综合物探解释在雪峰山盆-山过渡带油气勘探中的应用

陈思宇, 雷 宛, 邵昌盛, 李 怡, 王 凯, 马肖波

(1.中国电力建设集团 昆明勘测设计研究院有限公司，昆明 650051;2.成都理工大学 地球物理学院，成都 610059； 3.四川省核工业地质局二八二大队，四川 德阳 618000)

综合物探解释在雪峰山盆-山过渡带油气勘探中的应用

陈思宇1, 雷 宛2, 邵昌盛3, 李 怡2, 王 凯2, 马肖波2

(1.中国电力建设集团 昆明勘测设计研究院有限公司，昆明 650051;2.成都理工大学 地球物理学院，成都 610059； 3.四川省核工业地质局二八二大队，四川 德阳 618000)

综合利用大地电磁、重力、磁力物探资料，以地质理论为指导，将油气模型的大地电磁(MT)正反演计算作为地质-重磁电物探综合解释的关键环节，以古生界有利储层为主要研究对象，开展雪峰山盆-山过渡带综合物探解释工作和研究。结果表明雪峰山盆-山过渡带内下古生界作为区域性有利储层，早期背斜因受后期构造改造破坏严重，断裂较发育，导致油气逸散；而向斜构造内古生界保存完整，有利于油气运移、储集和保存。雪峰山盆-山过渡带内油气勘探应以构造改造较弱的宽缓向斜为主，以下寒武统碳酸盐岩为主要储层的海相油气成藏组合具有一定的油气勘探开发潜力。

综合物探解释；油气勘探；盆-山过渡带；正演;反演

目前勘探任务的日益复杂，使得地震勘探方法难以取得高质量的资料。而单一地球物理方法存在局限性，必须运用其他手段作为必要的补充。重磁电物探方法虽然精度和分辨率不及地震勘探，但对于重要深度界面展布的研究、断裂及典型构造的划分以及有利油气储集带埋藏和分布的预测可以提供重要依据，其独特的方法和经济效益等特点成为地震勘探方法的重要补充[1,2]。

雪峰山盆-山过渡带属于中国南方海相碳酸盐岩油气远景区，尚处于油气勘探早期。复杂的地质条件、崎岖的地貌特征影响了地震勘探资料的品质[3-5]。在勘探资金有限的条件下，希望尽快了解地质空间结构、构造形态特征及有利油气储集层埋藏分布特征。重磁电物探方法作为地震勘探方法的“先行军”，进行物探资料的综合收集和处理，降低了单一物探方法的多解性，提高解释精度，加快了该区油气勘探的步伐。

本文以雪峰山盆-山过渡带海相碳酸盐岩型油气有利储层为目标，介绍了地质-地球物理综合解释思路。该思路充分应用MT、重/磁力油气藏模型联合正反演计算，通过提取出油气地质-地球物理理论异常特征，将理论异常特征与实际特征进行反复比对，综合不同物探方法的优势，研究褶皱、断裂、有利油气储集层埋藏分布特征。

1 思路和方法

以活动论的构造历史观为指导[6]，以岩石物性为基础，以综合地球物理研究为手段，着重实现理论模型与实测数据相结合、正反演计算与物探剖面相结合，通过建立符合工区地质特征的地球物理模型，将定性解释与定量解释、物探成果与地质融合，最终实现油气地质与地球物理的综合解释。

按照上述思路，利用雪峰山盆-山过渡带约2×105km2的1∶1 000 000重力资料及航磁资料，1 620 km重磁电综合物探测量剖面，其中大地电磁测量物理点2 790个，重磁剖面830 km(图1)，结合现有地质及物性资料，按照以上综合解释思路，展开地质-重磁电物探综合解释工作与研究，细化和深化剖面解释，将 (油气)地质理论与地球物理勘探模型进一步融合，揭示地质空间结构和构造形态特征。

图1 工区及物探测线位置Fig.1 Position of the performance region and geophysical profiles in the Xuefengshan basin-range transition belt

在技术方法上，垂向分层以MT资料为主，结合密度界面、剖面反演结果和航空磁测(ΔT)磁异常特征。参考雪峰山盆-山过渡带物性统计资料[7,8]，开展适用于本工区的重磁电模型正演研究，以重磁电理论异常特征来指导实际综合解释工作。断裂及构造的推断主要依据是重磁平面和MT剖面异常的特征；将综合物探成果与地质、物性资料充分融合，从而划分出岩体和油气分布范围[9,10]。综合解释的具体思路如下。

a.在MT定性资料分析的基础上，运用Bostick变换、Occam反演、快速松弛反演、非线性共轭梯度反演等多种反演方法[11,12]，建立电性剖面结构。

b.对经过位场处理与转换的重、磁区域及剖面异常，结合地质资料进行定性解释，建立宏观地质结构模型。该地质模型可以是粗略的，对地质-地球物理综合解释起到宏观控制的作用。

c.提取并建立典型褶皱、断裂和油气藏模型，进行重磁电物探构造/油气模型正演计算，总结出理论重磁电综合物探异常特征。

d.系统研究综合物探剖面的(油气)地质背景，提取实测重磁电物探异常特征，与总结得到的理论异常特征进行对比分析，进行重磁电联合反演解释，建立精细地质结构模型，进行地质-重磁电物探综合解释。

e.综合研究各类物探定性、定量计算成果，结合油气地质资料，确定主要地层的展布特点和深部发育形态，分析隐伏岩体，划分有利油气重点区带；同时，充分应用MT油气模型正反演计算与分析成果，推测有利目的储层的空间展布情况。

以上各步骤并不是孤立进行的。不同方法之间存在紧密的横向联系，在不同的解释阶段，各个环节也有纵向因果衔接关系，这就决定了在认识上要经过多次反馈,使每一种资料所得出的解，成为另外资料再解释时的约束条件,最终完成地质-重磁电物探综合解释[13-17]。其解释过程如图2所示。

图2 地质-重磁电物探综合解释方法流程图Fig.2 Flowchart of geological-gravity, magnetic and MT data’s integrated interpretation

2 地质-地球物理综合解释效果

2.1 地质与区域地球物理概况

雪峰山盆-山过渡带属于中上扬子地块，构造变形强烈，主要发育隔档式和隔槽式褶皱带。迄今，已在泥盆系-下三叠统成藏组合(简称：上组合)及中生界陆相层系中发现了大量油气田；但针对上震旦统灯影组-志留系成藏组合(简称：下组合)的油气勘探相对薄弱且成效不够理想。而区内下组合分布面积大，具备良好的油气成藏地质条件，因此，迫切需要针对下组合元古界有利储层进行地质-物探综合研究，优选有利油气区带[18-20]。

雪峰山盆-山过渡带内重力布格异常值呈“西低东高”特征，异常条带走向以北东向为主，反映该区主要构造的走向为北北东—北东向。在盆-山过渡带西部的WL及邻区范围内，布格重力异常值普遍呈低值特征。自西向东，布格重力异常值小幅升高。

雪峰山盆-山过渡带内，ΔT磁异常值总体呈低值特征，磁异常带的走向以北东和近东西向为主。异常规模大，但幅值低，推测主要是中等或弱磁性的浅变质基底增厚或向上隆起所致。在WL及邻区范围内，磁异常总体较低，反映上覆沉积盖层以无磁及弱磁性地层为主，强磁性深变质基底埋藏较深。在盆-山过渡带西部，WL及邻区范围内选取一条典型重磁电综合物探剖面(WL02线)进行雪峰山盆-山过渡带构造格架及油气赋存特征的分析。

2.2 地质-重磁电物探剖面综合解释

2.2.1 重磁电特征

在重磁电综合物探剖面上，布格重力异常呈“西高东低”特征，高值范围反映出上覆沉积盖层较薄或缺失，低值范围反映出盖层较厚；同时，推测高、低值布格重力异常与下伏新元古界顶面的隆起、凹陷有关；此外，剖面东部的相对低值区与地质剖面上的断层位置有所对应。

由于WL02线跨经的构造单元浅地表主要为沉积岩地层，均呈弱磁性甚至无磁性。磁力异常曲线主要反映出深部火成岩活动强弱和高磁性基底顶面的埋深变化特征。

MT连续介质反演断面图可以较好地反映出WL02线跨经的构造单元垂向上各地层的电性特征。勘探深度10 km范围内，可划分出5套电性层。

a.下三叠统-上二叠统高阻电性层：视电阻率值为300～800 Ω·m，岩性以灰岩为主，厚度不超过1 km，普遍沉积于宽缓复式向斜核部。

b.(下二叠统-)志留系-上奥陶统：视电阻率值为30～100 Ω·m，岩性以砾岩、砂岩及粉砂岩等为主，厚度仅数百米。该套低阻地层主要出露于向斜及背斜翼部，如在WL02-011～020号测深点及WL02-026～029号测深点所对应的位置。

c.中奥陶统-中寒武统高阻电性层：视电阻率值为300～400 Ω·m，岩性以灰岩、白云岩及页岩为主；整条剖面上发育厚度较大且稳定，约为2 km；在MT反演断面图中较容易追索，普遍在复式背斜核部出露地表，如WL02-029～053测线段和WL02-076～097测线段所对应的位置。

d.下寒武统-晚元古界上部低阻标志电性层：视电阻率值<10 Ω·m，岩性以白云岩及灰岩等为主，厚度约为1 km，在断面图中可连续追索，可塑性好，其上界面埋深的海拔高度为-2～-3 km，是下组合古生界储层的主要层位。

e.前晚元古界上部相对高阻层：视电阻率值在数十至数百欧姆·米，与上覆低阻标志层界限不明显，变质岩系地层，推测其上界面埋深的海拔高度为-4～-5 km。

图3 WL02线地质-地球物理剖面综合解释成果Fig.3 Results of geological-geophysical data’s integrated interpretation for the WL02 profile

2.2.2 综合解释

综合重力、磁力、MT反演断面图异常特征，密切结合地质、物性资料及MT模型正反演计算成果，可以准确地反映出WL02线跨经雪峰山盆-山过渡带内隔槽式褶皱带的大地构造单元特征，涉及的主要构造有：桩号WL02-001～020测线段为赵家坝复背斜；桩号WL02-026～052测线段为洛龙背斜，背斜形态开阔平缓；桩号WL02-085～101测线段为天星-芙蓉江-大垭背斜。整条测线内可确定3条断裂，主要位于测线东段，均为Ⅳ级断裂，对上覆沉积盖层厚度控制作用不明显。

2.3 油气地质-物探综合解释

油气地质-物探综合解释是以油气地质理论为基础，以MT油气模型正反演计算为重要手段，精细研究地下地电结构，推断有利油气储层空间展布特征，依据物性统计规律、主要构造单元地质特征、区域油气地质特征、地球物理场特征、MT实测工作参数等因素，通过使用与实际MT资料处理、解释相同的技术方法来进行拟合计算。

MT油气藏模型中，下古生界有利储层的视电阻率值特征充分参考了WL及邻区实测物性统计参数(表1)。第四系至前晚元古界上部地层电阻率值及密度值依次呈“低、高、低、高、低、高”特征。

经饱和煤油及饱和盐水岩样测试，模拟结果显示，当古生界赋存油气时，地层电阻率值较饱和盐水状态升高，升高范围约2 000 Ω·m,利用实际综合物探异常特征及油气地质背景指导初始MT油气地质模型建立。WL02线西段典型复式向斜MT油气藏模型正反演成果见图4、图5。

表1 WL地区地层电阻率值特征Table 1 Resistivity characteristics of strata in WL area

该复式向斜核部地表出露地层为志留系韩家店组(S2h)及部分下二叠统，多以低阻泥页岩为主，封盖性较好，厚度较薄，约为300～600 m。该层位于P1-O3低阻电性层上部，视电阻率约为15 Ω·m，是区内较优质的区域性盖层。

下伏低阻志留系小河坝组(S1x)中薄层粉砂质页岩地层，视电阻率值在10 Ω·m左右，厚度为50～75 m，为浅水陆棚-滨岸潮坪沉积，是海相上组合的主力储集层。该储集层下部为一套由志留系龙马溪组及其下部奥陶系五峰组黑色碳质泥、页岩为主地层，有机质丰富，是区内分布稳定的优质烃源岩；视电阻率值较低，为20～50 Ω·m，主要位于P1-O3低阻电性层下部。

厚层(O2- C-2)高阻电性层内发育海相下组合的2套主力储集层，分别为奥陶系湄潭组储层和寒武系后坝组及毛田组储层。湄潭组储层多以岩屑粉砂岩为主，视电阻率值较高，约为200 Ω·m；而后坝组及毛田组储层以灰岩、白云岩为主，视电阻率值相对更高，最高达400 Ω·m，累计厚度近1 km，受浅层构造运动影响小，说明储集层具有良好发育条件[21]。

图4 油气模型MT频率-视电阻率剖面图Fig.4 Oil-gas models’ frequency-apparent resistivity profile of MT method(A)构造地质-地球物理模型; (B)油气地质-地球物理模型

图5 油气模型MT二维连续介质反演剖面图
Fig.5 Oil-gas models’ 2D continuous media inversion of the MT profile
(A)构造地质-地球物理模型; (B)油气地质-地球物理模型

由最终油气地质模型(图6)得出，该典型复式向斜带储集层发育厚度较大，但在东侧毗邻的次级背斜带出露地表。综合物探特征与油气地质条件判断，该典型复式向斜带海相下组合“生储盖”各套地层发育完整，且上组合等多套储集层发育，是本区的重点有利油气远景带，重点目的储层为下组合奥陶系湄潭组和寒武系后坝组、毛田组碳酸盐岩地层。

图6 MT正反演计算最终油气模型
Fig.6 Final oil-gas models of MT data’s forward and inversion computation
(A)构造地质-地球物理模型; (B)油气地质-地球物理模型

3 结 论

立足于中国南方海相碳酸盐岩油气远景区，充分发挥重磁电物探方法联合正演在地质-地球物理综合解释中的作用，提取出雪峰山盆-山过渡带内各类典型构造、断裂及油气藏的重磁电理论异常特征。将理论异常特征作为提取实际地电模型及油气储集层空间展布的重要对比依据，完成了(油气)地质-地球物理综合解释。

通过该综合解释方法的应用，进一步查明了雪峰山盆-山过渡带内有利油气成藏构造多为构造运动相对薄弱的宽缓向斜带；构造带内以下寒武统为主要储层的海相油气成藏下组合具有勘探远景。

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Application of integrated geophysical interpretation in petroleum exploration of Xuefengshan basin-range transition belt in Hunan, China

CHEN Si-yu1, LEI Wan2, SHAO Chang-sheng3, LI Yi2, WANG Kai2, MA Xiao-bo2

1.KunmingEngineeringCorporation,PowerConstructionCorporationofChina,Kunming650051,China;2.CollegeofGeophysics,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;3.No.282BrigadeofSichuanNuclearGeologicalBureau,Deyang618000,China

Using the magnetotelluric (MT), gravity and magnetic data and the geological theory, taking the magnetotelluric sounding forward and invert computation as the key link of integrated interpretation, and taking the Paleozoic favorable reservoirs as the main object of study, the authors carry out the integrated geophysical interpretations and surveys of the basin-range transition belt in Xuefengshan. The study results show that the lower Paleozoic sediments form the regional favorable reservoir of the Xuefengshan basin-range transition belt, but the anticline is destroyed deeply by the tectonic deformation and its faults develop, leading oil and gas to escape easily and vertically, and the Paleozoic strata in the syncline are perfectly preserved and favorable to the migration, storage and conservation of oil and gas. The direction of the oil and gas exploration in the Xuefengshan basin-range transition belt should focus on the wide-slow synclines subjected by relatively weak tectonic deformation, and the marine hydrocarbon accumulation combination taking the carbonate rock of the Lower Cambrian as the main reservoir has a certain exploration and development potential of oil and gas.

integrated geophysical interpretation; petroleum exploration; basin-range transition belt; forward computation; inverse computation

10.3969/j.issn.1671-9727.2014.05.08

1671-9727(2014)05-0588-08

2013-04-20 [基金项目] 中国地质调查局地质调查项目(1212011220750)

陈思宇(1989-)，男，硕士，助理工程师，研究方向:地质地球物理综合解释, E-mail:gp_chensiyu@163.com。

TE132.14

A