利用高密度地震技術(shù)精細(xì)刻畫疊置火山巖

梁海龍 陳志德

(大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院, 黑龍江大慶 163712)

0 引言

松遼盆地徐家圍子斷陷廣泛發(fā)育營城組火山巖[1]，具有多期次噴發(fā)、垂向疊置、橫向突變的特點(diǎn)[2-3]。以往對(duì)構(gòu)造高部位、火山機(jī)構(gòu)明顯的深層天然氣勘探整體探明了火山巖區(qū)帶[4]。隨著研究深入，火山巖氣藏勘探由“甩開”勘探轉(zhuǎn)向精細(xì)勘探，并開展縱向分期次、橫向分相帶的火山巖目標(biāo)評(píng)價(jià)，以識(shí)別隱蔽火山口、準(zhǔn)確描述火山機(jī)構(gòu)、精細(xì)劃分火山巖噴發(fā)期次、刻畫厚度為40～50m的火山巖地層。

安達(dá)地區(qū)位于徐家圍子斷陷，營三段火山巖存在2個(gè)大的噴發(fā)期次[5]，每個(gè)噴發(fā)期次由多個(gè)次級(jí)噴發(fā)期次構(gòu)成。由于火山巖埋深大、隱蔽性高、物源特殊、形成機(jī)制多變、巖相變化快，導(dǎo)致火山體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜[6-7]。安達(dá)地區(qū)常規(guī)地震資料的地震成像垂向分辨率和振幅保真度低，難以準(zhǔn)確識(shí)別和刻畫各噴發(fā)期次的地層展布。

李慶忠[8]認(rèn)為，理論上松遼盆地單炮地震記錄的頻帶為8～120Hz，反映深層火山巖地層的頻帶更窄，且實(shí)際施工難以達(dá)到理論值。安達(dá)三維地震工區(qū)常規(guī)采集的面元尺度大、記錄頻帶窄。常規(guī)地震成像的垂向分辨率低[9]，對(duì)應(yīng)火山巖地層的頻帶為8～50Hz，垂向分辨率(1/4地震波長(zhǎng))[10]約為58m，不能精細(xì)劃分火山巖噴發(fā)期次。常規(guī)處理依賴疊后反褶積提高垂向分辨率，致使成像結(jié)果的振幅保真度低，掩蓋了火山巖的反射特征，尤其不能指示火山巖的巖性邊界，難以精細(xì)識(shí)別火山巖。前人將營三段火山巖劃分為2個(gè)噴發(fā)期次(yc32、yc33)。鉆井資料表明，每個(gè)噴發(fā)期次由多個(gè)次級(jí)噴發(fā)期次構(gòu)成[11-12]，因此需要精細(xì)劃分噴發(fā)期次、落實(shí)地層展布。

近些年興起的高密度地震勘探面元尺度小、記錄頻帶寬，成為識(shí)別與刻畫安達(dá)地區(qū)疊置火山巖的有效技術(shù)。但現(xiàn)有高密度地震資料處理仍沿用常規(guī)技術(shù)[13]，制約了高密度地震技術(shù)應(yīng)用。在高密度地震資料高保真、寬頻帶、準(zhǔn)確成像前提下，應(yīng)用火山巖地震解釋技術(shù)[14-15]，有望精細(xì)刻畫安達(dá)地區(qū)火山巖。

在當(dāng)前地震資料解釋技術(shù)中，應(yīng)用相干體沿層切片技術(shù)刻畫火山體的平面形態(tài)；應(yīng)用層拉平技術(shù)展示火山巖地層厚度變化、不同火山體的接觸關(guān)系；基于保真處理成果的連續(xù)剖面觀測(cè)，結(jié)合分析振幅切片平面特征確定火山巖的相帶展布范圍。

本文在分析安達(dá)地區(qū)火山巖的地質(zhì)、儲(chǔ)層特征的基礎(chǔ)上，認(rèn)為地震資料品質(zhì)是制約火山巖識(shí)別與精細(xì)劃分噴發(fā)期次的瓶頸。在高密度地震采集數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，應(yīng)用針對(duì)區(qū)域地質(zhì)特點(diǎn)的2項(xiàng)地震處理技術(shù)(近地表補(bǔ)償和黏彈性介質(zhì)穩(wěn)相疊前時(shí)間偏移)大幅提高了成像垂向分辨率和振幅保真度，為隱蔽火山體識(shí)別、精細(xì)劃分噴發(fā)期次奠定基礎(chǔ)。在高密度地震成像數(shù)據(jù)上，應(yīng)用地震解釋技術(shù)(相干體技術(shù)、層拉平技術(shù))刻畫火山機(jī)構(gòu)，通過井震結(jié)合將營三段的yc32細(xì)分為3個(gè)次級(jí)噴發(fā)期次、yc33細(xì)分為2個(gè)次級(jí)噴發(fā)期次，并對(duì)火山巖精細(xì)分層，為該區(qū)火山巖天然氣勘探奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)火山巖特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

營城組火山巖形成于徐家圍子斷陷的大范圍伸展拉張背景下[16]，巖漿沿工區(qū)西側(cè)的徐西斷裂及裂隙上涌，平面上火山通道以點(diǎn)狀或者線狀展布[17]，每個(gè)噴發(fā)期次地層由多個(gè)火山口噴出的火山巖快速堆積形成，多物源、短物源致使不同部位的火山巖地層具有不同巖相序列[18]。營城組火山巖形成時(shí)間持續(xù)15Ma，每一期火山機(jī)構(gòu)建造時(shí)間相對(duì)較短，后期改造時(shí)間較長(zhǎng)[19]，多中心、多期次火山噴發(fā)的周期性和方向性，導(dǎo)致火山巖地層多期疊置。區(qū)域上，營三段火山巖由南向北依次噴發(fā)，局部多點(diǎn)密集噴發(fā)，造成火山巖相變化快，因此識(shí)別單個(gè)火山體難度較大。縱向上，火山巖由多期噴發(fā)疊置構(gòu)成，期次之間的巖性突變，每個(gè)噴發(fā)期次又由多個(gè)次級(jí)噴發(fā)期次構(gòu)成，因此劃分火山巖期次困難。

研究區(qū)位于徐家圍子斷陷火山巖最為發(fā)育部位，厚度大、巖相全，是火山巖氣藏勘探的重點(diǎn)區(qū)域。鉆井揭示營三段發(fā)育大段的酸性—中酸性、中性、基性火山巖，尤其是基性和中性巖明顯發(fā)育[20]。

1.2 火山巖儲(chǔ)層特征

前人將營三段火山巖由下至上劃分為期次Ⅱ(yc32)、期次Ⅲ(yc33)，其中yc32以玄武巖和安山巖為主，yc33以酸性巖為主。鉆井揭示，中酸性、基性火山巖均有分布[13]。中基性火山巖儲(chǔ)層平面分布穩(wěn)定、普遍產(chǎn)氣，與構(gòu)造位置關(guān)系不大，為巖性氣藏[14]，具有低孔、低滲的物性特征，是本區(qū)深層天然氣勘探的主要層系。酸性火山巖的非均質(zhì)性強(qiáng)，橫向變化快，錯(cuò)疊連片，但連通性較差，具有“上氣下水”的特點(diǎn)，沒有統(tǒng)一的氣、水界面，為構(gòu)造—巖性氣藏[15]。

安達(dá)凹陷具有較好的烴源巖條件，厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高，熱演化達(dá)到高成熟—過成熟階段。烴源巖為沙河子組的深湖—半深湖相的暗色泥巖以及濱淺湖沼澤相的煤系暗色泥巖、煤層[21]。凹陷內(nèi)有10口井鉆遇暗色泥巖，厚度為17.0～392.5m，平均厚度為192.1m；有5口井鉆遇煤層，厚度為1.0～105.0m，平均厚度為26.8m。

與上覆登婁庫組、下伏沙河子組及營城組內(nèi)部的沉積巖相比，火山巖具有高速度、高密度、高電阻率、低自然伽馬特征[22]。在測(cè)井曲線上，不同火山巖的巖性參數(shù)存在差異[23]。玄武巖呈高電阻率、低自然伽馬，速度為4800～6200m/s，密度為2.7～2.88g/cm3；安山巖呈高電阻率、低自然伽馬，速度為5700～6000m/s，密度為2.57～2.63g/cm3；流紋巖呈中等電阻率、中等自然伽馬，速度為5100～5900m/s，密度為2.5～2.6g/cm3；凝灰?guī)r呈低電阻率、高自然伽馬，速度為4300～4850m/s，密度為2.55～2.7g/cm3。火山巖儲(chǔ)層密度減小，酸性巖儲(chǔ)層密度小于2.53g/cm3,中性火山巖儲(chǔ)層密度小于2.65g/cm3，基性火山巖儲(chǔ)層密度小于2.71g/cm3。

1.3 地震反射特征

在地震剖面上，安達(dá)地區(qū)營三段火山巖地層表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、低頻、斷續(xù)丘狀或低角度斜交反射結(jié)構(gòu)[24-25]，與上、下圍巖相比，存在振幅、頻率、相位及反射結(jié)構(gòu)差異。火山巖頂面反射強(qiáng)弱受圍巖影響，與上覆沉積巖的低頻、中弱振幅、較連續(xù)反射特征差異明顯。火山巖內(nèi)部為強(qiáng)振幅、低頻反射，同相軸斷續(xù)分布，具有低角度斜交、平行或雜亂反射結(jié)構(gòu)。火山巖底界為強(qiáng)振幅波谷，下伏沙河子組沉積巖呈高頻、中等振幅、平行反射結(jié)構(gòu)[23]。火山巖在地震剖面上易于識(shí)別，但從疊置火山巖中識(shí)別單個(gè)火山機(jī)構(gòu)、精細(xì)劃分噴發(fā)期次、刻畫火山巖地層展布難度較大。

現(xiàn)有的保幅高分辨率地震資料處理頻帶為8～50Hz，主頻為25Hz，取火山巖地層的平均速度4300m/s，則地震分辨率(1/4地震波長(zhǎng))為53m，能夠識(shí)別疊置火山巖的大致形態(tài)，但不能刻畫內(nèi)部細(xì)節(jié)及識(shí)別單個(gè)火山機(jī)構(gòu)，難以精細(xì)劃分噴發(fā)期次(圖1a)。

圖1 L450線常規(guī)地震(a)與L400線高密度地震(b)成果剖面

2 針對(duì)性地震成像技術(shù)

為提高地震技術(shù)識(shí)別與刻畫火山巖地層的能力，大慶油田開展了高密度地震技術(shù)試驗(yàn)攻關(guān)。在2011年的安達(dá)三維地震工區(qū)內(nèi)，2017年部署滿覆蓋面積50km2的“兩寬一高”三維地震，由于減小了面元尺度，記錄品質(zhì)大幅提高。

相對(duì)于常規(guī)采集，高密度采集大幅提高了單炮記錄品質(zhì)。面元尺度減小，提高了橫向分辨率；覆蓋次數(shù)增大近10倍，提高了噪聲壓制方法的適應(yīng)性，有助于振幅保真；單只低頻檢波器接收及單井小藥量激發(fā)，增加了單炮記錄的頻帶寬度，有助于高分辨率成像。

為充分挖掘高密度采集地震數(shù)據(jù)的潛力，滿足火山巖儲(chǔ)層識(shí)別及描述需求，針對(duì)研究區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)，在已有保幅高分辨率處理流程基礎(chǔ)上，嘗試使用近地表補(bǔ)償和黏彈性介質(zhì)穩(wěn)相疊前時(shí)間偏移技術(shù)(QPSTM)，以提高地震成像的垂向分辨率和振幅保真度。

2.1 近地表補(bǔ)償

研究區(qū)地表高程為130～150m，近地表層是指基準(zhǔn)面(海拔120m)到地表的地層，厚度約為10～20m，未成巖，由沙土、膠泥構(gòu)成，又分為潛水面(深度約為7m)以上、以下兩部分。近地表層的平均Q值小于10，對(duì)地震波衰減嚴(yán)重。炮點(diǎn)位于潛水面之下，地震波衰減相對(duì)較小，主要衰減發(fā)生在檢波點(diǎn)，即地震反射波完全經(jīng)過近地表層，發(fā)生強(qiáng)烈衰減，原始地震記錄表現(xiàn)為高頻衰減和頻散，降低了地震分辨率。

采用近地表補(bǔ)償技術(shù)[26]改善單炮記錄品質(zhì)，為高分辨率成像奠定基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)過程分為兩個(gè)步驟。一是準(zhǔn)確建立近地表Q值模型，首先依據(jù)微測(cè)井資料求取近地表控制點(diǎn)的Q值；再由單炮記錄初至波振幅求得檢波點(diǎn)振幅平面展布，獲得近地表相對(duì)Q值；最終用微測(cè)井點(diǎn)的Q值標(biāo)定檢波點(diǎn)近地表相對(duì)Q值，獲得工區(qū)近地表Q值場(chǎng)。二是在去噪單炮記錄上補(bǔ)償振幅和校正相位，實(shí)現(xiàn)近地表補(bǔ)償。

近地表補(bǔ)償相當(dāng)于將檢波點(diǎn)記錄波場(chǎng)由地表延拓到基準(zhǔn)面。從應(yīng)用效果來看，振幅補(bǔ)償可拓寬地震頻帶10Hz以上，有效改善了單炮記錄品質(zhì)；相位校正使不同頻率的相位趨于一致，有助于改善疊前反褶積的適應(yīng)條件。另外，近地表補(bǔ)償可突出單炮記錄的垂向降頻關(guān)系，有助于QPSTM，從而提高深層火山巖的分辨率。

2.2 QPSTM

研究區(qū)地層結(jié)構(gòu)縱向上分為上部坳陷地層、下部斷陷地層，營城組屬于深層的斷陷沉積。上覆于營城組的坳陷地層厚度大(平均為3500m)、成巖程度低。VSP資料揭示坳陷地層的Q值為50～150，在垂向上隨深度增大單調(diào)遞增，對(duì)地震波衰減嚴(yán)重，同樣表現(xiàn)為地震記錄的高頻衰減和頻散，是降低地震分辨率的主要原因。

常用反Q濾波技術(shù)無法補(bǔ)償不同走時(shí)地震道的能量衰減，只有在疊前偏移過程中才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確補(bǔ)償。此外，由于偏移孔徑選擇不合理，導(dǎo)致常規(guī)偏移不能有效壓制偏移噪聲，影響振幅保真成像。文中采用QPSTM技術(shù)[27]大幅提高垂向分辨率，并保持相對(duì)振幅關(guān)系。

黏彈性介質(zhì)疊前時(shí)間偏移分2個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。首先，建立用于黏彈性介質(zhì)疊前時(shí)間偏移的等效Q值場(chǎng)，通過給定不同Q值進(jìn)行偏移掃描、人工拾取、目標(biāo)測(cè)線試驗(yàn)建立等效Q值場(chǎng)，即在等效介質(zhì)原理下給出地下各成像點(diǎn)的Q值。其次，在頻率域?qū)斎氲卣鸬酪罁?jù)成像點(diǎn)的走時(shí)、Q值和地震數(shù)據(jù)頻率補(bǔ)償振幅和校正相位，以拓寬地震頻帶、提高成像分辨率。

利用穩(wěn)相疊前時(shí)間偏移壓制偏移噪聲、提高振幅保真度，采用時(shí)—空變的偏移孔徑實(shí)現(xiàn)真振幅成像。常規(guī)偏移方法在全區(qū)給出統(tǒng)一的垂向變化偏移孔徑，不能實(shí)現(xiàn)偏移孔徑的空變。QPSTM分三個(gè)步驟：①由疊前時(shí)間偏移生成傾角道集。②在傾角道集上拾取菲涅爾帶，得到各成像點(diǎn)的最佳偏移孔徑。在傾角道集上菲涅爾帶特征明顯，即彎曲同相軸的頂點(diǎn)為穩(wěn)相點(diǎn)，與穩(wěn)相點(diǎn)時(shí)差小于二分之一主周期的范圍為菲涅爾帶。③在最佳偏移孔徑約束下進(jìn)行黏彈性介質(zhì)疊前時(shí)間偏移，實(shí)現(xiàn)高保真、高分辨率成像。

由高密度地震成果剖面(圖1b)可見：①徐西斷裂清楚，沙河子組超覆在該斷裂之上，火山巖巖漿上拱造成明顯的斷面錯(cuò)斷(A、B處)。②火山巖通道特征明顯(2條帶箭頭黑色虛線處)。③火山巖對(duì)沙河子組的擾動(dòng)明顯，表現(xiàn)為地層連續(xù)反射之間的高頻雜亂反射(C處)。④火山巖頂面(T4反射)橫向變化豐富。⑤火山口上拱特征明顯，如D、E兩個(gè)火山口位置。⑥火山巖垂向特征清晰，如火山巖地層的垂向時(shí)間范圍為2000～2100ms，頂界面為黑色波峰，底界面為紅色波谷；常規(guī)地震成果剖面(圖1a)在時(shí)間范圍2000～2200ms內(nèi)波組特征相近，根據(jù)地震反射特征不易區(qū)分營三段火山巖與下伏沙河子組。

分析高密度地震成像結(jié)果的頻譜表明：QPSTM提高了營城組火山巖段地震反射同相軸的振幅保真度，實(shí)現(xiàn)了高保真、寬頻帶(6～80Hz，主頻為40Hz)高分辨率(28m)成像，火山巖內(nèi)部特征明顯，為準(zhǔn)確識(shí)別火山巖及精細(xì)劃分噴發(fā)期次奠定了基礎(chǔ)。

3 火山機(jī)構(gòu)刻畫

火山機(jī)構(gòu)是指火山通道、火山口、火山錐、放射狀和環(huán)狀巖墻群等與火山作用有關(guān)的巖石構(gòu)造體[28]。在研究區(qū)多期火山巖的疊置關(guān)系復(fù)雜，依據(jù)火山體外形及通道的地震反射結(jié)構(gòu)識(shí)別不同火山機(jī)構(gòu)。針對(duì)火山通道及火山口的地震解釋技術(shù)包括地震數(shù)據(jù)體時(shí)間切片、相干體時(shí)間切片、斷層傾角分析等技術(shù)，可準(zhǔn)確地刻畫火山口和火山通道的空間分布，清楚顯示較小的火山口。

3.1 火山口平面識(shí)別

在相干體沿層切片上，單個(gè)火山口的不相干特征表現(xiàn)為環(huán)帶狀[29]，與陡傾地層或斷層形成的直線狀不相干特征具有明顯差別。在研究區(qū)巖漿沿徐西斷裂上涌，侵入圍巖，發(fā)生浸染分異后侵出地表噴發(fā)，形成火山口，其平面分布與基底斷裂帶延伸方向大體一致。對(duì)于密集發(fā)育的多個(gè)火山機(jī)構(gòu)疊置情況，早期火山口被后期火山口破壞，不相干特征表現(xiàn)為網(wǎng)狀雜亂結(jié)構(gòu)。

圖2為營城組火山巖頂面高密度地震數(shù)據(jù)、常規(guī)地震數(shù)據(jù)相干體沿層切片。由圖可見：①高密度地震數(shù)據(jù)相干體沿層切片(圖2a)在A區(qū)識(shí)別了3個(gè)火山口(藍(lán)色、綠色、紅色虛線橢圓處)，相互交錯(cuò)疊置，其中2個(gè)(藍(lán)色和紅色虛線橢圓處)形態(tài)特征清楚，易于識(shí)別，另一個(gè)(綠色虛線橢圓處)被另外2個(gè)火山口破壞，但平面上仍可識(shí)別。在B區(qū)，ds16井鉆遇火山口，火山口密集發(fā)育，且為2條斷層復(fù)雜化。雖然不能確定所有單個(gè)火山口的形態(tài)，但至少可以確定3個(gè)(粉色虛線橢圓處)。在C區(qū)，火山口密集發(fā)育，西北側(cè)由斷層F2復(fù)雜化，火山口相互疊置，后期破壞嚴(yán)重，其中2個(gè)火山口形態(tài)完整(粉色虛線橢圓處)，可以識(shí)別。②常規(guī)地震數(shù)據(jù)相干體沿層切片(圖2b)可識(shí)別3個(gè)火山巖密集發(fā)育區(qū)(A、B、C)，但邊界形態(tài)不同于圖2a，在3個(gè)火山口密集發(fā)育區(qū)內(nèi)不能進(jìn)一步識(shí)別單個(gè)火山口。因此，高密度地震數(shù)據(jù)相干體沿層切片在該局部范圍內(nèi)至少識(shí)別了7個(gè)形態(tài)完整的火山口，有利于隱蔽火山口的識(shí)別與描述，而常規(guī)地震資料僅能指示3個(gè)火山口密集發(fā)育區(qū)，且形態(tài)不準(zhǔn)確。

3.2 火山體地震剖面識(shí)別

在地震剖面上，火山巖體為丘狀強(qiáng)振幅、低頻反射，而沉積巖呈層狀結(jié)構(gòu)外形，同相軸連續(xù)穩(wěn)定。

圖3為T467線高密度地震數(shù)據(jù)。由圖可見：第一，營三段火山巖頂界對(duì)應(yīng)強(qiáng)振幅波峰，底界對(duì)應(yīng)強(qiáng)振幅波谷，頂、底界面特征清楚，易于追蹤。第二，共識(shí)別出6個(gè)火山體(①～⑥)，各火山體特征清楚，差異明顯。由形成的先后順序來看，火山體①、②發(fā)育在營三段火山巖底部，為早期的中基性火山巖，表現(xiàn)為強(qiáng)或中—強(qiáng)振幅斷續(xù)反射；火山體③～⑥發(fā)育在營三段上部，為酸性火山巖；火山體③、④、⑤依次對(duì)應(yīng)3個(gè)火山口(圖2a的A區(qū)藍(lán)色、綠色、紅色虛線橢圓處)，火山體⑥對(duì)應(yīng)圖2a的B區(qū)。

圖2 營城組火山巖頂面高密度地震數(shù)據(jù)

圖3 T467線高密度地震數(shù)據(jù)

圖4為T860線常規(guī)地震數(shù)據(jù)。由圖可見：第一，火山體的接觸關(guān)系不明確、邊界不清，火山體①、②的反射特征不明顯，只能整體刻畫火山體③～⑤，火山體⑥的邊界不清，因此只能將火山體②、⑥解釋為一個(gè)多期噴發(fā)過程。故僅能識(shí)別2個(gè)火山體。第二，不能確定火山通道位置，火山巖對(duì)沙河子組的擾動(dòng)特征不明顯，即對(duì)應(yīng)圖3紅色橢圓區(qū)域的位置不存在火山巖擾動(dòng)產(chǎn)生的地震高頻成分。

圖4 T860線常規(guī)地震數(shù)據(jù)剖面長(zhǎng)度為5km，與圖3測(cè)線位置相同。依據(jù)圖3的解釋結(jié)果在圖中標(biāo)出6個(gè)火山體的位置

3.3 火山體邊界識(shí)別

精細(xì)劃分火山巖噴發(fā)期次的關(guān)鍵在于確定各個(gè)火山體的邊界。火山口位于火山巖頂面局部構(gòu)造高部位，近火山口處火山巖厚度大；遠(yuǎn)離火山口，火山巖快速減薄，形成熔巖被、熔巖流。火山巖厚度和火山巖頂面局部構(gòu)造高部位是確定火山口位置的依據(jù)。火山噴發(fā)的強(qiáng)大動(dòng)力對(duì)火山口附近的地層產(chǎn)生破壞作用，形成眾多的斷裂、微斷裂和裂縫，也體現(xiàn)了火山體的特征。在火山口位置，巖漿上侵使上覆地層上拱變形，火山巖頂面呈明顯的上拱特征，剖面上呈上凸?fàn)罘瓷浣Y(jié)構(gòu)(圖3)。

造成火山巖垂向疊置的原因?yàn)椋阂皇莵碜圆煌鹕娇诘膸r漿由于噴發(fā)時(shí)間不同或者距火山口的距離不同，在同一個(gè)地區(qū)發(fā)生疊置；二是來自同一個(gè)火山口的不同期次的火山噴出物、不同噴發(fā)方式以及不同的火山作用波及范圍，導(dǎo)致不同火山巖疊置。如：在垂向上，火山體②、⑤、⑥的垂向疊置關(guān)系清楚。在橫向上，火山體③～⑥的邊界清楚，表現(xiàn)為反射結(jié)構(gòu)或振幅變化；火山體③、④的邊界反射振幅差異明顯；火山體⑤的形成早于火山體④、⑥，表現(xiàn)為后者超覆于前者之上，且火山體⑤、⑥的邊界反射界面清晰(圖3)。

層拉平技術(shù)[30]可突出不同火山巖體間的接觸關(guān)系，識(shí)別單個(gè)火山體邊界。圖5為對(duì)圖3的火山巖底界面拉平后的剖面。由圖可見，與圖3相比，在火山口位置的火山巖頂面上拱特征更明顯，表現(xiàn)為：火山巖厚度在CDP550之前大致相等，僅在火山口位置厚度增大；在CDP550之后火山巖厚度減小；相鄰火山體的接觸關(guān)系更清楚，其中火山體③超覆于火山體④之上，火山體④超覆于火山體⑤之上(紅色箭頭所示)。由此斷定6個(gè)火山體形成的先后順序?yàn)棰佟蕖?/p>

3.4 火山體內(nèi)部反射特征

火山巖地層具有多物源、短物源特點(diǎn)，內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、低頻、斷續(xù)丘形和低角度斜交結(jié)構(gòu)。火山體內(nèi)部反射特征各不相同，表現(xiàn)為反射結(jié)構(gòu)或振幅變化，是劃分疊置火山巖中單個(gè)火山體進(jìn)而精細(xì)劃分噴發(fā)期次的重要依據(jù)。

由圖3、圖5可見，6個(gè)火山體的內(nèi)部反射振幅和結(jié)構(gòu)各不相同。早期火山體①厚度小，反射振幅強(qiáng)，結(jié)構(gòu)平緩，推測(cè)為基性火山巖(玄武巖)。與火山體①相比，早期火山體②厚度大，反射振幅中等，披覆結(jié)構(gòu)明顯，推測(cè)為中性火山巖(安山巖)或酸性巖相對(duì)發(fā)育。晚期火山體③厚度大，反射振幅最強(qiáng)，丘形反射結(jié)構(gòu)明顯，推測(cè)為基性火山巖(玄武巖)。晚期火山體④厚度大，反射振幅明顯比火山體③弱，呈低角度斷續(xù)反射結(jié)構(gòu)，推測(cè)以酸性火山巖為主。晚期火山體⑤厚度大，反射振幅明顯比火山體④強(qiáng)，呈近水平狀斷續(xù)反射結(jié)構(gòu)，推測(cè)以酸性火山巖為主，含有中基性火山巖夾層。晚期火山體⑥厚度更大，反射振幅比火山體⑤稍弱，呈低角度丘形反射結(jié)構(gòu)，推測(cè)為酸性火山巖。

圖5 對(duì)圖3的火山巖底界面拉平后的剖面

3.5 火山通道識(shí)別

火山通道是界定火山機(jī)構(gòu)的重要部位。在研究區(qū)，徐西斷裂是溝通深層巖熔的原始通道，巖漿沿徐西斷裂及裂隙上涌，形成中心式、裂隙式兩種火山通道，且以中心式為主。

火山通道的地震反射特征明顯，指向火山體頂面的上拱部位，均為中心式火山通道。縱向上，火山通道接近垂直分布，如火山體⑤的通道呈“上寬下窄”的不規(guī)則楔狀條帶(圖3)。在火山通道上，沙河子組表現(xiàn)為上拱或振幅橫向突變，為弱振幅、不連續(xù)或雜亂反射，導(dǎo)致地層產(chǎn)狀與圍巖明顯不同。在沙河子組發(fā)育火山巖的巖漿灶(2個(gè)紅色橢圓處)。在熔蝕區(qū)，沙河子組被火山巖交代，在地震剖面上呈雜亂反射，并伴有高頻反射。

4 精細(xì)劃分火山巖噴發(fā)期次

在前人將營三段火山巖劃分為期次Ⅱ(yc32)、期次Ⅲ(yc33)的基礎(chǔ)上，依據(jù)區(qū)內(nèi)鉆井分層，考慮高密度地震數(shù)據(jù)的垂向分辨能力，將火山巖分為5個(gè)噴發(fā)期次。由合成記錄確定井點(diǎn)處的井震分層關(guān)系，明確地震波形對(duì)應(yīng)的巖性接觸關(guān)系，統(tǒng)計(jì)噴發(fā)期次界面對(duì)應(yīng)的巖性界面，建立連井剖面。考慮到火山巖地層橫向厚度變化大、巖性變化頻繁、多物源、短物源的特點(diǎn)，因此需要在局部精細(xì)劃分火山巖噴發(fā)期次。

4.1 火山巖測(cè)井噴發(fā)期次劃分

營城組火山巖形成時(shí)間持續(xù)15Ma，火山噴發(fā)具有旋回性和方向性，造成火山巖地層垂向多期疊置、橫向遷移變化。每一期火山機(jī)構(gòu)的建造時(shí)間相對(duì)較短，后期改造時(shí)間較長(zhǎng)，在火山巖頂部發(fā)育風(fēng)化殼和沉積夾層等間斷界面，可作為噴發(fā)期次界面的劃分標(biāo)志。相應(yīng)地，這些界面的測(cè)井曲線組合響應(yīng)呈明顯的差異特征，作為火山巖測(cè)井噴發(fā)期次劃分的依據(jù)。

研究區(qū)在營三段發(fā)育厚層火山巖，限于常規(guī)地震資料的分辨率，噴發(fā)期次由下至上分為期次Ⅱ、Ⅲ。其中期次Ⅱ由多次火山噴發(fā)活動(dòng)形成，以噴溢相中基性巖為主，夾薄層凝灰?guī)r，測(cè)井響應(yīng)為高自然伽馬、低電阻率、低密度，每個(gè)噴發(fā)間歇均由多個(gè)冷卻單元組成。期次Ⅲ主要形成酸性凝灰?guī)r與流紋巖，局部區(qū)域在中部或頂部發(fā)育薄層中酸性巖或砂礫巖。圖6為ss102井測(cè)井曲線、巖性及地震響應(yīng)。可見：ss102井火山巖發(fā)育齊全，多期次垂向疊置，測(cè)井曲線界面特征清晰；地震合成記錄由40Hz雷克子波生成，與井旁地震道匹配關(guān)系良好。

圖6 ss102井測(cè)井曲線、巖性及地震響應(yīng)

ss102井的火山巖期次Ⅱ，厚度為132m，以噴溢相中基性巖為主，夾少量酸性薄層凝灰?guī)r。依據(jù)測(cè)井曲線特征，進(jìn)一步細(xì)分為3個(gè)噴發(fā)期次，即yc32-1、yc32-2、yc32-3，厚度分別為40、31、61m。其中yc32-1為玄武巖，測(cè)井曲線呈鋸齒化箱型，具有高電阻率、低自然伽馬、高速度、高密度特征，底部與沙河子組測(cè)井曲線差異明顯，是火山巖地層的底界面。yc32-2為玄武巖夾薄層酸性火山巖(凝灰?guī)r)，測(cè)井曲線呈尖刀狀，至少由3個(gè)小的噴發(fā)期次形成，底部與yc32-1曲線差異明顯。yc32-3底部為酸性火山巖(凝灰?guī)r)，上部為大段安山巖，由3個(gè)次級(jí)噴發(fā)期次形成，測(cè)井曲線呈鋸齒化線性特征，曲線幅值低于玄武巖、略高于酸性火山巖。

井ss102的火山巖期次Ⅲ，厚度為165m，以酸性火山巖為主，包括凝灰?guī)r與角礫巖，夾少量薄層玄武巖及砂礫巖。依據(jù)測(cè)井曲線特征，進(jìn)一步細(xì)分為兩個(gè)噴發(fā)期次，即yc33-1、yc33-2，厚度分別為106、59m。其中yc33-1為大段酸性火山巖，且發(fā)育2期玄武巖薄層和1個(gè)砂礫巖薄層，測(cè)井曲線呈鋸齒化線性特征，玄武巖薄層引起曲線尖刀狀幅值升高，酸性巖具有低電阻率、高自然伽馬特征，速度、密度中等，底部與安山巖曲線臺(tái)階明顯。yc33-2由大段酸性火山巖及頂部玄武巖構(gòu)成，包含兩個(gè)噴發(fā)期次，酸性火山巖自然伽馬曲線呈鋸齒化箱型，頂部玄武巖具有明顯的低自然伽馬特征，頂部與上覆砂礫巖地層存在明顯臺(tái)階；底部與yc33-1曲線差異小。

高密度地震資料與地震合成記錄匹配良好，火山巖頂、底及內(nèi)部界面具有明顯特征，與測(cè)井曲線特征對(duì)應(yīng)，可以識(shí)別追蹤，為精細(xì)劃分火山巖噴發(fā)期次奠定了基礎(chǔ)。

4.2 地震細(xì)分層解釋

火山巖地層內(nèi)部各個(gè)噴發(fā)期次地層變化與沉積巖存在較大差別，按照火山巖的地質(zhì)構(gòu)建特征，體現(xiàn)在物源的類型、供給速度、控制因素、沉積物類型、流體性質(zhì)以及間斷面等六個(gè)方面。火山巖地層內(nèi)部反射特征復(fù)雜，層位追蹤不同于沉積地層。

精細(xì)劃分研究區(qū)火山巖噴發(fā)期次需要追蹤六個(gè)不同級(jí)別的界面。根據(jù)火山巖地層成因過程，先解釋火山巖底界面(yc32-1底界面)、頂界面(T4)；其次落實(shí)yc32和yc33的分界面(yc33-1底界面)，即中基性巖和酸性巖的分界面；再解釋3個(gè)期次內(nèi)部界面，包括yc32-2、yc32-3、yc33-2的底界面。由下而上，6個(gè)界面的特征描述如下。

(1)火山巖底界面(yc32-1底界面)，是基性火山巖與下伏沙河子組砂礫巖的不整合界面。合成記錄表明，該界面地震波形總體對(duì)應(yīng)強(qiáng)振幅波谷，特征明顯，整體易于橫向追蹤(圖7)。在火山口底部或火山通道處反射雜亂、反射振幅變?nèi)酰鼗鹕綆r底界面拉平后，考慮地層厚度橫向協(xié)調(diào)性逐步調(diào)整、確定。

(2)yc32內(nèi)部界面(yc32-2底界面)。該界面對(duì)應(yīng)地震波峰，地層厚度存在橫向變化，表現(xiàn)為反射振幅及結(jié)構(gòu)變化，橫向追蹤困難，可在井點(diǎn)標(biāo)定控制下逐步修改、確定。

(3)yc32內(nèi)部界面(yc32-3底界面)。該界面的地震波形橫向變化劇烈，有波峰、波谷，結(jié)構(gòu)雜亂，追蹤困難，可依據(jù)地層厚度橫向協(xié)調(diào)性追蹤。

(4)yc32與yc33的分界面(yc33-1底界面)，是下部中基性火山巖和上部酸性火山巖的分界面。該界面對(duì)應(yīng)地震波峰，除了局部火山口和火山通道外，大部分區(qū)域呈整合接觸，反射振幅橫向強(qiáng)弱變化明顯，在火山巖頂、底界面控制下，可依據(jù)地層厚度橫向協(xié)調(diào)性追蹤。

(5)yc33內(nèi)部界面(yc33-2底界面)。該界面對(duì)應(yīng)地震波峰，反射振幅橫向變化，地層厚度橫向一致，整體易于追蹤。

(6)火山巖頂界面T4。該界面是營三段火山巖與上覆砂礫巖的不整合界面，地震反射振幅橫向變化頻繁。鉆井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明：當(dāng)界面之上是砂礫巖、之下是基性火山巖時(shí)，為強(qiáng)振幅反射；當(dāng)界面之上是砂礫巖、之下是砂泥巖或酸性火山巖時(shí)，反射振幅變?nèi)酢Ｕw易于橫向追蹤，在火山口位置反射結(jié)構(gòu)破碎，如ds16井區(qū)。沿火山巖底界面拉平后，可依據(jù)地層厚度橫向協(xié)調(diào)性逐步調(diào)整、確定。

圖7為高密度地震數(shù)據(jù)連井剖面，圖8為常規(guī)地震數(shù)據(jù)連井剖面。由圖可見：①圖8的火山巖頂、底界面反射特征清晰(火山巖底界面對(duì)應(yīng)強(qiáng)振幅波谷，橫向振幅差異小；火山巖頂界面對(duì)應(yīng)波峰，橫向振幅有變化)，火山巖地層反射振幅強(qiáng)于圖7，缺乏橫向變化，不利于刻畫巖相，且振幅的垂向關(guān)系不合理。如藍(lán)色橢圓位置的基性火山巖底為弱振幅反射，而沙河子組頂面反射(火山巖底界面之下的強(qiáng)振幅波峰同相軸)的振幅強(qiáng)度與上部火山巖地層相當(dāng)，與實(shí)際不符。②由于垂向分辨率低，2個(gè)同相軸表現(xiàn)為復(fù)波反射(圖8的藍(lán)色矩形位置)，且上部同相軸的振幅強(qiáng)于下部同相軸(上部同相軸對(duì)應(yīng)安山巖內(nèi)部界面或酸性巖內(nèi)部界面，其反射強(qiáng)度不應(yīng)強(qiáng)于火山巖底面)，與實(shí)際不符；無法確定火山巖的地層關(guān)系(圖8的綠色橢圓位置)，而據(jù)圖7可以大致確定地層關(guān)系。圖9為圖7的地質(zhì)解釋剖面。由圖可見：營三段期次Ⅲ發(fā)育酸性巖，主要為火山角礫巖；營三段期次Ⅱ發(fā)育中基性火山巖，上部以安山巖為主，下部以玄武巖為主。

圖7 高密度地震數(shù)據(jù)連井剖面巖性柱子中的巖性符號(hào)同圖6，6條不同顏色的曲線為解釋層位界面

圖8 常規(guī)地震數(shù)據(jù)連井剖面與圖7測(cè)線位置相同

圖9 圖7的地質(zhì)解釋剖面紅色斜線為斷層，黑色字符為相應(yīng)層位底界

4.3 火山巖體刻畫

高密度地震資料經(jīng)針對(duì)性技術(shù)處理，大幅提高了垂向分辨率和振幅保真度，能夠準(zhǔn)確識(shí)別單個(gè)火山巖體及精細(xì)劃分火山巖噴發(fā)期次，精細(xì)落實(shí)巖性邊界、氣藏規(guī)模，利于火山巖氣藏的水平井部署。

在面積為50km2的高密度三維地震工區(qū)內(nèi)，yc33酸性巖儲(chǔ)層主要分布在ds16井及ss2井區(qū)，平均厚度約為60m，最大厚度可達(dá)100m。yc32中基性巖在全區(qū)發(fā)育，玄武巖和安山巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于ss102井、ds16井間，厚度為60～75m。

圖10為研究區(qū)火山巖體頂面分布立體圖。由圖可見，可識(shí)別2個(gè)玄武巖體(面積分別為2和22km2)、3個(gè)安山巖體(面積分別為1.6、6.5、22.6km2)，為火山巖氣藏儲(chǔ)層預(yù)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。

圖10 研究區(qū)火山巖體頂面分布立體圖

5 結(jié)束語

本文應(yīng)用高密度地震資料刻畫營三段火山機(jī)構(gòu)及精細(xì)劃分火山巖噴發(fā)期次，獲得了較好效果，為落實(shí)氣藏邊界、刻畫儲(chǔ)層展布、部署水平井奠定了基礎(chǔ)。常規(guī)地震資料雖能指示火山巖發(fā)育區(qū)，但不能滿足儲(chǔ)層刻畫要求。高密度三維地震數(shù)據(jù)是火山巖識(shí)別與描述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，應(yīng)用針對(duì)區(qū)域地質(zhì)特點(diǎn)的2項(xiàng)地震處理技術(shù)(近地表補(bǔ)償和黏彈性介質(zhì)穩(wěn)相疊前時(shí)間偏移)大幅提高了成像垂向分辨率和振幅保真度。基于高保真、高分辨率地震處理成果，通過井震結(jié)合，精細(xì)劃分了營三段火山巖噴發(fā)期次，提高了火山巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度，落實(shí)了研究區(qū)氣藏邊界及規(guī)模，對(duì)火山巖氣藏勘探部署具有重要意義。