二維地震勘探在內蒙古武川盆地頁巖氣勘探中應用研究

鄭金寶

摘要：研究區位于內蒙古自治區中部，經歷了多期次強烈構造變形，地質構造十分復雜。該區域大地構造位置處于華北板塊北緣華北地塊北部陰山隆起，發育中生界斷陷殘余型盆地群。本文詳細分析了研究區地層、構造特征，對研究區大地電磁測量和深層地震條件進行了深入分析，進而對研究區頁巖氣進行了預測，最后對有利區帶綜合分析，對研究區下一步的工作具有十分重要指導意義。

關鍵詞：二維地震勘探；內蒙古武川盆地；頁巖氣勘探

1.地層特征

勘查區處于武川斷陷盆地西北邊緣東房子一帶。依據煤田鉆孔及區域資料，勘查區地層為：太古界、新元古界、古生界石炭系上統拴馬樁組（C₂s）、二疊系下統大紅山組（P₁d）、二疊系中統腦包溝組（P₂n），中生界侏羅系上統大青山組（J₃d）、白堊系下統李三溝組（K₁1）、固陽組（K₁g）新生界近新系（N₂）、第四系（Q）。

2.構造

勘查區位于武川盆地蘇計凹陷內。武川盆地為中生代山間型盆地，受區域構造控制，早期形成的近東西向、北東向的正斷層控制了盆地內各凹陷的沉積。晚期沿盆地的邊界產生了在擠壓應力下的逆沖斷層。形成了以逆斷層控制為主的殘余盆地的邊界。武川盆地區內發現比較重要的斷層主要有五條：即武川斷層、德水泉斷層、西烏蘭不浪斷層、蘇計西和蘇計北斷層（表1）。勘查區蘇計坳陷邊界西、北、東三面分別受德水泉、蘇計西和蘇計北三條斷層控制。

3.勘查區地球物理特征

3.1大地電磁測量解釋

前期大地電磁測深工作布置中，將wk4線西段1號點至16號點與石油地震線HB-96-68重合，在資料解譯過程中通過電性層和地震波反射面的對比，以視電阻率126（102.1）歐姆米為標準，對基底頂界面埋深進行了推斷。

（1）wk1線。wk1線位于蘇計凹陷西側，剖面長23km，方向北東130°，基底抬升較為明顯，其中1號點至16號點推斷基底頂板埋深變化范圍在900m～1600m左右，呈現出中間凹、兩翼抬升的凹陷特征；16號點至47號點推斷基底頂板埋深變化范圍在700m～2000m左右，其中南東段基底緩慢抬升；在36號點至47號點之間基底有較明顯的起伏。

（2）wk2線。wk2線位于蘇計凹陷中部，剖面長20km，方向北東130°，推斷局部基底頂板埋深大于4000m，基底為高阻異常展示。其中1號點到26號點凹陷特征較為明顯且基底埋深逐漸加大，推斷基底頂板埋深由1400m逐漸加大，最深處可能超過4000m；26號點到41號點凹陷特征較為明顯，推斷基底頂板埋深變化范圍在800m～1800m。

（3）wk3線。wk3線位于蘇計凹陷東部，剖面長15km，方向北東130°，地層整體較為平穩，電阻率值隨埋深加大而遞增。其中測線南東段（16號點至31號點）基底抬升幅度較大，推斷基底頂板埋深變化范圍在500m-2100m；測線北東段（1號點至16號點）基底平緩抬升，推斷基底頂板埋深變化范圍在1300m-2100m。

（4）wk4線。Wk4線位于蘇計凹陷西北側，剖面長22km，方向北東49°，測線西段（1號至16號測點）與二維地震線HB-96-68重合，地震資料顯示古生界頂界面埋深在2000m-2300m之間，中間凹陷，東西兩翼抬升。侏羅系武當溝組頂界面埋深在1200m-1400m之間，由西向東緩慢抬升。侏羅系大青山組頂界面埋深在700m-900m之間，由西向東緩慢抬升。其中1號點至21號點基底抬升幅度較大，推斷基底頂板埋深由1500m向小號點方向逐漸加大；21號點至45號點凹陷特征較為明顯，推斷基底頂板埋深最小為1200m，最大處可能超過4000m。

（5）wk5線。wk5線位于蘇計凹陷南側，剖面長20km，方向北東49°，基底抬升較為明顯，埋深在1000m～2000m左右，視電阻率顯示為高阻，推斷剖面西段地層抬升較為明顯，推斷基底頂板最大埋深在1600m左右；剖面東段呈現出中間凹、兩翼抬升的凹陷特征，推斷基底頂板最大埋深在2000m左右。

3.2深層地震地質條件

區內深層為中生界的白堊系和侏羅系地層。不同時期的地層巖石之間存在波阻抗差異，具有形成反射波的條件。根據二維地震資料，勘查區有3個較明顯的層位反射波，分別為大青山組頂界面反射波T11、武當溝組頂界面反射波T11、古生界頂界面反射波Tg。勘查區深層條件一般。

4.研究區頁巖氣預測

隨著頁巖層含氣量的增大，儲層體積密度和層速度降低，從而導致波阻抗值減小。在頁巖層地質模型約束下拾取頁巖層波阻抗數據可以反映儲層的含氣性，因此疊后波阻抗反演是預測儲層含氣性的有效手段。由于研究區已知資料較少，缺少井數據，采用帶限反演（常規遞推法）。藍色部分為阻抗值較小部分（見圖2、圖3）。

5.有利區帶綜合分析

根據勘查區的實際情況和目前的資料水平，本次二維地震勘探研究主要從頁巖的埋深、厚度以及保存條件等方面人手，對工區武當溝組和固陽組頁巖進行分析和研究，確定頁巖儲層的埋深范圍和厚度變化規律，分析其保存條件，尋找有利勘探區域，并提出井位部署建議。根據地表地質調查，武當溝組是主要目的層，固陽組是次要目的層。根據DJ1線和DJ2線從以下幾個方面分析。

5.1埋藏深度

埋藏深度不僅僅決定頁巖氣藏的開采價值，還影響著其含氣豐度和保存條件。埋深太淺，雖然降低了開采成本，同時，由于地層壓力相對較小，也降低了其還氣豐度，而且具有一定的埋深，更有利于頁巖氣的保存。從目前生產實踐來看，埋深1000m-2500m左右是一個合適的范圍。通過計算，武當溝組埋藏深度一般在1000m以深。

5.2厚度分布

高碳頁巖的厚度決定了頁巖氣藏的規模，也在一定程度上影響其保存條件。在地球化學參數基本相同的情況下，泥頁巖厚度越大氣藏的總含氣量和規模自然也就越大，同時巨厚的頁巖也可以為自身提供良好的保存條件。通過地震資料，武當溝組除了部分地方剝蝕以外，大部分都有沉積。武當溝組和固陽組厚度均大于一般要求的40m。

5.3有利勘探區域

通過對頁巖層的厚度，埋深以及反演對頁巖氣預測的基礎上，確定了工區優先勘探層位和有利勘探區域，即DJ1線的北部，從線頭起點計算5km范圍。從縱向上看，通過對比武當溝組和固陽組頁巖的埋藏深度和厚度，我們認為武當溝組頁巖有機碳含量高，保存條件相對較好，富有機碳頁巖厚度大，是工區頁巖氣勘探的首選目的層，特別是DJ1線的西北部，埋藏深度和厚度均符合要求。固陽組埋藏深度較淺，但分布穩定，且未經過大的構造運動，對頁巖氣的保存有利。endprint