北部湾盆地徐闻探区南部断阶带水下扇体的识别与解释

王寅虎,施琰,张秀萍,王巍 (中石化江苏油田分公司地质科学研究院,江苏扬州225009)

陈予涵 (有色金属华东地质勘查局,江苏南京210007)

苏朱刘 (长江大学地球物理与石油资源学院,湖北武汉430100)

北部湾盆地徐闻探区南部断阶带水下扇体的识别与解释

王寅虎,施琰,张秀萍,王巍 (中石化江苏油田分公司地质科学研究院,江苏扬州225009)

陈予涵 (有色金属华东地质勘查局,江苏南京210007)

苏朱刘 (长江大学地球物理与石油资源学院,湖北武汉430100)

北部湾盆地徐闻探区南部断阶带,地震资料品质较差。综合区域地质背景和单井岩心相分析认为,南部断阶带为近岸水下扇沉积。在建立该区层序地层格架的基础上,通过剖面分析、速度分析、时频及相干性分析等多种技术手段刻画近岸水下扇体,包括水下扇的期次、形态、范围及发育情况,最终在徐闻探区南部断阶带涠洲组识别出6期扇体。扇体的扇根和扇中互相叠置,扇根为盖层和遮挡层,扇中为储层,可形成有利的储盖组合,作为徐闻探区下步勘探的有利区带。

水下扇体;断阶型;北部湾盆地

1 地质背景

徐闻探区位于北部湾盆地东部,地理位置处于广东省湛江市雷州半岛南部及半岛东西两侧的海域。该区主要开展了重磁、电法、二维地震及三维地震等物探工作,完成钻井4口。其中,xwx3井揭示从古近系-新近系的涠洲组二段上部到三段下部发育不同期次的近岸水下扇,这些扇体为多期快速沉积,纵向上多期叠合,平面上交叉展布,形成了复杂的沉积格局。

2 涠州组扇体识别难点

图1 地震剖面前积现象图

由于扇体分布紧邻边界断层,且处于三维工区的南部边界,地震资料存在边界画弧现象,断阶带波组反射特征受到一定的影响,在一定程度上给扇体的识别带来干扰。由于涠洲组冲积扇扇体本身的特殊性,导致其在地震剖面上的反射特征不明显,只有个别扇体在地震剖面上存在前积现象(图1),大部分扇体的反射特征不明显,整体反射比较杂乱。为此,必须寻找扇体的预测依据。

xwx3井声波测井资料显示,近岸水下扇的速度高达4500～6000m/s,且岩性界面少,不易形成反射界面,合成记录显示该段反射基本为空白,又因该井位于工区的边界,因此过xwx3井的沿倾向地震剖面上,大套扇体多为杂乱反射。横向上,xwx3井涠洲组三级层序的平均层速度比其他井高1500m/ s,且第一次取心资料显示岩性为杂色混杂中-粗砾岩、叠瓦状砾岩、混杂细-中砾岩,由此推断高速混杂的砂砾岩体内部反射杂乱;而深凹带正常砂泥岩成层性好、反射连续。2种沉积地层之间在横向上存在的地质边界表现在地震剖面上就是从连续到不连续,从反射好到反射杂乱。

基于以上分析及实际剖面情况,尝试应用多种方法预测扇体分布,如测井约束地震反演、多种地震属性体和沿层属性的分析等。但不是所有方法都能有效应用于扇体识别。如使用测井约束地震反演时,由于xwx3井涠洲组地层声波时差相对于其他井较小、地层速度很高,造成反演后的波阻抗数据体切片上,以xwx3井为中心,波阻抗向四周呈圆形逐渐减小,不符合地质规律,不利于扇体识别。在地震反演不能满足预测要求的情况下,对涠洲组扇体的识别采取以下技术组合:将不同期次发育的扇体落实到每套层序格架中,利用速度场的空间变化确定扇体发育总方向,相干体捕捉反射异常带,频谱分析区分地质异常体,其余层间属性 (道相关、瞬时频率、地层倾角等)加以辅助识别扇体特征。

3 识别方法

3.1 剖面特征

参考济阳坳陷陡坡扇地震剖面特征[1](在沿倾向的地震剖面上,砂砾岩扇体反射的连续性是多变的,一般表现为各期扇体的顶面和扇端的连续性强,内侧靠近断层面附近的扇根部位反射杂乱或无反射;在沿走向的地震剖面上,典型扇体的外包络多呈丘状反射,反射强度最高的部位多为扇中,向扇端方向内幕反射连续性变好,向扇根方向连续性变差),对徐闻探区三维地震资料开展了详细的沉积体反射特征识别研究,发现沿扇体倾向地震资料反射特征不明显,但沿扇体走向存在丘状反射特征 (图2),且整体呈透镜状。

图2 沿扇体走向存在的丘状反射特征图

3.2 层序地层格架建立

综合应用地震、测井、岩心资料,必要时结合古生物及其他分析化验资料,在正确识别层序界面的基础上,进行区域对比和综合分析,建立地震层序格架和等时层序地层格架[2]。根据已钻井地层层序对比将涠洲组分成6个三级层序(SQW1～SQW6)。涠洲组沉积早期水体较浅,在陡岸大断层的下降盘形成冲积扇沉积;随着湖侵的不断深入,形成最大湖泛面,在大断层的下降盘形成水下扇沉积;之后水体变浅,在大断层的下降盘形成冲积扇沉积,在北斜坡形成河流沉积。该次研究在地震剖面上解释出的6个层序界面中SQW2～SQW4均对应水体变深、沉积物粒度变细的过程;SQW5对应早期湖侵至最大湖泛面,而后水体逐渐变浅,沉积物由粗到细又由细到粗的过程。

3.3 速度场分析

为检查原始地震速度剖面上能否体现出南部断裂带部分区域的高速特征,应用地震叠加速度转换生成层速度场,所建速度场恰恰在xwx3井的周边存在很大范围的速度异常(见图3、4)。速度场的高速带集中在xwx3井周边及其以东区域,而工区的东南角区域速度低,与北部区域没有明显的差别。

3.4 时频分析

图3 速度场平均速度剖面图

时频分析是通过提取薄互层的结构信息来研究砂砾岩体内幕变化的手段,只要原始地震数据中的岩石类型有差异,频谱分解就能提供相当高的分辨率。但是如果岩石具有相近的速度,频谱分解不一定能将其区分开。xwx3井涠洲组6套层序中发育有5期扇体,具有高速特征,与斜坡带的xwx1井和xwx2a井有明显的速度差异,因此在谱分解沿层能量切片上能很好地反映高速到低速的变化带。

图4 沿目的层T3向下50ms时窗内平均速度图

在一定频带范围内,将地震道滤波展开,从而得到目的层段的优势频率。由于砂砾岩扇体的多旋回性,其每一旋回体具有不同的时频特征。如SQW5上部扇体优势频率是25Hz,通过对谱分解后25Hz时频体提取的目的层段能量响应属性,可以判断2期扇体的岩性边界 (图5)。

3.5 相干分析技术

相干分析技术是根据波形的相似性,将三维地震反射数据体从连续性过渡到不连续性,通过量化处理地震相干属性,产生一个新的 “连续性”数据体,以突出地震同相轴的不连续点或突变点,生成可解释的断层和隐蔽地层构造的图像,相干值的趋势性变化可反映物性的变化。相干技术不仅能有效识别出常规构造解释难以发现的断层,而且还可以研究岩性、岩相的横向非均匀变化,并借以划分沉积相带及预测有利储集相带的分布。因此,相干体分析技术可以用来追踪砂砾岩扇体和确定扇体边界。

过xwx3井主线190线相干体剖面(图6)显示,该井钻遇地层的相干性至上而下逐渐变好,而向北存在小范围的稳定反射条带,预示着地层沉积稳定,扇体欠发育。横向相干性通过提取层段内相干值的平均值来判断,计算结果能很好地体现层段内地震相干性的总体强弱。如扇根相干性最差,对应相干值最小;而扇中和扇端相干性逐渐变好,相干值逐渐变大,直至地震反射连续性比较好的区域相干值的平均值接近于1。因此,理论上在研究区相干值的平均值属性图上,划分扇体边界就是寻找南部断阶带相干差-较差区域与相干性好区域的边界。

3.6 各类属性综合分析解释扇体分布

该次扇体分布预测应用的相干类属性还包括the geofeature mapping attribute和the multitrace horizon attribute等。2种属性分别应用不同的数学计算方法计算地震道间的相似性。the geofeature mapping attribute异常体探测能够检验固定时窗内突然出现的地震反射变化,可以提供指定方向的地震反射比较结果:相似值越大沉积越稳定,地层变化不大;相似值越小表示地震反射波形出现突然变化,也标志着该时窗内的岩性突变,即出现异常体或者断层。而the multi-trace horizon attribute可以计算2个层面之间的简单相关性和倾角相关性。应针对不同的沉积地层选择不同的属性。

先期研究分析表明,瞬时振幅剖面上存在严重的能量不均现象,特别是在南部断阶带火成岩发育,因此在利用振幅类属性识别扇体时,需谨慎使用。该次研究主要利用提取的目的层段内的瞬时频率、瞬时相位、带宽、半能量时窗等属性加以分析和应用。

图5 SQW5上部扇频谱分解25Hz能量分布图

图6 相干体剖面

4 识别结果

研究区涠洲组SQW2～SQW6共预测出6套扇体,该次研究重点刻画了SQW3扇体。在SQW3顶、底的解释控制下完成扇体的顶面及厚度解释。

综合利用该层段内方差平均值、多道相关值、瞬时频率属性、层序顶面向下10ms倾角切片属性(图7)圈定扇体分布范围,预测结果显示,紧贴边界断层自西向东可能发育有3个扇体 (图8中①、②、③号扇体),扇根和扇中互相叠置,向北方向扇体厚度迅速减薄。

5 结论

1)在地震资料品质不高的情况下,可能采用多种技术 (测井约束地震反演、多种地震属性体、沿层属性的分析和组合法)把水下扇的期次、形态、范围及发育情况刻画出来。

2)在徐闻探区南部断阶带发育水下冲积扇,可以形成砂岩成藏组合,盖层主要为扇根非常致密的砾岩,储层主要为扇中砂体,因此南部断阶带是该成藏组合的有利勘探区带。

图7 SQW3层序顶面向下10ms倾角属性图

图8 SQW3层序扇体埋深预测图

[1]姜素华,林红梅,王永诗.陡坡带砂砾岩扇体油气成藏特征——以济阳坳陷为例[J].石油物探,2003,42(3):313～317.

[2]纪友亮,张世奇.陆相断陷湖盆层序地层学[M].北京:石油工业出版社,1996.

[编辑] 龚丹

P631.44

A

1000-9752(2014)12-0065-05

2014-05-27

国家科技重大专项(2011ZX05005-005-004)。

王寅虎(1974-),男,1995年大学毕业,高级工程师,现从事地质和地球物理综合研究工作。

苏朱刘(1963-),男,博士,教授;E-mail:bhy6412@sohu.com。