济阳坳陷滨海地区沙河街组隐伏剥蚀圈闭识别与描述*

吴笑荷

（1.中国地质大学（北京）能源学院 北京 100083； 2.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院 山东东营 257022）

济阳坳陷滨海地区沙河街组隐伏剥蚀圈闭识别与描述*

吴笑荷1，2

（1.中国地质大学（北京）能源学院 北京 100083； 2.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院 山东东营 257022）

济阳坳陷滨海地区沙河街组隐伏剥蚀圈闭的地震反射特征为平行反射、空白反射甚至超覆反射等地震假象，故剥蚀尖灭点难以准确落实。研究表明研究区该类圈闭具有地层薄、夹角缓、高阻抗围岩等3个特点，难以识别的主要原因有2个：一是地震资料分辨率低，形成了平行反射；二是地层厚度薄，受高速围岩的相干作用，形成了空白反射。提出了地质条件约束下运用地球物理技术有效识别和描述隐伏圈闭的方法，即依据构造演化特征和测井及录井资料识别隐伏剥蚀圈闭，利用频率属性和提频资料描述尖灭线，并计算出剥蚀尖灭点与地层和不整合面夹角、地层厚度的关系，最终精确落实剥蚀尖灭点位置。本文提出的隐伏剥蚀圈闭识别与描述技术已成功应用于滨海地区的埕岛、孤岛、长堤、桩西、新北等油田，都取得了良好的勘探效果，对其他地区类似地层圈闭识别和剥蚀尖灭线精确落实具有借鉴意义。

济阳坳陷；滨海地区；沙河街组；隐伏剥蚀圈闭；反射假象；剥蚀尖灭点；圈闭识别与描述

陆相断陷盆地多期成盆、凹凸相间和多元成烃的地质特征决定了地层油藏具有广泛发育的可能［1］。济阳坳陷发育多级不整合面，已落实多个与其相关的地层油藏，共探明地质储量4.3×108t［2］。在多年的勘探进程中，已形成相对完善的不整合油藏T-S运聚-控藏模式及相应的地震描述技术［2-4］。

图1 研究区构造位置图Fig.1 Tectonic location of the study area

滨海地区（图1）位于济阳坳陷东部，受喜山运动影响，沙二段沉积晚期遭受抬升剥蚀，与沙一段形成剥蚀不整合，来自桩东凹陷的油气沿断层和不整合面运移至此形成大规模地层油藏［5-6］。但本区不整合结构在地震剖面上表现为平行反射、空白反射甚至超覆反射的地震假象，基于现有地震资料并采用目前成熟的不整合圈闭地震描述技术，难以正确判断地层接触关系和描述剥蚀尖灭点位置。本文针对此类地层圈闭，在总结其发育特点与剖析地震假象成因的基础上，提出了地质条件约束下运用地球物理技术有效识别和描述隐伏剥蚀圈闭的方法，有效解决了上述难题。

1 隐伏剥蚀圈闭的提出与成因分析

1.1 隐伏剥蚀圈闭的提出

隐伏剥蚀圈闭是指由于不整合面上覆的高速地层或岩性体而形成的高阻抗背景，受地震资料分辨率和地层厚度影响，真实地层剥蚀尖灭点淹没在强反射背景中，形成了平行反射、空白反射甚至超覆反射等地震假象，利用地震资料难以正确判断地层结构和进行描述的剥蚀圈闭。与正常剥蚀圈闭相比，隐伏剥蚀圈闭主要有以下3点不同之处：地层厚度薄，平均厚度为10～40 m；地层产状平缓，地层与不整合面夹角为2°～10°；不整合面上覆高速地层或岩性体，真实地层剥蚀尖灭点信息淹没在强反射背景中，使得地层接触关系和描述剥蚀圈闭难以正确判断。

图2 研究区Z306-Z207-Z203-ZX213连井地震剖面及综合录井对比Fig.2 Comparison of crosswell seismic profile and comprehensive logging crossing Z306-Z207-Z203-ZX213 in the study area

如图2所示，研究区沙三段厚度自南向北从Z306井的160 m迅速减薄至ZX213井的25 m，无法厘定沙三段究竟是超覆于中生界之上还是剥蚀于沙一段之下，且其不整合点在地震剖面上均不能识别。在地震剖面上仅表现为TR（中生界顶面）与T2（沙一段底面）同相轴之间厚度减小，不能分辨其地层结构；尤其是地层厚度小于40 m时（即Z203井与ZX213井之间），T2与TR之间为空白反射，沙三段地层没有形成同相轴，无法准确落实不整合点，从而制约了对沙三段的勘探。

1.2 地震假象成因分析

图3 不同频率正演模型Fig.3 Forward models in different frequencies

分析认为，研究区内沙一段底部是浅湖滩坝微相，以生物灰岩为主，速度4 000 m/s；中生界速度约4 200 m/s；沙河街组砂岩速度3 800 m/s，泥岩速度3 300 m/s。以此速度特征为基础数据，依据实际地层结构设计正演模型（图3），中生界和沙河街组依次剥蚀于沙一段底部。模型正演表明，当频率为20 Hz时，沙一段底部与下伏地层形成强反射界面，受该强反射界面的影响，砂组剥蚀尖灭部分没有形成波形，形成与沙一段平行的地震反射轴；提高模型正演的频率至36 Hz时，模型中的每个砂组都有相对应的反射同相轴，剥蚀尖灭点相对清楚。因此，隐伏剥蚀圈闭难以识别的主要原因有2个：一是地震资料分辨率低，形成了平行反射；二是地层厚度薄，受高速围岩的相干作用，形成了空白反射。

2 隐伏剥蚀圈闭识别

隐伏剥蚀圈闭的隐蔽性导致在地震资料上不能明确判断其地层结构，笔者提出首先通过构造演化史分析明确地层结构，再利用钻井、测井、录井资料进行基准面旋回的识别和划分，进一步描述地层结构特征。

2.1 构造演化特征分析

图4 研究区南北向构造演化史剖面Fig.4 Tectonic evolution history section S-N of the study area

构造升降作用控制了地层残留展布特征，因此构造演化特征分析是正确认识地层结构特征的前提［7］。济阳坳陷的形成演化过程可划分为3个阶段，即裂陷期（孔店组—沙四下亚段）、断陷期（沙四上亚段—沙三段）和拗陷期（新近纪—第四纪），其中断陷期是济阳坳陷发育的主要阶段［8-9］。从研究区南北向构造演化史剖面可以看出：沙三段沉积期（图4a），该区断陷活动最强，为稳定的深湖相，发育以深灰色泥岩、褐灰色油泥岩及油页岩为主的暗色泥岩地层。沙二段沉积晚期（图4b），受构造运动作用，研究区整体抬升，沙二段被剥蚀殆尽，由于北部抬升程度明显大于南部，使得残余沙三段厚度自南向北迅速减薄、逐层剥蚀；沙一段沉积期（图4c），整个研究区又开始下沉，水体逐渐扩大，为浅湖相。由此可知，研究区缺失沙二段，沙三段和中生界依次剥蚀于沙一段底部，形成了地层剥蚀圈闭。

2.2 井资料对比识别地层接触关系

通过构造演化特征分析，明确研究区在沙一段和沙三段之间形成了地层剥蚀圈闭，再利用钻井、测井、录井资料进行基准面旋回的识别和划分，进一步描述地层结构特征。

根据高分辨率地层对比原则与方法，代表每一个基准面转换的位置均记录了基准面旋回变化中可容纳空间增加到最大值或减小到最小值单向变化的极限位置，即基准面旋回二分时间单元界限［10］。因此基准面旋回上升到下降或下降到上升的转换点可作为地层对比的优选位置。以钻井、测井和地震资料为基础，根据岩相物理性质的垂向变化、相序或相组合的变化、旋回的叠加样式、地层的几何形态划分基准面旋回。如图5所示，研究区沙三段整体表现为1个中期反旋回和4个短期反旋回，4个短期反旋回自浅至深分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ砂组。

在旋回划分的基础上再利用测井资料进行地层对比，将划分结果通过合成地震记录标定到地震资料上，参考地震层序划分结果将地震不整合或其它类型界面标定到钻井中进行相互验证，井震结合建立了以钻井剖面为基础的区域层序地层对比格架。由此，对一直以来有争议的研究区沙三段地层结构有了明确认识：Ⅳ砂组向北超覆于中生界之上，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ砂组从南向北依次剥蚀于沙一段之下（图5、6）。

图5 研究区孤东66井层序旋回划分Fig.5 Sequence cycles division of Well Gudong 66 in the study area

图6 研究区Z308-Z306-Z207-Z203-ZX213连井地层对比剖面Fig.6 Stratigraphic correlation profile crossing wells Z308-Z306-Z207-Z203-ZX213 in the study area

3 隐伏剥蚀圈闭描述

地层尖灭线是控制油气成藏的重要因素，准确确定地层尖灭线的位置对于指导勘探开发具有重要意义［11］。受地震资料分辨率限制，不能根据砂组顶面反射同相轴的减弱或消失准确判断地层尖灭线的位置，需要利用多种属性首先描述尖灭线平面展布形态，再结合薄层正演模型和提频资料来精确落实尖灭点。

3.1 地球物理属性描述尖灭线

从正演模型可以看出（图7），受下伏地层尖灭点的影响，沙一段底部灰岩顶面反射不再是一条平直的强反射同相轴，在尖灭点处同相轴会呈现轻微上拱现象［12］，且在尖灭点处波形明显拉长，频率减小，因此频率类和波形类属性可作为属性预测的指征。

在实际应用中发现，频率类属性更能反映尖灭点位置。如图8所示，沿T2同相轴提取瞬时频率属性（剖面之上的红线代表瞬时频率值），在Ⅰ砂组、Ⅱ砂组的尖灭点附近，瞬时频率发生明显突变。据此，提取整个工区的瞬时频率，平面上颜色由红色变为白色的条带频率从38.65 Hz突变为20.16 Hz，该条带在平面上的展布形态分别代表了Ⅰ砂组、Ⅱ砂组的尖灭线位置。然而，该条带只能反映尖灭点的大体位置和平面展布形态，对于精确落实尖灭点的位置还需要结合提频属性剖面。

图7 尖灭点反射正演模型Fig.7 Reflection forward model of pinchouts

图8 典型地震剖面及瞬时频率平面预测图Fig.8 Typical seismic profile and instantaneous frequency prediction of the study area

3.2 提频属性剖面落实尖灭点

正演模型表明，当地震分辨率达到36 Hz时，隐伏剥蚀圈闭的地层剥蚀点能够较为准确地表现，因此，提高地震分辨率是追踪隐伏剥蚀圈闭的首要手段。对提频后资料进行了反（负）二阶微商变换属性处理，处理过的属性剖面纵向分辨率有所提高；同时对剖面的能量进行了均衡，一些较弱的地震反射能够较好的显示出来，从而使尖灭点处的弱轴反射较明显的体现出来。如图9所示，在常规剖面中，Ⅰ砂组同相轴若隐若现，不能准确判断尖灭点位置；在提频属性剖面中，Ⅰ砂组同相轴得到加强，能够更准确地进行层位追踪，提高了尖灭点的精度。

图9 研究区常规剖面（a）与提频属性剖面（b）对比Fig.9 Comparison of normal section（a）and frequency profile（b）of the study area

3.3 公式推导落实厚砂组最大剥蚀范围

滨海地区沙河街组砂岩阻抗高、泥岩阻抗低，因此地震资料上同相轴代表砂岩顶面反射。对于砂岩厚度较小的地区，砂岩顶面尖灭点位置即可代表该砂组的发育范围；对于砂岩厚度较大的地区，砂岩底面的尖灭点位置才能代表该砂组的发育范围。如图10所示，对于砂岩厚度达到100 m的砂组ECDG，运用前面所述方法只能求出C点位置，而该套砂岩真正的发育范围应该是D点，即应当求出CD段长度x。已知A、B两井点之间距离s、这两口井在该套砂岩的钻探深度h1、h2，以及该套砂岩的视厚度m，可计算出x值为

因此，知晓两口井的坐标及其同一地层的钻探深度，利用式（1）可实现地层剥蚀线的科学定量外推，从而在理论上可求取任何厚度的砂岩底面剥蚀尖灭点位置，真正代表了该套地层的最大剥蚀范围。

图10 厚层砂岩正演模型Fig.10 Forward model of thick sandstone

4 应用效果

研究区沙三段勘探一直以构造油藏为主要目标，随着构造圈闭的逐一发现，近10年来勘探一度停滞。通过构造演化分析和测井资料对比等基础地质资料分析，重新认识了沙三段的地层结构为“顶剥底超”，也存在地层剥蚀油藏。通过对该区进行瞬时频率属性分析和提频资料的应用，精确描述了沙三段3个砂组的剥蚀尖灭线位置（图11），落实剥蚀圈闭14.1 km2，预测地质储量487×104t，最终建议部署了3口井位，钻探成功率达到100%。

图11 研究区沙三段构造图Fig.11 Structure map of Member 3 of Shahejie Formation in the study area

5 结束语

针对类似于滨海地区沙河街组剥蚀圈闭的描述，需要从圈闭成因分析、地震手段利弊分析、地层结构分析依次入手，综合形成地质约束和地球物理技术双重因素控制下的隐伏剥蚀圈闭识别与描述技术，从而有效解决隐伏剥蚀地层油藏剥蚀线预测不准的难题。实践证明，这套技术体系已成功应用于滨海地区的埕岛、孤岛、长堤、桩西和新北等油田，都取得了良好的勘探效果，对其他地区类似地层圈闭的识别和剥蚀尖灭线的精确落实具有借鉴意义。

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Identification and description of buried denudation trap in Shahejie Formation in coastal area of Jiyang depression

WU Xiaohe1，2
（1.School of Energy Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China；2.Geophysical Research Institute，Shengli Oilfield Branch Company，Sinopec，Dongying，Shandong257022，China）

The seismic reflection characteristics of buried denudation trap in Shahejie Formation in coastal area of Jiyang depression are parallel，blank or overlapping reflection，causing the difficulty to accurately describe the erosion pinch-out.Research shows that the trap characteristics in the study area are summarized as thin bed，small slope and high impedance of surrounding rock.The two reasons causing the difficulty of trap description are：poor seismic resolution that causes parallel reflection，and blank reflection because of the thin strata and interference of high velocity surrounding rock.A method to identify and describe the buried denudation traps is established with geophysics techniques constrained by geological conditions.Buried denudation traps are identified based on the structural evolution and logging data.The pinch-out line is described with frequency attribute and increased frequency information，then the relationship of erosion pinch-out with dip angle of stratigraphic and unconformity and the stratigraphic thickness is calculated，and the accurate position of erosion pinch-out is finally determined.The proposed technique is used for Chengdao，Gudao，Changdi，Zhuangxi and Xinbei oilfields with good exploration results.The method can provide reference for identification of stratigraphic traps and description of the erosion pinch-out.

Jiyang depression；coastal area；Shahejie Formation；buried denudation trap；false appearance of reflection；erosion pinch-out；identification and description of trap

吴笑荷.济阳坳陷滨海地区沙河街组隐伏剥蚀圈闭识别与描述［J］.中国海上油气，2017，29（6）：67-74.

WU Xiaohe.Identification and description of buried denudation trap in Shahejie Formation in coastal area of Jiyang depression［J］.China Offshore Oil and Gas，2017，29（6）：67-74.

TE132.1

A

1673-1506（2017）06-0067-08

10.11935/j.issn.1673-1506.2017.06.008

*“十三五”国家科技重大专项“胜利油田特高含水期提高采收率技术（编号：2016ZX05011）”、“渤海湾盆地精细勘探关键技术（三期）（编号：2016ZX05006）”部分研究成果。

吴笑荷，女，高级工程师，2008年获中国石油大学（北京）硕士学位，主要从事层序地层、沉积学和油气勘探方面的研究工作。地址：山东省东营市北一路210号胜利油田物探研究院（邮编：257022）。E-mail：wuxiaohe.slyt＠sinopec.com。

2017-02-21改回日期：2017-06-06

（编辑：冯 娜）