徐佑德, 肖永軍, 劉汝強(qiáng)

(中國石化股份公司勝利油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院,山東東營 257015)

火山巖油氣藏的發(fā)現(xiàn)已有100多年的歷史[1],但由于火山巖的識(shí)別、氣藏的分布預(yù)測及開發(fā)難度大,因此,長期以來針對火山巖的油氣勘探一直沒有引起足夠的重視[2]。隨著勘探技術(shù)手段的逐步提高,特別是地震勘探技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展,火山巖作為一種特殊類型油氣儲(chǔ)層已引起越來越多的重視[3-5]。自20世紀(jì)70年代以來,我國先后在渤海灣[6,7]、蘇北[8,9]、準(zhǔn)噶爾[10,11]等盆地中發(fā)現(xiàn)了一批火山巖油氣藏,石油儲(chǔ)量達(dá)2.5×108t以上[5]。近年來,松遼盆地在深部早白堊世斷陷層火山巖勘探中也取得了重大突破和進(jìn)展,分別在位于盆地北部的徐家圍子斷陷和盆地南部的長嶺斷陷發(fā)現(xiàn)了儲(chǔ)量規(guī)模達(dá)1 000×108m3以上的大型火山巖氣田[12-16],火山巖已成為今后我國油氣儲(chǔ)量增長的重要勘探領(lǐng)域之一,火山巖儲(chǔ)層的識(shí)別與預(yù)測是進(jìn)行目標(biāo)優(yōu)選評價(jià)的基礎(chǔ)。然而,盆地深部火山巖如何能通過地震勘探識(shí)別與圈定,仍然是目前火山巖油氣藏勘探的難點(diǎn)。

本文在對松遼盆地南部長嶺斷陷查干花地區(qū)不同火山巖儲(chǔ)層地震反射特征分析的基礎(chǔ)上,主要應(yīng)用趨勢面分析、相干體分析、屬性提取等多種地球物理手段對區(qū)內(nèi)火山巖的分布及火山機(jī)構(gòu)特征進(jìn)行了分析,有效地圈定了該區(qū)的火山巖與火山機(jī)構(gòu),為火山巖勘探目標(biāo)評價(jià)奠定了基礎(chǔ)。

1 火山巖巖石學(xué)特征

巖石學(xué)特征是火山巖識(shí)別預(yù)測的基礎(chǔ),不同的巖石類型所表現(xiàn)的產(chǎn)狀、巖相、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征具有較大的差異,因而在地震剖面表現(xiàn)出不同的反射特征。

長嶺斷陷鉆井揭示的下白堊統(tǒng)營城組火山巖類型較多,火山熔巖、火山碎屑巖、火山侵入巖均有發(fā)育。火山熔巖類包括酸性流紋巖、中酸性英安巖、中性安山巖及基性玄武巖,其中以酸性流紋巖最為常見,一般發(fā)育流紋構(gòu)造,呈斑狀結(jié)構(gòu)、靡細(xì)結(jié)構(gòu);火山碎屑巖常見類型主要包括玻屑凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r及火山角礫巖,其中凝灰?guī)r以火山碎屑結(jié)構(gòu)、熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)為主,塊狀構(gòu)造發(fā)育;火山侵入巖在區(qū)內(nèi)主要發(fā)現(xiàn)2類,即輝綠巖和花崗斑巖,花崗斑巖較為常見,常具斑狀結(jié)構(gòu)至全晶質(zhì)不等粒結(jié)構(gòu),冷凝邊構(gòu)造及流面、流線構(gòu)造。總體上,從探井揭示營城組火山巖類型來看,酸性流紋巖、凝灰?guī)r和花崗斑巖最為發(fā)育,也是區(qū)內(nèi)的主要含氣儲(chǔ)層。

2 火山巖地震反射特征

火山巖作為一種特殊地質(zhì)體,其在地震剖面上必然形成與正常沉積地層不同的波組反射特征。同時(shí),不同類型火山巖及其縱向組合序列在地震反射特征上也存在一定差異。因此,依據(jù)地震反射特征可有效預(yù)測和識(shí)別火山巖。根據(jù)一系列地震勘探及鉆井資料對比,長嶺斷陷火山巖主要表現(xiàn)出3種不同地震反射特征。

2.1 單一巖性火山巖地震反射特征

巖性單一、厚度較大的火山巖,在地震剖面上表現(xiàn)出與沉積巖明顯不同的反射特征,主要表現(xiàn)為：內(nèi)部反射比較雜亂,低頻、強(qiáng)振幅、連續(xù)性較差,外部呈明顯的蘑菇狀或丘狀形態(tài),如圖1a、圖1b所示,火山巖體周緣的沉積常出現(xiàn)上超現(xiàn)象。這種反射特征主要是由于沉積巖與火山巖之間存在較大的波阻抗差,而同一巖性火山巖內(nèi)部波阻抗差異較小造成的,因而在地震剖面上很容易識(shí)別和預(yù)測。火山巖巖性在近火山口附近大多為厚度較大的流紋巖(腰深2井,流紋巖厚度283 m)、(角礫)凝灰?guī)r(腰深3井,凝灰?guī)r厚度 171 m)或花崗斑巖,往往構(gòu)成火山機(jī)構(gòu)的主體。

圖1 長嶺斷陷火山巖不同巖性組合地震反射特征

2.2 火山巖與沉積巖互層地震反射特征

由于沉積巖與火山巖之間存在較大波阻抗差,火山巖與沉積巖互層時(shí)一般形成較強(qiáng)的反射界面,在地震剖面上表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、連續(xù)性較好、成層性強(qiáng)的波阻特征,火山巖段往往頻率較低,如圖1c所示。這種巖性組合中的火山巖,往往通過常規(guī)地震剖面識(shí)別預(yù)測的難度較大,一般要根據(jù)鉆井標(biāo)定,通過提取多種地震屬性特征才能有效識(shí)別。

2.3 不同巖性火山巖互層地震反射特征

縱向上不同火山巖巖性組合的地震反射特征存在一定的差異,長嶺斷陷大部分探井鉆遇的火山巖巖性較多,其地震反射特征介于上述2種巖性組合之間,主要表現(xiàn)為丘狀外型,頂、底反射較強(qiáng),內(nèi)部頻率較低、中強(qiáng)振幅,連續(xù)性較差,呈蠕蟲狀或蚯蚓狀的雜亂反射,如圖1d所示。從長嶺斷陷營城組上部火山巖性組合特征來看,主要是以凝灰?guī)r→流紋巖組合為主,縱向上大致包括4個(gè)重復(fù)出現(xiàn)的巖性組合序列,反映了營城期火山活動(dòng)具有多期次、多旋回特征。

3 火山巖識(shí)別預(yù)測的方法和步驟

3.1 火山口識(shí)別

火山口的識(shí)別是確定火山巖和解剖火山機(jī)構(gòu)的重要標(biāo)志之一。在研究過程中,首先通過構(gòu)造趨勢面變化來定性圈定火山口發(fā)育區(qū)。由于火山口及附近火山巖厚度較大,后期受差異壓實(shí)影響往往形成局部隆起,因此,通過這些局部隆起可初步確定火山口的分布位置;然后利用沿層切片來確定火山口具體發(fā)育位置,火山口在時(shí)間切片圖上表現(xiàn)出明顯的圓環(huán)狀特征;最后通過瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)振幅以及常規(guī)地震剖面的精細(xì)解釋,確定火山口形態(tài)及其分布。火山口在地震剖面上的響應(yīng)特征是：產(chǎn)狀陡立、明顯切割地層、底部與呈柱狀的根部相連,內(nèi)部反射斷續(xù)、雜亂,如圖1a所示。通過上述綜合識(shí)別描述,在查干花地區(qū)火山巖中共發(fā)現(xiàn)了50余個(gè)火山口,如圖2所示(底圖為火山巖頂面構(gòu)造圖),火山口在平面上基本沿著達(dá)爾罕、達(dá)北、查東斷裂及其伴生斷裂分布,反映斷裂活動(dòng)對火山口的分布具有明顯的控制作用。

圖2 查干花地區(qū)營城組頂面(T4)構(gòu)造與火山口疊置圖

3.2 火山巖分布

相干體分析技術(shù)是研究三維地震連續(xù)性的關(guān)鍵技術(shù),其核心是利用地震信息計(jì)算各道之間的相關(guān)性,突出不相關(guān)的異?，F(xiàn)象。當(dāng)?shù)貙又写嬖跀嗔押土芽p、火山巖體、礁體、巖丘、泥巖刺穿等特殊地質(zhì)體時(shí),地層的相似性將遭受破壞,地震屬性相干體表現(xiàn)為高異常、低相關(guān)。因此,針對長嶺斷陷火山巖的分布預(yù)測,相干體分析是一項(xiàng)有效技術(shù)?；鹕綆r的相干性具有強(qiáng)弱變化波動(dòng)性大,多數(shù)為團(tuán)狀、非線狀或非規(guī)律性片狀的特點(diǎn)。在常規(guī)相干時(shí)間切片、順層相干切片上火山巖體輪廓外型清晰可辨,如圖3所示。圖3為火山巖頂面(T4)向下40 ms時(shí)間相干切片。

圖3 查干花地區(qū)火山巖順層相干切片圖

3.3 火山機(jī)構(gòu)劃分與解剖

確定火山口形態(tài)及分布之后,火山機(jī)構(gòu)在縱橫向的分布范圍及疊置關(guān)系是勘探目標(biāo)評價(jià)重點(diǎn)內(nèi)容。通過查干花地區(qū)多條連井地震剖面對比分析,不同火山機(jī)構(gòu)之間接觸關(guān)系,在常規(guī)地震剖面上主要表現(xiàn)為地震同相軸產(chǎn)狀的變化、厚度變化(楔狀)、反射強(qiáng)度變化以及縱向上相互疊置等特征。因此,通過地震剖面的加密解釋和網(wǎng)格化對比以及均方根振幅、波形分類等屬性提取,可以確定不同火山機(jī)構(gòu)的形態(tài)特征及接觸關(guān)系。綜合利用地震屬性,確定查干花大型火山巖體由11個(gè)火山機(jī)構(gòu)復(fù)合體疊置而成,如圖4所示(底圖為火山機(jī)構(gòu)頂面圖),每個(gè)復(fù)合體包含多個(gè)不同規(guī)模的火山機(jī)構(gòu)(共25個(gè)),11個(gè)火山機(jī)構(gòu)復(fù)合體面積達(dá)227.1 km2?？傮w上,火山巖主要沿?cái)嗔炎呦虺蓭Х植?縱向上多噴發(fā)期次疊置、橫向上多火山機(jī)構(gòu)疊合連片,反映區(qū)內(nèi)火山活動(dòng)明顯受斷裂活動(dòng)控制的特點(diǎn)。

3.4 火山噴發(fā)成因探討及有利勘探目標(biāo)

從區(qū)內(nèi)火山巖展布與斷裂的關(guān)系、火山機(jī)構(gòu)的分布形態(tài)及相互之間的接觸關(guān)系來看(圖2、圖4),斷裂的伸展活動(dòng)誘發(fā)了火山噴發(fā),并為巖漿上涌提供了通道,導(dǎo)致火山巖主要沿?cái)嗔炎呦虺蓭Х植?因此,本區(qū)火山活動(dòng)以裂隙式噴發(fā)為主[17]。斷裂多期次的伸展活動(dòng),形成了縱向上多噴發(fā)期次疊置、橫向上多火山機(jī)構(gòu)疊合連片,從而形成了多個(gè)火山機(jī)構(gòu)復(fù)合體。

因此,根據(jù)火山機(jī)構(gòu)復(fù)合體的空間分布特點(diǎn)及地震反射特征,結(jié)合近期勘探成果,位于火山機(jī)構(gòu)主體、地震反射特征呈明顯丘狀或蘑菇狀的火山巖勘探效果最好(YS2、YS3),這類火山機(jī)構(gòu)的主體部位也是今后勘探的重點(diǎn)目標(biāo)。其次位于火山機(jī)構(gòu)側(cè)緣、呈互層的凝灰?guī)r與流紋巖巖性組合也取得了較好的勘探效果(YS202處),因此位于火山機(jī)構(gòu)側(cè)緣的這種巖性組合也是有利的勘探目標(biāo)。

圖4 長嶺斷陷查干花地區(qū)火山機(jī)構(gòu)空間展布

4 結(jié) 論

(1)地震反射波阻的變化是識(shí)別預(yù)測火山巖的基礎(chǔ),不同的火山巖巖性組合具有不同的地震反射特征,長嶺斷陷查干花地區(qū)可明顯識(shí)別出3種不同火山巖巖性組合的地震反射特征。

(2)長嶺斷陷查干花地區(qū)火山口及火山巖分布明顯受斷裂控制,主要沿?cái)嗔炎呦虺蓭Х植?共發(fā)育50多個(gè)火山口,分布于11個(gè)火山機(jī)構(gòu)復(fù)合體中。

(3)斷裂的伸展活動(dòng)誘發(fā)了火山噴發(fā),并為巖漿上涌提供了通道,因此,本區(qū)火山活動(dòng)以裂隙式噴發(fā)為主。

(4)勘探成果表明,位于火山機(jī)構(gòu)主體、地震反射特征呈明顯丘狀或蘑菇狀的火山巖以及位于火山機(jī)構(gòu)側(cè)緣、呈互層的凝灰?guī)r與流紋巖巖性組合是下步勘探的重點(diǎn)目標(biāo)。

(5)綜合應(yīng)用趨勢面分析、相干體分析、屬性提取等多種地球物理手段是準(zhǔn)確識(shí)別預(yù)測火山巖分布、火山機(jī)構(gòu)解剖的重要技術(shù)保證。

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