古構造定量恢復的地球物理方法研究及應用

荊克堯，陳 霞，金曉輝

(中國石化 石油勘探開發研究院，北京 100083)

古構造恢復是石油地質學領域研究的熱點和難點，常用的古構造恢復方法有“寶塔圖”法、厚度圖法、平衡剖面法、回波分析法、層序地層學恢復法[1-7]。這些方法主要通過去斷層、去壓實、去褶皺、剝蝕量恢復等技術，恢復目的層的古厚度和古埋深，從而研究該地區的演化特征。這些古構造恢復方法主要使用地質資料尤其是鉆井資料，很難達到古構造的半定量或定量恢復。利用地震資料恢復古構造，可以發揮地震資料信息量豐富的特點，不僅可以實現古構造的“面”和 “體”恢復，而且可實現古構造的半定量或定量恢復。在鄂爾多斯盆地、塔里木盆地中生界等以低幅度構造為特征的沉積盆地，精細的古構造研究是尋找有利油氣區帶以及研究油氣分布規律的基礎。本文以鄂爾多斯盆地鎮涇地區上三疊統延長組長7油層組為古構造恢復的目的層系，恢復了該區印支運動以來的關鍵構造期的演化，解釋了該區的油氣富集規律。

1 思路和方法

古構造恢復的最終目的有2個：一是認識構造疊加變形的動態過程；二是復原構造變形之前的古構造形態。根據研究出發點的不同，古構造恢復又分為大型古盆地恢復和局部構造單元或圈閉的恢復。前者研究對象比較宏觀，對局部構造起伏變化的精度要求不高，后者研究對象比較局限，因此有較高的精度要求[8-12]。由于地震資料采集和處理的范圍有限，利用地震資料進行古構造恢復屬于局部恢復。

通過拉平地震剖面，可以恢復構造單元不同時期的發育過程，與用地質資料(尤其是鉆井資料)制作平衡剖面有相似的作用，可稱其為“線”恢復；利用三維地震資料多個區域反射層(或目標層)的解釋成果，進行逐層剝離及疊加，達到古構造的“面”恢復；同時因為地震資料的空間屬性以及地震解釋軟件的立體顯示功能的應用，可以實現“體”恢復的目的。

在進行層位解釋之前，需要收集、研究本工區及鄰區地層發育特征及地震波組反射特征，再利用工區內鉆井的測井資料，制作多口探井的合成記錄(圖1)，對地層沉積變化和地震反射波組反射特征進行對比研究，從而對反射波組進行準確標定。可以說，三維地震工區內層位的標定、追蹤解釋，是地質、測井、鉆井等多種資料融合的產物。因此利用地震資料進行古構造恢復是一種精度更高的方法。

2 目標層選取

目標層的選區取決于一個地區的烴源巖層和主要勘探目的層。鄂爾多斯盆地鎮涇地區三疊系延長組自下而上劃分為長10—長1共10個油層組，其中長7油層組張家灘頁巖是本區主力烴源巖，長81、長9砂巖是貼近長7優質烴源巖的最重要的勘探層系[13-16]，地震反射同相軸分別對應T6c、T6b、T6a(圖2)。因此，選擇延長組長7油層組作為古構造恢復的目的層系。

圖1 鄂爾多斯盆地鎮涇地區HH39井合成記錄與層位標定Fig.1 Synthetic record and horizon calibration of well HH39, Zhenjing area, Ordos Basin

選擇古構造恢復時期非常關鍵，必須是等時的基準面，其選取一般符合以下規律：沉積連續，沒有發生大的構造運動，不存在地層缺失或嚴重的剝蝕；沉積年代足夠長，在全區連續分布；可以選擇主要區域反射層界面，如果該地層存在剝蝕現象，可以選取其上某一個與其相鄰的連續沉積的地層作為等時基準面，二者相距越小越好。

對鄂爾多斯盆地石油地質條件影響最大的主要是印支運動以來的幾期構造運動，而且延長組長7油層組張家灘頁巖在晚侏羅世沉積末期即開始進入生油窗，至早白堊世中晚期開始進入生排烴高峰期，因此，選取燕山運動的三期(侏羅系延安組沉積前、侏羅系直羅組沉積前、白堊系沉積前)作為古構造恢復的時期，其對應的地震層位分別為T5，T4，T3(圖2)。

3 古構造恢復

3.1 地震剖面層拉平技術與構造剖面演化

利用地震解釋軟件中的層拉平功能，可以對地震剖面進行逐層拉平，進行構造演化研究，相當于利用鉆井資料制作平衡剖面的研究，即線恢復。層拉平法[17-18]是假設各地層的原始厚度不發生改變，即不受壓實作用影響。具體步驟為：對地震資料進行時深轉換，把時間域資料轉換為深度域資料；選取代表井，制作過井地震剖面；對代表恢復期的幾個地震反射層進行解釋并做時深轉換；用拉平功能逐層拉平。如果只做定性研究，第一步和第三步中的時深轉換可以省略。

圖2 鄂爾多斯盆地鎮涇地區典型地震剖面解釋Fig.2 Interpretation of a typical seismic profile, Zhenjing area, Ordos Basin

按以上步驟，對鎮涇地區的一條近東西向的過井剖面(HH126—127—104—57—84)進行了古構造恢復(圖3)，可以看出：(1)侏羅系延安組沉積前，長7油層組地層構造為西高東低，溝壑相間，起伏幅度約30～100 m；(2)侏羅系直羅組沉積前，構造變化不大，但地層起伏已略有變化；(3)白堊系沉積前，經過幾次構造運動和剝蝕，地層構造已發生變化，長7油層組地層變得相對平坦，溝壑相間的幅度減少；(4)經過白堊紀、古近紀、新近紀及第四紀的長期沉積，現今面貌發生巨變，地層構造轉為西低東高，但因為沒再發生大的構造運動及地層剝蝕，延長組圈閉形態變化不大，對延長組油氣藏的破壞作用很小。

圖3 鄂爾多斯盆地鎮涇地區地震剖面層拉平技術與構造剖面Fig.3 Bedding flattening technique applied in Zhenjing area, Ordos Basin

線恢復和常規地質平衡剖面相比，優點在于：簡單快捷，省時省力，隨時可以進行，尤其只做定性研究時可以不做時深轉換。同時改進了只用鉆井數據對井間地層進行簡單勾勒的做法。如圖3中HH127井和HH104井之間的地層形態一目了然，這是平衡剖面不能做到的。但是，受地震資料分布和軟件功能的限制，該方法無法進行壓實及剝蝕量校正。

3.2 古構造恢復與構造演化(面恢復)

利用地震剖面進行線恢復只能研究某條測線的地層發育情況，要對全區進行構造恢復，必須引進面恢復的方法。即假設地層原始厚度是不發生改變的(未受壓實作用影響)，在三維的地震解釋數據中，選取一個等時的沉積基準面或最大海泛面作為頂層，把要研究的目的層作為底層，用底面深度值減去頂面深度值，兩者的深度差就是該目的層在該沉積發育時期的古構造形態[19-22]。但是，單純利用地震資料得到的結果只是一個古構造的視恢復，必須在此基礎上，再利用地質資料進行壓實校正及剝蝕量校正等，使恢復的結果更加詳盡準確。

按照以上方法，對鎮涇地區進行了該區的古構造恢復。首先選取了侏羅系延安組(T5)、直羅組(T4)、白堊系(T3) 3個區域反射層作為等時基準面，與長7油層組進行了深度差計算，制作出3期古構造恢復圖(圖4)，可以看到：(1)在侏羅系延安組沉積時期，長7油層組整體南高北低，發育一個北東方向的主隆起(HH71—HH8一線)及其東部平行的一個次級隆起(HH139—HH153)，同時沿玉都斷裂有一系列的北西方向的小型隆起帶(HH121—HH100)，延長組頂面遭受一定程度的風化剝蝕，因此得到的是相對較低的構造形態；(2)侏羅系直羅組沉積前，長7油層組整體還是南高北低，北東方向的主隆起、其東部平行的一個次級隆起以及沿玉都斷裂的北西方向小型隆起帶繼承性發育，幅度開始降低；值得注意的是，當上三疊統延長組烴源巖進入生烴門限開始排烴時，此時延長組已經形成多個油氣聚集有利區，為延長組油氣成藏提供了有利圈閉；因為延安組頂面遭受一定程度的風化剝蝕，得到的也是相對較低的構造形態；(3)在白堊系沉積前，長7油層組整體還是南高北低，但北東方向的主隆起幅度明顯減少，南部尤其是西南部成為隆起的主體，東部地層開始抬升；(4)經過新生代沉積以及多期構造運動，長7油層組現今地層變為東南高西北低，地層發生翻轉。

圖4 鄂爾多斯盆地鎮涇地區三維地震古構造恢復Fig.4 Paleo-structure recovery using seismic data, Zhenjing area, Ordos Basin

為了更加直觀地顯示出研究成果，可以采用地震解釋軟件中的立體顯示功能，更加直觀地對古構造進行顯示，即體恢復。從這張體恢復圖可以看出(圖4)，溝壑相間的構造格局更加分明，地質概念更加立體清晰。

利用地震資料進行古構造恢復(圖4)可以看出，侏羅系沉積前，已經發育多個鼻狀隆起，且其后的地層沉積具有一定的繼承性。上三疊統延長組烴源巖(張家灘頁巖)在經歷了中侏羅世晚期的熱事件后進入生烴門限，并開始排烴，于早白堊世中晚期達到生油高峰時，油氣有利聚集區已經形成，主力烴源巖在生烴增壓作用下產生的石油就近運移進入長81、長9等油層組河道砂巖，形成自生自儲自蓋型油藏。目前的勘探情況也證實了這一點。根據鉆井揭示及試油試采資料，該地區HH73井區、HH12井區、HH8井區、HH53井區是長8、長9主力產油區，而這些產油區都集中在古構造的局部隆起區，但不一定是現今構造的高點。

4 結論

(1)油氣有利聚集區的早期形成，不僅有利于油氣的捕獲，同時對油氣的運移、聚集有一定的控制作用。和常規鉆井資料進行的古構造恢復相比，利用地震資料進行的古構造(面)恢復，井間的資料更加詳盡，形式多種，能準確反映各時期古構造特征。特別是應用地球物理方法研究本地區細微構造的發育情況，可為該區尋找油氣聚集區帶和巖性油氣藏勘探方向提供依據。

(2)以往對該區油氣富集主控因素分析，主要認為受局部鼻狀構造、斷裂及裂縫發育帶和水下分流主河道砂體疊置區等因素影響，但對主要成藏期古構造的作用及其恢復涉及較少。利用該方法補充了該區以往成藏關鍵因素研究中的不足，可為該區下一步勘探提供指導。