珠江口盆地恩平凹陷海相三角洲巖性圈閉勘探的關鍵技術

吳靜，丁琳，張曉釗，王菲，龔文，李瀟

中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518054

巖性油氣藏是發育于一套連續沉積的地層內部、由巖性或物性變化而形成的圈閉，聚集油氣而成藏[1]，已成為中國油氣勘探中油氣儲量增長最有潛力的領域。在21世紀初，我國已經系統建立了“四類盆地、三種儲集體”的巖性地層油氣藏區帶、圈閉與成藏的地質理論[2]。針對巖性圈閉的識別技術層出不窮，是當前勘探人員的研究熱點。

高密度或者其他優化采集方式能為巖性圈閉勘探提供高品質三維地震資料，但由于地震采集成本較高，故要充分利用已有地震資料，通過解釋性處理和高精度三維地震解釋來挖掘地震資料中的隱藏信息，為巖性圈閉勘探提供更多更精確的資料基礎[3]。近幾年關于巖性油氣藏地震評價關鍵技術的研究很多，大多集中于2個方面：一是隱藏層序識別，高精度層序識別，巖性圈閉發育模式等地質方面[4]；二是時頻分析、解釋性處理、多屬性分析、井約束反演、疊前反演等地球物理方面[5]。另外，還有很多對巖性圈閉評價的工作步驟以及配套技術的研究[6]，但對于高精度沉積微相認識和地震資料處理、解釋一體化評價策略的探討較少。恩平凹陷近幾年勘探成果顯著，探明石油地質儲量突破1億噸，但隨著恩平凹陷全面勘探以來，構造圈閉越來越少，南北油氣邊界基本探明，亟需拓展新的儲量接替區。區域地質研究認為，恩平凹陷與已有巖性油氣藏發現的惠州凹陷都屬于珠江口盆地物源兩側的三角洲前緣區域，為巖性圈閉發育有利區域。前人對恩平凹陷古近系烴源巖，新近系構造成藏，斷裂體系、斷層封堵等方面均有深入研究[7]，但對恩平凹陷巖性圈閉研究較少，對恩平凹陷巖性圈閉發育有利區帶及勘探目標涉及更少。為此，筆者通過地震解釋性處理技術、高分辨率層序分析技術、高精度沉積演化分析技術、有利砂體定量刻畫技術等4項關鍵技術系列探討如何把地質與地球物理深度結合，旨在為海相三角洲巖性圈閉評價提供一個綜合評價技術系列。

1 工區概況

恩平凹陷是珠江口盆地已經證實的富生烴凹陷，位于珠江口盆地一級構造單元珠一坳陷的西側，西南為陽江凹陷，東北為西江凹陷，南北分別與番禺低隆起及海南隆起相鄰，凹陷總體走向為NE-SW向，面積約5000km2，新生代沉積厚度達8000m[8]。該凹陷包括恩平17洼、恩平18洼和恩平12洼共3個次洼，以及番禺19斷裂構造帶、番禺13斷裂構造帶、恩平24斷裂背斜構造帶、恩平中央斷裂構造帶、番禺7翹傾斷裂構造帶、恩平15潛山披覆構造帶和恩平03潛山披覆構造帶共7個正向構造單元。

恩平凹陷是經歷了“斷陷-坳陷-斷塊升降”3個構造演化階段的箕狀斷陷盆地，整體表現為NE走向。恩平凹陷以地震反射層T80為界，形成了下斷上拗的雙層結構和縱向上下陸上海的沉積體系。自下而上發育古近系文昌組、恩平組、珠海組，新近系珠江組、韓江組、粵海組及萬山組。目前油氣主要集中于新近系珠江組和韓江組，其儲量占比達90%以上。恩平凹陷處于珠江口盆地古珠江三角洲物源側翼，三角洲朵葉擺動頻繁，海水從南向北大規模侵入，形成多種沉積體系[9]，恩平凹陷北部地層含砂率大多大于50%，部分區帶含砂率在35%～50%，恩平凹陷南部地層含砂率低于北部，特別是在海平面較高時，部分層段含砂率可降至30%以下。

2 關鍵技術分析

2.1 地震解釋性處理技術

恩平凹陷新近系海相三角洲地層地震資料信噪比較高，地震主頻達40Hz，淺層分辨率在15m左右。但經過統計發現，恩平凹陷砂體厚度大部分小于10m，因此需要通過解釋性處理技術來提高地震資料分辨率。該次研究主要考慮對疊后地震資料從分頻和拓頻2個方面來提高地震分辨率。

2.1.1 基于小波變換的分頻技術

地震分頻技術是一種基于頻譜分析的地震成像方法，主要是對原始地震資料進行分解和重組，揭示地層的縱向整體變化規律和沉積相帶的空間演化模式。實際地震波是復合波，常常是地下多個單砂體的綜合響應。利用分頻技術可以對地震數據進行全頻帶掃描，然后根據目標層段的調諧振幅來選取不同頻帶的地震數據[10，11]。對于淺層海相三角洲沉積，特別是三角洲前緣沉積，砂體類型多樣，且厚度較薄，因此可以利用分頻技術來識別薄砂體以及巖性圈閉的砂體邊界。

分頻技術的基本算法是離散傅里葉變換(DFT)或最大熵方法，公式為:

式中：F(m,Δf)為離散傅里葉變換函數；Δt為時間域采樣間隔；m為頻率域采樣數；N為時間域地震采樣總數；f(n,Δt)為一系列小波函數；n為時間域采樣數；j為迭代次數 ；Δf為頻率域采樣間隔。

小波變換技術近幾年已廣泛應用于石油勘探領域，被譽為數學顯微鏡。該次研究采用基于傅里葉算法的連續小波變換進行信號的分解和重構，得到不同頻帶的地震數據。連續小波變換(CWT)表達式為[12]：

科爾沁沙地上有個腦子靈光的農民，卻看到了種沙蔥是一個好項目。種沙蔥，一方面防風固沙，保持水土，盡顯植物的生態功用，一方面作為一種沙地美物一茬一茬割下后出售，還可以帶來可觀的收入。在通遼、赤峰、沈陽等地的超市，一盒二百克的沙蔥就能賣十幾元呢。

式中：a為縮放因子(對應于頻率信息)；b為平移因子(對應于時空信息)；f(t)為頻率；φ(t)為小波函數(又叫基本小波或母小波)；*表示共軛；t為時間。

根據上述方法對恩平凹陷新近系地震資料進行分頻處理，得到重點目標區不同頻帶下的地震數據(見圖1)。從圖1中可以看出，在有效頻寬內進行分頻處理，隨著頻率的增大，地震識別的精度越來越高；以2口井的HJ64砂體為例，該層砂體地質分析認為不連通，是2套疊置的砂體，砂體厚度約為15m，縱波速度約為2500m，調諧頻率為40Hz左右，故在20Hz和40Hz分頻體上無法分辨HJ64砂體；當頻率進一步提高，達到60Hz和80Hz時，能夠看到HJ64砂體為橫向疊置的2套砂體。

圖1 地震分頻體剖面對比Fig.1 Comparison of seismic frequency division volume section

2.1.2 基于井控譜整形的拓頻技術

拓頻技術的核心思想是合理保留低頻，用作層序界面識別，相對增強調諧能量，突出薄層響應，增強高頻弱信號[13]。基于井控譜整形的拓頻技術用井曲線作監控，可以找到分辨率與保真度之間的最佳平衡點。該拓頻技術采用譜模擬的思想進行人工定義，確保合理的信噪比水平，主要遵循以下原則：①用信噪比做參考，合理挖掘高頻潛力；②用井曲線監控提高分辨率的合理性；③用提高分辨率后的頻譜做質量監控。

利用該方法對恩平凹陷新近系地震數據進行拓頻處理，地震頻帶明顯拓寬，地震分辨率比以往有較大提高。從拓頻前后的地震頻譜圖(見圖2(a)、(b))上可以看出，拓頻后的地震數據主頻基本不變，而頻寬由58Hz提高到了74Hz，地震資料的有效高頻成分決定了能夠識別砂體的最高精度，因此地震主頻由58Hz提高到74Hz，對于識別薄層和砂體尖滅線刻畫具有重要意義。同時從拓頻前后的地震剖面(見圖2(c)、(d))上也可以看出，W1井的地震反射層T40界面附近的識別精度明顯提高，在拓頻前W1井附近的砂體只有一個同相軸，無法區分，拓頻后可以明顯看到地震資料分辨率提高，地震同相軸與砂體對應關系變好，為后續刻畫砂體奠定了良好的數據基礎。

圖2 拓頻處理前后地震頻譜和剖面對比Fig.2 Comparison of seismic spectrum and sections before and after frequency extension processing

2.2 高分辨率層序分析技術

高分辨率層序分析技術的實質是對不同層次的地層基準面旋回進行劃分和對比的高精度的時間分辨率，其研究目的在于建立高時間精度的等時地層格架及進行地層框架內同級次地層間的對比，用于油氣勘探階段長時間尺度地層單元的劃分和等時對比[14，15]。

恩平凹陷新近系為寬緩型海相三角洲沉積，處于坡折帶以上，因此在已有的三級層序內識別出最大海泛面(MFS)，劃分出高位域(HST)和海侵域(TST)，在韓江組下段和珠江組上段共劃分出14個四級層序(見表1)，并根據已鉆井砂體的分布和地震剖面得到了高精度的恩平凹陷海平面升降曲線。

表1 恩平凹陷新近系高精度層序劃分Table 1 High precision sequence division of Neogene in Enping Sag

2.3 高精度沉積演化分析技術

根據恩平凹陷韓江組下段和珠江組上段高精度海平面變化曲線以及測井和地震屬性切片繪制每個四級層序的沉積微相，見圖3。從圖3可以看出，不同地質時期，砂體發育類型有較大區別：在海侵域(TST)，海平面相對較高，主要發育遠砂壩，三角洲退到恩平凹陷北部，此時主要發育三角洲朵體型和孤立砂壩型巖性圈閉；在高位域(HST)，海平面相對較低，主要發育水下分流河道和河口壩，三角洲可以推進到恩平凹陷南部，此時可以發育河道-間灣泥型巖性圈閉。

圖3 恩平凹陷新近系體系域級沉積演化圖Fig.3 Sedimentary evolution map of Neogene system tract level in Enping Sag

2.4 有利砂體定量刻畫技術

巖性油氣藏研究最重要的是對其圈閉條件進行分析，特別是有利砂體的頂封、底封和側封條件，這就需要對有利砂體進行半定量或定量刻畫。該次研究從三維疊后正演模擬技術、多屬性分析技術以及相控分頻反演技術對有利砂體進行刻畫。

2.4.1 三維疊后正演模擬技術

通過統計恩平凹陷重點井的速度和密度等巖石物理參數，分析得出恩平凹陷韓江組下段和珠江組上段砂巖為低阻抗，泥巖為高阻抗，而部分泥質含量高的砂巖的波阻抗與泥巖重疊，難以區分。由于處于三角洲前緣位置，砂巖厚度較薄，最大厚度為40m左右，大部分小于10m。目的層地震主頻為40Hz左右，速度為2800m/s左右，因此小于17.5m厚的儲層都為薄層。為了準確識別儲層與地震的對應關系，利用多井的測井平均數據作為理論砂巖和泥巖的參考數據。利用全三維層序格架解釋模型作為格架地層，以有利砂體的地震解釋邊界作為其反射界面，且平面上以沉積相進行約束。通過對三維地層格架和有利砂體賦值，然后用40Hz雷克子波進行三維疊后正演模擬。通過改變有利砂體儲層參數來看物性和厚度對地震正演剖面的影響，并對有利砂體與地震的響應關系進行定量分析。

2.4.2 多屬性分析技術

地震數據體中隱含著豐富的地質信息，主要是通過地震屬性來實現和表達的。但地震屬性和儲層屬性并沒有一一對應關系，地震屬性的變化除了由巖性、物性和含油氣性的變化引起外，還可以由其他地質因素引起，如地層厚度、各向異性等，同時有些儲層參數異常在某些屬性上得不到反映[17]，所以利用地震屬性預測儲層參數常具有多解性和不確定性。而多屬性分析技術可以降低這種多解性和不確定性。采用多屬性RGB融合技術對目標區砂體進行定性刻畫。

2.4.3 相控分頻反演技術

傳統的地震反演主要是通過井插值建立低頻模型，雖然有不同的插值方法，但難以模擬平面上沉積相的變化。該次研究把高精度的沉積相納入初始模型建立過程，實現相控建模，以期利用地質規律約束地震反演[18]。另外，常規反演沒有發揮出相對高頻和相對低頻的潛力，反演結果具有多解性。而分頻反演是依靠測井和地震資料，利用支持向量機的方法研究不同探測頻率下的振幅響應，并將其作為獨立參數引入反演，充分利用地震資料的低、中、高頻帶信息，減少薄層反演的不確定性。

B1井為恩平凹陷第一口巖性油氣藏的探井，共發現HJ61和HJ62兩層油層，相控分頻反演技術能夠識別出HJ62層8m厚的儲層(見圖4)，為該井的儲量計算提供了儲層參數。

圖4 相控分頻反演剖面Fig.4 Phase-controlled frequency division inversion profile

3 應用效果

經過對珠江口盆地恩平凹陷巖性圈閉近幾年的研究，形成的地震解釋性處理技術、高分辨率層序分析技術、高精度沉積演化分析技術、有利砂體定量刻畫技術等4項關鍵技術能夠在巖性圈閉不同階段發揮作用。利用地震解釋性處理技術和高分辨率層序分析技術研究出恩平凹陷新近系巖性圈閉主要發育在恩平24斷裂背斜構造帶和恩平15潛山披覆構造帶(見圖5)，恩平24斷裂背斜構造帶以高位域水下分流河道為主，恩平15潛山披覆構造帶以高位域末端水下分流河道和海侵域三角洲前緣砂體為主(見圖6)。利用高精度沉積演化分析技術和有利砂體定量刻畫技術分析出恩平凹陷多個巖性圈閉，主要包括恩平24斷裂背斜構造帶和恩平15潛山披覆構造帶共計5個巖性圈閉(見圖5)。

圖5 恩平凹陷二級構造帶Fig.5 The secondary structure belt of Enping Sag

圖6 恩平凹陷新近系巖性圈閉發育有利區Fig.6 Favorable development area of Neogene lithologic traps in Enping Sag

根據研究結果，近期在恩平15潛山披覆構造帶上鉆探了恩平凹陷第一口巖性圈閉探井B1井，并取得地質成功，證明了恩平凹陷新近系海相三角洲巖性圈閉勘探技術的有效性，為研究區巖性圈閉目標的確定提供了更為精確的技術基礎。

4 結論及認識

1)以恩平凹陷大連片三維地震資料和鉆井數據為整體研究的基礎資料，通過地震解釋性處理技術、高分辨率層序分析技術、高精度沉積演化分析技術和有利砂體定量刻畫技術等4種關鍵技術的應用，落實了恩平凹陷恩平24斷裂背斜構造帶和恩平15潛山披覆構造帶2大巖性圈閉發育區，提出了多個勘探目標，并成功鉆探恩平凹陷第一口巖性油氣藏探井B1井。

2)恩平凹陷新近系海相三角洲具有地震資料信噪比好、分辨率較高、砂泥巖相對容易區分等優點，因此下一步勘探需要加強構造油氣藏與巖性油氣藏的聯系，在一定構造背景下尋找規模巖性油氣藏。

3)恩平凹陷巖性圈閉勘探還處于起步階段，應加強地質和地球物理研究。針對恩平24斷裂背斜構造帶和恩平15潛山披覆構造帶2大巖性圈閉發育有利區需要進一步加強地質認識，特別是更高精度的層序劃分，同時需要增強疊前儲層參數的應用。