石臼坨凸起低幅度构造-岩性圈闭识别及刻画技术

张中巧，王 军，于海波，吴俊刚

（中海石油（中国）天津分公司，天津塘沽300452）

石臼坨凸起位于渤海中部海域，近年来，通过勘探思路的转变以及技术创新，在石臼坨凸起秦皇岛33-1油田周边发现多个有利的具有低幅度构造背景的复合圈闭。低幅度构造是指闭合度较低的一类地质体，一般而言构造幅度只有5～20 ms［1］。石臼坨凸起低幅构造复合圈闭受凸起整个背斜形态所控制，在凸起区多个条带的二级断裂带附近以及微古地貌背景下形成。凸起区新近系为浅水三角洲沉积环境，相变快、幅度缓，单层砂体厚度小，一般为2～14 m，在主要目的层段800～1300 ms之间，地震资料有效频宽10～80 Hz，主频约45 Hz，地震资料纵向分辨率约13 m。受纵向分辨率影响，薄砂层识别及砂体连通性判别困难。针对新近系砂体横向连片、纵向叠置的展布特征，形成了一系列低幅度构造背景下岩性圈闭识别及刻画技术系列：首先在层序地层格架约束下，利用地层切片技术开展岩性圈闭的定性识别；再结合波阻抗反演以及90°相位转换技术进行储层预测及单砂体描述；最后利用叠前弹性反演技术进行油气检测，指出有利的含烃范围。该技术系列在石臼坨凸起岩性勘探中取得了良好的应用效果。

1 低幅度构造背景下区域应力场特征

石臼坨凸起的新近纪构造活动主要表现为近北东向（显性断裂）与近北西向（隐形断裂）两组方向的断裂活动，受北东向郯庐断裂［2］和北西向北京-蓬莱断裂两组断裂的影响，两组方向断裂在平面上表现为近90°相交，呈网格状分布，整体表现为共轭走滑错动特征（图1）。受此影响，凸起的晚期断裂有北东分段，北西存在隐伏分割性的特点，在石臼坨凸起形成了多个构造转换带，各个构造区被两组方向断裂所分割，形成了各自具有低幅构造背景的相对独立区带，从而进一步控制了凸起上圈闭的发育背景。在凸起古隆起背景上新近系发育多个断鼻、断块型构造圈闭，单个圈闭面积较小、幅度较低，构造圈闭幅度大多在5～20 ms。各构造区内发育多条近似平行的断至馆陶组的北东向晚期活动断层，虽然单个构造圈闭面积较小，但是整体具有北、东、南三面下倾，向西逐渐抬升的低幅度构造背景，成藏条件极为有利。

2 低幅度构造下岩性圈闭发育特征

渤海海域新近系处于湖盆的拗陷期，相对于盆地的裂陷期而言，拗陷期湖盆构造活动相对稳定，盆地基底整体一致下降，并接受沉积；陆上和水下地形较为平缓、坡度小，同时湖面水体大规模收缩，湖盆进入萎缩期，水体很浅，通常不超过10 m，形成了极浅水三角洲沉积。浅水三角洲［3-4］与正常三角洲相比，具有水体浅、水底地形平坦、地貌斜坡不明显的特征，通过对石臼坨凸起地质-地震综合研究分析认为，研究区内主要发育分支河道型浅水三角洲和分流砂坝型浅水三角洲两种沉积模式。层序地层学研究表明：石臼坨凸起新近系明下段低位域和高位域主要发育分支河道型浅水三角洲，湖扩域主要发育分流砂坝型浅水三角洲，不同体系域内、不同类型的浅水三角洲中发育的岩性圈闭类型存在一定的差异。

图1 石臼坨凸起断裂体系

石臼坨凸起低幅度构造背景下复合圈闭首先受凸起整个背斜形态所控制，在凸起上多个条带的二级断裂带附近以及微古地貌背景下形成。凸起整体构造受网格状断裂的切割、复杂化，多形成断鼻、断块型等闭合度较低的构造圈闭。在此构造背景下，与广泛发育的浅水三角洲砂体配置形成良好的“断-砂”耦合关系，控制了凸起的构造、构造-岩性和岩性圈闭等复合圈闭的形成。

3 岩性圈闭识别及刻画技术系列

石臼坨凸起新近系明下段浅水三角洲砂体大量发育，纵横交错，岩性组合多样，相变快，导致地震资料砂体描述困难较大。为了精细落实砂体形态，在明确砂体地震响应特征的基础上，在区域沉积模式的指导下，综合运用常规叠后反演技术、90°相移技术、地层切片技术和地震属性分析等地球物理手段，由区域到具体、由面到点、由大到小、由粗到细地对砂体进行追踪和描述。在砂体精细刻画的基础上，针对新近系稠油油藏的特点，利用先进的叠前反演技术，优选敏感弹性参数对砂体的含油气性进行检测。形成了一套完善的新近系岩性圈闭识别与刻画技术系列。

3.1 基于地层切片的定性识别技术

地层切片是近几年新发展起来的一种非常实用的技术，它是在两个参照地震同相轴之间根据线性内插建立地层时间模型，然后做振幅地层切片，与之相比较，层拉平切片是选择一个同相轴作为参考面建立地层时间模型，然后做振幅地层切片。地层切片和层拉平切片可以近似反映沉积体系在某一时刻沉积界面结构特征，即相当于观察地层形成时原始沉积面貌，从而帮助人们识别扇体、砂岩透镜体、古河道等地质体的横向变化，并可以通过这些特征解释沉积时期古沉积环境特征。由于地层切片技术考虑了地层构造倾角的影响，采用两个或多个相同地质时间地震反射同相轴之间使切片线性化，得到许多地质时间的地层切片，避免了提取数据时的穿时现象，能够更准确地反映在盆地不同发育阶段的沉积相特征。在层序地层格架的约束下，在石臼坨凸起区利用地层切片技术，结合地震属性分析技术，能够快速、准确地对不同体系域内砂体分布规律进行定性识别。如图2所示，可以清楚地看到明下段从低位域-湖扩域-高位域，砂体从河道型浅水三角洲-朵叶型浅水三角洲-河道型浅水三角洲的演化过程。砂体的定性识别为后续的单砂体描述打下了坚实的基础。

3.2 波阻抗反演和90°相位转换的砂体描述技术

图2 石臼坨凸起区明下段砂体纵向演化特征

在储层地震预测和砂体描述中，波阻抗反演是不可缺少的技术之一，在岩性油藏描述中发挥了重要作用。但常规波阻抗反演［5］由于受模型影响，反演结果分辨率局部有所降低，对刻画岩性边界影响大。在实际工作中，采用波阻抗反演资料与90°相位转换资料相结合来进行砂体精细雕刻。90°相位转换技术最早由曾洪流（2005）提出，通过90°相位转换将地震反射波最大振幅提到薄层中心，使地震反射的主要同相轴与地质上的薄砂层中心对应，地震相位也就具有了岩性地层的意义［6-7］（图3）。

90°相位转换技术从原理上讲很简单，实现起来也非常容易，具有以下优点：①运算速度快，适用于有多套地震资料的地区，辅助资料评价；②无需井和地震层位的约束，适用于海上无井或少井地区，或测井曲线不全的地区；③100%尊重原始地震资料，排除了井和模型因素的影响；④提高了剖面的可解释性，尤其便于薄砂层的解释。

图3 90°相位转换技术原理示意

在实际砂体追踪描述中，我们常将常规波阻抗反演与90°相移技术相互补充利用，从而保证了砂体描述结果的准确性，特别是砂体边界能够刻画的比较清楚、准确，如QHD33-1-3井所钻遇的B砂体，在反演剖面上是分辨不出的，而地震剖面及90°相移剖面上可以较清楚的描述（图4）。在储层地质特征和地震资料品质满足研究前提的情况下，90°相位转换技术是一项高效、实用的储层预测技术。

3.3 基于叠前反演的油气检测技术

图4 多种资料结合进行砂体描述

渤海海域新近系原油密度普遍较高，稠油层的地震响应特征与水层有较强的相似性，因此，应用常规的叠后油气检测方法难以识别稠油层。叠前地震反演利用了地震反射振幅随偏移距或入射角变化的特征信息，在测井资料的约束下，得到高精度的、能够反映储层横向变化的多种弹性参数信息，这些信息不仅能丰富岩性和流体识别的手段，而且能更可靠地揭示地下储层的展布情况以及孔、渗物性和含油气性等。

由于研究区油水密度接近，AVO 异常不明显，给叠前反演油气检测造成了困难，但是由于目的层埋深较浅，孔隙度极高（最高可达40%以上），单井纵波阻抗虽不能单独识别油水层，但岩石物理分析表明纵波阻抗与纵横波速度比交会识别效果较好，因此，制定了适合本区的叠前反演工作流程：①计算每口井对应不同角道集在储集层段的弹性阻抗；②流体分析，分别分析流体在测井（交会分析）、地震（AVO 地震响应特征分析）上的响应特征；③对不同入射角道集（或不同偏移距）叠加数据体估算子波；④分别利用不同角道集地震数据体、提取的子波进行联合反演，得出纵波阻抗、横波阻抗、纵横波速度比三个数据体；⑤将阻抗、纵横波速度比等信息转换成储层或油藏属性。

图5 过A 井叠前多参数反演结果

图5是通过叠前反演得到的过A 井的纵波阻抗、横波阻抗和纵横波速度比（Vp／Vs）剖面。图中井轨迹的颜色代表钻井原始数据，可见在纵波阻抗上二者颜色基本一致，说明纵波阻抗能够大致地刻画出储层的纵向及横向展布特征；横波阻抗由于不受孔隙流体的影响，且变化幅度较小，局部受地震资料分辨率的限制，分辨率有所降低，但是预测结果与井曲线基本一致，说明反演成果与地质原始数据吻合程度较高。

但是由于本区地震资料AVO 异常不明显，如果单纯依据以上反演结果进行油气检测会有一定的风险。通过纵波阻抗与纵横波速度比的交会分析（图6），可以看到：油层表现为中低阻抗、中低纵横波速度比的特征，因此提取其中的中低阻抗、中低纵横波速度比两者的交集就可得到油层的空间分布体，即含油气数据体。A 井明下段II油组实际钻遇一套水层（图5 中黑圈处），在图5 纵横波速度比（Vp／Vs）剖面上表现出明显的异常特征，但在图7油气检测剖面上并没有油气异常指示，油气检测剖面与已钻井相吻合。可见，利用叠前反演得到的纵横波速度比能够较好地刻画储层的展布特征，综合运用纵波阻抗与纵横波速度比能够较好地预测含油气范围。

图6 Vp／Vs与纵波阻抗交会图分析

图7 过A 井叠前反演油气检测剖面

4 结论

（1）石臼坨凸起新近纪受北东向郯庐断裂和北西向北京-蓬莱断裂两组断裂的影响，在凸起区形成多个具有低幅构造背景的相对独立的构造转换带，成藏条件优越。

（2）石臼坨凸起新近系主要发育分支河道型浅水三角洲和分流砂坝型浅水三角洲两种沉积模式，广泛发育的浅水三角洲砂体与低幅构造下的网格状断裂形成良好的“断-砂”耦合关系，控制了凸起的构造、构造-岩性和岩性圈闭的形成。

（3）针对石臼坨凸起新近系浅水三角洲砂体相变快、横向连片、纵向叠置的特点，综合运用地层切片技术、地震属性分析、波阻抗反演技术、90°相位转换技术实现了高精度、高时效的砂体描述，砂体识别精度达到100%。利用叠前多参数反演技术对稠油层的油气检测也取得了较好的应用效果，油气检测结果符合率达到70%。目前，在石臼坨凸起新近系形成了一套完善的岩性圈闭识别与刻画技术系列，具有较强的推广应用价值。

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