孫涵靜

（中國(guó)石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州 450006）

0 引言

奧陶系馬家溝組是鄂爾多斯盆地下古生界重要的勘探層系之一，近年來(lái)，油氣當(dāng)量快速攀升，具有較好的勘探開發(fā)前景。根據(jù)前人研究表明，鄂爾多斯盆地中部奧陶系馬家溝組馬五段經(jīng)歷長(zhǎng)期的風(fēng)化淋濾剝蝕作用，發(fā)育巨型巖溶臺(tái)地，形成了縱向上成層分布、平面上沿含膏云坪相帶、白云巖相帶延伸的大面積展布的晶間溶孔與膏溶孔洞，為馬五段儲(chǔ)層的形成奠定了基礎(chǔ)。巖溶古地貌是巖溶作用和各類地質(zhì)作用的綜合結(jié)果，古地貌形態(tài)對(duì)巖溶水的溶蝕作用及其形成的溶蝕孔、洞、縫發(fā)育起著控制作用，因此，古地貌研究與恢復(fù)對(duì)巖溶儲(chǔ)層分布的預(yù)測(cè)及油氣富集規(guī)律研究具有重大意義［1-5］。前人對(duì)鄂爾多斯盆地大牛地氣田古地貌開展了一系列研究工作，但古地貌恢復(fù)程度大多以井點(diǎn)地層厚度和地震解釋層位為依據(jù)，利用殘余厚度法、印模法、層拉平法恢復(fù)古地貌形態(tài)［6-13］。受太原組煤層屏蔽作用的影響，奧陶系頂部不整合面與風(fēng)化殼殘留底部標(biāo)志界面馬五4亞段底界的解釋精度低，古地貌恢復(fù)精度不夠高，缺乏對(duì)大牛地巖溶古地貌的精細(xì)表征。筆者利用疊后解釋性處理技術(shù)與多參數(shù)反演技術(shù)精細(xì)追蹤不整合面與馬五段內(nèi)部的關(guān)鍵界面，進(jìn)行巖溶古地貌恢復(fù)并劃分巖溶優(yōu)勢(shì)區(qū)，提高了古地貌刻畫精度，并分析了巖溶古地貌對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育的影響。

1 地質(zhì)概況

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部，奧陶系馬家溝組自下而上可分為五段，其中，馬一段—馬三段發(fā)育白云巖夾膏巖和鹽巖、石灰?guī)r夾白云巖，構(gòu)成蒸發(fā)臺(tái)地—開闊臺(tái)地—蒸發(fā)臺(tái)地環(huán)境的沉積序列；馬四段—馬五段則由石灰?guī)r夾白云巖、白云巖夾膏巖和鹽巖構(gòu)成開闊臺(tái)地—蒸發(fā)臺(tái)地環(huán)境的沉積序列。而馬六段則為奧陶紀(jì)最后一次大規(guī)模的海侵期，主要為云質(zhì)灰?guī)r沉積，但包括大牛地氣田的鄂爾多斯盆地區(qū)大部分被剝蝕殆盡，僅在祁秦海域有所殘留［14］。目前，馬五段是大牛地氣田馬家溝組天然氣的主力產(chǎn)層，儲(chǔ)集空間以白云巖晶間孔、膏溶孔為主，儲(chǔ)層發(fā)育受巖溶古地貌、沉積相、斷裂共同控制，馬五1-4亞段為馬家溝組上組合，馬五5-10亞段為馬家溝組中組合，馬四段—馬一段為馬家溝組下組合［15］。

2 基于多參數(shù)反演的古地貌刻畫技術(shù)

古地貌恢復(fù)方法包括殘余厚度法、印模法、層拉平法及高分辨率層序地層學(xué)法等［6-11］。本次研究綜合應(yīng)用殘余厚度法、印模法結(jié)合開殼層位恢復(fù)大牛地氣田的古巖溶地貌。大牛地區(qū)塊剝蝕強(qiáng)度大，部分區(qū)域剝蝕至馬五3亞段，甚至馬五4亞段。據(jù)較早期統(tǒng)計(jì)，已有45口井鉆遇馬五2亞段，其分布面積占原始沉積面積的73%，而馬五4亞段在全區(qū)均有分布［6］8-9。因此，在利用殘余厚度法刻畫古地貌時(shí)，將基準(zhǔn)面選在馬五4亞段底，原因是該亞段分布穩(wěn)定、特征明顯，目前尚未發(fā)現(xiàn)其在大牛地氣田存在剝蝕現(xiàn)象。

地質(zhì)界面的精細(xì)追蹤是古地貌刻畫的基礎(chǔ)，古地貌刻畫精度和準(zhǔn)確性受層位追蹤的限制。受煤層地震強(qiáng)反射影響，奧陶系頂面、馬五4亞段底面追蹤困難。為了獲得更精準(zhǔn)的殘留厚度和上覆地層厚度，本次研究形成了一套提頻＋多參數(shù)反演的古地貌刻畫技術(shù)。

2.1 利用提頻技術(shù)精細(xì)追蹤馬五4亞段底面

從地震剖面和合成記錄標(biāo)定可以看出（圖1），馬五4亞段底面與地震波T10f存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但由于受上覆煤層強(qiáng)屏蔽、風(fēng)化殼殘留厚度不一的影響及地震資料頻率的限制，T10f 波形特征不連續(xù)，追蹤困難，地震精細(xì)解釋難度大。針對(duì)這些問題，采用疊后提頻處理技術(shù)和譜反演技術(shù)對(duì)疊后資料進(jìn)行解釋性處理，突破地震資料的頻寬限制，分辨調(diào)諧厚度下的薄層，提高主要層位識(shí)別能力。譜反演技術(shù)的核心是基于匹配追蹤分解算法的地震信號(hào)時(shí)頻分析技術(shù)，譜反演處理的最終輸出結(jié)果為地震反射系數(shù)，其視分辨率要遠(yuǎn)高于常規(guī)輸入的地震數(shù)據(jù)，其結(jié)果可以用來(lái)精細(xì)刻畫薄儲(chǔ)層形態(tài)、識(shí)別地層層序的邊界和變化點(diǎn)、解釋微小斷裂等［16-18］。在譜反演技術(shù)的解釋性處理基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)井、地震精細(xì)標(biāo)定，T10f（馬五4亞段底界）對(duì)應(yīng)T9b 之下弱波峰，在高頻處理數(shù)據(jù)體上結(jié)合原始地震剖面和合成記錄標(biāo)定成果可在全區(qū)進(jìn)行馬五4亞段底界面的精細(xì)追蹤對(duì)比。

圖1 大牛地氣田X井合成記錄圖

2.2 利用多參數(shù)反演融合技術(shù)精細(xì)刻畫奧陶系頂部不整合面

前期古地貌刻畫通常是利用地震解釋層位T9b作為奧陶系頂不整合面。從圖1可以看出，受太原組煤層發(fā)育和本溪組地層展布的影響，T9b標(biāo)定在太1段底部煤層發(fā)育處，并不能代表下古生界頂面，奧陶系頂面T9 對(duì)應(yīng)到T9b 下面波峰與波谷轉(zhuǎn)換處。隨著所處區(qū)域的不同，有可能對(duì)應(yīng)到波谷的上沿或者是波峰下沿，在原始地震剖面上無(wú)法準(zhǔn)確追蹤。針對(duì)以上問題，通過(guò)研究區(qū)巖石物理交匯分析，認(rèn)識(shí)到本溪組的鋁土巖與下古生界的碳酸鹽巖具有明顯的波阻抗界面，同時(shí)本溪組具有高自然伽馬的特征；采用多參數(shù)反演即波阻抗反演、自然伽馬反演，再依據(jù)波阻抗、自然伽馬界限值進(jìn)行融合，將波阻抗橫向趨勢(shì)和自然伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的縱向高分辨率充分結(jié)合，利用子體檢測(cè)功能可以快速識(shí)別T9 界面，風(fēng)化殼頂面預(yù)測(cè)誤差小于4 m（圖2）。

圖2 多參數(shù)反演融合剖面與常規(guī)地震剖面對(duì)比圖

2.3 速度建模技術(shù)

為了進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)精度，采用井震約束下速度模型進(jìn)行關(guān)鍵層位的時(shí)深轉(zhuǎn)換。以井點(diǎn)速度為輸入、地震速度空間趨勢(shì)為約束，實(shí)施約束插值實(shí)現(xiàn)速度的定量性（井）與預(yù)測(cè)性（體）融合，用于實(shí)現(xiàn)時(shí)深轉(zhuǎn)換工作。優(yōu)化后速度無(wú)論在垂向結(jié)構(gòu)還是橫向趨勢(shì)上，定量性都有所提升。

3 古地貌單元?jiǎng)澐峙c評(píng)價(jià)

在區(qū)域沉積模式指導(dǎo)下，根據(jù)大牛地氣田風(fēng)化殼上覆本溪組＋太1段地層厚度和馬五1-4亞段殘留厚度變化建立古地貌正演模型（圖3）。正演結(jié)果顯示，古地貌反射特征隨地層厚度變化發(fā)生改變。結(jié)合地震剖面與鉆井?dāng)?shù)據(jù)分析可知，在巖溶高地，馬五1-4亞段殘留厚度薄，T9b 與T10e 呈“兩峰一谷、小時(shí)差”的反射特征，T10f 多位于波谷中，整體呈中低頻的單波或復(fù)合波，難以識(shí)別。隨著馬五5亞段上覆殘留地層厚度加大，“雙波峰、單波谷”形態(tài)發(fā)生變化，T9b 與T10e 之間時(shí)差增大。在巖溶斜坡區(qū)，T10e 呈復(fù)合波，上波谷隨殘留厚度增大，逐漸變?yōu)閷捑彶ü取獜?fù)合波；在斜坡殘丘區(qū)，T10e呈復(fù)合波，當(dāng)馬五4亞段巖溶角礫巖發(fā)育時(shí)，其波阻抗值較低，與馬五5亞段高阻抗形成阻抗差異界面，T10f 呈明顯的中強(qiáng)波峰反射。在上覆地層厚度大、殘留厚度小的侵蝕溝谷區(qū)，T9b波峰下沿不光滑，呈復(fù)合波形態(tài)。

圖3 大牛地氣田古地貌模型正演圖

3.1 古地貌單元?jiǎng)澐?/h3>

本次研究采用印模法和殘余厚度法結(jié)合鉆井開殼層位及古地貌單元反射特征，恢復(fù)研究區(qū)不整合面巖溶古地貌。印模法選擇本溪組與太原組太1段為標(biāo)志層，石炭紀(jì)的沉積是超覆性沉積，必然對(duì)風(fēng)化殼古地貌起到填平補(bǔ)齊的作用；其次不整合面上覆地層的沉積厚度與加里東期侵蝕面呈鏡像關(guān)系。這樣就可以根據(jù)本溪組與太1段的沉積厚度來(lái)反映加里東期的古地貌基本形態(tài)。從加里東期風(fēng)化殼總體上來(lái)看，地層的剝蝕缺失與加里東期侵蝕面呈正相關(guān)關(guān)系，即地層剝蝕越多的地區(qū)，古地貌也相對(duì)較高，地層剝蝕越少的地區(qū)，古地貌也相對(duì)較低。所以研究加里東期古地貌，不但要從上覆地層厚度來(lái)考慮，也要從風(fēng)化殼殘留厚度來(lái)考慮，只有兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，才能真實(shí)地反映加里東期古地貌形態(tài)。根據(jù)正反印模原理，用古風(fēng)化殼界面上、下兩套不同沉積體系的地層厚度［19］，建立研究區(qū)二級(jí)、三級(jí)地貌細(xì)化定量劃分標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

表1 大牛地氣田三級(jí)地貌劃分標(biāo)準(zhǔn)表

以大牛地氣田某井區(qū)為例，巖溶古地貌可劃分為巖溶高地和巖溶斜坡兩個(gè)二級(jí)地貌單元，不發(fā)育巖溶盆地［20］。為了進(jìn)一步細(xì)化三級(jí)地貌的分布情況，將巖溶高地進(jìn)一步劃分為殘丘、臺(tái)地、潛坑等3個(gè)三級(jí)地貌單元；巖溶斜坡劃分為臺(tái)緣—臺(tái)地、階坪、殘丘等3 個(gè)三級(jí)地貌單元；其余區(qū)域劃分為斜坡—溝槽過(guò)渡帶（圖4）。

圖4 大牛地氣田某井區(qū)巖溶古地貌劃分圖

巖溶高地主要發(fā)育于研究區(qū)西南部和北部，上覆地層與下伏地層殘余厚度具有“上薄下薄”的特征，上覆本溪組與太1段厚度薄，小于30 m，局部本溪組缺失。風(fēng)化殼剝蝕層位較深，出露層位以馬五3—馬五4為主，馬五5亞段以上地層殘留厚度小于50 m。巖溶斜坡地層保存較好，為正向地貌單元，馬五5亞段以上地層殘留厚度大于50 m，主要出露馬五上部小層。斜坡—溝槽過(guò)渡帶是由水流溶蝕沖刷、匯聚而形成的負(fù)向地貌單元，具有“上厚下薄”的特征，上覆地層厚度大，馬五5亞段以上地層殘留厚度小于50 m，開殼層位以馬五3—馬五4小層為主。

3.2 古地貌巖溶優(yōu)勢(shì)區(qū)劃分

馬五6+7亞段以含膏云巖和白云巖為主，儲(chǔ)層類型以膏溶孔和白云巖晶間孔為主，巖溶古地貌對(duì)儲(chǔ)層分布具有控制作用。從巖溶古地貌分布情況來(lái)看，巖溶高地殘存厚度最小，最有利于流體下滲；其次，巖溶高地—巖溶斜坡過(guò)渡帶地表徑流發(fā)育，有利于保持流體的溶蝕性，也具有較好的巖溶作用，其中相對(duì)最靠近中央古隆起附近的高地區(qū)域更加有利于溶蝕及發(fā)生膏溶作用［1］134-135，從馬五6+7亞段氣層厚度與馬五1-4亞段殘余厚度分布統(tǒng)計(jì)來(lái)看，也證實(shí)這兩者的關(guān)系是負(fù)相關(guān)（圖5）。根據(jù)氣層厚度5 m 作為取值依據(jù)，對(duì)應(yīng)殘余厚度門限值約為58 m，結(jié)合巖溶古地貌劃分標(biāo)準(zhǔn)、滲流特征、氣層厚度—?dú)堄嗪穸认嚓P(guān)性及產(chǎn)能井分布可知，殘余厚度小于58 m（氣層厚度5 m）為相對(duì)巖溶有利區(qū)（藍(lán)綠色區(qū)域、溝槽為不利區(qū)），以該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大牛地氣田巖溶有利區(qū)進(jìn)行劃分（圖6）：①中西部殘余厚度小于58 m地貌區(qū)（西部巖溶高地、高地—階坪過(guò)渡區(qū)）優(yōu)勢(shì)明顯，面積為512.5 km2，目前多口高產(chǎn)井均位于該區(qū)域；②北部殘余厚度小于58 m 地貌區(qū)（北部巖溶高地、高地—階坪過(guò)渡區(qū)），面積為620.5 km2；③東部殘余厚度小于58 m 地貌區(qū)（除溝槽外的過(guò)渡區(qū)），面積為475.63 km2。

圖5 馬五6+7亞段氣層厚度與馬五1-4亞段殘余厚度相關(guān)性分析圖

圖6 大牛地氣田古地貌分區(qū)評(píng)價(jià)圖

4 結(jié)論

1）針對(duì)馬五1-4亞段波形受煤層強(qiáng)反射和風(fēng)化殼殘留厚度影響、追蹤困難的問題，利用提頻＋多參數(shù)反演的地震層位精細(xì)追蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了奧陶系頂和馬五5亞段頂?shù)汝P(guān)鍵界面的精細(xì)追蹤，風(fēng)化殼殘余厚度預(yù)測(cè)誤差控制在4 m之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了古地貌定性到定量、二級(jí)地貌單元到三級(jí)地貌單元的精細(xì)刻畫。

2）通過(guò)對(duì)開殼層位、不整合面下伏風(fēng)化溶蝕殘留厚度和上覆地層厚度的描述與分析，認(rèn)為任何一種厚度分析法都有其局限性，因此本次研究采用“開殼層位＋殘余厚度法＋印模法”聯(lián)合古地貌解釋技術(shù)，充分考慮了每一種古地貌的劃分因素?？梢娫谶M(jìn)行不整合面古巖溶分析時(shí)必須綜合考慮上覆地層厚度和殘留厚度。

3）根據(jù)巖溶古地貌單元滲流特征，結(jié)合氣層厚度—?dú)堄嗪穸认嚓P(guān)性及產(chǎn)能井分布對(duì)古地貌進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)，殘余厚度小于58 m為相對(duì)巖溶有利區(qū)（巖溶溝槽區(qū)除外）。