瓊東南盆地深水區垂向裂隙識別及其分布特征研究

歐陽杰OUYANG Jie；吳妍WU Yan；丁磊DING Lei；楊璐YANG Lu

（中海石油（中國）有限公司海南分公司，?？?570100）

0 引言

全球深水區是目前油氣勘探的熱點和油氣增儲上產的最重要領域之一[1]。瓊東南盆地深水油氣勘探已取得了大量油氣發現[2-3]。在瓊東南盆地深水油氣勘探中，垂向裂隙在油氣運移成藏中起到了關鍵性的作用。針對裂隙的識別，一些學者提出了各種檢測方法，例如相干體/方差屬性檢測、振幅對比檢測、螞蟻體追蹤檢測[4]等。本文在綜合應用和對比各種檢測方法的基礎上，結合廣義頻譜分解技術優選地震數據，提出了基于廣義頻譜分解的螞蟻追蹤裂隙識別方法。實際應用驗證了該套方法的有效性和實用性。在此基礎上，進一步分析了瓊東南盆地深水區垂向裂隙的發育特征，該研究結果對瓊東南盆地深水區進一步的油氣勘探具有重要指導意義。

1 區域地質背景

瓊東南盆地位于南海北部大陸邊緣西區，其東接珠江口盆地，西鄰鶯歌海盆地，北望海南島，南有西沙隆起。瓊東南盆地屬于南海北部被動大陸邊緣伸展型盆地，具有古近系斷陷與新近系及第四系坳陷的雙層結構特征，盆地沿東北方向分布，總體上表現為東西分塊、南北分帶的構造格局，從南到北可分為四個部分：永樂隆起、中央坳陷帶、北部隆起及北部坳陷帶[5]。

瓊東南盆地發育前新生界基底和新生代沉積地層，盆地新生代沉積充填序列從下而上依次為古近系始新統、漸新統、中新統、上新統和更新統。始新統屬于裂陷早期沉積，主要為陸相沉積；下漸新統崖城組屬于裂陷晚期沉積，充填了一套海陸過渡相煤系及半封閉淺海相泥巖；上漸新統陵水組底部亦為海陸過渡相沉積，為盆地深部主要產氣層[6]。上新統鶯歌海組、上中新統黃流組屬于海相坳陷沉積，主要為泥巖。

2 垂向裂隙的識別方法

2.1 地震屬性識別方法

地震屬性是由野外采集的地震數據經過數學變換的方法得到與地震波相關的動力學、運動學、幾何學和統計學特征。地震屬性分為多尺度結構屬性和巖性或物性指示屬性兩大類：前者包括傾角、方位角、相干、曲率等，主要針對構造分析運用相對大尺度的結構屬性；后者主要有振幅、頻率、AVO、波阻抗等及其衍生參數，這類屬性多使用定量或半定量分析方法[7]。本次研究，利用振幅對比、方差、RGB 多屬性融合、螞蟻體等地震屬性對垂向裂縫發育進行了識別。

地震波的振幅會隨著地層連續性的變化而變化，這就代表振幅屬性能夠反映出地層是否錯斷。因此，振幅屬性的變化能用于分析地層是否存在微小的斷層以及裂隙[8]。如圖1（a），在過井地震剖面和振幅對比屬性的疊合圖下，振幅屬性一般能識別出較多的裂隙，但是細節不清楚。圖1（b）是過井M1 的地震剖面和方差體的疊合圖，可以在疊合圖上看到較為發育的垂向裂隙，但是發育強度一般。如圖1（c），RGB 可以很好地識別出異常部分，但是識別效果取決于三者所混合的屬性識別效果，因此存在一定的不確定性。螞蟻體是為了更好突出顯示斷層、裂縫等地震數據體中不連續部分的一種地震屬性體。如圖1（d）是過井M1的地震剖面和螞蟻體的疊合圖，在疊合剖面上可以看到存在垂向裂隙發育，但是與周圍無明顯差異，識別效果一般。

圖1 垂向裂隙識別方法對比

2.2 基于廣義頻譜分解的螞蟻追蹤裂隙識別方法

2.2.1 廣義頻譜分解原理

譜分解技術是通過揭示地震信號的頻率組成成分使解釋人員對地質體的某個頻段的地震振幅和相位響應進行有效的提取，以便更加精細地展現地質目標[9]。在許多的譜分解方法中，短時窗傅立葉變換法（STFT）和連續子波變換（CWT）是目前常用的技術方法。考慮以上兩種問題，廣義譜分解方法（GSD）將上面兩種合并，使解釋員既可調整垂向時間分辨率也可調整頻率分辨。

2.2.2 識別方法流程

結合廣義頻譜分解及螞蟻體追蹤技術原理，本次研究總結了一套適用于瓊東南盆地的基于廣義頻譜分解的螞蟻追蹤裂隙識別方法。首先，通過廣義頻譜分解優選低頻地震數據；其次，通過構造導向濾波對地震數據信號的平滑處理；第三，再通過中值濾波壓制隨機噪聲，可有效保留斷層等邊界特征，并對邊界之間進行平滑；然后，通過方差體突出不連續部分；最后，通過疊后螞蟻體裂縫追蹤技術（兩次螞蟻體裂縫追蹤技術）刻畫裂隙。

2.2.3 應用實例效果

M1 井研究區位于瓊東南盆地松南低凸起區域。該區域發育大量垂向裂隙，但地震資料品質不高，常規單一裂隙識別方法檢測效果欠佳（圖1（a）-（d）），因此為提高該區域垂直裂隙識別效果，將本文提出的方法應用于M1 井區疊后地震資料的垂向裂隙刻畫（圖1（e））。

M1 井是一口氣井，其基底發育大量的烴源巖，垂向裂隙可以起到運移天然氣的作用。利用方差、常規螞蟻體、基于廣義頻譜分解的螞蟻裂隙識別方法對研究區計算對應屬性，如圖1 所示。通過對比發現，基于廣義頻譜分解的螞蟻裂隙識別方法可以更好地刻畫垂直裂隙。

將本文提出的方法應用于瓊東南盆地中央峽谷帶M2井區、陵水凹陷M3 井區疊后地震資料的垂向裂隙刻畫。從圖2（a）中可看出，M2 井附近識別大量垂向裂隙，與測井解釋該井為氣井相符；M3 井為油氣顯示井，從圖2（b）中可看出，本文提出的方法識別出的螞蟻體中M3 井附近垂向裂隙較為發育。

圖2 基于廣義頻譜分解的螞蟻體垂向裂隙識別效果圖

3 垂向裂隙的類型與分布特征

3.1 垂向裂隙的類型

裂隙是瓊東南盆地流體運移的主要通道，而裂隙的形成主要由超壓和構造活動兩個因素引起。瓊東南盆地部分裂隙、微裂隙的發育與沉積地層或構造中存在高壓或超壓關系較大，如氣煙囪、泥底辟、管狀通道等。不同斷裂帶、同一斷裂帶不同部位的內在結構具有明顯差異，表明了斷層對構造裂縫的形成機理和分布特征具有明顯的控制作用。因此，瓊東南盆地垂向裂隙大體可劃分為3 大類（圖3），即斷層相關裂隙、底辟相關型裂隙、氣煙囪型相關裂隙[10]。

圖3 瓊東南盆地垂向裂隙類型模式圖

進一步細分可以劃分為6 小類。根據斷層性質，將斷層相關的裂隙分為了三類，分別為：邊界斷裂型裂隙、基底斷裂型裂隙、基底斷層與層間多邊形斷層型裂隙。瓊東南盆地強超壓釋放伴隨著烴類流體運移和充注，控制油氣運移及聚集，氣煙囪構成了研究區另一種主要的泄壓方式[11]。超壓的釋放在低凸起和斜坡上存在不同的模式，因此，根據超壓釋放的兩種模式，形成了兩種不同的氣煙囪相關的裂隙：基底斷裂氣煙囪型裂隙與構造薄弱帶氣煙囪型裂隙（圖3）。

3.2 垂向裂隙的分布

瓊東南盆地垂向裂隙的發育主要受控于斷裂系統及超壓體系泄壓構造。因此，基于地震資料的解釋，可以得出其平面分布規律（圖4）。從瓊東南盆地垂向裂隙平面分布圖大致可以看出：在陵南低凸起上發育的主要是邊界斷裂型垂向裂隙，陵南低凸起和松南低凸起主要為基底斷裂氣煙囪型垂向裂隙，樂東凹陷主要為基底斷裂型垂向裂隙，陵水凹陷大部分發育構造薄弱帶氣煙囪型垂向裂隙。

圖4 瓊東南盆地垂向裂隙平面分布特征

4 對油氣勘探的重要意義

油氣藏形成通常受多種地質條件因素的綜合影響。烴源巖、儲集層、生儲蓋組合等基本地質要素均對油氣系統的形成具有重要影響。在瓊東南盆地烴源巖較為落實的領域開展油氣勘探研究工作，由垂向裂隙決定的油氣有利匯聚方向將成為該區油氣成藏關鍵要素。瓊東南盆地不同構造帶垂向裂隙與不同層位發育的規模目標砂體可形成下生上儲型和自生自儲型兩種油氣成藏模式，在該兩種油氣成藏模式的指導下，指出了位于陵南低凸起西北構造脊以及陵水低凸起多個有利勘探區帶，為瓊東南盆地深水區下步高效勘探提供了重要支撐。同時該套基于廣義頻譜分解的螞蟻追蹤裂隙識別方法將可直接應用于其他含油氣盆地的勘探實踐中，為類似構造復雜盆地的油氣勘探工作提供借鑒。

5 主要結論

①探討了瓊東南盆地垂向裂隙識別方法，對比了各種地震屬性識別效果，優選出了一套基于廣義頻譜分解的螞蟻追蹤裂隙識別方法，該方法綜合了頻譜分解技術與螞蟻追蹤技術的各自優勢。實例應用表明，該方法可以有效識別瓊東南盆地的垂向裂隙。

②瓊東南盆地深水區垂向裂隙大體可劃分為3 大類6 小類，即：斷層相關型裂隙、底辟相關型裂隙、氣煙囪型裂隙。斷層相關型裂隙包括邊界斷裂型裂隙、基底斷裂型裂隙、基底斷層與層間多邊形斷層型裂隙；氣煙囪相關的裂隙包括基底斷裂氣煙囪型裂隙、構造薄弱帶氣煙囪型裂隙。

③瓊東南盆地不同構造帶垂向裂隙與不同層位發育的目標砂體可形成下生上儲型和自生自儲型兩種油氣成藏模式，垂向裂隙在該油氣成藏過程中均起到了關鍵性的作用，指導了盆地多個有利勘探目標的發現，支撐該區域成為目前國內近海勘探熱點和油氣增儲上產的重要領域之一。