黨玉芳，賈春明，姚衛(wèi)江，仲偉軍，熊 婷

(中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013)

1 概況

準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起中拐凸起位于瑪湖凹陷、盆1井西凹陷和沙灣凹陷之間，為近北西—南東向展布的繼承性正向二級(jí)構(gòu)造單元，面積約1 500 km2。其上石炭系勘探程度相對較低，頂部存在較大范圍的古構(gòu)造群，是斷層—巖性圈閉發(fā)育的有利部位。研究顯示該區(qū)石炭系存在高產(chǎn)工業(yè)油藏，是油氣富集的有利區(qū)，也是未來油氣勘探的有利領(lǐng)域。由于火山巖油氣地質(zhì)特征復(fù)雜，巖相變化快，物性變化大，地震響應(yīng)特征復(fù)雜，規(guī)律性差，所以火山巖有利儲(chǔ)層預(yù)測成為勘探的重點(diǎn)，但相對于沉積巖而言，其巖相識(shí)別和儲(chǔ)層預(yù)測難度較大。

為此，首先采用基于地震屬性的定性解釋技術(shù)，優(yōu)選相關(guān)敏感屬性確定火山巖的平面展布形態(tài);其次，利用相干技術(shù)和地震相剖面分析刻畫火山巖有利儲(chǔ)層的幾何形態(tài);再次采用地震反演技術(shù)，通過平面和剖面綜合分析確定火山巖有利儲(chǔ)層的縱向規(guī)模;最后表征出石炭系有利儲(chǔ)層發(fā)育的確切位置。

2 基于地震屬性預(yù)測火山巖平面分布

2.1 瞬時(shí)頻率、相位屬性

常規(guī)地震屬性，特別是振幅屬性，對砂巖儲(chǔ)集體更為敏感，但火山巖相識(shí)別和預(yù)測中，不能僅依靠常規(guī)地震屬性。本文采用瞬時(shí)相位、瞬時(shí)頻率、振幅屬性和相干屬性等多技術(shù)融合，對火山巖巖性及相帶進(jìn)行綜合預(yù)測，從而精細(xì)刻畫有利儲(chǔ)層分布范圍［1］。

由于特殊的沉積環(huán)境，火山巖高頻成分嚴(yán)重發(fā)散，其上覆沉積地層對地震波的頻散作用強(qiáng)，最終導(dǎo)致火山巖呈現(xiàn)低頻現(xiàn)象［2－3］。因此，采用瞬時(shí)頻率屬性進(jìn)行火山巖儲(chǔ)層預(yù)測。圖1反映了具有低頻特征的火山巖分布范圍，通過藍(lán)色、綠色低頻分布范圍可以粗略勾繪出火山巖展布范圍。

瞬時(shí)相位與反射強(qiáng)度無關(guān)，僅反映了事件的連續(xù)性。因此在識(shí)別爆發(fā)相與溢流相邊界時(shí)，可見明顯的邊界條帶。金龍5井區(qū)的地震相特征在瞬時(shí)相位剖面上表現(xiàn)出與周邊圍巖明顯的響應(yīng)差異。

2.2 相干屬性

三維相干技術(shù)可以通過檢測同相軸的不連續(xù)性，對斷層、特殊巖性體進(jìn)行識(shí)別。本征值結(jié)構(gòu)的高分辨率相干體分析技術(shù)是以多道和多個(gè)子體為對象，進(jìn)行單個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)意義下的地震屬性的提取，相比傳統(tǒng)的相干分析技術(shù)(單道或多道)，能得到更多的反應(yīng)地震波形內(nèi)涵的特征參數(shù)，能更有效地揭示裂縫、巖性等儲(chǔ)層各向異性的特征，清晰描述地質(zhì)體產(chǎn)狀的細(xì)微變化［4］。本文利用基于本征值結(jié)構(gòu)的高分辨率相干體分析技術(shù)，結(jié)合水平切片技術(shù)對火山巖的分布范圍進(jìn)行了預(yù)測。

2.3 目標(biāo)預(yù)測

通過對重新處理的中拐—五八區(qū)連片三維資料進(jìn)行高分辨率本征值相干計(jì)算，沿石炭系頂界的相干體時(shí)間切片上，斷層清楚，火山口和火山巖體分布范圍清晰(圖2)。古構(gòu)造分析圖中可以看出，相干體切片上指示的火山巖發(fā)育區(qū)與凸起的頂部的古構(gòu)造發(fā)育區(qū)基本吻合。凸起頂部主要發(fā)育三個(gè)古構(gòu)造區(qū)，克021井位于中部的較小的古構(gòu)造區(qū)，克021井北部的古構(gòu)造區(qū)目前還沒有鉆探，金龍5井位于南部最大的古構(gòu)造區(qū)。從鉆探情況來看，只有金龍5井鉆遇了大套的花崗巖，其余多以中基性火山巖為主。

圖2 工區(qū)有利火山巖相干屬性(左)和石炭系沉積前古構(gòu)造圖(右)

3 基于地震相刻畫火山巖有利目標(biāo)

火山巖體的地震刻畫，通常使用依據(jù)地震反射結(jié)構(gòu)的“相面法”，這種方法受到地震資料品質(zhì)、不同火山巖組合和多期次疊置的綜合影響，刻畫精度低。本文采用鉆井資料、巖性解釋結(jié)果和巖心刻度測井，確定火山巖的旋回和期次，結(jié)合測井刻度地震和火山結(jié)構(gòu)模式，利用地震反射結(jié)構(gòu)確定火山巖空間展布［5］。

中拐—五八區(qū)連片重新處理三維地震剖面上，花崗巖展現(xiàn)出內(nèi)部雜亂、板狀和不連續(xù)反射特征，局部具有亂崗狀反射特征，不存在底界面;中基性火山巖頂部具有強(qiáng)振幅—較好連續(xù)性地震反射特征，底部為弱振幅反射;剖面內(nèi)部表現(xiàn)為傾斜層狀反射特征，具有局部中弱振幅—連續(xù)性較好的反射特征(圖3)。

圖3 過克021—拐26—金龍5—金龍10—金龍6井地震解釋剖面

據(jù)此，通過精細(xì)目標(biāo)解釋，刻劃了花崗巖分布區(qū)及中基性火山巖體的分布范圍，確定了火山巖斷層—巖性和巖性圈閉。

4 基于地震反演進(jìn)行有利火山巖預(yù)測

4.1 基于層序體和傾角體約束阻抗反演

在常規(guī)地震剖面研究基礎(chǔ)之上，結(jié)合疊后反演，進(jìn)一步落實(shí)研究區(qū)石炭系火山巖巖性巖相的縱向展布特征。研究認(rèn)為，利用聲波時(shí)差曲線可區(qū)分火山巖和其它巖性。由波阻抗—電阻率交會(huì)圖可以看出，不同巖性波阻抗特征差異明顯，阻抗量版可以較為明顯地區(qū)分不同類型的巖性(圖4)。小于10 000(g·cm－3)·(m·s－1)為沉積巖，10 000 ～ 15 000(g·cm－3)·(m·s－1)為噴出巖(包括火山角礫巖和熔巖)，大于 15 000(g·cm－3)·(m·s－1)為侵入巖(花崗巖)。

圖4 中拐凸起石炭系阻抗量版

針對火山巖儲(chǔ)層形成條件復(fù)雜、控制因素多、儲(chǔ)集空間類型多樣、非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)［6－7］，采用基于層序體和傾角體約束阻抗反演技術(shù)進(jìn)行預(yù)測。該方法引入經(jīng)特殊濾波之后形成“無數(shù)”個(gè)沉積層序來引導(dǎo)內(nèi)插、外推時(shí)的產(chǎn)狀控制，以準(zhǔn)確定義層間接觸關(guān)系，從而建立更準(zhǔn)確的低頻模型。在最終進(jìn)行反演時(shí)，再進(jìn)一步導(dǎo)入計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)處的傾角值形成的傾角體進(jìn)行橫向加權(quán)控制，得到誤差函數(shù)能量全局最小的波阻抗體［8－9］。該方法準(zhǔn)確地描述了火山巖體反射結(jié)構(gòu)及縱、橫向變化特征，為火山巖巖相展布特征描述提供依據(jù)。

圖5 過克021—金龍5—金龍10—金龍6井石炭系波阻抗剖面

結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)自南向北波阻抗有明顯變化，可以大致區(qū)分噴出相、侵入相和沉積相，對火山巖體的縱、橫向變化特征有了一個(gè)大致的刻畫。金龍5井、拐26井花崗巖表現(xiàn)為高阻抗，金龍10井、金龍6井角礫巖、熔巖表現(xiàn)為中等阻抗特征(圖5)。中拐石炭系主要發(fā)育噴出相、火山沉積相，局部發(fā)育侵入相。金龍10井區(qū)是石炭系巖性巖相最有利區(qū)帶。

4.2 基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模擬的地震約束測井曲線反演

常規(guī)波阻抗反演不能有效區(qū)分火山角礫巖、基質(zhì)孔發(fā)育熔巖(儲(chǔ)層)與較致密的熔巖(非儲(chǔ)層)，需通過歸一化處理后的電阻率實(shí)現(xiàn)有效區(qū)分(圖6)，小于0.4 Ω·m為沉積巖，0.4～0.8 Ω·m為火山角礫巖和基質(zhì)孔發(fā)育熔巖(儲(chǔ)層)，0.8～1 Ω·m為致密熔巖及花崗巖。

在基于層序體和傾角體約束阻抗反演的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬方法估算電阻率，在空間上預(yù)測火山角礫巖和熔巖的展布特征。

圖6 波阻抗與歸一化電阻率交會(huì)圖版

圖7 多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬剖面

多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬的結(jié)果顯示，預(yù)測電阻率與實(shí)測電阻率的相關(guān)性達(dá)到0.86。位于石炭系頂部的風(fēng)化、剝蝕、淋濾層，電阻率均較低，大都小于0.4 Ω·m;拐26井和金龍5井電阻率值均接近1 Ω·m，為非常致密的深層侵入相花崗巖(非儲(chǔ)層);而金龍10—金龍101—金龍061—金龍6井(圖7)位于火山噴發(fā)的主體部位，為火山角礫巖及熔巖，電阻率0.4～0.8 Ω·m。

4.3 有利巖性、巖相預(yù)測

通過地震多種屬性分析、相干分析、地震相分析和地震反演技術(shù)的綜合應(yīng)用，采用多技術(shù)綜合疊圖法，可以得到研究區(qū)火山巖預(yù)測分布圖。如圖8所示，研究區(qū)石炭系主要發(fā)育爆發(fā)相、溢流相、火山沉積相，局部發(fā)育火山通道相。其中，安山巖代表的溢流相主要分布于中拐凸起東斜坡帶;凝灰?guī)r及凝灰質(zhì)砂礫巖代表的火山沉積相主要分布于克031—紅021—紅019井區(qū)以西;火山角礫巖代表的爆發(fā)相主要分布在西部火山沉積巖和東部安山巖之間，包括金龍14—拐16—金龍10—金龍6—拐10井井區(qū)一帶;相對而言，玄武巖及花崗巖分布較為局限。上述研究表明，研究區(qū)儲(chǔ)層以爆發(fā)相及溢流相的火山角礫巖及安山巖為主，因此金龍10—金龍6井區(qū)塊是石炭系巖性巖相最有利的區(qū)帶。

圖8 中拐凸起石炭系火山巖分布預(yù)測

5 結(jié)論

(1)綜合利用地震屬性—相干分析—地震相分析—地震反演分析疊圖法預(yù)測火山巖有利儲(chǔ)層空間展布，能較好地解決因斷層較多、儲(chǔ)集空間縱向與橫向連續(xù)性較差而產(chǎn)生的預(yù)測多解性問題。經(jīng)過金龍10井的鉆探驗(yàn)證，該方法具有較高的準(zhǔn)確性。

(2)這種綜合預(yù)測火山巖有利儲(chǔ)層分布的方法，能有效地分析石炭系火山巖儲(chǔ)層疊置關(guān)系，確定有利儲(chǔ)層的發(fā)育位置及分布范圍，解釋儲(chǔ)層厚度。在此研究結(jié)果指導(dǎo)下鉆探的金龍101、金龍102、金龍103均獲得了高產(chǎn)工業(yè)油流。

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