川东北通南巴地区三叠系膏盐岩盖层预测

魏水建，冯 琼，冯 寅，袁书坤

(1.中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石化集团 国际石油勘探开发有限公司，北京 100083)

中上扬子海相地层蕴藏着十分丰富的天然气资源。勘探实践证实，保存条件是南方海相油气勘探的关键，而盖层条件是最重要的控制因素之一[1-3]。中上扬子海相地层纵向上存在2套区域优质盖层，即三叠系膏盐和志留—寒武系泥岩，它们影响了南方油气分布。目前，有关南方优质区域盖层的分布尚不明确，相关预测技术也未形成，制约对该区的整体评价。因此开展地震盖层综合识别和预测技术研究，逐步形成针对区域优质盖层的识别和预测技术，明确区域优质盖层分布，对指导中上扬子海相油气勘探具有重要的指导意义。本文以通南巴地区为目标，对中上三叠统膏盐岩开展了识别预测研究，旨在解决中上扬子海相地层的膏盐岩盖层预测问题。

1 地层特征

钻井揭示，三叠系膏盐岩主要分布在雷口坡组和嘉陵江组，飞仙关组飞四段也有局部分布。连井对比分析表明：飞四段膏岩主要分布在地层的顶部和中下部，呈薄层夹于白云岩之间，横向分布较稳定，为一套比较好的盖层；嘉二段存在多套膏岩，中厚层，横向分布广且稳定，为区域有效盖层；嘉四五段发育大套膏盐岩地层，厚度大，由于挤压蠕动，横向分布不稳定，受断层带控制，厚度分布与断裂有密切关系；雷口坡组发育几套膏盐岩地层，主要位于下部，由河坝2往马1方向膏岩呈变多变厚的趋势(图1)。

图1 川东北通南巴地区hb2-hb1-cf82-ma1连井对比剖面

2 盖层地球物理响应特征

2.1 膏盐岩岩石物理特征

通南巴地区三叠系地层主要岩性有白云岩、灰岩、膏岩、盐岩和泥岩等。不同岩性岩电特征统计表明，在碳酸盐岩背景中，盐岩具有低速、低密特征，在速度、密度曲线上易于与其他岩性加以区分。而膏岩由于与白云岩和致密灰岩同样具有高速的特点而不能用速度资料加以区分，但膏岩密度范围在2.84～2.93 g/cm3之间，与白云岩和致密灰岩有较大的差异，交汇图上膏岩数据点位于正上方，与其他数据点分异明显(图2)。

2.2 测井响应特征

测井岩电特征分析表明，盐岩和膏岩由于其特殊的物质结构，使测井值常趋于某一特定值，成为测井资料判识盐岩和膏岩的基本标准[4]。其中，盐岩声波时差值约63 μs/ft，体积密度约2.1 g/cm3，中子孔隙度接近于零，自然伽马呈最低值，自然电位为基值响应，深探测半径的电阻率为高值响应，井径由于钻井液的浸泡溶解作用常出现扩径。膏岩的测井响应为，硬石膏的声波时差约50 μs/ft，体积密度约2.98 g/cm3，中子孔隙度趋于零，自然伽马呈最低值，自然电位为基值响应，电阻率呈高值响应，井径接近钻头直径。泥岩具有高伽马、高声波时差、低密度、高中子、低电阻的电性特征。

图2 川东北通南巴地区三叠系不同岩类速度—密度交汇图

图3 川东北河坝1井膏盐岩厚度变化地震模型正演

2.3 地震响应特征

2.3.1 正演模拟

在通南巴地区三叠系地层中，膏盐岩分布具有不同的特征。通过钻井分析，可分为雷口坡型(大套灰岩或云岩夹薄层膏岩)、嘉四五型(大套膏盐岩夹薄层灰岩或云岩)、嘉二型(中层膏云岩互层)和飞四型(膏云岩薄互层)等4种类型。利用河坝1井速度，对上述4种类型盖层发育模型进行了模型正演(图3)。结果显示嘉四五型地震反射振幅最强，嘉二型地震反射振幅次之，飞四型地震反射振幅最弱。研究表明，膏盐岩层厚度与地震振幅属性具有一定的正相关性，膏盐岩层厚度越大，地震振幅越强；同时振幅强弱还与围岩的厚度及盖层与围岩间的相互组合有密切关系。

2.3.2 地震反射特征

通过单井合成记录标定及连井对比，膏岩及盐岩层与围岩具有较强的波阻抗差异，在地震剖面上表现为较强振幅特征；厚膏盐岩层由于具有较强的柔韧性受不同期构造运动影响而经常产生揉皱现象，而薄膏岩层由于更多地受周围围岩的控制而具有很好的成层性(图4)。

厚层膏盐岩具有较强的可塑性，极易发生揉皱变形及蠕动，受后期构造运动的影响，其厚度分布明显受断层控制，在断层发育部位膏盐岩厚度明显增加。

3 膏盐岩盖层地震预测

3.1 基于神经网络的地震相分析

盖层分布与特定的沉积环境和相带有密切的关系。地震资料上的表现包含了其原始沉积环境、岩相、成岩作用等许多信息。这些信息可通过地震反射参数(如反射结构、外部几何形态、振幅、连续性、频率等)来体现[5-9]。

图4 川东北通南巴地区连井地震反射剖面

针对通南巴地区，在测井相研究成果的基础上，通过地震相分析开展了盖层发育有利区(相)带研究。通南巴地区雷口坡组上段地震相图显示由北东往南西方向，存在明显的相带变化(图5)。

3.2 地震属性分析

地震属性分析主要是在准确的盖层标定基础上，提取地震波的振幅、波形、频率、相位等参数的变化幅度进行分析，找出对区内盖层反应敏感的属性参数，用于储集层横向预测[10-11]。模型正演及地震反射特征分析表明，膏盐岩厚度与地震振幅之间存在正相关关系。利用振幅属性能较好地反映膏盐岩的平面分布特征。雷二—三段均方根振幅属性，表现为东北部强振幅，西南偏弱，其平面分布趋势与井点膏岩厚度分布及地震相展布吻合较好。

图5 川东北通南巴地区雷口坡组上段地震相

3.3 小波分频解释技术

分频解释技术将地震数据由时间—空间域转换到频率—空间域，时间域的最大反射振幅值，对应着频率域的最大振幅能量值[12-14]。时—频转换将产生一系列的具有单一频率的振幅能量体，在不同频率的三维地震能量体上，可以看到薄层干涉特征。应用分频解释技术对黑池梁构造三维地震数据体进行分频计算，以检测膏盐岩盖层的分布范围以及空间沉积特征。不同频段的地震属性体对不同厚度的地质体反应的灵敏度不一致，通过频率扫描，飞四段和雷二、三段膏盐岩的频谱成像最佳频率响应位于30～45 Hz之间，通过对40 Hz频率体的振幅能量值的刻画，能较好地反应薄膏岩层的平面展布特征(图6)。整体上分频属性揭示膏盐岩厚度东北部相对偏厚，与地震属性及地震相分析结果一致。

3.4 密度反演预测优质盖层分布

盖层测井响应特征分析表明，膏盐岩地层在密度曲线上有较好的分异度，膏岩具有高密度特征，盐岩具有低密度特征，膏盐岩与围岩在密度上有较大的差异。为此采用了拟声波曲线重构技术，用小波多分辨率分解法和信息融合方法将密度曲线转换为拟声波曲线，进行拟声波反演[15]。

图6 川东北黑池梁构造

拟声波曲线与声波曲线具有相同的量纲，与密度曲线相似，但细节上又有变化，重构拟声波曲线对膏盐岩分辩能力明显提高。利用拟声波曲线开展特征曲线约束反演，反演剖面红色区与密度曲线反映的膏岩段吻合较好，能有效预测膏盐岩盖层分布(图7)。

图7 川东北通南巴地区膏盐岩特征曲线反演剖面

4 盖层预测及与油气的关系

结合地质地球物理综合研究，结果表明膏盐岩在全区都有分布，厚度平面变化较大。在研究区中部断裂带附近膏盐岩较发育，最大厚度达800 m，其他地区厚度为200～400 m左右。厚度差异主要由于嘉四五段及雷一段厚层膏盐岩的蠕动引起，其他各层段膏盐岩厚度分布比较均匀，且连续分布(图8)。

研究区纵向上分布有多套膏盐岩(图9)，是非常好的区域盖层，可以对油气起很好的保护作用。但由于各套地层在厚度等方面的差异，在封盖条件上有所区别。嘉二段膏岩的单层厚度较飞四段和雷二三段膏岩层大，分布稳定，封盖有利，但其与飞四段膏岩层一样，受上下围岩影响脆性较大，遇断层容易错断，形成油气逸散的通道。嘉四五—雷一段是本区膏盐岩分布最厚的地方，既有膏岩，又有盐岩，该套地层具有较大的塑性流动性，在断层错动规模不大的情况下，膏盐岩层的塑性蠕动可以对断层起自封闭作用，能够很好地防止油气的逸散，但在断层错动较大的地区存在遮挡风险。该套膏盐岩层在川东北地区分布较广(普光、元坝)，在川东南地区部分剥蚀缺失，其分布与南方现有大型油气田的分布基本一致，分析认为该套膏盐岩层是南方油气保存的关键。

图8 川东北通南巴地区上组合膏盐岩预测厚度

图9 川东川通南巴地区Inline1121线构造与盖层赋存剖面

5 结论

通过对川东北通南巴地区膏盐岩盖层岩石物理特征分析，以三维地震资料为基础，充分融合钻井、地质和测井信息，建立了一套适合该区膏盐岩盖层预测技术方法。应用该方法，有效地预测了膏盐岩盖层的纵横向分布，对该区保存条件进行了评价，同时对南方海相其他地区同类盖层评价具有一定的参考意义。

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