歧北火成巖發(fā)育區(qū)下伏地層時(shí)深轉(zhuǎn)換方法研究

蔡紀(jì)琰， 李德郁， 秦 童， 王明春， 左中航

(中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司 天津 300459)

0 引言

歧北火成巖發(fā)育區(qū)位于渤海某海域B凹陷的東北部，A凹陷西南部，D凸起西北部，研究區(qū)內(nèi)火成巖發(fā)育面積達(dá)600 km2之多。工區(qū)內(nèi)鉆井揭示：該區(qū)火成巖沿深大斷裂呈中心或裂隙式噴發(fā)，噴發(fā)中心在CFD1井附近，最厚處達(dá)587 m。受火成巖的影響，常規(guī)時(shí)深轉(zhuǎn)換方法將產(chǎn)生較大誤差，造成基于鉆井資料的深度預(yù)測(cè)不準(zhǔn)和真實(shí)構(gòu)造與等t0圖形態(tài)差異較大等問(wèn)題，給井位部署帶來(lái)較大風(fēng)險(xiǎn)[1-3]。而該區(qū)火成巖厚度分布不均，平面變化較大，同時(shí)火成巖的高速高密特性對(duì)下伏地層成像屏蔽作用明顯，造成火成巖內(nèi)及下伏地層成像不清，速度拾取能量團(tuán)不聚焦，疊加速度場(chǎng)誤差較大，這些都為時(shí)深轉(zhuǎn)換帶來(lái)較大困難[4-6]。目前，關(guān)于特殊地質(zhì)體下伏地層成圖方法主要有以下3種：①厚度校正法[7]；②速度填充法[8]；③變速成圖方法[1-4]。對(duì)于厚度校正法其局限性在于誤差平面圖與原始構(gòu)造圖之間的關(guān)系難以把握，且誤差平面圖主要通過(guò)簡(jiǎn)單地求取火成巖的空間厚度變化得到的,整體上構(gòu)造成圖誤差較大；對(duì)于速度填充法局限性在于它主要是用特殊地質(zhì)體井間速度替換疊加速度，對(duì)疊加速度場(chǎng)的質(zhì)量和井點(diǎn)的數(shù)量要求比較高；對(duì)于變速成圖方法，主要利用疊加速度場(chǎng)求取層速度，再用井點(diǎn)進(jìn)行約束，對(duì)疊加速度場(chǎng)的精度要求比較高。如何在構(gòu)造成圖時(shí)消除高速火成巖的影響，對(duì)解釋成果進(jìn)行準(zhǔn)確的時(shí)深轉(zhuǎn)換，是比較棘手的問(wèn)題[9]。本次研究通過(guò)結(jié)合該地區(qū)火成巖大面積發(fā)育的特點(diǎn)，提出速度填充結(jié)合厚度校正的方法。

圖1 區(qū)域位置圖Fig.1 The regional position

圖2 歧北地區(qū)火成巖發(fā)育模式圖Fig.2 The development pattern of igneous rocks in the north of the Qibei area

1 火成巖發(fā)育特征

鉆井資料揭示：歧北地區(qū)火成巖發(fā)育區(qū)(圖1)火成巖分布層位包括沙河街組、東營(yíng)組和館陶組，其中以館陶組規(guī)模最大(圖2)。

東營(yíng)組和沙河街組主要發(fā)育為小范圍零星分布的侵入巖，對(duì)下伏地層時(shí)深轉(zhuǎn)換影響較小；而館陶組火山活動(dòng)規(guī)模相對(duì)較大但持續(xù)時(shí)間較短，巖相主要為噴發(fā)相、溢流相及火山沉積相，其中近火山口附近以溢流相、爆發(fā)相為主，中間夾雜沉積相，向邊緣逐漸過(guò)渡為沉積相，CFD1井附近館陶組火成巖厚度最大達(dá)587 m，巖性主要為玄武巖、凝灰?guī)r和玄武質(zhì)、凝灰質(zhì)沉積巖等多種巖性疊置，并見(jiàn)零星閃長(zhǎng)巖分布，以CFD1井為中心向周圍火成巖厚度逐漸減薄，直至邊緣變?yōu)檎３练e巖。地震剖面顯示：館陶組火山巖體基本保持原始狀態(tài)，火成巖內(nèi)部呈雜亂弱反射，外形上整體呈傘狀或蘑菇狀，與上覆和下伏地層連續(xù)性強(qiáng)反射特征差異較大，易于識(shí)別(圖3)。

圖3 過(guò)CFD1井地震剖面Fig.3 The seismic profile of CFD1 well

圖4 圍巖替換理論示意圖Fig.4 The schematic diagram of ray theory

2 火成巖下伏地層構(gòu)造成圖

根據(jù)研究區(qū)火成巖發(fā)育特點(diǎn)，已知火成巖厚度、速度以及圍巖速度，依據(jù)圍巖替換的射線理論(圖4)通過(guò)公式(1)可求出火成巖引起的下拉深度。根據(jù)這一原理，火成巖下伏地層構(gòu)造成圖研究流程如圖5所示。

ΔH=V火*T-V背景*T

=V火*H火/V火-V背景*H火/V火

=H火(1-V背景/V火)

(1)

1)根據(jù)火成巖在已鉆井合成地震記錄及地震剖面上的反射特征，再通過(guò)精細(xì)標(biāo)定確定火成巖的頂?shù)祝Y(jié)合地震屬性確定火成巖分布范圍，進(jìn)而得到火成巖的時(shí)間厚度。

2)根據(jù)噴發(fā)相地質(zhì)模式，利用已鉆井處火成巖百分含量與層速度關(guān)系，及其與時(shí)間厚度關(guān)系，得到火成巖的百分含量，進(jìn)而得到火成巖層間速度，再根據(jù)已得的火成巖時(shí)間厚度即可得到火成巖發(fā)育區(qū)厚度。

3)根據(jù)已鉆井火成巖與圍巖速度關(guān)系，在原時(shí)深關(guān)系基礎(chǔ)上消除火成巖影響，得到該區(qū)圍巖替換的時(shí)深關(guān)系，再根據(jù)追蹤的火成巖頂?shù)讜r(shí)間圖，進(jìn)而得到圍巖替換的火成巖發(fā)育區(qū)厚度。

4)將火成巖發(fā)育區(qū)厚度與圍巖替換的火成巖發(fā)育區(qū)厚度求差得到校正厚度，再對(duì)火成巖下伏地層圍巖替換后的深度圖進(jìn)行校正進(jìn)而得到校正后的構(gòu)造圖。

圖5 火成巖下伏地層構(gòu)造成圖流程圖Fig.5 The flow chart of the igneous underlying strata structure mapping

2.1 火成巖識(shí)別

首先根據(jù)火成巖在地震剖面上的特點(diǎn)(圖3)，火成巖頂面呈低頻強(qiáng)振幅連續(xù)性反射，內(nèi)部地層呈低頻中弱振幅雜亂反射，底面呈低頻弱振幅較連續(xù)性反射，據(jù)此對(duì)火成巖的頂面和底面進(jìn)行追蹤，得到火成巖頂?shù)椎萾0圖，進(jìn)而得到火成巖的時(shí)間厚度(圖6)。地震屬性(圖7)證實(shí)了火成巖展布的可靠性。

圖6 火成巖時(shí)間厚度圖Fig.6 The time thickness map of the igneous rock

圖7 館陶組內(nèi)部均方根振幅屬性Fig.7 The RMS amplitude of Ng formation

2.2 圍巖替換的時(shí)深關(guān)系求取

從圖8(a)中可以看出：該區(qū)由于火成巖的存在使多井時(shí)深關(guān)系發(fā)生分離。由圖8(b)可以看出，圍巖替換后時(shí)深關(guān)系吻合較好，說(shuō)明去除火成巖影響后區(qū)域時(shí)深關(guān)系是穩(wěn)定的。

2.3 校正厚度的求取

根據(jù)該區(qū)火成巖發(fā)育呈現(xiàn)中心噴發(fā)式特點(diǎn)，利用已鉆井火成巖百分含量與時(shí)間厚度可預(yù)測(cè)工區(qū)內(nèi)的火成巖百分含量(圖9)，由圖9可以看出，越靠近噴發(fā)中心火成巖的時(shí)間厚度就越大，火成巖百分含量也越高。再根據(jù)已鉆井火成巖百分含量與層速度的關(guān)系，可得研究區(qū)內(nèi)火成巖層速度變化(圖10)，從而得到火成巖發(fā)育區(qū)厚度即未進(jìn)行圍巖替換的發(fā)育區(qū)厚度(圖11)。根據(jù)圍巖替換的時(shí)深關(guān)系，結(jié)合火成巖的頂?shù)准纯傻玫絿鷰r替換的火成巖發(fā)育區(qū)厚度(圖12)，火成巖發(fā)育區(qū)厚度減去圍巖替換的火成巖發(fā)育區(qū)厚度即可得到校正厚度(圖13)。從我們求取校正厚度的過(guò)程可知，該方法不僅考慮了火成巖的影響，也考慮了構(gòu)造起伏變化等其他因素的影響，是一個(gè)綜合考慮所有影響時(shí)深轉(zhuǎn)換因素的過(guò)程。

圖8 工區(qū)內(nèi)七口井的時(shí)深關(guān)系Fig.8 The seven wells time depth relationship in the Qibei area(a) 原始的時(shí)深關(guān)系;(b) 圍巖替換的時(shí)深關(guān)系

圖9 工區(qū)火成巖百分含量分布圖Fig.9 The percentage composition distribution diagram of the igneous rock

圖10 工區(qū)內(nèi)火成巖層間速度變化圖Fig.10 The inter layer velocity variation diagram of the igneous rock

4 應(yīng)用及效果分析

根據(jù)圖14可知：北部CFD1井附近火成巖較發(fā)育區(qū)域構(gòu)造形態(tài)變化較大，向南構(gòu)造形態(tài)變化逐漸減小，無(wú)火成巖區(qū)域構(gòu)造基本無(wú)變化。整體上來(lái)說(shuō)由南向北構(gòu)造高點(diǎn)埋深增加，閉合幅度變陡；從表1可知，預(yù)測(cè)深度誤差在10m以內(nèi)，相對(duì)于常規(guī)曲線擬合方法成圖，新方法成圖精度明顯改善，平均改善比達(dá)到了70%。

從圖15可知時(shí)間的低部位是油層而高部位為水層，說(shuō)明該區(qū)有速度異常，研究認(rèn)為該異常由于該區(qū)火成巖厚度分別不均引起的。圖16、圖17分別為東二段等t0圖以及新方法得到的構(gòu)造圖，可見(jiàn)應(yīng)用新方法進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換考慮了該區(qū)火成巖厚度分布不均的影響，時(shí)間上的高部位時(shí)深轉(zhuǎn)換后變?yōu)樯疃壬系牡筒课唬鉀Q了同一地震層位CFD3井與CFD4井油水界面矛盾的問(wèn)題，這也充分說(shuō)明了新方法有效可行。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)歧北地區(qū)火成巖下伏地層時(shí)深轉(zhuǎn)換方法的研究主要得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

圖11 火成巖發(fā)育區(qū)厚度Fig.11 The thickness of igneous rocks development zone

圖12 圍巖替換的火成巖發(fā)育區(qū)厚度Fig.12 The thickness of igneous rocks development zone replaced by surrounding rock

圖13 校正厚度Fig.13 The corrected thickness

圖14 校正厚度與館陶組底面校正前后深度疊合圖Fig.14 The overlapping graph of correction thickness and the depth of Guantao group before and after correction

實(shí)鉆深度/m預(yù)測(cè)深度/m預(yù)測(cè)誤差/m常規(guī)曲線擬合方法新方法常規(guī)曲線擬合方法新方法相對(duì)改善館陶組2318.72290.62328.3-28.19.60.658363東二上段27542717.22744.3-36.8-9.70.736413

圖15 CFD3井與CFD4井油水界面對(duì)比圖Fig.15 The comparison of oil water interface between CFD3 well and CFD4 well

圖16 東二上段等t0圖 Fig.6 The time graph of E3d2l

圖17 新方法東二上段深度圖Fig.17 The depth graph of the new method of E3d2l

1)歧北火成巖發(fā)育區(qū)，火成巖速度大分布廣，且厚度分布不均，依據(jù)現(xiàn)有的地震資料常規(guī)成圖方法無(wú)法滿足構(gòu)造成圖的需求，必須要考慮怎樣消除火成巖對(duì)時(shí)深轉(zhuǎn)換的影響。

2)通過(guò)對(duì)歧北地區(qū)火成巖的研究，探索出了一種操作簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)的時(shí)深轉(zhuǎn)換方法，即利用已鉆井統(tǒng)計(jì)的圍巖速度進(jìn)行合成地震記錄替換，再聯(lián)合地震信息和已鉆井信息求出火成巖發(fā)育區(qū)厚度進(jìn)行校正，從求取校正厚度的過(guò)程中可以看出，該方法不僅考慮了火成巖高速體的影響，還考慮了構(gòu)造起伏等其他原因造成速度異常引起的影響。因此采用此方法求取校正厚度對(duì)構(gòu)造圖進(jìn)行校正，可以提高構(gòu)造成圖的精度。

3)這種方法對(duì)于大面積分布、厚度變化大，速度存在異常的特殊巖性體地區(qū)都具有很好的借鑒作用。

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