或近E-W向正斷層（圖2a，圖2b）。側(cè)向上，這些正斷層的延伸長度都明顯受限于三條NNE／NE向斷層。

4 JX1-1構(gòu)造發(fā)育特征

4.1 幾何學(xué)特征

JX1-1構(gòu)造發(fā)育于遼東灣坳陷中部LZ斷層帶上（圖1，圖2），具有類似于“走滑雙重構(gòu)造”［32］的發(fā)育特征，表現(xiàn)為：①在遼東灣坳陷中部1000ms方差體時(shí)間切片上，該構(gòu)造內(nèi)部一系列延伸較短且呈雁行排列的次級斷層構(gòu)成疊瓦狀斷片（圖2a）；②剖面上，各次級斷層向深部匯聚于主干斷層LZ，展現(xiàn)出負(fù)花狀構(gòu)造特征（圖2c）。JX1-1構(gòu)造延伸長度約10.5km，寬約1.7km，主要發(fā)育于E2s3以上地層（圖2）。在2300ms方差體時(shí)間切片上，具有類似于“走滑雙重構(gòu)造”平面形態(tài)的JX1-1構(gòu)造不存在，LZ斷層則表現(xiàn)為一條直線（圖2b）。由此可見，JX1-1構(gòu)造只發(fā)育于沉積蓋層上部，向下并未貫穿到深部基底。

綜合方差體時(shí)間切片及地震剖面，在JX1-1構(gòu)造內(nèi)部可識別出5條主要斷層，其編號分別為F1、F2、F3、F4、F5（圖3，圖4）?？傮w而言，各斷層在平面上具有彎曲特征，在不同部位走向變化較大（圖3，圖5）。F1斷層走向多變，F(xiàn)1—中段走向?yàn)镹53°E；F1—中南段和F1—中北段走向分別為N18°E和N14°E；F1—南段和F1—北段走向分別為N34°E和N32°E（圖5）。在1300ms時(shí)間切片上，F(xiàn)2、F4和F5斷層在平面上呈現(xiàn)弧形，而F3斷層相對平直（圖3a）。F2—北段和F2—南段走向分別為N63°E和N23°E；F3斷層走向?yàn)镹67°E；F4—北段和F4—南段走向分別為N60°E和N17°E；F5—北段和F5—南段走向分別為N32°E和N47°E（圖5）。

F1斷層在平面上向兩端方向未終止于任何一條次級斷層（圖3a），而在剖面上，該斷層向下與LZ斷層相接（圖4），表明其形成時(shí)間相對較早，是LZ斷層向淺層延伸的主要破裂面。F2斷層在平面上兩端都終止于F1斷層，在剖面上向下終止于LZ（或F1）斷層，且未被F1斷層錯斷（圖3a，圖4c～圖4e），表明其定型時(shí)間晚于F1斷層。F4斷層在平面上兩端分別終止于F1和F2斷層，在剖面上向下終止于LZ和F2斷層（圖3a，圖4a～圖4c），則其定型時(shí)間晚于F2斷層。F3斷層在平面上兩端分別終止于F1和F4斷層，在剖面上向下終止于F1（或LZ）斷層（圖3a，圖4a，圖4b），其定型時(shí)間晚于F4斷層。F5斷層在平面上兩端都終止于F1斷層，在剖面上向下終止于LZ（或F1）斷層（圖3a，圖4d，圖4e），其定型時(shí)間則晚于F1斷層。

圖3 JX1-1構(gòu)造方差體時(shí)間切片及斷層展布（所受的主要應(yīng)力方向據(jù)參考文獻(xiàn)［5］；位置見圖1）

圖4 JX1-1構(gòu)造地震剖面（位置見圖3）

圖5 JX1-1構(gòu)造各組成斷層的走向變化

此外，緊鄰JX1-1構(gòu)造外側(cè)還發(fā)育一系列NEE走向雁行排列的次級斷層（圖3），這些次級斷層與JX1-1構(gòu)造內(nèi)部NEE走向斷層在產(chǎn)狀（尤其是傾向）上差別很大，沒有明顯的對應(yīng)關(guān)系（圖3）。而且這些次級斷層普遍與F1—中北段小角度相交，并且末端終止于F1—中北段（或LZ斷層）（圖3，圖4），表明它們的定型時(shí)間晚于F1—中北段的形成時(shí)間。在遼中凹陷（西）和遼中凹陷（東）內(nèi)部，由于拉分作用形成的其他NEE走向或近E-W走向正斷層向下則消失于沙三段泥巖之中（圖4）。

4.2 運(yùn)動學(xué)特征

前已述及，研究區(qū)在上新世以來的新構(gòu)造運(yùn)動期發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造活化［26］。又由于研究區(qū)內(nèi)缺乏明顯的地質(zhì)界線或地質(zhì)體被水平錯開的平面標(biāo)志，各斷層走滑位移分量難以估算。因此，本文將通過計(jì)算JX1-1構(gòu)造各組成斷層不同部位在新構(gòu)造運(yùn)動期的垂向活動速率（新構(gòu)造運(yùn)動期斷層兩盤沉積地層厚度差與沉積時(shí)間的比值［34，35］）來展示其運(yùn)動學(xué)特征。

事實(shí)上，在走滑構(gòu)造帶上，基于地震剖面計(jì)算得出的斷層垂向位移可能是走滑活動引起的視位移，也可能是走滑活動引起的傾滑位移。筆者曾根據(jù)遼東灣坳陷中部整體構(gòu)造發(fā)育演化分析，指出該區(qū)在漸新世至今所受的主要應(yīng)力方向：σ1（最大主應(yīng)力）為水平近E-W向，σ3（最小主應(yīng)力）為水平近N-S向，σ2（中間主應(yīng)力）為垂直方向［5］（圖3）。為獲得各主要斷層由于走滑活動所引起的傾滑位移，本次研究則通過提取與斷層相交且走向平行于區(qū)域伸展方向（σ3方向，即水平近N-S向）的地震剖面來近似地求取JX1-1構(gòu)造各斷層不同部位在新構(gòu)造運(yùn)動期的垂向活動速率。

F1—中段垂向活動速率較大，整體大于20m／Ma，局部接近35m／Ma；F1—中南段和F1—中北段垂向活動速率大幅度降低，全部低于10m／Ma（圖6a）。F2—南段和F2—北段垂向活動速率各自呈現(xiàn)向NNE／NE方向遞減的趨勢，在兩段的連接部位活動速率發(fā)生比較明顯的突變，整體而言，F(xiàn)2—南段的垂向活動速率略大于F2—北段（圖6b）。F3斷層垂向活動速率很小，全部小于5m／Ma，而且向NE方向逐漸遞減（圖6c）。F4—北段垂向活動速率介于5～15m／Ma，呈現(xiàn)出中間高、兩端低的特點(diǎn)；F4—南段垂向活動速率為0，表明F4—南段在新構(gòu)造運(yùn)動期幾乎不發(fā)生垂向活動（圖6d）。F5—南段垂向活動速率介于0～15m／Ma，呈現(xiàn)出由SW向NE／NNE方向逐漸遞減的趨勢；F5—北段垂向活動速率為0，表明F5—北段在新構(gòu)造運(yùn)動期幾乎不發(fā)生垂向活動（圖6e）。

圖6 JX1-1構(gòu)造各斷層在新構(gòu)造運(yùn)動期沿走向活動速率的變化

5 討論

5.1 JX1-1構(gòu)造與典型走滑雙重構(gòu)造發(fā)育特征對比

走滑雙重構(gòu)造是一種特殊的走滑構(gòu)造在平面上的表現(xiàn)形式［32］，通常形成于單條走滑斷層的彎曲部位或疊置走滑斷層的錯斷（或階躍）部位，表現(xiàn)為兩條連續(xù)的主走滑斷層夾持一系列延伸較短且呈雁行排列的次級斷層（圖7），在國內(nèi)外大型走滑斷裂帶上都比較常見［28，36-40］。根據(jù)應(yīng)力特征可將其劃分為收縮型走滑雙重構(gòu)造和伸展型走滑雙重構(gòu)造，前者發(fā)育于受限彎曲或受限錯斷處，在橫剖面上通常具有正花狀構(gòu)造特征；后者發(fā)育于松弛彎曲或松弛錯斷處，在橫剖面上通常具有負(fù)花狀構(gòu)造特征［32］。前已述及，JX1-1構(gòu)造具有類似于“走滑雙重構(gòu)造”的發(fā)育特征，而且該構(gòu)造淺部地層在晚期處于張性應(yīng)力環(huán)境。因此，JX1-1構(gòu)造的發(fā)育部位則應(yīng)為松弛彎曲或松弛錯斷處。

典型走滑雙重構(gòu)造在松弛彎曲處的發(fā)育過程表現(xiàn)為由內(nèi)向外連續(xù)切割兩盤地層形成一系列的疊瓦狀斷片［32］（圖7）。該雙重構(gòu)造的發(fā)育包括對稱型和非對稱型兩種，其中非對稱型傾向于切割一盤地層。松弛錯斷可能形成于兩條錯開斷層的巖橋區(qū)，或者是一條深部斷層在淺層產(chǎn)生的兩條雁行排列的次級斷層的巖橋區(qū)［32，41，42］（圖7）。典型走滑雙重構(gòu)造在松弛錯斷處的發(fā)育過程表現(xiàn)為兩條錯開的走滑斷層末端發(fā)生擴(kuò)展并與另一條斷層相連接形成一個獨(dú)立的斷片，隨后由內(nèi)向外逐漸產(chǎn)生一系列新的疊瓦狀斷片，呈對稱型或非對稱型。此外，平直斷層次級破裂之間的相互作用也可以產(chǎn)生走滑雙重構(gòu)造［32］（圖7）。主要包括兩種模式：第一種模式為早期形成的雁行排列的R破裂被晚期形成的P破裂所連接形成菱形斷片，這類走滑雙重構(gòu)造具有張性特征；第二種模式為在早期形成的R破裂之間形成一系列被P破裂所分開的疊瓦狀斷片，這類走滑雙重構(gòu)造具有壓性特征。

圖7 右旋走滑系統(tǒng)中平面松弛彎曲處、松弛錯斷處以及平直斷層處雙重構(gòu)造破裂發(fā)育序列

與典型走滑雙重構(gòu)造相比，JX1-1構(gòu)造具有張性走滑雙重構(gòu)造發(fā)育的基本樣式特征，即：①平面上，一系列延伸較短且呈雁行排列的次級斷層構(gòu)成疊瓦狀斷片（圖3）；②剖面上，各次級斷層向深部匯聚至一條主干斷層，展現(xiàn)出負(fù)花狀構(gòu)造特征（圖2c，圖4）。在圖3a中，F(xiàn)2—北段和F1—中段傾向相對，因而F1和F2斷層所圍限的區(qū)域構(gòu)成了類似于松弛錯斷處走滑雙重構(gòu)造的中間斷片［32］。然而，該“中間斷片”邊界主斷層F2—南段向南與F1—中南段明顯發(fā)生錯開，而不在一條直線上。因此，JX1-1構(gòu)造并非松弛錯斷處走滑雙重構(gòu)造。此外，JX1-1構(gòu)造中不發(fā)育如圖7所示的菱形斷片，而且雁行排列的次級斷層幾乎不限制其他破裂的發(fā)育（圖3），因此其發(fā)育模式明顯不同于平直斷層處里德爾雙重構(gòu)造（圖7）。相比之下，JX1-1構(gòu)造的發(fā)育特征與對稱型松弛彎曲處走滑雙重構(gòu)造具有很大的相似性（圖3，圖7），但也存在一些差異，主要表現(xiàn)為：①JX1-1構(gòu)造主干走滑斷層在深部走向平直（圖2b）；②JX1-1構(gòu)造中F1斷層類似于松弛彎曲處走滑雙重構(gòu)造的彎曲主斷層，而F1—中段以北各斷片發(fā)育過程中明顯表現(xiàn)出與F1—中段平行的各次級破裂優(yōu)先發(fā)育（圖3c）；③F1—中段以北雁行排列的各次級破裂傾向并不相同（圖3c）。

5.2 JX1-1構(gòu)造破裂發(fā)育類型

經(jīng)典走滑斷裂系統(tǒng)中可以發(fā)育5種破裂類型［33］（圖5）。當(dāng)巖石內(nèi)摩擦角（φ）為30°時(shí)，變形初期，同向剪切破裂（R）與主位移帶（PDZ）的夾角為15°，反向剪切破裂（R’）與PDZ的夾角為75°，拉張破裂（T）與PDZ的夾角為45°，次級同向剪切破裂（P）與PDZ的夾角為－15°（“－”表示逆時(shí)針方向），與主位移帶平行的破裂（Y）與PDZ的夾角為0°。隨著走滑遞進(jìn)變形，各種破裂與PDZ的夾角會發(fā)生變化［43］。下文將根據(jù)各斷層與PDZ（LZ斷層）之間的夾角關(guān)系及其位移特征（以垂直位移為主還是以走滑位移為主）對這5條斷層的破裂類型進(jìn)行精細(xì)分析。

從圖3中可以看到，各斷層不同走向段在不同深度（1300～650ms）走向變化不大，表明其尚未發(fā)生明顯的斷片旋轉(zhuǎn)；特別是在深度較小的1000ms和650ms切片上，F(xiàn)1斷層在側(cè)向上并沒有完全連通，因而這些切片上的破裂可以被近似地看作初始破裂。

前已述及，研究區(qū)PDZ（LZ斷層）整體走向?yàn)镹33°E。F1—中段、F2—北段、F3、F4—北段和F5—南段呈雁行排列，與PDZ間夾角分別為20°、30°、34°、27°和14°（圖5）；而且這些斷層段與區(qū)域伸展方向（σ3方向）近正交（圖3），故以垂向位移為主（圖6），因此可將其解釋為走滑應(yīng)變橢圓中的T破裂（圖5）。F1—中南段、F1—中北段和F2—南段彼此近乎平行，與PDZ間夾角分別為－15°、－19°和－10°（圖5）；而且這些斷層段與區(qū)域伸展方向（σ3方向）以小角度相交（圖3），故以走滑位移為主，因此可將其解釋為P破裂（圖5）。值得注意的是，這些斷層段在新構(gòu)造運(yùn)動期也具有一定的垂向位移（圖6a，圖6b），這主要與F1斷層是先存伸展斷層LZ由于晚期構(gòu)造活化而向淺層延伸的主要破裂面有關(guān)，而F2斷層為它的一條反向斷層，兩者都具有伸展斷層特征，并在剖面上構(gòu)成Y型組合樣式（圖4）。F1—南段和F1—北段與PDZ夾角分別為1°和－1°，為Y破裂（圖5）。F2—南段和F2—北段之間具有明顯的拐點(diǎn)（圖3，圖5），而且在兩段的連接部位垂向活動速率發(fā)生明顯突變（圖6b），暗示該斷層可能由兩個不同走向的破裂連接而成［44，45］。

JX1-1構(gòu)造內(nèi)部F3、F4和F5斷層由深部切片到淺部切片其延伸長度明顯變短（圖3）。在1300ms時(shí)間切片上，F(xiàn)4和F5斷層在平面上呈現(xiàn)弧形；而在650ms時(shí)間切片上，F(xiàn)4和F5斷層僅保留了其相對平直的F4—北段和F5—南段，表明在這兩條斷層中，F(xiàn)4—北段和F5—南段這類T破裂相對更為優(yōu)先發(fā)育。F4—南段和F5—北段與PDZ間夾角分別為－16°和－1°（圖5），而且這些斷層段與區(qū)域伸展方向（σ3方向）以小角度相交（圖3），故以走滑位移為主，基本不具有垂向位移（圖6）。此外，注意到F4和F5斷層在平面上呈現(xiàn)弧形，不具有明顯拐點(diǎn)（圖3，圖5），垂向活動速率也未發(fā)生明顯的突變（圖6d，圖6e），F(xiàn)4—南段的發(fā)育起始于F4—北段的SW末端（圖3b），因此推測F4—南段和F5—北段的形成可能為T破裂在走滑遞進(jìn)變形過程中末端發(fā)生側(cè)向擴(kuò)展的結(jié)果。

緊鄰JX1-1構(gòu)造外側(cè)的一系列NEE走向次級斷層與JX1-1構(gòu)造內(nèi)部NEE走向斷層在產(chǎn)狀（尤其是傾向）上差別很大，沒有明顯的對應(yīng)關(guān)系（圖3），顯然其形成并非F1—中北段走滑錯斷的結(jié)果。然而，注意到這些次級斷層末端普遍終止于F1—中北段（或LZ斷層）（圖3，圖4），并與之以小角度相交，夾角明顯小于F2—北段、F3和F4—北段與F1—中北段之間的夾角（圖3），表明JX1-1構(gòu)造外側(cè)NEE走向次級斷層的形成時(shí)間晚于F1—中北段的形成時(shí)間，為F1—中北段晚期走滑活動所產(chǎn)生的更次一級斷層。

5.3 JX1-1構(gòu)造各斷層形成及演化過程

前已述及，JX1-1構(gòu)造的發(fā)育特征與典型走滑雙重構(gòu)造具有很大的相似性，但也存在一些差異。下文將基于前面對遼東灣坳陷JX1-1構(gòu)造中破裂的發(fā)育類型、擴(kuò)展／連接方式、交切關(guān)系及其定型先后次序的分析結(jié)果，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景，對JX1-1構(gòu)造的演化過程進(jìn)行探討。

漸新世以來，受區(qū)域右行走滑作用的影響，郯廬斷裂帶的西支（即早期伸展斷層LZ）開始發(fā)生右旋走滑活動。在遼東灣坳陷中部的淺部地層表現(xiàn)為：南北兩端發(fā)育Y破裂（F1—南段、F1—北段），中部發(fā)育一系列雁行排列的T破裂（F5—南段、F1—中段、F2—北段、F3、F4—北段）以及少量右階排列的P破裂（F1—中南段、F2—南段、F1—中北段）（圖8a），這時(shí)深層的LZ斷層與淺層的各破裂基本不相連接。在走滑變形過程中，淺層各破裂的末端發(fā)生側(cè)向擴(kuò)展，深層的LZ斷層也逐漸開始與淺層的不同走向破裂發(fā)生連接，并促成了其中兩條延伸較長的P破裂（F1—中南段、F1—中北段）在中部與一條T破裂（F1—中段）相連接，南部的P破裂（F1—中南段）與相鄰的Y破裂（F1—南段）相連接，形成了F1斷層的主體（圖8b）。由于F1斷層是由不同走向破裂連接而成，因此具有走滑彎曲特征，尤其在中部更為明顯。又由于組成F1斷層的兩條P破裂（F1—中南段、F1—中北段）呈右階排列，且處于右旋走滑應(yīng)力場中，因此在走滑變形過程中，中部的走滑彎曲具有張性彎曲特征。隨著走滑繼續(xù)進(jìn)行，與F1—中段傾向相對的F2—北段在側(cè)向擴(kuò)展過程中與鄰近的延伸較短的P破裂（F2—南段）發(fā)生連接，形成了F2斷層，其兩端終止于F1斷層（圖8c）。隨后，F(xiàn)4—北段兩個末端分別發(fā)生擴(kuò)展，一端終止于F2斷層，另一端終止于北部的Y破裂（F1—北段），形成了F4斷層（圖8d）。F1—中北段逐漸向北延伸，與北部的Y破裂（F1—北段）連接、貫通，至此，F(xiàn)1斷層最終定型（圖8e），成為LZ斷層向淺層延伸的主要破裂面，承擔(dān)著LZ斷層在淺層的主要位移。而位于F2和F4斷層之間的F3斷層發(fā)育較緩，兩端分別終止于F1斷層和定型相對較晚的F4斷層（圖8e）。F5—南段在擴(kuò)展過程中，兩個末端逐漸向F1斷層接近并終止于F1斷層，形成了F5斷層（圖8d）。

圖8 JX1-1構(gòu)造各斷層的形成及演化過程

5.4 JX1-1構(gòu)造發(fā)育的油氣勘探意義

勘探實(shí)踐揭示郯廬斷裂西支——LZ斷層一線油氣的分布具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性。這種非均質(zhì)性除了與不同部位差異的烴源巖演化程度和差異的油氣匯聚面積有關(guān)外［5］，還與各個部位圈閉的發(fā)育程度密切相關(guān)。通過對JX1-1構(gòu)造發(fā)育特征和演化過程分析可以看到，晚期郯廬斷裂的一個重要分支——LZ斷層在該區(qū)很大一部分的走滑位移轉(zhuǎn)變?yōu)榇瓜蛭灰疲纬删哂忻黠@垂向位移分量的正斷層或走滑正斷層（圖4，圖6，圖8）。這些正斷層或走滑正斷層相互連接產(chǎn)生一系列斷片，構(gòu)成了研究區(qū)復(fù)雜的斷層圈閉（圖3，圖8，圖9），為油氣的大量富集提供了有利的儲集空間。此外，前人研究揭示LZ斷層一線的LD6-2和JZ21-1兩個中型油田的形成也得益于斷層帶上所發(fā)育的NEE向或近E-W向次級正斷層［7，8］。相比之下，JZ31-2、LD12-1和LD12-2構(gòu)造部位基本不發(fā)育具有明顯垂向位移分量的正斷層或走滑正斷層，因而在這些部位不利于有效圈閉的形成。

6 結(jié)論

遼東灣坳陷JX1-1構(gòu)造具有復(fù)雜的構(gòu)造樣式，綜合全文對JX1-1構(gòu)造發(fā)育特征、演化過程及其油氣勘探意義分析可得出以下結(jié)論。

（1）JX1-1構(gòu)造位于郯廬斷裂西支，變形整體發(fā)育于沉積蓋層中，向下并未貫穿到深部基底。主走滑斷層LZ在深層近直線展布；向上借用了其在淺層形成的一條T破裂面、兩條P破裂面和兩條Y破裂面。這些破裂面?zhèn)认蛏鲜孜蚕噙B，整體具有彎曲特征，構(gòu)成了LZ斷層向淺層延伸的主要破裂面，承擔(dān)著LZ斷層在淺層的主要位移。

圖9 JX1-1構(gòu)造東營組第二亞段底部斷層、圈閉和原油的分布以及油藏剖面圖

（2）與典型走滑雙重構(gòu)造相比，JX1-1構(gòu)造的發(fā)育特征與對稱型松弛彎曲處走滑雙重構(gòu)造具有很大的相似性，表現(xiàn)為：①平面上，一系列延伸較短且呈雁行排列的次級斷層構(gòu)成疊瓦狀斷片；②剖面上，各次級斷層向深部匯聚至一條主干斷層，具有負(fù)花狀構(gòu)造特征。但也存在一些差異，包括：①主干走滑斷層在深部走向平直；②構(gòu)造發(fā)育過程中，組成各斷片的T破裂優(yōu)先發(fā)育而非由內(nèi)而外逐步擴(kuò)展；③走滑彎曲部位以北雁行排列的各T破裂傾向并不相同。

（3）JX1-1構(gòu)造的發(fā)育起始于一系列雁行排列的T破裂、少量右階排列的P破裂，以及南北兩端Y破裂的形成；在走滑變形過程中，各破裂的末端發(fā)生側(cè)向擴(kuò)展，中部的T破裂與兩條P破裂連接形成張性走滑彎曲；隨后，走滑彎曲部位兩側(cè)的T破裂陸續(xù)通過與P破裂連接或自身的末端擴(kuò)展產(chǎn)生一系列疊置的斷片，從而形成了現(xiàn)今JX1-1的構(gòu)造樣式。

（4）郯廬斷裂西支——LZ斷層一線油氣的分布具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性。在JX1-1構(gòu)造部位，很大一部分的走滑位移轉(zhuǎn)變?yōu)榇瓜蛭灰?，形成具有明顯垂向位移分量的正斷層或走滑正斷層。這些正斷層或走滑正斷層相互連接產(chǎn)生一系列斷片，構(gòu)成了研究區(qū)復(fù)雜的斷層圈閉，為油氣的大量富集提供了有利的儲集空間；然而，JZ31-2、LD12-1和LD12-2構(gòu)造部位基本不發(fā)育具有明顯垂向位移分量的正斷層或走滑正斷層，因而這些部位不利于有效圈閉的形成。

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（本文編輯：劉英）

作者簡介

滕長宇 講師，1985年生；分別于2008、2011和2014年獲中國石油大學(xué)（北京）信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)（物探方向）學(xué)士學(xué)位、礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)碩士學(xué)位和地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)博士學(xué)位；現(xiàn)在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）從事石油及天然氣地質(zhì)學(xué)的教學(xué)與科研工作。

·非地震·

淺?？煽卦措姶欧〝?shù)據(jù)一維時(shí)頻聯(lián)合反演

岳明鑫①②③吳小平*①③

（①中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院地震與地球內(nèi)部物理實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥230026；②油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（長江大學(xué)），湖北武漢430100；③蒙城地球物理國家野外科學(xué)觀測研究站，安徽蒙城233500）

摘要一維海洋電磁正演數(shù)值模擬表明，在淺海區(qū)使用水平電偶極源時(shí)，無論頻率域數(shù)據(jù)還是時(shí)間域數(shù)據(jù)都存在一定的局限性。為了使海洋可控源電磁法（MCSEM）能夠在中國近海油氣勘探中得到更好的應(yīng)用，借鑒陸地時(shí)頻電磁法（TFEM）的思路，同時(shí)接收頻率域和時(shí)間域信號，結(jié)合兩類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，利用正則化反演思想，實(shí)現(xiàn)了MCSEM數(shù)據(jù)的一維時(shí)頻聯(lián)合反演。理論模型的反演測試表明，對于300m水深環(huán)境下的深層模型，頻率域數(shù)據(jù)足以反演出儲層的位置和電阻率，增加時(shí)間域數(shù)據(jù)無助于提高對異常體的識別能力；而對于水深為100m環(huán)境下的深層模型，聯(lián)合反演的結(jié)果明顯好于單一數(shù)據(jù)的反演結(jié)果。

關(guān)鍵詞海洋可控源電磁法 時(shí)間域 頻率域 聯(lián)合反演

中圖分類號：P631文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.13810／j.cnki.issn.1000-7210.2017.03.025

岳明鑫，吳小平.淺海可控源電磁法數(shù)據(jù)一維時(shí)頻聯(lián)合反演.石油地球物理勘探，2017，52（3）：612-617.

文章編號：1000-7210（2017）03-0612-06

*安徽省合肥市金寨路96號中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，230026。Email：wxp＠ustc.edu.cn

本文于2016年1月13日收到，最終修改稿于2017年2月15日收到。

本項(xiàng)研究受國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41374076、41130420）、國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)（2011YQ050060）、國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目（2012AA061403、2012AA09A201）、國家專項(xiàng)“天然氣水合物資源勘查與試采工程”（GZH201400305）和油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（長江大學(xué)）開放基金資助項(xiàng)目（K2016-08）聯(lián)合資助。

1 引言

過去的十幾年里，海洋可控源電磁法（MCSEM）以其自身技術(shù)優(yōu)勢迅速成為海洋油氣勘探領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)手段［1-3］。常規(guī)頻率域海洋電磁勘探方法一般是在深海區(qū)利用水平電偶極源向海底發(fā)射低頻（0.01～10Hz）電磁波，由布設(shè)在海底的接收器記錄由海底地層反射的電場或磁場信號［4］（圖1），經(jīng)過反演、解釋得到海底地層的電性分布。而在淺海區(qū)，由于空氣波的強(qiáng)烈干擾，接收器接收到的頻率域信號中空氣波成分占據(jù)主導(dǎo)，掩蓋了來自海底高阻油氣藏的信號［5］，嚴(yán)重影響了勘探效果。常規(guī)時(shí)間域海洋電磁勘探方法是利用水平電偶極源發(fā)射脈沖信號，通過觀測瞬變電磁場來研究海底地層的電性結(jié)構(gòu)［6，7］。數(shù)值模擬表明時(shí)間域MCSEM數(shù)據(jù)受空氣波的影響很小，對淺海區(qū)高阻油氣薄層有較高的識別能力［8］。

頻率域和時(shí)間域方法是MCSEM勘探的兩種基本方法，兩者均基于電磁感應(yīng)定律，可以通過傅里葉變換聯(lián)系起來［9］。本文通過一維數(shù)值模擬，計(jì)算了不同水深、不同儲層埋深條件下的時(shí)間域和頻率域正演響應(yīng)，結(jié)果表明在淺海區(qū)時(shí)間域方法對埋藏較淺的油氣薄層的識別能力較強(qiáng)，對深層高阻儲層的識別能力則不及頻率域方法。現(xiàn)有勘探資料表明，中國近海大陸架地區(qū)蘊(yùn)藏著非常豐富的油氣資源［10，11］，但是這些地區(qū)的海水較淺、儲層埋藏較深，無疑制約著MCSEM法在中國海洋油氣勘探領(lǐng)域的應(yīng)用。

圖1 MCSEM數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖

陸上時(shí)頻電磁法（TFEM）儀器已實(shí)現(xiàn)一次發(fā)射、同時(shí)接收頻率域和時(shí)間域信號［12］；柳建新等［13］實(shí)現(xiàn)了一維時(shí)間域磁場與頻率域電場的聯(lián)合反演，取得良好效果。但迄今尚未見到對頻率域和時(shí)間域MCSEM數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻聯(lián)合反演的研究成果。本文通過正則化迭代思想，構(gòu)建了一維時(shí)間域和頻率域MCSEM數(shù)據(jù)聯(lián)合反演的迭代公式。不同水深、不同儲層埋深的理論模型反演結(jié)果表明，MCSEM數(shù)據(jù)時(shí)頻聯(lián)合反演可適用于淺海區(qū)深層油藏的探測，對中國廣闊的淺海海域油氣電磁勘探有重要的實(shí)際意義。

2 方法理論

2.1 頻率域CSEM數(shù)據(jù)的正演

根據(jù)頻率域似穩(wěn)態(tài)麥克斯韋方程組，水平電偶極子在層狀介質(zhì)中的電磁響應(yīng)可以寫為

上式中：E表示電場；B表示磁場；μ、σ分別表示介質(zhì)的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率；Js代表外加電偶源項(xiàng)；ω表示角頻率。

對式（1）和式（2）進(jìn)一步推導(dǎo)可以得到矢量位A的亥姆霍茲方程［14］

式中k＝（－ω2με－iωσμ）1／2，為波數(shù)。對于低頻電磁勘探而言，位移電流的影響可以忽略，因此波數(shù)k＝（－iωσμ）1／2。

為求解式（3），需要對矢量位A做關(guān)于x、y方向的二維傅里葉變換，令可以得到波數(shù)域微分方程

求解微分方程式（4）得到~A后（詳見附錄A），矢量位A可以寫成一個核函數(shù)和零階貝塞爾函數(shù)J0的的積分形式

對上式利用快速漢克爾變換［15］求得A后，代入式（2）可以求得電場和磁場分量的頻率域響應(yīng)。

2.2 時(shí)間域CSEM數(shù)據(jù)的正演

時(shí)間域的電磁響應(yīng)可以通過對頻率域的響應(yīng)作正旋或余旋變換得到［8］

式中：Re［E（ω）］是頻率域電場的實(shí)部；E′（t）是電場對時(shí)間的偏導(dǎo)數(shù)。式中的無窮積分采用數(shù)字濾波的方法求取［16］，本文選用201點(diǎn)余旋濾波系數(shù)。

2.3 正演模擬結(jié)果

為了研究頻率域和時(shí)間域MCSEM數(shù)據(jù)在淺海環(huán)境下對高阻薄層的分辨能力，設(shè)計(jì)了如圖2所示的五層模型，其儲層的厚度為100m，電阻率為100Ω·m，海水深度、儲層上覆沉積地層的厚度和儲層埋深均為可變參數(shù)，分別研究不同海水深度、不同儲層埋藏深度情況下的電場響應(yīng)特征。水平電偶源位于海底上方50m，接收器均布設(shè)在海底，采用Inline觀測方式。

圖2 五層層狀模型示意圖

圖3為海水深度分別為300m和100m、儲層埋深為1000m時(shí)頻率域和時(shí)間域脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)的歸一化響應(yīng)曲線?？梢钥闯?，隨著水深變小，頻率域電場響應(yīng)中空氣波成分占據(jù)主導(dǎo)，淹沒了來自海底地層的有效信號，造成歸一化電場響應(yīng)（異常場與背景場的比值）的幅值變小，對含油氣儲層的識別能力減弱（圖3a）；而時(shí)間域的數(shù)據(jù)受空氣波影響較小，當(dāng)水深減小時(shí)，歸一化響應(yīng)幅值反而增大（圖3b），說明時(shí)間域數(shù)據(jù)對淺海高阻油氣薄層有著較強(qiáng)的識別能力。

為了研究淺海環(huán)境下不同頻率的歸一化電場響應(yīng)特征，以及不同收發(fā)距時(shí)的時(shí)間域脈沖電場歸一化響應(yīng)特征，設(shè)計(jì)了如下模型：海水深度為100m，儲層埋深和厚度分別為1000m和100m。

圖3 不同水深的歸一化響應(yīng)曲線

圖4為不同發(fā)射頻率的電場歸一化響應(yīng)曲線。由圖可見，頻率越低，歸一化異常幅值越大，頻率為0.1Hz以下的歸一化幅值均顯示出明顯的異常。因?yàn)榭諝獠ㄊ羌兏袘?yīng)波，較低發(fā)射頻率的數(shù)據(jù)受到空氣波的干擾會較小。但使用低頻電磁數(shù)據(jù)易產(chǎn)生等值效應(yīng)，即當(dāng)高阻薄層的橫向電阻（電阻率和層厚的乘積）相當(dāng)時(shí)，其電場響應(yīng)曲線基本一致、難以分辨。等值效應(yīng)對海底油氣儲層的反演解釋帶來較大困難，因?yàn)閮拥碾娮杪驶蚝穸入y于獨(dú)立、準(zhǔn)確地求得。圖5為不同時(shí)刻時(shí)間域脈沖電場歸一化響應(yīng)曲線。由圖可見，當(dāng)偏移距為5km，t＝1s時(shí)的時(shí)間域脈沖電場歸一化響應(yīng)值最大，而大偏移距和小偏移距的異常顯示都不明顯。

圖6為海水深度為100m的淺海環(huán)境下，不同埋深儲層的時(shí)間域和頻率域數(shù)據(jù)的歸一化響應(yīng)曲線。可以看出，在淺海環(huán)境下，無論是頻率域數(shù)據(jù)還是時(shí)間域數(shù)據(jù)，隨著儲層埋深的增大，異常幅值均變大；但時(shí)間域的異常幅值隨時(shí)間迅速衰減（圖6b）。當(dāng)儲層埋深為2000m時(shí)，時(shí)間域數(shù)據(jù)的異常值很低，但低頻的頻率域數(shù)據(jù)仍顯示出相對較高的異常。

圖4 不同發(fā)射頻率的電場歸一化響應(yīng)曲線

圖5 不同時(shí)刻時(shí)間域脈沖電場歸一化響應(yīng)曲線（偏移距為5km）

圖6 不同儲層埋深時(shí)歸一化電場響應(yīng)曲線

以上數(shù)值模擬結(jié)果表明，淺海區(qū)水平電偶源的頻率域數(shù)據(jù)受空氣波的干擾較大，雖然低頻電磁數(shù)據(jù)對儲層具有一定的分辨能力，但是等值效應(yīng)會對反演解釋造成較大的困難；時(shí)間域數(shù)據(jù)受空氣波干擾較小，對高阻油氣層有較高的識別能力，但是當(dāng)儲層埋深較大時(shí)，時(shí)間域數(shù)據(jù)的分辨率下降較快。頻率域和時(shí)間域MCSEM數(shù)據(jù)在淺海油氣勘探中各有優(yōu)勢，又都存在一定的局限性，因此針對淺海區(qū)的深層油氣藏的電磁勘探，進(jìn)行MCSEM數(shù)據(jù)的時(shí)間域和頻率域聯(lián)合反演非常重要。

2.4 聯(lián)合反演方法

本文采用時(shí)間域電場脈沖響應(yīng)信號和頻率域的電場信號進(jìn)行聯(lián)合反演，反演方法為帶有模型約束的正則化反演方法［17～19］。反演目標(biāo)函數(shù)可表達(dá)為

式中：Φ是總目標(biāo)函數(shù)；Φd表示數(shù)據(jù)擬合差；Φm是模型的約束項(xiàng)；β是正則化因子。

式中：m代表電阻率模型參數(shù)；d是測量的頻率域或者時(shí)間域響應(yīng)；G（m）是海洋電磁的頻率域或者時(shí)間域的正演響應(yīng)；W是數(shù)據(jù)權(quán)重對角矩陣；L是模型權(quán)重矩陣

使用高斯—牛頓的最小化方法將非線性化問題線性化，找到模型修改量Δm，使得線性化目標(biāo)函數(shù)最小。第k次迭代的目標(biāo)函數(shù)

式中J為模型的雅克比矩陣。對式（11）求駐點(diǎn)，即可得到每次模型的迭代修正量，加上原模型后返回式（8），當(dāng)模型誤差達(dá)到要求時(shí)，迭代停止。

構(gòu)建聯(lián)合反演的迭代式，則式（11）擴(kuò)展為

式中：df、dt分別表示頻率域和時(shí)間域數(shù)據(jù)；Wf、Wt分別為兩者的數(shù)據(jù)誤差矩陣；Gf、Gt分別為頻率域和時(shí)間域電磁正演響應(yīng)算符；Jf、Jt分別為兩者的數(shù)據(jù)靈敏度矩陣；α表示反演中兩類數(shù)據(jù)的權(quán)重，具體可以根據(jù)反演的模型選擇（本文為了測試算法的有效性，α取1）。

由于反演數(shù)據(jù)和模型參數(shù)相差巨大，使反演的結(jié)果變得非常不穩(wěn)定。因此，β的選取要格外謹(jǐn)慎［20，21］。經(jīng)過測試，選取

3 理論模型反演

為了驗(yàn)證聯(lián)合反演的準(zhǔn)確性與適用性，設(shè)計(jì)了兩個理論模型進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)際反演中頻率域數(shù)據(jù)使用水平電場分量，時(shí)間域數(shù)據(jù)使用水平電場脈沖響應(yīng)。為了與聯(lián)合反演效果對比，對頻率域數(shù)據(jù)和時(shí)間域數(shù)據(jù)也分別進(jìn)行反演。觀測方式都是Inline發(fā)射，空氣層和海水層不參與反演。為了驗(yàn)證反演的可行性，反演過程中，向數(shù)據(jù)中加入2%的隨機(jī)噪聲，所有反演的最大迭代次數(shù)均設(shè)定為100，初始模型為均勻半空間。

3.1 模型1

對于水深為300m的深層模型，頻率域數(shù)據(jù)（0.01～0.1Hz）足以反演出儲層的位置和電阻率，而增加時(shí)間域數(shù)據(jù)（偏移距為5km）并不能顯著提高對目標(biāo)體的識別能力（圖7）。

圖7 模型1的反演結(jié)果

3.2 模型2

從圖8中可以看出，對于100m水深的模型，采用頻率域數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，并不能準(zhǔn)確地反演出儲層的厚度和電阻率，但是對沉積基底的約束較好；時(shí)間域數(shù)據(jù)的反演結(jié)果對儲層的反映較為清晰，但是對沉積基底缺乏有效的約束，而聯(lián)合反演能綜合兩類數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，很好地刻畫海底地層的電性變化，解釋目標(biāo)儲層的厚度與深度。

圖8 模型2的反演結(jié)果

圖9 聯(lián)合反演數(shù)據(jù)擬合結(jié)果

無論是頻率域反演還是時(shí)間域反演，若反演模型達(dá)到收斂條件，都需進(jìn)行50次以上的迭代，而聯(lián)合反演只需30次左右，其收斂效率大大提高。從聯(lián)合反演擬合結(jié)果（圖9）可以看出，無論是頻率域數(shù)據(jù)還是時(shí)間域數(shù)據(jù)都與模型數(shù)據(jù)吻合得很好。

4 結(jié)論

為了克服MCSEM勘探在淺海區(qū)應(yīng)用的局限性，本文利用正則化反演方法構(gòu)建了一維MCSEM時(shí)頻數(shù)據(jù)聯(lián)合反演迭代公式。通過模型測試，得出合理的正則化反演因子。理論模型的反演結(jié)果表明，對于300m水深環(huán)境下的油氣藏，頻率域的數(shù)據(jù)足以反演出儲層的厚度和埋深，增加時(shí)間域數(shù)據(jù)的聯(lián)合反演，分辨率沒有明顯的提高；對于100m水深環(huán)境下的油氣藏，頻率域數(shù)據(jù)反演結(jié)果可以反映儲層的存在，但是反演結(jié)果中的儲層電阻率低于實(shí)際值，而反演厚度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于模型的真實(shí)值。時(shí)間域數(shù)據(jù)的反演結(jié)果對儲層的辨別度較高，但對深部的沉積基底缺乏有效的約束。聯(lián)合反演利用了頻率域和時(shí)間域數(shù)據(jù)的互補(bǔ)性，提高了MCSEM數(shù)據(jù)對淺海區(qū)深層油氣藏的識別能力，反演效果明顯好于單一數(shù)據(jù)類型的反演。

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附錄A

應(yīng)用電場E和磁場B的切向連續(xù)性條件

（本文編輯：劉海櫻）

作者簡介

岳明鑫 博士研究生，1990年生；2013年獲吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院勘查技術(shù)與工程專業(yè)學(xué)士學(xué)位；現(xiàn)在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院固體地球物理專業(yè)攻讀博士學(xué)位，主要從事可控源電磁三維正反演研究。

·綜述·

面向隨鉆約束處理的地震資料準(zhǔn)備與質(zhì)量監(jiān)控

孫甲慶 胡書華*王小衛(wèi) 劉偉明 王 靖 凌 越

（中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅蘭州730020）

摘要隨鉆約束處理作為將地面地震資料應(yīng)用于開發(fā)地震的有效方法，對地震數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的時(shí)效性和質(zhì)量提出了新的要求。在隨鉆約束處理需求和油田存檔地震資料問題分析的基礎(chǔ)上，本文提出面向隨鉆約束處理的地震數(shù)據(jù)存儲、準(zhǔn)備策略和質(zhì)量監(jiān)控新方法。地震資料準(zhǔn)備策略涵蓋當(dāng)前深度偏移的三種基準(zhǔn)面，即深度域共中心點(diǎn)（common mid-point，CMP）基準(zhǔn)面、地表圓滑面和統(tǒng)一基準(zhǔn)面；數(shù)據(jù)存檔策略同時(shí)考慮數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)效性、數(shù)據(jù)存儲經(jīng)濟(jì)性和數(shù)據(jù)通用性，存檔資料可直接用于克?；舴驎r(shí)間偏移、深度偏移，也可通過抽取炮集用于逆時(shí)偏移成像。提出針對CMP道集的道頭字繪圖、換算與對比，以及針對道集和速度質(zhì)量的驗(yàn)證疊加和驗(yàn)證偏移質(zhì)量監(jiān)控方法，全面保證用于隨鉆約束處理的道集和速度質(zhì)量。中國西部某油田隨鉆約束處理作業(yè)應(yīng)用實(shí)例表明，本文方法在保證隨鉆約束處理時(shí)效性需求的前提下，同時(shí)保障了對道集和速度質(zhì)量的需求，最終鉆井效果改善明顯。

關(guān)鍵詞隨鉆約束處理 深度偏移基準(zhǔn)面 驗(yàn)證偏移 質(zhì)量監(jiān)控

中圖分類號：P631文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.13810／j.cnki.issn.1000-7210.2017.03.026

孫甲慶，胡書華，王小衛(wèi)，劉偉明，王靖，凌越.面向隨鉆約束處理的地震資料準(zhǔn)備與質(zhì)量監(jiān)控.石油地球物理勘探，2017，52（3）：618-627.

文章編號：1000-7210（2017）03-0618-10

*甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)雁兒灣路535號中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院數(shù)據(jù)處理研究所，730020。Email：hu＿sh＠petrochina.com.cn

本文于2016年7月22日收到，最終修改稿于2017年4月6日收到。

1 引言

傳統(tǒng)意義上的隨鉆地震技術(shù)（Seismic While Drilling，SWD）包括鉆頭隨鉆地震和隨鉆垂直地震剖面（Vertical Seismic Profile，VSP）［1］。前者利用鉆頭破巖振動作為震源，地面檢波器接收，也被稱為逆—VSP技術(shù)；后者采用常規(guī)VSP觀測系統(tǒng)，利用炸藥、氣槍等地面常規(guī)震源，用集成于井下隨鉆工具上的檢波器記錄VSP數(shù)據(jù)。經(jīng)過多年發(fā)展，隨鉆地震技術(shù)已較為成熟，廣泛應(yīng)用于油氣田開發(fā)中，如利用VSP走廊疊加進(jìn)行層位標(biāo)定、實(shí)時(shí)更新地層速度模型［2］、鉆頭前方地層深度預(yù)測［3］、鉆前壓力預(yù)測與監(jiān)控［4］等。

常規(guī)地面地震資料在鉆井中的應(yīng)用一般僅體現(xiàn)在鉆井前的井位目標(biāo)優(yōu)選和軌跡設(shè)計(jì)中［5］，如通過“串珠”成像、儲層預(yù)測等優(yōu)選井位目標(biāo)［6］，通過疊前反演預(yù)測地層傾角、方位角，結(jié)合鉆井工程設(shè)計(jì)最優(yōu)井軌跡［7］等，是一個靜態(tài)的過程。然而，對于鉆井軌跡優(yōu)化的動態(tài)過程，常規(guī)地震資料參與較少。鉆井軌跡動態(tài)優(yōu)化主要基于隨鉆地震、隨鉆測井等技術(shù)提供的井點(diǎn)附近的局部油藏模型、隨鉆地震反演等信息，對井眼軌跡進(jìn)行監(jiān)測、控制和調(diào)整［8］。

然而，這些用于井軌跡動態(tài)優(yōu)化的信息有一定的局限性，特別是在如塔里木盆地縫洞儲集體發(fā)育的地區(qū)，地震成像的“串珠”狀特征往往能更好地刻畫其空間展布［9-11］。因此，開發(fā)地震越來越多地考慮將地面地震資料和隨鉆地震資料相結(jié)合，即所謂的隨鉆地震資料約束處理。隨鉆約束處理采用隨鉆VSP反演的速度動態(tài)更新地面地震資料的深度偏移速度模型，用新的速度模型進(jìn)行地面地震資料深度偏移實(shí)時(shí)重新處理，得到動態(tài)更新的成像結(jié)果，為鉆井軌跡優(yōu)化提供更可靠的依據(jù)。

隨鉆約束處理與鉆井作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，對時(shí)效性要求較高。另外，目前油田存儲的共中心點(diǎn)（CMP）道集數(shù)據(jù)及深度偏移速度并不能直接用于隨鉆深度偏移處理，而且深度偏移重處理對道集及速度質(zhì)量也有一定要求。因此，為了滿足隨鉆約束處理對時(shí)效性和數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求，同時(shí)考慮油田存儲數(shù)據(jù)的成本、效率以及存檔數(shù)據(jù)的通用性要求，本文提出了一種面向隨鉆深度偏移處理的CMP道集和深度偏移速度的數(shù)據(jù)存儲、準(zhǔn)備策略、質(zhì)量監(jiān)控手段。

本文首先分析目前油田存檔地震資料隨鉆約束處理存在的問題，然后針對上述問題提出一種新的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與存檔策略；針對隨鉆約束地震處理的需求，提出一套地震資料質(zhì)量監(jiān)控方法，并提供質(zhì)控實(shí)例分析。通過隨鉆地震資料約束處理的應(yīng)用實(shí)例分析了方法的效果。

2 問題分析

隨鉆地震資料深度偏移處理需要的地面地震資料為CMP道集和深度偏移速度，然而目前油田存儲的CMP道集均為面向疊加的道集，與面向偏移的CMP道集相比不在同一個基準(zhǔn)面上。同時(shí)深度偏移速度通常在統(tǒng)一基準(zhǔn)面上，也需要一個偏移基準(zhǔn)面的信息。另外，CMP道集和速度偏移的質(zhì)量也是制約隨鉆深度偏移處理的重要因素。

2.1 CMP基準(zhǔn)面和偏移基準(zhǔn)面

目前油田存檔的CMP道集數(shù)據(jù)中普遍存儲的是CMP基準(zhǔn)面信息，即通過定義靜校正基準(zhǔn)面和替換速度進(jìn)行靜校正后得到的靜校正低頻分量，也叫浮動基準(zhǔn)面。CMP基準(zhǔn)面是疊加速度譜的零線，是一個時(shí)間域的面，因而無法直接作為深度偏移的基準(zhǔn)面。

嚴(yán)格來說，深度偏移基準(zhǔn)面應(yīng)該從地表實(shí)際的炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)位置出發(fā)，按照建立的地下速度模型進(jìn)行偏移處理［12］。但是目前處理流程中普遍先進(jìn)行時(shí)間域的靜校正和速度建模，再進(jìn)行深度偏移處理，因此帶來偏移基準(zhǔn)面的選取問題。偏移基準(zhǔn)面主要有三類，分別為地表圓滑面、CMP基準(zhǔn)面、統(tǒng)一基準(zhǔn)面（圖1）。其中地表圓滑面最常用，也更符合深度偏移基準(zhǔn)面的選取原則：偏移應(yīng)從近地表開始，且盡量不改變實(shí)際的速度模型［13］。用于深度偏移的CMP基準(zhǔn)面是用時(shí)間域疊加CMP基準(zhǔn)面通過轉(zhuǎn)換得到的深度域CMP基準(zhǔn)面［14］。統(tǒng)一基準(zhǔn)面定義的是水平面，通過替換速度可將CMP面校正到該面，但此做法在很大程度上會破壞波場特征，所以在深度偏移中很少采用［15］。

油田存檔的CMP道集數(shù)據(jù)中并沒有上述深度偏移基準(zhǔn)面的信息，因此在為隨鉆深度偏移處理提交數(shù)據(jù)時(shí)，需要考慮不同的深度偏移基準(zhǔn)面類型，采取合適的方法將CMP基準(zhǔn)面改造為深度偏移基準(zhǔn)面，寫入道集數(shù)據(jù)中，實(shí)現(xiàn)道集數(shù)據(jù)直接用于深度偏移處理。

圖1 用于深度偏移的CMP基準(zhǔn)面（a）和地表圓滑面（b）

同時(shí)，目前油田存檔的深度偏移速度一般是統(tǒng)一基準(zhǔn)面的，也需要添加一個偏移基準(zhǔn)面的信息。

2.2 CMP道集與偏移速度的質(zhì)量

用于深度偏移的CMP道集通常需要去噪、規(guī)則化、振幅補(bǔ)償?shù)绕魄疤幚恚?6］，如果這些偏移前處理參數(shù)選取不合適，很容易導(dǎo)致道集出現(xiàn)異常，影響深度偏移的成像精確度。如去噪過程中噪聲去除過輕，導(dǎo)致大量的噪聲殘余，影響成像質(zhì)量；或者噪聲去除過重，導(dǎo)致大量有效信號被去除，亦會使最終成像變差。因此，需要針對不同區(qū)塊資料的特點(diǎn)，研究針對不同偏移前處理環(huán)節(jié)的質(zhì)控手段。

同時(shí)，深度偏移速度在很大程度上控制著成像質(zhì)量［17］，但成像質(zhì)量的評判不能僅從客觀的信噪比、分辨率等角度考察，還需要結(jié)合具體區(qū)塊地質(zhì)特征分析成像的優(yōu)劣。因此，需要發(fā)展基于地球物理和地質(zhì)手段的、針對深度偏移速度以及最終成像質(zhì)量的綜合質(zhì)量監(jiān)控方法。

3 地震資料準(zhǔn)備與存檔策略

3.1 偏移面的確定及CMP基準(zhǔn)面的改造

根據(jù)深度偏移的要求確定偏移面，考慮到方法的通用性，提出由時(shí)間域CMP基準(zhǔn)面分別導(dǎo)出上述三種深度偏移基準(zhǔn)面的方法。同時(shí)考慮到深度偏移應(yīng)從接近實(shí)際地表的面進(jìn)行，因此推薦采用地表圓滑面作為深度偏移基準(zhǔn)面。

圖2 CMP基準(zhǔn)面上的炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)示意

3.1.1 深度域CMP基準(zhǔn)面

對于偏移CMP基準(zhǔn)面，只需將疊加CMP基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換到深度域的CMP基準(zhǔn)面，即可作為偏移CMP基準(zhǔn)面。該步驟分兩步完成：第一步是將炮、檢點(diǎn)從CMP點(diǎn)對應(yīng)的CMP面上移到各自實(shí)際位置對應(yīng)的CMP面上；第二步是將時(shí)間域CMP面轉(zhuǎn)換為深度域CMP面。

通常在CMP道集中，CMP點(diǎn)對應(yīng)的炮、檢點(diǎn)位于該CMP點(diǎn)位置對應(yīng)的CMP面上，如果直接轉(zhuǎn)換到深度域，其位置與實(shí)際的炮、檢點(diǎn)位置有誤差，不能應(yīng)用于深度偏移，因此需要將CMP點(diǎn)對應(yīng)的炮、檢點(diǎn)移到其實(shí)際炮、檢點(diǎn)位置對應(yīng)的CMP面上（圖2）。具體實(shí)施時(shí)，炮、檢點(diǎn)位置移動后產(chǎn)生的時(shí)移可以作為炮、檢點(diǎn)靜校正高頻分量與原高頻分量求和，并作為新的炮、檢點(diǎn)靜校正高頻分量；CMP總靜校正高頻分量則為炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)高頻分量之和。

時(shí)間域CMP基準(zhǔn)面是由統(tǒng)一基準(zhǔn)面和替換速度對炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)分別進(jìn)行低速帶靜校正后得到的炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)靜校正低頻分量之和的一半，因此用替換速度填充時(shí)間域CMP基準(zhǔn)面之上的速度，然后用統(tǒng)一基準(zhǔn)面求取差值，即得到深度域的CMP基準(zhǔn)面。記深度域CMP基準(zhǔn)面高程為hCMP，時(shí)間域CMP基準(zhǔn)面為tCMP，統(tǒng)一基準(zhǔn)面高程為hT，替換速度為vR，則有

對CMP點(diǎn)、炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)位置均用式（1）求取對應(yīng)的CMP面高程，即得到深度域CMP面，將其記錄到CMP道集道頭中即可。

3.1.2 地表圓滑面

地表圓滑面是對地表進(jìn)行平滑處理得到的面（圖3）。要得到地表圓滑面的CMP道集，需要首先將CMP道集從CMP基準(zhǔn)面校正到地表，再從地表校正到地表圓滑面。其中第一步只需逆向應(yīng)用總靜校正量即可；第二步首先根據(jù)平滑算法計(jì)算地表圓滑面高程，將其計(jì)入CMP道集道頭中的炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和CMP點(diǎn)高程，之后根據(jù)從地表校正到地表圓滑面的算法計(jì)算每個位置的時(shí)移量，將其作為高頻靜校正量分別應(yīng)用于對應(yīng)位置的炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和CMP點(diǎn)即可。這樣，總靜校正量即為從地表校正到地表圓滑面產(chǎn)生的靜校正高頻分量。

從地表校正到地表圓滑面，速度一般采用初至波反演得到的近地表速度（圖3）。已知地表面高程hD、地表圓滑面高程hDY，同時(shí)根據(jù)近地表速度，即可求取炮檢點(diǎn)靜校正量，CMP點(diǎn)靜校正量即為炮檢點(diǎn)靜校正量之和。對于地表圓滑面高程大于地表高程的區(qū)域，需要用近地表速度進(jìn)行充填。

圖3 地表到地表圓滑面校正示意圖

3.1.3 統(tǒng)一基準(zhǔn)面

統(tǒng)一基準(zhǔn)面是選取的一個平面，該平面一般高于工區(qū)內(nèi)高程的最高點(diǎn)。對于統(tǒng)一基準(zhǔn)面深度偏移，只需將CMP道集從CMP面校正到統(tǒng)一基準(zhǔn)面，即可從統(tǒng)一基準(zhǔn)面開始進(jìn)行深度偏移。具體來說，只需對CMP道集應(yīng)用高低頻靜校正量即可。

3.2 數(shù)據(jù)存檔策略

對于地震資料存檔，要存檔的CMP道集資料道頭中除了保存常規(guī)信息，如野外文件號、CMP號、炮檢距、炮檢點(diǎn)高程、震源深度、坐標(biāo)、切除、面向疊加的炮檢點(diǎn)和CMP靜校正量之外，還需要保存基準(zhǔn)面標(biāo)識、應(yīng)用過的總靜校正量、炮檢點(diǎn)和CMP點(diǎn)地表平滑面高程、炮檢點(diǎn)野外線點(diǎn)號信息。

這樣處理的優(yōu)勢有：①縮短數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間，提高隨鉆深度偏移處理時(shí)效；②存儲的CMP道集通用性高，既可回溯面向疊加的CMP道集，也可以直接用于克希霍夫疊前時(shí)間偏移（PSTM）、克?；舴虔B前深度偏移（PSDM），或者通過抽取炮集進(jìn)行單程波PSDM處理或者雙程波逆時(shí)偏移（RTM）處理；③存檔單一CMP道集，節(jié)省存儲空間；④方法通用于現(xiàn)有的三種偏移基準(zhǔn)面。

4 CMP道集與速度質(zhì)量監(jiān)控

4.1 道頭信息質(zhì)控

4.1.1 道頭質(zhì)控方法

CMP道集道頭需要包含全部所需信息，如疊加面信息、時(shí)間偏移面、深度偏移面信息以及其各自對應(yīng)的靜校正信息等，同時(shí)需要保證其正確性。對于這些信息的質(zhì)控，可以通過道頭字繪圖、換算與對比等手段，依據(jù)各種信息內(nèi)在相關(guān)性檢查其合理性。

根據(jù)地表、基準(zhǔn)面、靜校正、靜校正低頻分量之間的關(guān)系，可知各種信息內(nèi)在相關(guān)性包括：①地表高程、基準(zhǔn)面高程、靜校正量三者對于炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和中心點(diǎn)來說具有一致性；②地表高程和基準(zhǔn)面高程趨勢之間具有一致性，且基準(zhǔn)面高程要比地表高程圓滑；③靜校正量與高程趨勢之間具有反向一致性；④靜校正低頻分量與靜校正之間具有一致性，且靜校正低頻分量要比靜校正趨勢圓滑。

4.1.2 實(shí)例分析

圖4為A區(qū)二維測線CMP道頭靜校正與基準(zhǔn)面質(zhì)控實(shí)例。對比可見，炮檢點(diǎn)、中心點(diǎn)的高程以及基準(zhǔn)面高程具有類似的趨勢，且基準(zhǔn)面高程比地表高程圓滑；同時(shí)靜校正量和高程趨勢之間具有反向一致性，靜校正低頻分量和靜校正之間具有一致性，且靜校正低頻分量比靜校正趨勢圓滑。其各種信息滿足靜校正內(nèi)在關(guān)系，且無異常值，因此認(rèn)為其CMP道集道頭中靜校正和基準(zhǔn)面信息正確。圖5為B區(qū)三維區(qū)塊實(shí)例。對比可見炮檢點(diǎn)基準(zhǔn)面高程與中心點(diǎn)基準(zhǔn)面高程趨勢不一致，而中心點(diǎn)基準(zhǔn)面高程與中心點(diǎn)高程和低頻分量之間對應(yīng)較好，因此認(rèn)為炮檢點(diǎn)基準(zhǔn)面高程錯誤。炮檢點(diǎn)基準(zhǔn)面錯誤會導(dǎo)致在偏移基準(zhǔn)面改造時(shí)，炮檢點(diǎn)無法正確地移動到對應(yīng)位置基準(zhǔn)面上，影響隨鉆深度偏移成像質(zhì)量。

對于其他道頭字信息，如激發(fā)井深、切除、野外線點(diǎn)號等信息，可以通過繪圖對比、換算等進(jìn)行驗(yàn)證，不再贅述。

圖4 A區(qū)二維CMP道集道頭內(nèi)靜校正量與基準(zhǔn)面信息對比

圖5 B區(qū)三維CMP道集道頭內(nèi)靜校正量與基準(zhǔn)面信息對比

4.2 速度與道集質(zhì)量監(jiān)控

4.2.1 質(zhì)控方法

對于速度與道集質(zhì)量的監(jiān)控主要通過驗(yàn)證疊加和驗(yàn)證偏移來進(jìn)行。

所謂驗(yàn)證疊加，即采用乙方提交的疊加速度對其提交的CMP道集進(jìn)行疊加，將得到的疊加剖面與乙方提交的疊加成果進(jìn)行對比分析。若發(fā)現(xiàn)成像差異過大、疊加剖面干擾嚴(yán)重等不合理現(xiàn)象，再檢查其對應(yīng)位置CMP道集是否存在殘余噪聲、疊加速度不準(zhǔn)確等問題，即可完成疊加速度和CMP質(zhì)量的檢查。

4.2.2 實(shí)例分析

圖6 C區(qū)疊加結(jié)果（a）與對應(yīng)位置CMP道集（b）

圖6為C區(qū)資料地震疊加結(jié)果和對應(yīng)位置的CMP道集，可以看到其疊加剖面中存在倒錐形異常成像，檢查其對應(yīng)CMP位置的道集可見存在異常振幅道，這些異常振幅道在前期處理中沒有得到較好的衰減，因此在疊加剖面上出現(xiàn)異常振幅，得不到真實(shí)疊加成像。

類似地，對于乙方提交的偏移速度和偏移成果，通過采用該速度對CMP道集進(jìn)行偏移，對比得到的偏移剖面和其提交的偏移成果，分析偏移速度和成像的對應(yīng)關(guān)系，觀察速度譜和CRP道集拉平情況等，以發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，如速度及各向異性參數(shù)不合理、偏移孔徑過大、深度偏移時(shí)間層位拾取不合理等。

圖7為E工區(qū)驗(yàn)證深度偏移結(jié)果與乙方提交的深度偏移成果對比。由圖可見，在黑色橢圓框內(nèi)兩者成像有明顯的差異，進(jìn)一步分析，可見圖7b中的陡傾角構(gòu)造與周圍構(gòu)造存在明顯不連續(xù)現(xiàn)象，是不合理的成像，對于深度偏移來說，這種構(gòu)造一般是由于偏移孔徑過大引起的偏移劃弧，因此認(rèn)為乙方在進(jìn)行深度偏移處理時(shí)，選取的偏移孔徑參數(shù)不合理。

圖8為深度偏移時(shí)間域不同人員拾取的層位對比，背景剖面為時(shí)間偏移剖面。對比可見，圖8a的時(shí)間域?qū)游慌c時(shí)間偏移同相軸對應(yīng)較好，而圖8b的時(shí)間域?qū)游浑m然層位劃分相對細(xì)致，但存在明顯的串層現(xiàn)象，與時(shí)間偏移同相軸對應(yīng)較差，不利于深度域速度建模。圖9為圖8對應(yīng)的數(shù)據(jù)各向異性深度域速度建模得到的深度偏移層速度和各向異性δ體對比。由圖可見，層位拾取不準(zhǔn)確導(dǎo)致速度求取不準(zhǔn)確，在速度剖面上表現(xiàn)為橫向速度變化劇烈，速度界面抖動劇烈，各向異性參數(shù)在同一層內(nèi)快速變化，容易導(dǎo)致深度偏移成像誤差。圖10為圖8對應(yīng)的數(shù)據(jù)偏移結(jié)果對比。由圖可見，N公司的速度存在明顯的不收斂現(xiàn)象，導(dǎo)致深度偏移成像資料與M公司相比較差。至此，完成該工區(qū)兩家公司的速度及深度偏移質(zhì)量評價(jià)，認(rèn)為M公司深度偏移優(yōu)于N公司，N公司的速度及各向異性參數(shù)需進(jìn)一步調(diào)整。

圖7 E工區(qū)驗(yàn)證深度偏移結(jié)果（a）與乙方提交的深度偏移成果（b）對比

圖8 F工區(qū)M公司（a）和N公司（b）提交的深度偏移時(shí)間域?qū)游粚Ρ?/p>

圖9 圖8對應(yīng)的數(shù)據(jù)深度偏移層速度和各向異性δ體對比

圖10 圖8對應(yīng)的數(shù)據(jù)偏移結(jié)果對比

圖11和圖12分別為P工區(qū)和Q工區(qū)深度域速度譜及成像顯示對比。對于P工區(qū)，其深度域速度在深度為7.5～8.0km范圍內(nèi)不準(zhǔn)確，CRP道集不能拉平，導(dǎo)致其偏移剖面存在劃弧現(xiàn)象，產(chǎn)生假象，因此認(rèn)為其速度不合理，需進(jìn)一步調(diào)整。對于Q工區(qū)，同樣其速度在深度為2.0～4.0km范圍內(nèi)不準(zhǔn)確，CRP道集不平，導(dǎo)致其偏移剖面中的“串珠”特征沒有得到較好的收斂，后續(xù)會影響碳酸鹽巖溶洞儲集體的準(zhǔn)確解釋與鉆井定位，因此質(zhì)控認(rèn)為其深度偏移速度不合理，需要整改。

圖11 P工區(qū)速度不合理導(dǎo)致偏移假象

圖12 Q工區(qū)速度不合理導(dǎo)致碳酸鹽巖“串珠”收斂較差

5 隨鉆處理應(yīng)用實(shí)例

在中國西部G油田H工區(qū)實(shí)施了地震導(dǎo)向鉆井（Seismic guided drilling，SGD）隨鉆約束處理作業(yè)。SGD綜合利用地面地震資料和隨鉆井下資料：鉆前進(jìn)行地質(zhì)地球物理約束的深度建模與成像確定靶點(diǎn)位置；鉆井過程中，利用井下資料實(shí)時(shí)更新油藏目標(biāo)位置和深度偏移模型，利用新模型深度偏移成像更新靶點(diǎn)位置［18，19］。

隨鉆約束處理作業(yè)涉及3次模型與成像實(shí)時(shí)更新，每次更新耗時(shí)約30h。利用本文方法為SGD隨鉆約束處理提供面向深度偏移的CMP道集和基準(zhǔn)深度偏移速度，為實(shí)時(shí)更新減少數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間約8h，保證了隨鉆處理的時(shí)效性需求。

圖13為H工區(qū)隨鉆約束深度偏移處理對比。對比可知，3次更新后，“串珠”成像更為收斂，且位置也有變化。利用更新后的深度偏移資料建議的新靶點(diǎn)位置比設(shè)計(jì)靶點(diǎn)偏北約25m，比設(shè)計(jì)深度加深25m。新預(yù)測漏失點(diǎn)垂直井深為6625m，實(shí)鉆泥漿漏失位置垂直井深為6624m，更新后預(yù)測誤差僅為1m。

圖13 H工區(qū)基準(zhǔn)模型（a）和3次更新模型（b）深度偏移對比

6 結(jié)論

針對目前油田存檔地震資料存在的問題和隨鉆約束處理的需求，本文提出了一套CMP道集和深度偏移速度的數(shù)據(jù)存儲、準(zhǔn)備策略和質(zhì)量監(jiān)控方法。

（1）本文方法涵蓋了目前深度偏移考慮的3種基準(zhǔn)面：深度域CMP基準(zhǔn)面、地表圓滑面和統(tǒng)一基準(zhǔn)面；數(shù)據(jù)存檔策略保證了隨鉆約束處理對資料準(zhǔn)備的時(shí)效性要求，同時(shí)節(jié)省存儲空間，可直接用于克?；舴驎r(shí)間偏移、深度偏移，也可通過抽取炮集用于逆時(shí)偏移成像。

（2）本文提出的道集與速度質(zhì)量監(jiān)控方法能夠?qū)Φ兰退俣鹊馁|(zhì)量進(jìn)行全面監(jiān)控，保證道集和速度的質(zhì)量，進(jìn)而保障后續(xù)隨鉆約束處理的質(zhì)量。

（3）將本方法應(yīng)用于某工區(qū)隨鉆約束處理，施工作業(yè)結(jié)果表明，本文方法在保證隨鉆約束處理時(shí)效性需求的前提下，同時(shí)保障了其對道集和速度質(zhì)量的需求，最終實(shí)際鉆井效果得到明顯改善。

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（本文編輯：劉英）

作者簡介

孫甲慶 工程師，1985年生；2007年畢業(yè)于中國海洋大學(xué)地學(xué)院地球信息與技術(shù)專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；2010年獲中國石油勘探開發(fā)研究院地球物理勘探專業(yè)碩士學(xué)位；現(xiàn)在中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院工作，主要從事塔里木油田地震處理技術(shù)服務(wù)與質(zhì)量監(jiān)控工作。

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中國石油學(xué)會2017年物探技術(shù)研討會論文評審結(jié)果

中國石油學(xué)會2017年物探技術(shù)研討會于4月25～27日在天津舉行。本屆研討會共收到論文335篇，最終錄用311篇（含特邀報(bào)告5篇和技術(shù)推介論文10篇），分別在一個主會場和七個分會場進(jìn)行宣講、交流。經(jīng)過專家評審組評議，共遴選出77篇獲獎?wù)撐?。其中特等?4篇、一等獎28篇、二等獎35篇，名單如下表。

特等獎（14篇）

一等獎（28篇）

一等獎續(xù)表

二等獎（35篇）

二等獎續(xù)表