塔里木盆地塔河油田AT2井區(qū)高精度化探異常及其開發(fā)地質(zhì)意義

楊 敏，陳叔陽，王國建

(1.中國石化 西北油田分公司，烏魯木齊 830011；2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126)

塔里木盆地塔河油田碎屑巖領(lǐng)域在志留系、泥盆系、石炭系、三疊系、白堊系和古近系都獲得了工業(yè)油氣流或良好油氣顯示，其中石炭系、三疊系成為主要產(chǎn)油層系。但隨著勘探開發(fā)程度的不斷增高，隱蔽圈閉或小型圈閉已經(jīng)成為重要勘探目標(biāo)，勘探開發(fā)難度增大[1]。如何用多學(xué)科(地質(zhì)、物探、化探)技術(shù)方法，提高勘探開發(fā)成功率，保持增儲上產(chǎn)是目前迫切需要解決的重要問題。基于油氣垂向微滲漏理論的高精度化探技術(shù)，是以未鉆圈閉含油氣性評價、預(yù)探井已有油氣發(fā)現(xiàn)或油氣田開發(fā)擴(kuò)邊、油氣富集部位預(yù)測等為目標(biāo)而部署的油氣化探面積測量[2]。針對目前塔河油田AT2井區(qū)地震資料解釋的多個圈閉的含油氣性問題，采用高精度油氣化探技術(shù)在該井區(qū)進(jìn)行了研究。在高密度調(diào)查、高精度分析測試的基礎(chǔ)上，對塔河油田AT2井區(qū)正態(tài)和非正態(tài)地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和異常提取，重點(diǎn)圍繞精細(xì)解釋評價，確定地表綜合地球化學(xué)異常，進(jìn)一步采用化探—地質(zhì)雙因素評價方法，對圈閉進(jìn)行含油氣性評價[3]，為產(chǎn)建井位部署提供建議。

1 開發(fā)地質(zhì)概況

塔河油田AT2井區(qū)位于塔里木盆地塔北坳陷沙雅隆起阿克庫勒凸起南端的阿克亞蘇地區(qū)[4-5]，發(fā)育于三疊系阿克庫勒組三段—四段正旋回沉積下部的中油組為該區(qū)重要的勘探層系[5]。作為阿克亞蘇地區(qū)AT2區(qū)塊三疊系油氣藏內(nèi)的第一口發(fā)現(xiàn)井，AT2井于2005年11月在三疊系上油組試獲高產(chǎn)油氣流；2010年下返三疊系中油組生產(chǎn)，初期日產(chǎn)油33 t，不含水，為了增加井區(qū)儲量控制程度，相繼在三疊系中、下油組部署新井8口，均獲高產(chǎn)油氣流。

目前根據(jù)地震資料刻畫的塔河AT2井區(qū)三疊系中油組AT2井圈閉面積較小(圖1)，但鉆于該圈閉的AT2井等3口井避水高度低，生產(chǎn)效果好(AT2井累產(chǎn)3×104t，另2口井分別累產(chǎn)3.6×104t和0.6×104t)，與地震資料解釋的圈閉儲量不匹配，因此實(shí)際圈閉范圍可能會比之前解釋的更大。通過對AT2井區(qū)三維地震資料重新處理解釋，認(rèn)為AT2井區(qū)中油組圈閉西部存在一個圈閉A(擬部署產(chǎn)建井)，在地質(zhì)上認(rèn)為有2種可能：一是A圈閉與AT2井圈閉整體為同一圈閉，油水界面一致，后期可向東評價、向西產(chǎn)建，進(jìn)一步落實(shí)構(gòu)造；二是A圈閉與AT2井圈閉是2個獨(dú)立的圈閉，A圈閉油水界面與AT2井圈閉不一致，可進(jìn)一步西擴(kuò)評價。另外，AT2井區(qū)三疊系上油組哈一段有一套巖性體邊界(圖1，藍(lán)色曲線框)，往南高部位上傾尖滅，沿片狀砂體尖滅線容易形成巖性上傾尖滅圈閉(圈閉C)，存在形成巖性油氣藏的可能性。因此，AT2井區(qū)油氣勘探需要解決以下問題:(1)評價三疊系中油組多種構(gòu)造的可能性以及A、B圈閉的含油氣性；(2)評價三疊系上油組巖性圈閉C的含油氣性，為井位部署提供建議(圖1)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在AT2井區(qū)部署了近地表高精度油氣地球化學(xué)勘探研究，對三疊系中、上油組圈閉進(jìn)行評價。

2 高精度化探樣品采集與指標(biāo)方法

2.1 采樣面積與網(wǎng)度

在塔河AT2井區(qū)，按規(guī)則測網(wǎng)進(jìn)行高精度地球化學(xué)勘探，測網(wǎng)覆蓋了待評價的幾個圈閉及外圍，面積達(dá)51 km2(圖1)。

圖1 塔河油田AT2井區(qū)三疊系中油組構(gòu)造及化探部署

在待評價圈閉上方進(jìn)行T字加密區(qū)采樣，加密區(qū)面積9.35 km2，在AT2井西部待評價的三疊系中油組構(gòu)造圈閉上方和AT2井西南部待評價的三疊系上油組巖性圈閉上方采用的加密采樣網(wǎng)度為0.1 km×0.1 km。在加密區(qū)外圍工區(qū)采樣面積為41.65 km2，采用的采樣網(wǎng)度為0.25 km×0.25 km。

2.2 選用的化探方法

微滲漏烴類在土壤中主要以吸附態(tài)(包括物理吸附和化學(xué)吸附)、游離態(tài)、水溶態(tài)存在，另有一部分被氧化成為衍生物。其中賦存于土壤顆粒孔隙中的游離態(tài)烴類以及以分子狀態(tài)被土壤顆粒表面所物理吸附(吸附力是范德華力)的烴類在油氣地球化學(xué)勘探中被稱為“活動態(tài)”烴類。這些烴類是反映現(xiàn)今油氣藏是否存在的最直接指標(biāo)[6]，包括游離烴[7-9]、物理吸附烴[6]、頂空氣[10]，在油氣地球化學(xué)勘探中得到了廣泛的重視和應(yīng)用。因此，本次化探精查研究采用頂空氣、游離烴、物理吸附烴等活動態(tài)地球化學(xué)指標(biāo)方法。

3 地球化學(xué)指標(biāo)優(yōu)選及異常下限確定

3.1 指標(biāo)優(yōu)選

完成研究區(qū)的樣品測試分析后，對地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。地球化學(xué)測試參數(shù)眾多，信息量巨大，其中有相當(dāng)一部分重復(fù)或相近，在抑制干擾因素的前提下，常用聚類分析、相關(guān)分析、因子分析等數(shù)據(jù)處理方法研究指標(biāo)間的相關(guān)性及組合關(guān)系，篩選代表性的地球化學(xué)指標(biāo)來進(jìn)行分析。

相關(guān)分析結(jié)果表明，同種方法的甲烷及其同系物指標(biāo)相關(guān)系數(shù)較高，其中游離烴指標(biāo)系列相關(guān)系數(shù)達(dá)0.94以上，物理吸附氣指標(biāo)系列相關(guān)系數(shù)達(dá)0.72以上，頂空氣指標(biāo)系列達(dá)0.65以上，相關(guān)性顯著，說明它們具有相同的來源。不同方法的甲烷及其同系物指標(biāo)相關(guān)系數(shù)較低或不相關(guān)，說明各種方法指標(biāo)間具有較弱的成因聯(lián)系或各具獨(dú)立的地球化學(xué)意義。同時，聚類分析、因子分析也取得了相類似的結(jié)果。另外，通過對已知油藏剖面上方地球化學(xué)指標(biāo)異常分析，也發(fā)現(xiàn)這3種方法對含油面積、油水邊界具有較好的響應(yīng)。因此，選擇游離烴甲烷、物理吸附氣甲烷、頂空氣甲烷作為評價研究區(qū)的代表性指標(biāo)。

3.2 異常下限確定方法

(1)濃度—面積(C-A)分形方法分離地球化學(xué)背景與異常。由于游離烴指標(biāo)經(jīng)過多次迭代剔除高值后，其數(shù)據(jù)母體仍不服從正態(tài)分布，屬于非線性數(shù)據(jù)，因此采用了C-A分形方法確定異常下限。分形方法[11-12]應(yīng)用于油氣化探的理論基礎(chǔ)是油氣藏中輕烴微滲漏到近地表，形成地球化學(xué)場，可造成化探指標(biāo)具有自相似性或統(tǒng)計(jì)自相似性，可反映出化探指標(biāo)背景值往往服從或近似服從正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布，然而低異常值和高異常值滿足分形分布。

(2)迭代法分離地球化學(xué)背景與異常。物理吸附烴、頂空氣輕烴指標(biāo)經(jīng)過多次迭代剔除高值后，其數(shù)據(jù)母體服從或近似服從正態(tài)分布，屬于線性數(shù)據(jù)，因此采用了迭代法確定異常下限[13]。

4 AT2井區(qū)地球化學(xué)異常評價

4.1 單指標(biāo)異常分布特征

從研究區(qū)整體地球化學(xué)特征來看，游離烴、物理吸附烴、頂空氣輕烴甲烷濃度異常分布基本類似。以游離烴為例，圖2是游離烴甲烷濃度異常與研究區(qū)構(gòu)造疊合圖，可見游離烴濃度主要沿走向北東和走向東西的斷層夾持的區(qū)域分布，說明斷層對油氣成藏的控制作用。研究區(qū)東北部的AT2井圈閉控藏?cái)鄬由戏接坞x烴甲烷濃度異常較為集中，呈環(huán)塊狀分布，較好地響應(yīng)了含油氣面積，說明地表游離烴甲烷異常是油氣藏?zé)N類垂向擴(kuò)散、滲濾的結(jié)果。AT2井圈閉西部的A圈閉上方地球化學(xué)異常較弱，在該圈閉偏西翼呈一個小環(huán)狀形態(tài)，這與地震的振幅變化率異常較為吻合，說明該圈閉最有利的位置可能不在高點(diǎn)，還受巖性的控制。研究區(qū)西北角的B圈閉上方游離烴甲烷濃度呈頂端塊狀分布，說明該圈閉也具有良好的烴類微滲漏顯示，為有利的油氣圈閉。另外，AT2井區(qū)三疊系上油組哈一段有一套巖性體邊界，往南高部位上傾尖滅，沿片狀砂體尖滅線容易形成巖性上傾尖滅圈閉C，可能成藏(圖1)。游離烴甲烷呈橢環(huán)形異常圍繞預(yù)部署井部位分布，預(yù)示該巖性上傾尖滅圈閉也具有良好的油氣前景。研究區(qū)西南部的D井附近也有游離烴濃度異常分布，呈一個較大不連續(xù)環(huán)狀分布(圖2)，但D井目前已停產(chǎn)，這種游離烴異常成因可能是地下殘余烴類微滲漏所致。物理吸附烴地球化學(xué)異常特征與游離烴較為相近。頂空氣輕烴地球化學(xué)異常與游離烴、物理吸附烴地球化學(xué)異常分布特征有顯著差別，研究區(qū)東北部的AT2井圈閉控藏?cái)鄬由戏巾斂諝廨p烴甲烷濃度異常呈星點(diǎn)狀分布，異常十分零散。

4.2 綜合地球化學(xué)異常確定

從以上分析可以看出，不同化探方法地球化學(xué)屬性各異，不同指標(biāo)異常反映了不同側(cè)面的油氣信息。在研究各方法對油氣微滲漏反映特征的基礎(chǔ)上，將有效的方法采用某些措施進(jìn)行綜合解析，確定綜合異常，使單指標(biāo)之間取長補(bǔ)短，可達(dá)到抑制各種噪聲、突出有效異常的效果。綜合異常是油氣地球化學(xué)信息的綜合表征，能更好地指示油氣藏。本次研究中，首先依據(jù)單指標(biāo)異常確定的準(zhǔn)則，分別圈定了游離烴甲烷、物理吸附烴甲烷、頂空氣甲烷濃度異常區(qū)；然后以各單指標(biāo)圈定的異常區(qū)為基礎(chǔ)，通過異常區(qū)疊合的方式確定綜合異常。基于游離烴、物理吸附烴(對已知油藏響應(yīng)效果最好)與頂空氣甲烷3個指標(biāo)確定的綜合地球化學(xué)異常，反映了所有指標(biāo)異常相對集中的區(qū)域(綜合異常區(qū))。研究中共圈定了5個綜合異常區(qū)，對應(yīng)以下5個圈閉：AT2井圈閉、A圈閉、B圈閉、C圈閉和D井圈閉(圖3)。由3種地球化學(xué)指標(biāo)疊合后的綜合地球化學(xué)異常圖可以看出，A圈閉與AT2井圈閉的綜合地球化學(xué)異常區(qū)相接、連續(xù)，顯示2個圈閉應(yīng)屬同一油水界面。鉆于該圈閉的A井實(shí)鉆結(jié)果也證實(shí)，這2個圈閉屬于同一油水界面。

圖2 塔河油田AT2井區(qū)地表游離烴甲烷濃度異常與三疊系中油組構(gòu)造疊合圖 測區(qū)范圍為圖1中的矩形框區(qū)。

圖3 疊合法確定的塔河油田AT2井區(qū)地表綜合地球化學(xué)異常 測區(qū)范圍為圖1中的矩形框區(qū)。

4.3 綜合地球化學(xué)異常評價

針對一個待評價的目標(biāo)區(qū)，任何一項(xiàng)技術(shù)都不可能“包打天下”，因此綜合采用石油地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)勘探技術(shù)，對于準(zhǔn)確評價油氣勘探目標(biāo)至關(guān)重要。本次研究綜合采用化探參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)對地球化學(xué)異常區(qū)(待評價圈閉)進(jìn)行了評價。化探評價以近地表油氣地球化學(xué)指標(biāo)為基礎(chǔ)，地質(zhì)評價以地下油氣地質(zhì)條件特別是油氣成藏主控因素為基礎(chǔ)。化探—地質(zhì)雙因素評價方法原理、參數(shù)選擇及意義在以前研究中已做過闡述，本文結(jié)合AT2井區(qū)具體的地球化學(xué)數(shù)據(jù)和油氣成藏條件，對圈定的5個綜合地球化學(xué)異常區(qū)進(jìn)行評價。

4.3.1 化探參數(shù)評價

(1)異常指標(biāo)總貢獻(xiàn)率(G)

由塔河AT2井區(qū)地球化學(xué)指標(biāo)分布特征可知，游離烴甲烷和物理吸附烴甲烷異常區(qū)與已知的AT2井區(qū)油藏含油區(qū)吻合最好，頂空氣甲烷次之。因此，游離烴甲烷、物理吸附烴甲烷為AT2井區(qū)主要有效地球化學(xué)指標(biāo)，頂空氣甲烷為該區(qū)輔助有效地球化學(xué)指標(biāo)，研究確定的上述單指標(biāo)的貢獻(xiàn)率依次為40%，40%，20%。綜合異常的單指標(biāo)按主、輔指標(biāo)貢獻(xiàn)率進(jìn)行加權(quán)得到總貢獻(xiàn)率，總貢獻(xiàn)率越高，化探異常越有利。除4號異常包含的指標(biāo)為游離烴甲烷和物理吸附烴甲烷2個指標(biāo)外，其余1、2、3、5號異常都包含游離烴甲烷、物理吸附烴甲烷、頂空氣甲烷3個指標(biāo)。計(jì)算1—5號綜合異常的指標(biāo)總貢獻(xiàn)率依次為100%，100%，100%，80%，100%。

(2)平均襯度系數(shù)(Cavg)

(3)烴類熱成因概率(R)

綜合異常的烴類成因判識(真異常或者假異常)十分關(guān)鍵，利用烴類組構(gòu)來判識綜合異常油氣成因是一種比較可行的方法。RICE等[15]建立了氣體組構(gòu)圖版判識儲層流體屬性；SECHMAN等[16]發(fā)現(xiàn)，在波蘭東部某油氣區(qū)土壤輕烴(游離氣)能較好地反映地下油氣屬性。圖4是AT2井區(qū)1號異常區(qū)烴類異常樣本組構(gòu)值投影到油氣成因判識組構(gòu)圖版的結(jié)果，顯示1號異常區(qū)所有的烴類異常樣品均落入石油—天然氣的范圍。將AT2井區(qū)各異常區(qū)烴類異常樣本組構(gòu)值投影到油氣成因判識組構(gòu)圖版上，計(jì)算1—5號綜合異常區(qū)落入熱成因氣范圍內(nèi)的樣本所占各自總異常樣本數(shù)的百分比(R)依次為100%，95.16%，100%，100%，100%。R越大，化探異常越有利。

(4)綜合異常化探評價概率系數(shù)(P)

圖4 塔河油田AT2井區(qū)1號異常區(qū)樣品烴類組構(gòu)特征

表1 塔河油田AT2井區(qū)地表地球化學(xué)綜合異常化探參數(shù)評價概率及評價結(jié)果

4.3.2 地質(zhì)參數(shù)評價

上述從高精度化探角度對各綜合化探異常進(jìn)行了評價和排序，就勘探開發(fā)而言，化探技術(shù)對下伏圈閉含油氣性的預(yù)測還需要與油氣成藏的主控因素相結(jié)合。AT2井區(qū)三疊系中、上油組圈閉油源、運(yùn)移條件、蓋層條件方面基本相同，這些不是影響研究區(qū)不同圈閉油氣成藏差異性的關(guān)鍵因素，而構(gòu)造、斷裂、儲層條件才是研究區(qū)不同圈閉油氣成藏差異的主控因素，因此，將構(gòu)造、斷裂和儲層作為化探異常地質(zhì)評價的主要參數(shù)。根據(jù)AT2井區(qū)的構(gòu)造圈閉落實(shí)情況、斷層遮擋或切割情況、儲層振幅強(qiáng)弱情況分別給予相應(yīng)的權(quán)值：構(gòu)造圈閉落實(shí)、不落實(shí)、無構(gòu)造圈閉分別賦值75%，50%，25%；有斷層遮擋或切割、切割斷裂斷距較小、無斷層分別賦值75%，50%，25%；儲層強(qiáng)振幅、中強(qiáng)振幅、弱振幅分別賦值75%，50%，25%。圖5是AT2井區(qū)三疊系中油組區(qū)域構(gòu)造、斷裂、振幅疊合圖，將1號、2號、4號、5號綜合地球化學(xué)異常與之疊合后分析，AT2井區(qū)圈閉、斷裂均落實(shí)。以往實(shí)鉆表明，強(qiáng)振幅長軸方向與斷裂走向一致時均成藏。部署井位于強(qiáng)振幅長軸走向，與斷裂走向一致，斷裂落實(shí)可靠。因此，1號、2號、4號綜合地球化學(xué)異常所對應(yīng)的圈閉，在圈閉落實(shí)程度、斷裂上均賦值75%。從振幅上看，AT2井圈閉(對應(yīng)1號異常區(qū))處于強(qiáng)振幅區(qū)，部署井A井圈閉(對應(yīng)4號異常區(qū))也處于強(qiáng)振幅區(qū)，因此儲層賦值75%；B圈閉(對應(yīng)2號異常區(qū))處于中強(qiáng)振幅區(qū)，因此儲層賦值50%。5號異常區(qū)對應(yīng)的D井圈閉落實(shí)，因此在圈閉落實(shí)程度上賦值75%；南東部位斷層距D井圈閉較遠(yuǎn)，對油氣輸導(dǎo)或遮擋到D井圈閉貢獻(xiàn)較小，因此斷裂賦值50%。另外，5號異常對應(yīng)弱振幅區(qū)，因此儲層賦值25%。

圖6是AT2井區(qū)西南三疊系上油組平均絕對振幅屬性疊合頂面構(gòu)造圖。C圈閉成藏的有利條件是：砂體往南上傾尖滅、受到由南往北延伸斷裂切割，以及鄰區(qū)B圈閉與AT2圈閉成藏。不利因素是：斷裂末端、斷距較小；若隔層不發(fā)育，西南側(cè)向封擋條件差；砂體較厚(20m)，成藏風(fēng)險較大。將3號綜合地球化學(xué)異常與之疊合后分析，該異常對應(yīng)的構(gòu)造—巖性圈閉落實(shí)，因此賦值75%；受斷裂切割，但斷裂末端、斷距較小，賦值50%；儲層屬于中強(qiáng)振幅，賦值50%。

通過計(jì)算得到AT2井區(qū)綜合化探異常的地質(zhì)評價概率(表2)，可見，其排序與化探評價概率系數(shù)有一定的差別。1、2號異常評價與化探評價概率系數(shù)相同，排名前列；4號異常則與1號異常并列排名第一；3號、5號異常則分別排名后兩位。

4.3.3 雙因素評價

通常認(rèn)為，地質(zhì)評價概率和化探評價概率均大于60%時為有利的化探異常。化探—地質(zhì)雙因素評價結(jié)果(圖7)表明：①1號綜合化探異常(AT2井圈閉)的化探評價概率和地質(zhì)評價概率交會點(diǎn)相對其他幾個異常，明顯處于最有利的單元中，為最有利異常；②4號綜合化探異常(A圈閉)和2號綜合化探異常(B圈閉)的概率與地質(zhì)評價概率交會點(diǎn)處于次有利單元中，概率均大于60%，為有利異常；③3號綜合化探異常(C圈閉)的概率與地質(zhì)評價概率均大于50%，為較有利；④5號綜合化探異常(D井圈閉)的化探評價概率較高，但地質(zhì)評價概率低于50%，認(rèn)為勘探風(fēng)險較大。從現(xiàn)有的實(shí)鉆結(jié)果來看，在判定為有利的4號綜合化探異常區(qū)，已鉆獲工業(yè)油流；鉆于具有較大風(fēng)險的5號綜合異常區(qū)的AT2-2H井為干井。此外，判定為有利和較有利的2號、3號綜合化探異常區(qū)，至今還未開展鉆探，其預(yù)測結(jié)果有待下一步鉆井驗(yàn)證。從異常區(qū)現(xiàn)有鉆井結(jié)果可以看到，化探—地質(zhì)雙因素評價結(jié)果比僅從地質(zhì)參數(shù)或僅從化探參數(shù)評價優(yōu)選異常更加可靠。

圖5 塔河油田AT2井區(qū)三疊系中油組區(qū)域構(gòu)造、斷裂、振幅、化探異常疊合圖 測區(qū)范圍見圖1。

圖6 塔河油田AT2井區(qū)西南三疊系上油組平均絕對振幅屬性疊合頂面構(gòu)造 測區(qū)范圍見圖1。

表2 塔河油田AT2井區(qū)綜合化探異常的地質(zhì)評價概率及評價結(jié)果

圖7 塔河油田AT2井區(qū)化探異常雙因素評價結(jié)果

5 結(jié)論

(1)AT2井區(qū)高精度地球化學(xué)異常分布與下伏油藏含油面積、圈閉的響應(yīng)特征相關(guān)性研究表明，游離烴、物理吸附烴是該區(qū)主要有效地球化學(xué)指標(biāo)，頂空氣輕烴是輔助有效地球化學(xué)指標(biāo)。

(2)AT2井區(qū)活動態(tài)指標(biāo)地球化學(xué)異常整體受控于北東走向斷裂，呈斷裂夾持的三角形地帶分布，該三角地帶沿?cái)嗔研纬傻娜﹂]為有利的產(chǎn)建區(qū)。

(3)3種活動態(tài)地球化學(xué)指標(biāo)綜合異常研究表明，AT2井區(qū)的A圈閉綜合地球化學(xué)異常區(qū)與AT2井圈閉的綜合地球化學(xué)異常區(qū)相接且連續(xù)，指示2個圈閉應(yīng)屬同一油水界面。在A圈閉上實(shí)鉆的A井結(jié)果也證實(shí)，這2個圈閉屬于同一油水界面。

(4)從化探—地質(zhì)雙因素角度評價結(jié)果揭示：1號綜合化探異常(AT2井圈閉)為最有利；4號綜合化探異常(A圈閉)和2號綜合化探異常(B圈閉)為有利；3號綜合化探異常(C圈閉)為較有利；5號綜合化探異常(D圈閉)風(fēng)險較大。