辽中北洼锦州A区东营组浊积扇地震描述研究

张志军，周东红

中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽300452

辽中北洼锦州A区东营组浊积扇地震描述研究

张志军*，周东红

中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽300452

针对渤海油田辽中北洼锦州A区东二下段不同类型浊积扇内部反射结构及其地震响应特征认识难度大的问题，开展了浊积扇地震描述研究。从浊积扇形成机理出发，根据围区钻遇浊积扇体不同部位探井的相应井段的岩性及组合结构等典型特征，对不同浊积扇沉积亚相的沉积特征、岩性结构、测井和地震响应特征进行了系统的分析和描述。在此基础上，建立不同类型浊积扇模型进行地震正演模拟，并对其地震响应特征进行了深入研究，最后利用地震多属性预测技术对浊积扇的内幕进行了精细地刻画。预测了辽中北洼锦州A区东营组浊积扇有利储层发育部位，研究结果对该区浊积扇岩性油气藏勘探具有指导意义。

渤海油田；辽中北洼；浊积扇；地震正演模拟；地震属性

引言

随着渤海油田辽东湾勘探程度的不断深入，油气勘探目标逐渐从构造油气藏转向隐蔽岩性油气藏，从凸起中高部位逐渐转向深层。辽中凹陷东二下段岩性油气藏是该凹陷今后重要的勘探方向，而三角洲前缘浊积扇就是辽中凹陷内岩性油气藏的一种重要类型［1-3］。近年来，通过对渤海海域辽东湾地区浊积扇的研究发现，这些浊积扇多分散或成带分布在东二下段三角洲砂体的前方，横向连片分布，垂向相互叠置，且形态大小差异很大。

目前辽东湾地区通过钻探已证实的浊积扇有锦州31-6、锦州20-2N等。该区多口探井在东二下段钻遇浊积扇砂岩，并有良好的油气显示。特别是在锦州20-2N东二下段湖底扇钻探JZ20-X井，发现近30m的油气层，DST测试单层产能超过千方，展示了该类油气藏良好的勘探前景。然而，在浊积扇岩性油气藏勘探中取得了一定的成果的同时也认识到，该类油气藏的发现多具有偶然性，这主要是由于浊积扇与围岩的岩性、物性差异不大，造成了对该类油气藏沉积模式、内部结构及其地震响应特征认识不清楚，从而无法明确其发育规律及分布特征。这就使得钻探该类地质体的时候存在很大风险，并严重制约了对该类油气藏的预测和勘探。因此，为了更加准确、有效地识别和预测浊积扇的储层分布，就必须系统地分析浊积扇不同部位的地震沉积特征，建立完善的浊积扇储层识别和预测技术，从而探索出一套适用于辽东湾探区浊积扇体的地震描述技术。

本文在对辽中北洼锦州A构造区浊积扇体在地震剖面上典型反射形态进行归纳总结的基础上，结合钻井数据建立了不同类型浊积扇模型并进行正演模拟，同时通过多种地震属性对浊积扇内幕进行了精细刻画，在此基础上预测了勘探有利区。研究成果不仅对辽中北洼锦州A区东营组浊积扇岩性油气藏勘探具有重要的指导意义，也丰富与完善了渤海油田隐蔽油气藏勘探技术系列。

1 区域地质背景

辽东湾地区是下辽河裂谷盆地向渤海海域的自然延伸，属于发育在华北克拉通上的裂陷盆地。辽中凹陷位于辽东湾的中部，具东断西超的箕状特征，古近纪东营期东部以陡坡断裂坡折带与辽东凸起相连，西部以同沉积缓坡坡折带与辽西凸起过渡。锦州A构造区位于辽中凹陷北部，辽东凸起北段下降盘，紧邻辽河油田东部凹陷葵东燕南构造带（图1）。

图1 辽东湾辽中北洼构造纲要图Fig.1 Tectonicsoutlinemap of northern Liaozhong subdepression in Liaodong Bay

锦州A构造带在东营期、沙河街期是辽中北洼和辽河东部凹陷的沉降、沉积中心，多周期的构造沉降和充足的碎屑物质供给，使得本区发育了巨厚碎屑岩沉积。古近系最大厚度近8 000m，从下至上发育多套储盖组合。区域沉积研究表明，东营期，该区主要受辽河水系的控制，发育半深湖-深湖沉积体系。受沉积波折的控制，两大水系携带的沉积物在坡折带下快速堆积、滑塌形成了浊积扇。

由于浊积扇的非均质性与旋回性使得其在地震剖面上有特殊的地震反射特征，一般在沿浊积扇物源方向的地震剖面上不易看出浊积扇的存在，而在垂直于浊积扇物源方向的地震剖面上，常常可以看到透镜状或“蠕虫状”的地震反射特征。然而，仅凭地震剖面解释一般很难完全刻画清楚它的边界与内幕。特别是对于辽中北洼地区，由于该区勘探程度相对较低，钻遇浊积扇体的探井资料又相对有限，而该区浊积扇类型的多样性及分布的隐蔽性更是加大了该类隐蔽油气藏的勘探难度。因此，探索一套针对浊积扇体的地震描述技术组合并预测了勘探有利区，对该区东营组浊积扇岩性油气藏勘探具有重要意义。

2 浊积扇的地震描述技术

为了明确研究区浊积扇体不同部位的地震反射特征并对其进行精细刻画，本次研究从浊积扇形成机理出发，根据围区钻遇浊积扇体不同部位探井的相应井段的岩性及组合结构等典型特征，对内扇、中扇、外扇三种浊积扇沉积亚相的沉积特征、岩性结构、测井和地震响应特征进行了系统的分析和描述。在此基础上，建立不同富砂程度的浊积扇模型进行地震正演模拟，并对其地震响应特征进行了深入研究，以此来提高对不同类型浊积扇富砂程度的定性描述，最后利用地震多属性预测技术对浊积扇的内幕进行了精细的刻画，并预测了有利储层发育部位。

2.1 浊积扇的地震反射特征及沉积特征分析

浊积扇是在陡坡（包括断裂陡坡、挠曲陡坡、沉积陡坡）背景下，由重力流（滑塌、碎屑流、浊流等）搬运的碎屑物质，在湖底堆积形成的扇形沉积体。相带上可区分为内扇、中扇和外扇3个亚相带。内扇主要由滑塌堆积和碎屑流沉积组成，中扇主要由碎屑流和浊流沉积组成，外扇主要由浊流沉积组成。内扇靠近物源区，重力流沉积体厚度大，重力流类型主要为滑塌和碎屑流，外扇远离物源区，处于重力流沉积体的末端，重力流沉积体的厚度小，与深湖-半深湖泥质沉积物呈不等厚互层，重力流类型以浊流为主［4-10］。

通过钻井及大量研究工作发现，辽中北洼东二下段发育多期叠置的浊积砂体，多期浊积砂体叠合在一起，组成浊积砂层组，厚度从几米到几十米不等，最厚超过百米。浊积扇主体在地震剖面上整体为双向下超的丘形反射特征或“蠕虫状”反射特征。短波状或杂乱反射结构、中-低振幅和频率，连续性一般。由于近源浊积扇常呈丘形，内部为层状、波状、杂乱反射结构，而远源浊积扇主要呈楔性、透镜状等外部形态，内部反射结构沿物源方向为平行-亚平行，垂直物源方向一般为底平顶凸的透镜型，中强振幅、中低频、较连续的反射特征（图2）。因此，借助浊积扇特殊的“丘状反射”外形的地震反射外形，可以大致推测其沉积环境，并刻画其空间展布边界特征。

图2 浊积扇的地震反射特征Fig.2 The seism ic reflection characteristicsof the turbidite fan

为了明确该区浊积扇不同部位的沉积特征，本次研究从相邻已经钻到浊积扇的锦州20-2N构造区的几口井出发，根据岩性及结构等典型标志可将浊积扇分为内扇、中扇和外扇等3个沉积亚相。从图3可以看出，浊积扇不同沉积亚相其沉积特征、岩性结构、测井和地震响应特征上都有明显的差异。从测井曲线上分析，“泥包砂”的沉积背景特征决定了浊积扇的典型测井曲线响应为：自然电位曲线为平直泥岩基线背景上出现中、低幅度的箱形-钟形-指形曲线组合。外扇、中扇和内扇具有不同的特征。从图3钻遇浊积体外扇的JZ20-A井分析可以看出，外扇自然电位曲线响应呈较高幅度的齿化箱形—钟形组合，岩性组合表现为厚层泥岩夹薄层粉砂岩，地震剖面上表现为连续平行反射特征；钻遇浊积体内扇的JZ20-B井的自然电位曲线响应为钟形为主，岩性为厚层含砾砂岩，底部见冲刷面变细，地震剖面上表现为杂乱反射结构，且下切特征明显；而JZ20-C井钻遇中扇的自然电位曲线响应呈中低幅齿化钟形-指形，岩性变细，主要为细砂岩和粉砂岩，地震剖面上叠瓦状反射特征明显。

图3 浊积扇不同亚相的岩性、测井及地震响应特征Fig.3 The lithology，well logging and seism ic response characteristicsof the turbidite fan in different sub-facies

2.2 不同类型浊积扇模型设计及地震响应特征研究

浊积扇体在沉积过程中由于水动力环境以及物源所携带物质的影响，表现出很强的非均质性特征。在辽东湾地区，根据浊积扇的物源和所处的古地貌位置可以将其分为滑塌浊积扇、复合浊积扇和远岸浊积扇。滑塌浊积扇主要发育在东二段高位体系域，扇主体表现为厚层砂岩和薄层泥岩组成，主要由水道砂体充填与叠置而成，在锦州31-6、锦州20构造区均有发育。复合浊积扇主要发育于东营组低位域，在湖平面快速上升期，受重力影响发生滑塌，在滑塌和水道充填改造作用下形成，扇主体表现为富砂型特征，其在旅大22-27构造区有大面积分布。远岸浊积扇主要发育在东营组低位域中，远离物源，有稳定的水道补充，岩性偏泥，其主要发育于旅大22-27构造带。3类浊积扇在平面展布形态均表现为片状分布特征；浊积扇主体在地震剖面上均表现为蠕虫状反射特征，但由于不同类型浊积扇具有不同的岩性组合，使得其在地震剖面上反射特征有一定差异性。

在地震地质综合解释中，地震正演是沟通地震与地质的桥梁，地震模拟主要用于解释方案的验证和特殊地质体的识别。因此，对不同类型浊积扇开展地震模拟来研究其地震响应特征，从而来指导对无井或少井地区浊积扇体的准确识别，对于提高对不同类型浊积扇的定性描述具有极为重要的意义［11-15］。为了表征不同类型浊积扇体中的地震响应特征，根据研究区浊积扇沉积特征研究成果，通过合理简化，建立不同类型浊积扇沉积类型模型，并利用测井资料测量数据，填充模型速度，建立了目标探区用于地震数值模拟的3类典型浊积扇体模型：（1）砂岩为主，含有少量泥岩浊积扇；（2）富砂型浊积扇；（3）富泥型浊积扇。并对3类模型开展了地震数值模拟。

图4为以砂岩为主、含有少量泥岩的浊积扇模型，其中砂岩的速度比环境速度高，泥岩的速度比环境速度低，上覆地层为2个水平地层，建立此模型主要是为了分析砂体内含有泥质时的地震响应特征，从正演模拟结果（图4b）可以看出，砂体的边界刻画的比较清晰，仅在倾角较大处由于照明能量原因，振幅有所减弱。因此，由模拟结果得出，砂体中泥质含量较少时，对于砂岩储层的成像影响较小。储层内部有较弱的反射振幅特征。

图4 砂岩为主，含有少量泥岩浊积扇模型及地震正演模拟Fig.4 M odelof turbidite fan sandstone and a smallamountofmud and the seism ic forward modeling p rofile

图5为富砂扇体模型，其中砂岩速度比环境速度高，而扇体是砂和环境混合的结果，上覆地层同样为两个平层，建立此模型的目的主要为了分析当从物源方向砂岩较为发育，且沉积环境能量较强时，砂体与沉积环境内的沉积物混合的地震响应。从模拟地震剖面上可以看出，砂体边界刻画较模糊，内部的“蠕虫状”反射增强，砂体的边缘刻画较纯砂岩储层困难。由此可以认为，沉积环境能量较强时，由于储层非均质进一步增强，对砂岩储层的成像影响较大，地震反射的“蠕虫状”特征明显，但浊积扇顶底地震反射能量较弱。

图5 富砂型浊积扇模型及地震正演模拟Fig.5 M odelof turbidite fan w ithrich sand and the seism ic forwardmodeling profile

图6为富泥扇体模型，在沉积环境能量较弱的情况下，泥质含量比较多，含有少量的砂，上覆地层为两个平层，建立此模型的目的主要是为了分析当远离物源的沉积环境下，细砂对地震资料响应特征的影响。从模拟地震剖面上可以看出，随着含砂量的减少，内部的“蠕虫状”反射减弱，泥岩层由于波阻抗差异较小，且由于含有少量的砂，内部反射强于外部反射，使得边界难以刻画。由此可以认为，当沉积环境能量较弱时，由于储层非均质性逐步减弱，泥岩层中砂的含量对地震成像影响较大。

通过上述3个模型的地震正演模拟可以看出，砂体中泥质含量影响着浊积扇地震成像的效果，纯砂模型条件下，界面的刻画最为清晰，当泥质含量增多时，由于与沉积环境的波阻抗差异减小，使得边界的刻画变得复杂，而内部含有少量砂岩，使得内部反射能量强于边界处的反射，表现为富泥模式。正常情况下，在三角洲沉积过程中或多或少含有砂，而与物源的距离及水动力环境直接影响砂的含量与粒径。当粒径较细的颗粒在远离物源地方沉积时，其内部的非均质性较弱，而当离物源方向近且水动力条件强的情况下，内部的反射特征比较明显。

图6 富泥型浊积扇模型及地震正演模拟Fig.6 M odelof turbidite fan w ith richmudsand and the seism ic forwardmodeling profile

模拟结果与实际钻探结果是否吻合呢？以实际钻遇浊积扇的锦州31-6构造为例，两口钻井由于钻遇在同一个浊积扇的不同部位，钻探结果差异很大。先前钻探的JZ31-A井，钻遇了浊积扇的主体部位，钻遇砂岩厚度达135m，砂岩主要为细砂岩夹薄层泥岩，在地震剖面上表现为内部的“蠕虫状”反射增强，而浊积扇顶底的地震反射与围岩阻抗差异性较小，顶底反射界面振幅变弱，表现为典型的富砂型特征。后钻探的JZ31-B井由于钻在浊积扇的扇缘部位，钻遇砂岩厚度仅为33m，砂岩百分含量明显降低，在地震剖面上表现为内部“蠕虫状”反射特征不明显，同时，由于泥质含量的增加使得浊积扇与围岩的波阻抗差异更小，顶底界面反射强度更弱，地震反射呈断续、亚平行弱反射特征，为典型的富泥型特征（图7）。

因此，实际钻探结果证实了理论模型模拟结果的合理性，正演模拟得到的认识为浊积扇体富砂、富泥的定性判断有一定的指导意义。

2.3 浊积扇的地震多属性刻画技术

研究表明，辽中北洼在古近纪始终是辽中凹陷的沉积沉降中心。在东二早期由古辽河水系提供物源，在辽中北洼北部形成多个大规模的辫状河三角洲［16-17］。锦州A区局部地区受沉积坡折的控制，在多种地质扰动影响下，三角洲前缘沉积砂体发生滑塌形成独立的浊积扇沉积。该区东二下段沉积相图如图8所示。

地震多属性分析就是综合多种地震属性所反映的地质体结构信息，可以有效地识别浊积扇的展布规律，推断其沉积环境，同时可以对浊积扇不同部位进行精细刻画。通过不同类型地震属性的综合分析，有助于论证有利地质目标存在的可能性，同时也利于排除单一地震属性的多解性和不确定性，从而实现地震多属性对沉积特征进行平面分布规律的刻画［18-24］。通过研究区浊积扇提取频率类和层序类地震属性参数，发现不同类型地震属性在对浊积扇不同部位的平面分布刻画存在着很大的差异性。因此，合理选择地震属性对浊积扇不同部位的准确刻画极其关键。

图7 锦州31-6浊积扇岩性对比及地震反射特征Fig.7 Com parison of lithology of Jinzhou 31-6 turbidite fan and seism ic reflection characteristics

图8 辽东湾辽中北洼锦州A区东二下段沉积相图Fig.8 Themap of E3d2Lsedimentary faciesof Jinzhou A area in northern Liaozhong subdepression，Liaodong Bay

由于研究区浊积扇与围岩有一定的差异性，因此在地震剖面上表现出不同的反射特征（图9a）。浊积扇主体在地震剖面上整体为双向下超的丘形或“蠕虫状”反射特征（图9a中bc段所示），围岩则表现为中高频、平行地震反射特征。

图9 过零相位个数地震属性对浊积扇整体平面分布情况的刻画Fig.9 The p lane featuresof turbidite fan by zero crossing seism ic attribute

频率类的过零相位个数属性是在分析时窗内过地震振幅零值的次数，该属性值与分析时窗内地震数据的频率值成正比。用来指示高频异常和刻画薄互层地震反射特征，该属性值越高，代表该时窗内地震数据频率越高，也就是地层的纵向变化较大。由于浊积扇主体一般都是沉积物的快速堆积，沉积体的颗粒粗细不均匀、分选差、内部非均质性强；其地震反射局部会出现峰值、谷值交互频繁出现的现象，反射一般会变得杂乱和不均匀，过零相位个数地震属性则可以很好地对这种地质现象进行刻画。图9b是浊积扇目的层段的过零相位个数属性平面分布图，从图中可以看出，从内扇向外扇过零相位个数属性值由9逐渐减小到5.5，反映了该浊积扇非均质性的变化规律。

在浊积扇沉积过程中，其内扇相带底部常发生冲刷现象，相当于一个不整合面，沉积物颗粒也较下伏地层粗。在横切扇体延伸方向的地震剖面中（图10a），内扇底部地震反射为下切水道的地震响应特征，由于下切水道主要为砾岩与粗砂岩的滞留沉积，与湖相泥岩波阻抗界面差别较大，在地震剖面上表现为下部为强振幅，上部为弱振幅的特征（图10a中fg段所示）。

图10 能量半衰时属性对浊积扇主体（内扇部分）平面分布特征的刻画Fig.10 The p lane featuresof the inner fan by energy half time seism ic attribute

层序类的能量半衰时属性就是在给定分析时窗内，计算能量达到一半时的相对时间位置。它可以用来测定分析时窗内能量累积的速度，指示岩性、岩相和孔隙度的相对变化。浊积扇内扇特殊的沉积结构使得其达到能量半值的时间会比围岩延迟，因而该属性对浊积扇内扇的反映更为敏感。图10b能量半衰时属性平面图显示了浊积扇内扇相带与围岩相比存在明显的变化。内扇主体边界十分清晰，属性值约100ms，与围岩能量半衰时属性（属性值小于50ms）相比表现为异常高值的特征。

综合上述，通过不同类型地震属性分析的结果可以看出，频率类地震属性可以对浊积扇整体平面分布情况进行宏观预测，而层序类属性对该区浊积扇内扇——砂岩相对发育相带的刻画更为清晰。根据预测结果，该区浊积扇体有利相带面积超过70 km2，石油潜在资源量大，具有良好的勘探前景。

3 结论

（1）浊积扇油气藏是特殊的岩性油气藏，在利用地震技术识别这类储层时，建议首先通过与邻区探井所钻遇浊积扇地震反射特征的类比来确定浊积扇优质储层分布的位置，尽可能减少影响因素，从而提高利用地震信息刻画浊积扇的能力。

（2）对不同富砂程度的浊积扇模型开展地震正演模拟，模拟结果可以为浊积扇体富砂、富泥的定性判断提供一定的指导作用。

（3）不同类型地震属性信息对同一个浊积扇地质体内储层分布的非均一性刻画差异巨大，应该采用综合方法来降低多解性，从而为浊积扇油气储层钻井部署提供一定的证据。

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编辑：杜增利

编辑部网址：http：//zk.swpuxb.com

Seism ic Description Techniqueof Turbidite Fan of Dongying Formation in Jinzhou A Area，Northern Liaozhong Subdepression

ZHANG Zhijun*，ZHOU Donghong
BohaiOilfield Research Institute，Tianjin Branch Company，China NationalOffshore Oilfield Co.Ltd.，Tanggu，Tianjin 300452，China

It is very difficult to identify internal reflection structure and seism ic response characteristics of different turbidite fan in Dongying formation of Jinzhou A area，northern Liaozhong subdepression of BohaiOilfield.To solve thisproblem，we describe turbidite fan by seism ic data in this study.Firstly，we study the formationmechanism of the turbidite fan.Secondly，weanalyze the sedimentary characteristics，lithologic structure，well logging and seismic response characteristicsof different sub-facies，based on the typical characteristicsof lithology and composite structure of thewells in thisarea.Thirdly，we build different types of turbidite fan models for seismic forward modeling，and study the characteristics of the turbidite seismic response.Finally，we get the plane distribution features of turbidite fan based on different seism ic attributes.The research results predict the favorable reservoir area of the turbidite fan in Dongying formation of Jinzhou A area，northern Liaozhong subdepression，thus ithasagreatsignificance in guiding theexploration in thisarea.

BohaiOilfield；northern Liaozhong subdepression；turbidite fan；seism ic forwardmodeling；seism ic attribute

张志军，1978年生，男，汉族，河北石家庄人，高级工程师，硕士，主要从事地震资料综合解释和地球物理新技术与方法研究工作。E-mail：zhangzhj2@cnooc.com.cn

周东红，1968年生，男，汉族，重庆南川人，教授级高级工程师，硕士，主要从事石油物探方法研究工作。E-mail：zhoudh@cnooc.com.cn

10.11885/j.issn.1674-5086.2014.06.17.02

1674-5086（2016）03- 0055-10

TE132

A

http：//www.cnki.net/kcms/detail/51.1718.TE.20160519.0926.002.htm l

张志军，周东红．辽中北洼锦州A区东营组浊积扇地震描述研究［J］．西南石油大学学报（自然科学版），2016，38（3）：55-64．

ZHANG Zhijun，ZHOU Donghong．Seism ic Description Technique of Turbidite Fan of Dongying Formation in Jinzhou A Area，Northern Liaozhong Subdepression［J］．Journalof Southwest Petroleum University（Science&Technology Edition），2016，38（3）：55- 64．

2014- 06-17网络出版时间：2016- 05-19

张志军，E-mail：zhangzhj2@cnooc.com.cn

中海石油（中国）有限公司重点科技攻关项目（YXKY-2010- TJ- 05）。