复杂深水重力构造勘探研究新方法——以尼日尔三角洲深水区A构造为例

韩文明 于 水 刘 阳 王贝贝

（中海油研究总院）

复杂深水重力构造勘探研究新方法
——以尼日尔三角洲深水区A构造为例

韩文明 于 水 刘 阳 王贝贝

（中海油研究总院）

针对用常规解释方法和相干体技术对尼日尔三角洲复杂深水重力构造进行断层解释失效的状况，提出了复杂深水重力构造勘探研究新方法，即层位解释—断层解释—断层剖面地质模式确定—断层平面特征分析的综合研究思路。创新性地应用沿层平均瞬时相位技术代替常规相干分析技术进行断层平面组合，提高了断层解释的精度和效率，解释结果更加符合重力构造形成的地质规律。在此基础上，建立了复杂深水重力构造“树状”断裂体系模式，并提出了“爬树法”的分析模式，对“树状”断裂体系进行级别和期次划分，并确定了断层对油气输导和分割的双重作用，为今后复杂深水重力构造的勘探开发奠定了基础。

重力构造 沿层平均瞬时相位技术 “爬树法” “树状”断裂体系 深水区 尼日尔三角洲

1 问题的提出

深水重力构造的复杂性主要体现在重力作用产生的复杂应力场[1]，如图1所示的尼日尔三角洲，其向陆一侧是张性应力为主的伸展带，向深海推进逐渐转为以剪切应力为主的过渡带，最前缘是以压应力为主的逆冲带[2]，正是这种应力场的变化产生了尼日尔三角洲复杂的断裂体系。以尼日尔三角洲深水区A构造为例，构造上断层数量多、分布密集（在构造约70 km2范围内断层多达300余条），有正断层，也有逆断层，且在常规地震剖面上无法准确识别断点和断面（图2）。采用先进行断层解释、再进行层位解释的常规流程，所获得的解释结果多解性非常强，在相干时间切片和沿层切片上效果也不明显（图3、4）。因此，如何精细刻画这种复杂断裂并分析其与油气成藏规律之间的关系成为制约该类构造精细落实和复杂深水重力构造勘探开发的关键，为此，本文提出了复杂深水重力构造勘探研究的新方法。

图1 尼日尔三角洲地质剖面

2 复杂深水重力构造综合解释新思路

通过岩石地球物理分析和合成记录标定，发现研究区油层（如R7C）为低波阻抗、强反射特征，并且在地震剖面上可以分辨，虽然被断层异常复杂化，但特征仍然非常明显（图2）。针对这一特点，提出了新的研究思路（图5），首先根据岩石地球物理分析确定储层和油层的地震响应，以此为前提采用不同于常规地震解释思路[3]（即剖面断层解释—层位解释—断层组合—成图）的新流程：首先开展特征明显的反射层（如R7C）层位解释，然后利用有效的属性分析确定该解释层的断层组合，如果还有其它反射特征明显的层位，就继续循环此步骤；然后以两层以上的断层平面组合指导断层的剖面解释；在完成层位解释和确定断层组合后即可完成构造成图；在构造解释的基础上，利用“爬树法”对剖面断层级别和期次进行分析，确定断裂体系的剖面模式；最后根据断裂特征及其与油气成藏的关系，对地震反射层进行断裂带的平面划分，完成复杂深水重力构造的分析。

图5 复杂深水重力构造研究流程图

3 复杂深水重力构造勘探研究的2个关键技术

3.1 断层解释——沿层平均瞬时相位技术

通过观察层位反射特征，首先解释地震剖面上的强反射油层R7C（图2），这样在追踪过程中能够保证层位解释的准确性和可靠性；然后沿层提取地震属性，这样可以不受层位视倾角变化的影响，直观反映地层间断，客观确定断层的平面组合。

在各类沿层地震属性提取过程中，发现并不是任何属性都能解决这类构造层的复杂断层组合问题。为了解决沿层相干类地震属性不能有效确定本区断层平面组合的问题，在本次研究中试验了各种沿层地震属性，最后发现平均瞬时相位属性对断层有较好的反映。

在沿R7C层提取平均瞬时相位属性的过程中，考虑R7C强反射层地震反射波长，沿其上下取大约50 ms时窗，计算出沿层瞬时相位平均值，并获得相应的平面图（图6）。根据图6可以客观地确定研究区复杂断层组合，特别是一些细小断层及其接触关系。

图6 尼日尔三角洲A构造沿R7C层平均瞬时相位图

与沿层相干切片图（图4）对比，沿层平均瞬时相位平面图（图6）把密集、细小断层及其组合反映得更加清楚，体现出了该属性的优势。在此基础上，参考地震剖面和区域地质研究成果，确定了R7C层断层组合，比常规方法的研究成果更加精细和客观（图7）。

图7 尼日尔三角洲A构造R7C层断裂组合平面图

然而，实际应用过程中发现，沿层平均瞬时相位比较依赖于层位解释结果，因此，只有在层位反射特征非常明显，可以保证层位解释可靠的前提下，才能应用沿层平均瞬时相位技术确定断层组合。

3.2 复杂深水断裂体系分析方法——“爬树法”

尼日尔三角洲复杂深水地震剖面断裂系统的结构特征显示了本区断层体系多呈“树状”，逆断层是“主干”，晚期各级正断层是“枝叶”。在分析断层关系时，理清它们的关系就像爬树一样，因此命名为“爬树法”。从主干逆断层开始逐级向上到各级分枝正断层，从早期发育的逆冲断层，到晚期张裂塌陷正断层，逐级向上梳理清楚，明确断层之间的主次和派生关系，确定它们在剖面上发育的时间顺序，建立了复杂深水断裂体系的剖面模式（图8）。

图8 尼日尔三角洲A构造“树状”断裂系统剖面模式图

通过“爬树法”分析，在A构造上识别出多达5期“树状”断裂（图8）：第1期断层为早期主干粉红色逆断层，主要断过下部地层；第2、3期为主要发育在放射状断层区（图9）的黄色和绿色正断层；第4期为主要发育在构造中部南掉井区（图9）逆断层派生的蓝色正断层，主要断过浅部地层；第5期为比第4期断层发育更晚的，且主要发育在构造中部南掉井区（图9）逆断层派生的红色正断层。

图9 尼日尔三角洲复杂构造A断裂带划分图

4 实际应用效果

针对尼日尔三角洲复杂深水重力构造的特点，应用沿层平均瞬时相位技术，解决了复杂断层的平面组合问题。在此基础上，利用“爬树法”从空间上理清了A构造的5级复杂“树状”断裂体系，分清了剖面的断层期次。

以剖面分析为基础，平面上从逆冲活动最强的部位沿A构造轴向向两侧分析，按晚期正断层断面倾向不同，平面上分成5个断裂带，即南掉区、过渡区、北掉区、南掉井区和放射状区（图9）。南掉区泥拱主控构造，泥拱使构造高点偏北，形成两翼对称的背斜，晚期断层掉向南，平面上晚期断层呈放射状；过渡区是2个断裂带交接的部位，南掉和北掉断层交织在一起，构造受逆断层主控，高点向逆断层偏移；北掉区构造受逆断层主控，高点向南侧逆断层偏移，受到晚期塌陷改造，断层断面倾向北；南掉井区逆冲和张性调节塌陷使构造高点对称，构造受逆断层主控，高点向逆断层偏移；放射状区构造形成晚，构造受早期逆断层控制，构造高点南偏，后又受泥拱作用而形成两翼对称的背斜（图8）。由此，从空间上明确了A构造断层之间的关系。

A构造油气成藏分析结果表明，不同断层在油气运聚过程中所起的作用也不尽相同，主干逆断层是油气运移的主通道，而晚期正断层对油气仅起到再分配作用，因此只有在逆断层活动最强烈的北掉区、南掉井区和放射状区发现了油气。据此最终确定了研究区“树状”断裂体系在油气运移过程中的输导作用，并结合深水沉积[4]和成藏综合分析，建立了复杂构造A不同断裂带的油气成藏模式（图10）。

图10 尼日尔三角洲复杂构造A成藏模式示意图

5 结束语

本文提出的复杂深水重力构造勘探研究新方法在尼日尔三角洲深水区取得了较好的应用效果。应用沿层平均瞬时相位技术，落实了研究区复杂深水构造的断层组合；利用“爬树法”，划分出5期断层期次；在此基础上，建立了复杂深水构造成藏模式，可以指导复杂深水构造的高效勘探。

[1] 马杏垣，索书田.论滑覆及岩石圈内多层次滑脱构造[J].地质学报，1984，59（3）：205－213.

[2] CORREDOR F，SHAW J H，BILOTTI F.Structural styles in the deep－water fold and thrust belts of the Niger delta[J].AAPG，2005，89（6）：753－780.

[3] 韩文明，葛勇.DF气田开发方案调整的地球物理对策[J].中国海上油气，2005，17（2）：100－103.

[4] 吕明，王颖，陈莹.尼日利亚深水区海底扇沉积模式成因探讨及勘探意义[J].中国海上油气，2008，20（4）：275－281.

A new method to research complex gravity structures in deep water：a case of structure A in deep－water Niger Delta

Han Wenming Yu Shui Liu Yang Wang Beibei
（CNOOC Research Institute，Beijing，100027）

For the complex gravity structures in deep－water Niger Delta，the conventional methods and the coherence technique can not work effectively in fault interpretation，and a new idea for researching such gravity structures is developped，i.e.from horizon interpretation，fault interpretation，establishing geological section models of fault to analyzing areal features of faults.Instead of the coherence technique，the technique of average instantaneous phase along seismic horizons is creatively used to conduct areal assembling of faults，resulting in higher precision and efficiency in interpreting faults and interpretations more fitting to the geological pattern of gravity structure.Based on these researches，a“tree－shape”model of fault system is built，and an analysis model of“climbing－tree method”is developped，by which a“tree－shape”fault system can be divided into various orders and periods，and it is determined that the faults may perform double functions for hydrocarbon，i.e.migration pathway and flow barrier.All these may become foundations for the future exploration and development of such complex structures.

gravity structure；average instantaneous phase along horizon；“climbing－tree method”；“treeshape”fault system；deep－water area；Niger Delta

韩文明，女，高级工程师，1996年毕业于原长春地质学院应用地球物理系地震勘探专业，获硕士学位，现为中国科学院在读博士研究生，长期从事油气勘探研究工作。地址：北京市东城区东直门外小街6号海油大厦（邮编：100027）。电话：010－84523623。E－mail：hanwm＠cnooc.com.cn。

2011－07－21改回日期：2011－08－16

（编辑：周雯雯）