古构造定量恢复的地球物理方法研究及应用

荆克尧，陈 霞，金晓辉

(中国石化 石油勘探开发研究院，北京 100083)

古构造恢复是石油地质学领域研究的热点和难点，常用的古构造恢复方法有“宝塔图”法、厚度图法、平衡剖面法、回波分析法、层序地层学恢复法[1-7]。这些方法主要通过去断层、去压实、去褶皱、剥蚀量恢复等技术，恢复目的层的古厚度和古埋深，从而研究该地区的演化特征。这些古构造恢复方法主要使用地质资料尤其是钻井资料，很难达到古构造的半定量或定量恢复。利用地震资料恢复古构造，可以发挥地震资料信息量丰富的特点，不仅可以实现古构造的“面”和 “体”恢复，而且可实现古构造的半定量或定量恢复。在鄂尔多斯盆地、塔里木盆地中生界等以低幅度构造为特征的沉积盆地，精细的古构造研究是寻找有利油气区带以及研究油气分布规律的基础。本文以鄂尔多斯盆地镇泾地区上三叠统延长组长7油层组为古构造恢复的目的层系，恢复了该区印支运动以来的关键构造期的演化，解释了该区的油气富集规律。

1 思路和方法

古构造恢复的最终目的有2个：一是认识构造叠加变形的动态过程；二是复原构造变形之前的古构造形态。根据研究出发点的不同，古构造恢复又分为大型古盆地恢复和局部构造单元或圈闭的恢复。前者研究对象比较宏观，对局部构造起伏变化的精度要求不高，后者研究对象比较局限，因此有较高的精度要求[8-12]。由于地震资料采集和处理的范围有限，利用地震资料进行古构造恢复属于局部恢复。

通过拉平地震剖面，可以恢复构造单元不同时期的发育过程，与用地质资料(尤其是钻井资料)制作平衡剖面有相似的作用，可称其为“线”恢复；利用三维地震资料多个区域反射层(或目标层)的解释成果，进行逐层剥离及叠加，达到古构造的“面”恢复；同时因为地震资料的空间属性以及地震解释软件的立体显示功能的应用，可以实现“体”恢复的目的。

在进行层位解释之前，需要收集、研究本工区及邻区地层发育特征及地震波组反射特征，再利用工区内钻井的测井资料，制作多口探井的合成记录(图1)，对地层沉积变化和地震反射波组反射特征进行对比研究，从而对反射波组进行准确标定。可以说，三维地震工区内层位的标定、追踪解释，是地质、测井、钻井等多种资料融合的产物。因此利用地震资料进行古构造恢复是一种精度更高的方法。

2 目标层选取

目标层的选区取决于一个地区的烃源岩层和主要勘探目的层。鄂尔多斯盆地镇泾地区三叠系延长组自下而上划分为长10—长1共10个油层组，其中长7油层组张家滩页岩是本区主力烃源岩，长81、长9砂岩是贴近长7优质烃源岩的最重要的勘探层系[13-16]，地震反射同相轴分别对应T6c、T6b、T6a(图2)。因此，选择延长组长7油层组作为古构造恢复的目的层系。

图1 鄂尔多斯盆地镇泾地区HH39井合成记录与层位标定Fig.1 Synthetic record and horizon calibration of well HH39, Zhenjing area, Ordos Basin

选择古构造恢复时期非常关键，必须是等时的基准面，其选取一般符合以下规律：沉积连续，没有发生大的构造运动，不存在地层缺失或严重的剥蚀；沉积年代足够长，在全区连续分布；可以选择主要区域反射层界面，如果该地层存在剥蚀现象，可以选取其上某一个与其相邻的连续沉积的地层作为等时基准面，二者相距越小越好。

对鄂尔多斯盆地石油地质条件影响最大的主要是印支运动以来的几期构造运动，而且延长组长7油层组张家滩页岩在晚侏罗世沉积末期即开始进入生油窗，至早白垩世中晚期开始进入生排烃高峰期，因此，选取燕山运动的三期(侏罗系延安组沉积前、侏罗系直罗组沉积前、白垩系沉积前)作为古构造恢复的时期，其对应的地震层位分别为T5，T4，T3(图2)。

3 古构造恢复

3.1 地震剖面层拉平技术与构造剖面演化

利用地震解释软件中的层拉平功能，可以对地震剖面进行逐层拉平，进行构造演化研究，相当于利用钻井资料制作平衡剖面的研究，即线恢复。层拉平法[17-18]是假设各地层的原始厚度不发生改变，即不受压实作用影响。具体步骤为：对地震资料进行时深转换，把时间域资料转换为深度域资料；选取代表井，制作过井地震剖面；对代表恢复期的几个地震反射层进行解释并做时深转换；用拉平功能逐层拉平。如果只做定性研究，第一步和第三步中的时深转换可以省略。

图2 鄂尔多斯盆地镇泾地区典型地震剖面解释Fig.2 Interpretation of a typical seismic profile, Zhenjing area, Ordos Basin

按以上步骤，对镇泾地区的一条近东西向的过井剖面(HH126—127—104—57—84)进行了古构造恢复(图3)，可以看出：(1)侏罗系延安组沉积前，长7油层组地层构造为西高东低，沟壑相间，起伏幅度约30～100 m；(2)侏罗系直罗组沉积前，构造变化不大，但地层起伏已略有变化；(3)白垩系沉积前，经过几次构造运动和剥蚀，地层构造已发生变化，长7油层组地层变得相对平坦，沟壑相间的幅度减少；(4)经过白垩纪、古近纪、新近纪及第四纪的长期沉积，现今面貌发生巨变，地层构造转为西低东高，但因为没再发生大的构造运动及地层剥蚀，延长组圈闭形态变化不大，对延长组油气藏的破坏作用很小。

图3 鄂尔多斯盆地镇泾地区地震剖面层拉平技术与构造剖面Fig.3 Bedding flattening technique applied in Zhenjing area, Ordos Basin

线恢复和常规地质平衡剖面相比，优点在于：简单快捷，省时省力，随时可以进行，尤其只做定性研究时可以不做时深转换。同时改进了只用钻井数据对井间地层进行简单勾勒的做法。如图3中HH127井和HH104井之间的地层形态一目了然，这是平衡剖面不能做到的。但是，受地震资料分布和软件功能的限制，该方法无法进行压实及剥蚀量校正。

3.2 古构造恢复与构造演化(面恢复)

利用地震剖面进行线恢复只能研究某条测线的地层发育情况，要对全区进行构造恢复，必须引进面恢复的方法。即假设地层原始厚度是不发生改变的(未受压实作用影响)，在三维的地震解释数据中，选取一个等时的沉积基准面或最大海泛面作为顶层，把要研究的目的层作为底层，用底面深度值减去顶面深度值，两者的深度差就是该目的层在该沉积发育时期的古构造形态[19-22]。但是，单纯利用地震资料得到的结果只是一个古构造的视恢复，必须在此基础上，再利用地质资料进行压实校正及剥蚀量校正等，使恢复的结果更加详尽准确。

按照以上方法，对镇泾地区进行了该区的古构造恢复。首先选取了侏罗系延安组(T5)、直罗组(T4)、白垩系(T3) 3个区域反射层作为等时基准面，与长7油层组进行了深度差计算，制作出3期古构造恢复图(图4)，可以看到：(1)在侏罗系延安组沉积时期，长7油层组整体南高北低，发育一个北东方向的主隆起(HH71—HH8一线)及其东部平行的一个次级隆起(HH139—HH153)，同时沿玉都断裂有一系列的北西方向的小型隆起带(HH121—HH100)，延长组顶面遭受一定程度的风化剥蚀，因此得到的是相对较低的构造形态；(2)侏罗系直罗组沉积前，长7油层组整体还是南高北低，北东方向的主隆起、其东部平行的一个次级隆起以及沿玉都断裂的北西方向小型隆起带继承性发育，幅度开始降低；值得注意的是，当上三叠统延长组烃源岩进入生烃门限开始排烃时，此时延长组已经形成多个油气聚集有利区，为延长组油气成藏提供了有利圈闭；因为延安组顶面遭受一定程度的风化剥蚀，得到的也是相对较低的构造形态；(3)在白垩系沉积前，长7油层组整体还是南高北低，但北东方向的主隆起幅度明显减少，南部尤其是西南部成为隆起的主体，东部地层开始抬升；(4)经过新生代沉积以及多期构造运动，长7油层组现今地层变为东南高西北低，地层发生翻转。

图4 鄂尔多斯盆地镇泾地区三维地震古构造恢复Fig.4 Paleo-structure recovery using seismic data, Zhenjing area, Ordos Basin

为了更加直观地显示出研究成果，可以采用地震解释软件中的立体显示功能，更加直观地对古构造进行显示，即体恢复。从这张体恢复图可以看出(图4)，沟壑相间的构造格局更加分明，地质概念更加立体清晰。

利用地震资料进行古构造恢复(图4)可以看出，侏罗系沉积前，已经发育多个鼻状隆起，且其后的地层沉积具有一定的继承性。上三叠统延长组烃源岩(张家滩页岩)在经历了中侏罗世晚期的热事件后进入生烃门限，并开始排烃，于早白垩世中晚期达到生油高峰时，油气有利聚集区已经形成，主力烃源岩在生烃增压作用下产生的石油就近运移进入长81、长9等油层组河道砂岩，形成自生自储自盖型油藏。目前的勘探情况也证实了这一点。根据钻井揭示及试油试采资料，该地区HH73井区、HH12井区、HH8井区、HH53井区是长8、长9主力产油区，而这些产油区都集中在古构造的局部隆起区，但不一定是现今构造的高点。

4 结论

(1)油气有利聚集区的早期形成，不仅有利于油气的捕获，同时对油气的运移、聚集有一定的控制作用。和常规钻井资料进行的古构造恢复相比，利用地震资料进行的古构造(面)恢复，井间的资料更加详尽，形式多种，能准确反映各时期古构造特征。特别是应用地球物理方法研究本地区细微构造的发育情况，可为该区寻找油气聚集区带和岩性油气藏勘探方向提供依据。

(2)以往对该区油气富集主控因素分析，主要认为受局部鼻状构造、断裂及裂缝发育带和水下分流主河道砂体叠置区等因素影响，但对主要成藏期古构造的作用及其恢复涉及较少。利用该方法补充了该区以往成藏关键因素研究中的不足，可为该区下一步勘探提供指导。