四川盆地成都—简阳地区二叠系火山岩地震反射特征与岩相分布

何青林 陈 骁 冉 崎 吕文正 陈 康 黄天俊

中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院

0 引言

火山岩是继碎屑岩、碳酸盐岩之后又一个重要的油气勘探储集层。近十多年来，我国松辽盆地、准噶尔盆地陆续发现千亿方级规模储量，火山岩气藏越来越引起广泛关注[1-3]。四川盆地火山岩勘探始于20世纪60年代，相继在威西地区、川西南犍为至宜宾及川西仁寿、蒲江、洪雅、雅安地区钻遇二叠系峨眉山玄武岩[4-5]。1991年在川西南周公山构造钻探周公1井，测试获得日产气量25.61×104m3的工业气流，首次发现了具有工业价值的火山岩油气藏[6]。2018年在成都—简阳地区钻探的永探1井在二叠系发现厚层喷溢相火山碎屑熔岩并钻遇优质储层，储层平均孔隙度为11.5%，中途完井测试获22.5×104m3/d工业气流，取得了四川盆地火山岩勘探的重大突破，揭示了该地区火山岩巨大的油气勘探潜力。

1 地质背景

四川盆地在早二叠世末期受东吴运动影响发生大规模的火山喷发运动，在川西南地区形成大面积分布的玄武岩，岩性以灰、灰绿色等致密玄武岩、斑状玄武岩、杏仁气孔状钙碱性玄武岩为主，夹少量玄武质凝灰岩、凝灰质砂岩、泥岩等[7]。

前期研究认为二叠系火山岩主要喷发区在滇东及西昌地区，火山爆发产生的火山角砾岩、火山集块岩仅在滇东一带分布[8]，盆地内主要在川西南地区分布大范围的熔岩流形成的玄武岩，近火山口喷溢相火山碎屑熔岩不发育，玄武岩厚度由西南向北东逐步减小，至成都—简阳地区无火山岩发育（图1）。

但是，近期在成都—简阳地区的永探1井相继在二叠系发现爆发相火山碎屑熔岩并钻遇优质储层，表明成都—简阳地区二叠系火山岩具有巨大的勘探潜力。通过新钻井在成都—简阳地区钻遇厚层爆发相火山碎屑熔岩，证实该地区可能为次一级的火山喷发中心，具有形成火山岩大气藏的潜力。

2 火山岩地震反射特征

典型的火山岩平面展布特征呈现沿爆发口中心式分布或沿裂隙线状分布，火山岩厚度与距爆发中心远近呈明显的对应关系，距离爆发中心越远，火山岩厚度越薄，在纵向上火山锥体特征越明显[9]。成都—简阳地区火山岩岩性、岩相变化快，结构复杂，横向非均质性强[10]，地震反射特征复杂。同时该区普遍发育一套超基性—基性玄武岩，岩浆黏度较低、流动面积广、厚度薄，地震反射具有无明显锥体、丘状特征。陈骁等认为成都—简阳地区茅口组顶界在地震反射特征上总体表现为弱振幅杂乱反射，并推测茅口组上覆地层发育玄武岩[11]，但未系统总结该区火山岩地震反射特征。

结合本区和邻区内火山岩钻井和过井地震剖面，笔者建立了不同岩性火山岩与地震反射特征的对应关系。地质研究表明，永探1井岩性以火山碎屑熔岩为主，夹厚层玄武岩。通过永探1井井震标定结果（图2）和永探1井地震正演分析（图3），火山岩存在明显“穿时”特征，与上覆龙潭组和下伏茅口组均为不整合接触。标定结果显示，火山岩顶界为断续中强—强振幅反射，底界无明显反射，内部为杂乱反射，井旁火山岩横向厚度存在变化。正演模拟结果与过井剖面反射特征一致，表明火山碎屑岩与上覆龙潭组砂泥岩存在强波阻抗界面，横向存在明显变化，与下伏茅口组灰岩波阻抗差异较小，内部岩性组合复杂。

图2 永探1井井震标定剖面

图3 永探1井地震正演结果

邻区HS1井火山岩厚212 m，岩性以玄武岩为主，夹薄层凝灰岩，与上覆沙湾组和下伏茅口组均为不整合接触。通过邻区HS1井井震标定结果（图4）和地震正演结果分析（图5），显示火山岩顶界为可连续追踪的强振幅反射；底界为弱振幅反射；内部为空白反射和平行反射。火山岩横向厚度较稳定。正演模拟结果与过井剖面反射特征一致，表明玄武岩与上覆龙潭组砂泥岩存在强波阻抗界面，与下伏茅口组石灰岩波阻抗界面较小，玄武岩内部岩性较单一。

地震资料和钻井资料对比分析，结果表明该区火山岩岩性主要为玄武岩和火山碎屑熔岩，两者具有明显不同的地震反射特征和平面分布特性。溢流玄武岩成层性和连续性好，与周围围岩呈不整合接触关系，在地震剖面上常常表现出顶界为连续强振幅反射，底界为弱振幅反射，内部为空白反射或平行反射；火山碎屑熔岩剖面上成层性差，火山岩顶界为断续反射，底界无明显反射，内部为丘状杂乱或亚平行反射。表现为典型的火山岩地震反射特征（图6）。通过开展区内火山岩顶底界二、三维联合解释，对成都—简阳地区火山岩平面厚度分布进行刻画预测（图7）。结果显示，二叠系火山岩大面积连片带状分布，厚度介于0～300 m，发育两个相对厚值区，其中永探1井处厚度达到230 m，向外围逐渐减薄至不发育。

3 火山岩岩相平面分布

图4 HS1井井震标定剖面

图5 HS1井地震正演结果

地质分析认为岩浆在火山口附近喷发后，火山碎屑物质冷凝并杂乱堆积，形成喷溢相火山岩。近火山口区喷溢相火山碎屑岩比例较多，同相轴反射较杂乱，振幅为中高频强振幅反射；远火山口区喷溢相火山熔岩比例较多，同相轴反射较连续，振幅为低频中强振幅反射。岩浆从火山口溢出流向地势低洼处，冷凝而形成熔岩，形成溢流相火山岩。溢流相火山岩结构致密，非均质性较弱，因此在地震剖面的反射清晰，同相轴连续性较好[12-13]。通过建立地震反射特征和已钻井信息之间的联系，总结出不同火山岩相的地震相特征，建立了成都—简阳地区二叠系火山岩地震相模式（表1）。

利用二、三维资料刻画火山岩相分布，对成都—简阳地区二叠系火山岩相平面展布特征进行刻画（图8），结果表明，成都—简阳地区火山岩以喷溢相和溢流相为主，其中最有利火山岩储层发育的近火山口区喷溢相呈点状分布，面积为600 km2；远火山口区喷溢相呈带状连片分布，面积为1 400 km2，溢流相大面积分布，面积为1 200 km2。

4 多属性联合火山机构识别

火山机构是指在一定空间和时间范围内火山通道及其附近的各种堆积物和构造。包括火山口、火山颈、近火山口堆积物和侵出岩穹[14]。近火山口区火山机构是火山岩储层发育最有利区。常规的运用单一地震叠后属性难以实现火山机构的准确识别，通过地震数据处理显示实验，发现综合运用多种地震属性对火山机构的识别和刻画具有至关重要的作用。

笔者在三维地震资料上开展多属性联合火山机构识别研究，选取振幅类属性、几何类属性、瞬时类属性等几大类属性并进行属性的优选，最终选取均方根振幅属性与相似属性开展火山机构刻画研究。

沿火山岩内部反射提取均方根振幅属性（图9），振幅信息与地层的反射系数相关，所以均方根振幅可用于显示孤立或极致异常，常用来追踪岩性变化[15]。近火山口火山岩岩性复杂，地震反射杂乱，可以用均方根振幅清楚地刻画近火山口位置。

图6 成都—简阳地区二叠系火山岩典型地震剖面

图7 成都—简阳地区二叠系火山岩厚度分布预测图

对相似性属性进行切片分析（图10 ）。相似性是计算相邻地震道的相似系数，一般来说相似性的高值指示了沉积环境的横向稳定性。图中色标低值显示具有稳定成层性和连续性的溢流相玄武岩范围。色标高值显示杂乱反射特征的近火山口区范围。

通过对成都—简阳地区典型的火山机构地震反射剖面进行研究，结合上述两种平面属性刻画的火山机构位置，利用地震剖面可对火山机构开展纵向刻画（图11）。对地震剖面拉平二叠系底界后，火山口区表现为地层上隆特征，内部为断续杂乱反射，下伏地层地震反射中断，表现为断续反射，火山通道特征明显。

5 结论

1）成都—简阳地区火山岩大面积分布，岩性以火山碎屑熔岩和玄武岩为主。火山碎屑熔岩成层性差，火山岩边界反射不明显，内部为杂乱或平行—亚平行反射；玄武岩成层性和连续性好，地震剖面上常常表现出清晰的顶底面反射。

表1 成都—简阳地区二叠系火山岩地震相识别模式

图8 成都—简阳地区二叠系火山岩岩性平面分布图

图9 成都—简阳地区火山岩顶底界提取均方根振幅属性图

图10 成都—简阳地区火山岩相似性属性切片图

2）按照地震反射特征的不同，成都—简阳地区可识别三类火山岩相。其中低频丘状中强振幅杂乱反射为近火山口喷溢相，火山岩厚度大，储层物性较好，是火山岩储层发育最有利区。地震刻画显示成都—简阳地区分布面积约为600 km2的近火山口喷溢相火山岩区，具有巨大的勘探潜力。

3）单一地震叠后属性难以准确识别和刻画火山机构。综合利用对岩性岩相变化较敏感的均方根振幅属性和相似属性，可有效识别近火山口火山机构的不同岩相展布情况。

图11 成都—简阳地区火山机构地震反射剖面（拉平二叠系底界）