川東北通南巴地區(qū)三疊系膏鹽巖蓋層預測

魏水建，馮 瓊，馮 寅，袁書坤

(1.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石化集團 國際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100083)

中上揚子海相地層蘊藏著十分豐富的天然氣資源?？碧綄嵺`證實，保存條件是南方海相油氣勘探的關鍵，而蓋層條件是最重要的控制因素之一[1-3]。中上揚子海相地層縱向上存在2套區(qū)域優(yōu)質蓋層，即三疊系膏鹽和志留—寒武系泥巖，它們影響了南方油氣分布。目前，有關南方優(yōu)質區(qū)域蓋層的分布尚不明確，相關預測技術也未形成，制約對該區(qū)的整體評價。因此開展地震蓋層綜合識別和預測技術研究，逐步形成針對區(qū)域優(yōu)質蓋層的識別和預測技術，明確區(qū)域優(yōu)質蓋層分布，對指導中上揚子海相油氣勘探具有重要的指導意義。本文以通南巴地區(qū)為目標，對中上三疊統(tǒng)膏鹽巖開展了識別預測研究，旨在解決中上揚子海相地層的膏鹽巖蓋層預測問題。

1 地層特征

鉆井揭示，三疊系膏鹽巖主要分布在雷口坡組和嘉陵江組，飛仙關組飛四段也有局部分布。連井對比分析表明：飛四段膏巖主要分布在地層的頂部和中下部，呈薄層夾于白云巖之間，橫向分布較穩(wěn)定，為一套比較好的蓋層；嘉二段存在多套膏巖，中厚層，橫向分布廣且穩(wěn)定，為區(qū)域有效蓋層；嘉四五段發(fā)育大套膏鹽巖地層，厚度大，由于擠壓蠕動，橫向分布不穩(wěn)定，受斷層帶控制，厚度分布與斷裂有密切關系；雷口坡組發(fā)育幾套膏鹽巖地層，主要位于下部，由河壩2往馬1方向膏巖呈變多變厚的趨勢(圖1)。

圖1 川東北通南巴地區(qū)hb2-hb1-cf82-ma1連井對比剖面

2 蓋層地球物理響應特征

2.1 膏鹽巖巖石物理特征

通南巴地區(qū)三疊系地層主要巖性有白云巖、灰?guī)r、膏巖、鹽巖和泥巖等。不同巖性巖電特征統(tǒng)計表明，在碳酸鹽巖背景中，鹽巖具有低速、低密特征，在速度、密度曲線上易于與其他巖性加以區(qū)分。而膏巖由于與白云巖和致密灰?guī)r同樣具有高速的特點而不能用速度資料加以區(qū)分，但膏巖密度范圍在2.84～2.93 g/cm3之間，與白云巖和致密灰?guī)r有較大的差異，交匯圖上膏巖數據點位于正上方，與其他數據點分異明顯(圖2)。

2.2 測井響應特征

測井巖電特征分析表明，鹽巖和膏巖由于其特殊的物質結構，使測井值常趨于某一特定值，成為測井資料判識鹽巖和膏巖的基本標準[4]。其中，鹽巖聲波時差值約63 μs/ft，體積密度約2.1 g/cm3，中子孔隙度接近于零，自然伽馬呈最低值，自然電位為基值響應，深探測半徑的電阻率為高值響應，井徑由于鉆井液的浸泡溶解作用常出現(xiàn)擴徑。膏巖的測井響應為，硬石膏的聲波時差約50 μs/ft，體積密度約2.98 g/cm3，中子孔隙度趨于零，自然伽馬呈最低值，自然電位為基值響應，電阻率呈高值響應，井徑接近鉆頭直徑。泥巖具有高伽馬、高聲波時差、低密度、高中子、低電阻的電性特征。

圖2 川東北通南巴地區(qū)三疊系不同巖類速度—密度交匯圖

圖3 川東北河壩1井膏鹽巖厚度變化地震模型正演

2.3 地震響應特征

2.3.1 正演模擬

在通南巴地區(qū)三疊系地層中，膏鹽巖分布具有不同的特征。通過鉆井分析，可分為雷口坡型(大套灰?guī)r或云巖夾薄層膏巖)、嘉四五型(大套膏鹽巖夾薄層灰?guī)r或云巖)、嘉二型(中層膏云巖互層)和飛四型(膏云巖薄互層)等4種類型。利用河壩1井速度，對上述4種類型蓋層發(fā)育模型進行了模型正演(圖3)。結果顯示嘉四五型地震反射振幅最強，嘉二型地震反射振幅次之，飛四型地震反射振幅最弱。研究表明，膏鹽巖層厚度與地震振幅屬性具有一定的正相關性，膏鹽巖層厚度越大，地震振幅越強；同時振幅強弱還與圍巖的厚度及蓋層與圍巖間的相互組合有密切關系。

2.3.2 地震反射特征

通過單井合成記錄標定及連井對比，膏巖及鹽巖層與圍巖具有較強的波阻抗差異，在地震剖面上表現(xiàn)為較強振幅特征；厚膏鹽巖層由于具有較強的柔韌性受不同期構造運動影響而經常產生揉皺現(xiàn)象，而薄膏巖層由于更多地受周圍圍巖的控制而具有很好的成層性(圖4)。

厚層膏鹽巖具有較強的可塑性，極易發(fā)生揉皺變形及蠕動，受后期構造運動的影響，其厚度分布明顯受斷層控制，在斷層發(fā)育部位膏鹽巖厚度明顯增加。

3 膏鹽巖蓋層地震預測

3.1 基于神經網絡的地震相分析

蓋層分布與特定的沉積環(huán)境和相帶有密切的關系。地震資料上的表現(xiàn)包含了其原始沉積環(huán)境、巖相、成巖作用等許多信息。這些信息可通過地震反射參數(如反射結構、外部幾何形態(tài)、振幅、連續(xù)性、頻率等)來體現(xiàn)[5-9]。

圖4 川東北通南巴地區(qū)連井地震反射剖面

針對通南巴地區(qū)，在測井相研究成果的基礎上，通過地震相分析開展了蓋層發(fā)育有利區(qū)(相)帶研究。通南巴地區(qū)雷口坡組上段地震相圖顯示由北東往南西方向，存在明顯的相帶變化(圖5)。

3.2 地震屬性分析

地震屬性分析主要是在準確的蓋層標定基礎上，提取地震波的振幅、波形、頻率、相位等參數的變化幅度進行分析，找出對區(qū)內蓋層反應敏感的屬性參數，用于儲集層橫向預測[10-11]。模型正演及地震反射特征分析表明，膏鹽巖厚度與地震振幅之間存在正相關關系。利用振幅屬性能較好地反映膏鹽巖的平面分布特征。雷二—三段均方根振幅屬性，表現(xiàn)為東北部強振幅，西南偏弱，其平面分布趨勢與井點膏巖厚度分布及地震相展布吻合較好。

圖5 川東北通南巴地區(qū)雷口坡組上段地震相

3.3 小波分頻解釋技術

分頻解釋技術將地震數據由時間—空間域轉換到頻率—空間域，時間域的最大反射振幅值，對應著頻率域的最大振幅能量值[12-14]。時—頻轉換將產生一系列的具有單一頻率的振幅能量體，在不同頻率的三維地震能量體上，可以看到薄層干涉特征。應用分頻解釋技術對黑池梁構造三維地震數據體進行分頻計算，以檢測膏鹽巖蓋層的分布范圍以及空間沉積特征。不同頻段的地震屬性體對不同厚度的地質體反應的靈敏度不一致，通過頻率掃描，飛四段和雷二、三段膏鹽巖的頻譜成像最佳頻率響應位于30～45 Hz之間，通過對40 Hz頻率體的振幅能量值的刻畫，能較好地反應薄膏巖層的平面展布特征(圖6)。整體上分頻屬性揭示膏鹽巖厚度東北部相對偏厚，與地震屬性及地震相分析結果一致。

3.4 密度反演預測優(yōu)質蓋層分布

蓋層測井響應特征分析表明，膏鹽巖地層在密度曲線上有較好的分異度，膏巖具有高密度特征，鹽巖具有低密度特征，膏鹽巖與圍巖在密度上有較大的差異。為此采用了擬聲波曲線重構技術，用小波多分辨率分解法和信息融合方法將密度曲線轉換為擬聲波曲線，進行擬聲波反演[15]。

圖6 川東北黑池梁構造

擬聲波曲線與聲波曲線具有相同的量綱，與密度曲線相似，但細節(jié)上又有變化，重構擬聲波曲線對膏鹽巖分辯能力明顯提高。利用擬聲波曲線開展特征曲線約束反演，反演剖面紅色區(qū)與密度曲線反映的膏巖段吻合較好，能有效預測膏鹽巖蓋層分布(圖7)。

圖7 川東北通南巴地區(qū)膏鹽巖特征曲線反演剖面

4 蓋層預測及與油氣的關系

結合地質地球物理綜合研究，結果表明膏鹽巖在全區(qū)都有分布，厚度平面變化較大。在研究區(qū)中部斷裂帶附近膏鹽巖較發(fā)育，最大厚度達800 m，其他地區(qū)厚度為200～400 m左右。厚度差異主要由于嘉四五段及雷一段厚層膏鹽巖的蠕動引起，其他各層段膏鹽巖厚度分布比較均勻，且連續(xù)分布(圖8)。

研究區(qū)縱向上分布有多套膏鹽巖(圖9)，是非常好的區(qū)域蓋層，可以對油氣起很好的保護作用。但由于各套地層在厚度等方面的差異，在封蓋條件上有所區(qū)別。嘉二段膏巖的單層厚度較飛四段和雷二三段膏巖層大，分布穩(wěn)定，封蓋有利，但其與飛四段膏巖層一樣，受上下圍巖影響脆性較大，遇斷層容易錯斷，形成油氣逸散的通道。嘉四五—雷一段是本區(qū)膏鹽巖分布最厚的地方，既有膏巖，又有鹽巖，該套地層具有較大的塑性流動性，在斷層錯動規(guī)模不大的情況下，膏鹽巖層的塑性蠕動可以對斷層起自封閉作用，能夠很好地防止油氣的逸散，但在斷層錯動較大的地區(qū)存在遮擋風險。該套膏鹽巖層在川東北地區(qū)分布較廣(普光、元壩)，在川東南地區(qū)部分剝蝕缺失，其分布與南方現(xiàn)有大型油氣田的分布基本一致，分析認為該套膏鹽巖層是南方油氣保存的關鍵。

圖8 川東北通南巴地區(qū)上組合膏鹽巖預測厚度

圖9 川東川通南巴地區(qū)Inline1121線構造與蓋層賦存剖面

5 結論

通過對川東北通南巴地區(qū)膏鹽巖蓋層巖石物理特征分析，以三維地震資料為基礎，充分融合鉆井、地質和測井信息，建立了一套適合該區(qū)膏鹽巖蓋層預測技術方法。應用該方法，有效地預測了膏鹽巖蓋層的縱橫向分布，對該區(qū)保存條件進行了評價，同時對南方海相其他地區(qū)同類蓋層評價具有一定的參考意義。

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