黃河口凹陷古近系火成巖特征及構造影響分析
——以BZ34-9油田為例1

張立安

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

隨著渤海油田油氣勘探開發程度的不斷深入，受火成巖影響的油氣藏逐漸成為勘探開發的主題目標[1-4]。火成巖作為一種非正常沉積的特殊性巖體，因其成因類型復雜，展布形態多樣，制約了渤海油田與火成巖相關油藏的勘探成效和高效開發[5，6]。

BZ34-9油田位于黃河口凹陷，東一段和東二段發育有多期火山巖，火成巖巖性多樣，縱向、橫向分布不均，尤其火山通道與正常砂巖混雜一起，導致目的層東三段地震反射特征發生變化，從而引起局部地層速度變化和地震成像畸變。本文利用鉆井、測井和地震資料，結合前人對火山活動及火成巖的研究成果[7-12]，開展火成巖巖相及速度分析，構建火成巖楔形正演模型，剖析目的層平均速度與火成巖發育的關系，建立平均速度場，完成時深轉換，取得合理的構造解釋成果，構造預測精度明顯提高，應用效果顯著。

1 火成巖特征

1.1 火成巖巖相

火山機構是來自同一時空范圍內的火山噴出物質在源區附近堆積，具有特定的巖性巖相組合形態關系的各種火山噴出物構成的堆積體[2,3]，根據巖性特征、巖相特征、旋回特征，劃分為火山通道相、爆發相、溢流相、侵出相、次火山巖相和火山沉積相六種類型。研究分析發現，目的層上覆地層東一段、東二段火成巖發育程度強于東三段和沙河街組，從火成巖巖石類型、整體厚度和巖石組合類型來看，東一段、東二段與下部地層均存在較大的差異。東一段、東二段火成巖發育類型多樣，東三段和沙河街組火成巖發育類型較少。從火成巖厚度來說，東一段、東二段火成巖發育厚度為217.1～446.3 m，巖石組合類型多樣，反映了火山持續大規模的活動。

1.2 火成巖速度分析

研究區內火成巖速度也有明顯差異，當地層中含有高速高密的火成巖后，地震波的反射時間明顯減短，同相軸出現上拉現象。通過交會分析顯示(見圖1)，致密玄武巖和輝綠巖為高速火成巖。致密狀玄武巖速度范圍為4800～6000 m/s，平均層速度為5200 m/s，密度為2.5～2.85 g/cm3；輝綠巖的速度范圍在5200～6000 m/s，平均層速度為5500 m/s，密度為2.55～2.7 g/cm3。火山巖的高速高密使其與圍巖有較大阻抗差異，所以在地震上為強反射振幅、中-低頻率反射特征。而區域范圍內發育的凝灰巖、沉凝灰巖及凝灰質砂泥巖，與周圍圍巖速度相當。凝灰巖、沉凝灰巖與圍巖速度混疊在一起，其速度范圍為2700～3500 m/s，平均層速度為3150 m/s，密度為2.1～2.5 g/cm3。凝灰質砂泥巖速度范圍為2800～3400 m/s，平均層速度為3150 m/s，密度為2.25～2.45 g/cm3。其波阻抗與圍巖相差不大，所以，在地震反射上與砂泥反射沒有突出的反射特征。

圖1 自然伽馬-聲波時差交會和中子-密度交會

1.3 火成巖地震反射特征

平面上通過橫截火山通道的切片能夠看出它表現為高值，外形也是近圓狀，內部結構隱約呈環狀，綜合原始地震剖面以及切片，得到火山通道平面特征。火山通道呈倒錐狀，火山噴出物質向四周尖滅，垂向上發育爆發相、溢流相、火山沉積相和砂巖沉積相疊置。火山沉積相充填火山口負地形，沉積相披覆在火山機構之上。鉆井未揭示侵出相，侵出相多發育在酸性巖漿冷凝過程中，因為黏度較大，滯留火山口，BZ34-9油田火成巖主要為基性玄武巖，所以侵出相發育較差，火山通道相發育。根據地震屬性可清楚看出火山通道橫截面的特征。

在研究區單井火成巖識別和巖相劃分的基礎上，通過井震標定，油田區域內發育火成巖相具有以下地震反射特征。火山通道相位于整個火山機構下部，在地震剖面上表現為倒錐狀雜亂反射特征，頂部為火山口，地震相為雜亂反射。從研究區內發育的典型火山通道相地震剖面圖上看，主要表現為通道與錐體構成“蘑菇”狀特征，柱體內反射雜亂，振幅變化很大；柱型兩側同相軸上拱并且系統性錯斷，而且兩側同相軸有上拉現象，反映了典型的火山通道的形態特征，柱體頂部呈強而短弧形反射波(見圖2)。

圖2 火山通道相地震剖面

2 火成巖對構造的影響分析

實鉆井揭示了在東營組鉆遇較厚的高速火成巖，且厚度不均。通過地震相分析發現，地層中的火成巖橫向有一定的變化。

首先，建立火成巖楔形正演模型，火成巖厚度0～50 m，火成巖速度取研究區致密狀玄武巖平均層速度5200 m/s,火成巖密度取研究區致密狀玄武巖平均密度2.7 g/cm3,背景砂泥巖速度取研究區砂泥巖層平均速度為3200 m/s，其平均密度為2.3 g/cm3(見圖3a)。當地層中含有高速高密的火成巖后，地震波的反射時間明顯減短，與周圍不含火成巖地層同相軸出現上拉現象(見圖3b)。所以，高速火成巖對下伏構造的影響較大。

對實鉆井火成巖厚度數據統計分析，鉆遇高速火成巖的單層厚度在1～50 m之間，在此范圍內，隨著火成巖厚度的變大，振幅變大，能量也越強，下伏地層頂面的平均速度也會變大(見圖4)。

圖3 火成巖楔形正演模型 圖4 火成巖厚度、地層平均速度與振幅能量的關系

在實際地層中火成巖一般為多層發育，穿插于砂泥巖地層。選取合適的巖性參數，建立多層火成巖發育正演模型(見圖5a)。火成巖發育層段的地層能量變化受砂泥巖影響較小，其主要受火成巖厚度的變化影響(見圖5b)。在火成巖上覆地層的平均速度一致的情況下，火成巖下伏地層的平均速度，隨火成巖發育層段能量屬性的增強，地層平均速度變大，且兩者具有良好的對應關系(見圖6)。

圖5 多層火成巖發育正演模型 圖6 地層平均速度與振幅能量相關性

3 應用效果

在油田北部地區，實鉆4口井(BZ34-9-1井、BZ34-9-2井、BZ34-9-3井、BZ34-9-5井)。均鉆遇不同厚度的高速火成巖。選取具代表性的BZ34-9-5井作為驗證井，經鉆井證實，構造的成圖精度提高了近50%，該方法可靠性較好。

在精細構造解釋和精細井震標定的基礎上，運用多井時深關系進行時深公式擬合，其結果與實鉆井的誤差較大，存在不合理性。通過分析實鉆井，火成巖發育層段上覆地層平均速度變化不大，目的層上覆地層的平均速度變化主要受火成巖發育層段高速火成巖的影響，提取火成巖發育層段的等厚時間能量屬性，建立能量屬性與先驗井平均速度的關系，建立地層平均速度場，進而完成時深轉換，能夠去除局部不同厚度高速火成巖發育區對構造拉升的影響，使其時深轉換結果誤差控制在較小范圍內(見圖7)。

圖7 時深轉換結果誤差統計

根據先驗三口井(BZ34-9-1井、BZ34-9-2井、BZ34-9-3井)的實鉆井數據對時深轉換后的結果進行構造校正，最終得到兩種方法的構造圖。用公式擬合法進行時深轉換得到的構造圖在BZ34-9-5井處的預測深度誤差為4.5 m；用平均速度場法進行時深轉換得到的構造圖在BZ34-9-5井處的預測誤差小于2 m，構造預測誤差較小，預測精度得到明顯提高。

4 結論

(1)黃河口凹陷火成巖的發育會造成地層局部速度異常，高速火成巖對下伏地層地震同相軸有拉升現象。(2)BZ34-9油田采用平均速度場法進行時深轉換能夠消除部分火成巖造成的影響，使校正誤差較小，構造解釋更具有合理性，構造的成圖精度得到較大提高。(3)在建立平均速度與能量屬性的關系時，應考慮到火成巖發育層段的厚度對總能量屬性造成的影響，且火成巖上覆地層的平均速度變化不大。此方法對于上覆地層速度異常的其他巖性也具有一定參考性。