二维地震勘探在内蒙古武川盆地页岩气勘探中应用研究

郑金宝

摘要：研究区位于内蒙古自治区中部，经历了多期次强烈构造变形，地质构造十分复杂。该区域大地构造位置处于华北板块北缘华北地块北部阴山隆起，发育中生界断陷残余型盆地群。本文详细分析了研究区地层、构造特征，对研究区大地电磁测量和深层地震条件进行了深入分析，进而对研究区页岩气进行了预测，最后对有利区带综合分析，对研究区下一步的工作具有十分重要指导意义。

关键词：二维地震勘探；内蒙古武川盆地；页岩气勘探

1.地层特征

勘查区处于武川断陷盆地西北边缘东房子一带。依据煤田钻孔及区域资料，勘查区地层为：太古界、新元古界、古生界石炭系上统拴马桩组（C₂s）、二叠系下统大红山组（P₁d）、二叠系中统脑包沟组（P₂n），中生界侏罗系上统大青山组（J₃d）、白垩系下统李三沟组（K₁1）、固阳组（K₁g）新生界近新系（N₂）、第四系（Q）。

2.构造

勘查区位于武川盆地苏计凹陷内。武川盆地为中生代山间型盆地，受区域构造控制，早期形成的近东西向、北东向的正断层控制了盆地内各凹陷的沉积。晚期沿盆地的边界产生了在挤压应力下的逆冲断层。形成了以逆断层控制为主的残余盆地的边界。武川盆地区内发现比较重要的断层主要有五条：即武川断层、德水泉断层、西乌兰不浪断层、苏计西和苏计北断层（表1）。勘查区苏计坳陷边界西、北、东三面分别受德水泉、苏计西和苏计北三条断层控制。

3.勘查区地球物理特征

3.1大地电磁测量解释

前期大地电磁测深工作布置中，将wk4线西段1号点至16号点与石油地震线HB-96-68重合，在资料解译过程中通过电性层和地震波反射面的对比，以视电阻率126（102.1）欧姆米为标准，对基底顶界面埋深进行了推断。

（1）wk1线。wk1线位于苏计凹陷西侧，剖面长23km，方向北东130°，基底抬升较为明显，其中1号点至16号点推断基底顶板埋深变化范围在900m～1600m左右，呈现出中间凹、两翼抬升的凹陷特征；16号点至47号点推断基底顶板埋深变化范围在700m～2000m左右，其中南东段基底缓慢抬升；在36号点至47号点之间基底有较明显的起伏。

（2）wk2线。wk2线位于苏计凹陷中部，剖面长20km，方向北东130°，推断局部基底顶板埋深大于4000m，基底为高阻异常展示。其中1号点到26号点凹陷特征较为明显且基底埋深逐渐加大，推断基底顶板埋深由1400m逐渐加大，最深处可能超过4000m；26号点到41号点凹陷特征较为明显，推断基底顶板埋深变化范围在800m～1800m。

（3）wk3线。wk3线位于苏计凹陷东部，剖面长15km，方向北东130°，地层整体较为平稳，电阻率值随埋深加大而递增。其中测线南东段（16号点至31号点）基底抬升幅度较大，推断基底顶板埋深变化范围在500m-2100m；测线北东段（1号点至16号点）基底平缓抬升，推断基底顶板埋深变化范围在1300m-2100m。

（4）wk4線。Wk4线位于苏计凹陷西北侧，剖面长22km，方向北东49°，测线西段（1号至16号测点）与二维地震线HB-96-68重合，地震资料显示古生界顶界面埋深在2000m-2300m之间，中间凹陷，东西两翼抬升。侏罗系武当沟组顶界面埋深在1200m-1400m之间，由西向东缓慢抬升。侏罗系大青山组顶界面埋深在700m-900m之间，由西向东缓慢抬升。其中1号点至21号点基底抬升幅度较大，推断基底顶板埋深由1500m向小号点方向逐渐加大；21号点至45号点凹陷特征较为明显，推断基底顶板埋深最小为1200m，最大处可能超过4000m。

（5）wk5线。wk5线位于苏计凹陷南侧，剖面长20km，方向北东49°，基底抬升较为明显，埋深在1000m～2000m左右，视电阻率显示为高阻，推断剖面西段地层抬升较为明显，推断基底顶板最大埋深在1600m左右；剖面东段呈现出中间凹、两翼抬升的凹陷特征，推断基底顶板最大埋深在2000m左右。

3.2深层地震地质条件

区内深层为中生界的白垩系和侏罗系地层。不同时期的地层岩石之间存在波阻抗差异，具有形成反射波的条件。根据二维地震资料，勘查区有3个较明显的层位反射波，分别为大青山组顶界面反射波T11、武当沟组顶界面反射波T11、古生界顶界面反射波Tg。勘查区深层条件一般。

4.研究区页岩气预测

随着页岩层含气量的增大，储层体积密度和层速度降低，从而导致波阻抗值减小。在页岩层地质模型约束下拾取页岩层波阻抗数据可以反映储层的含气性，因此叠后波阻抗反演是预测储层含气性的有效手段。由于研究区已知资料较少，缺少井数据，采用带限反演（常规递推法）。蓝色部分为阻抗值较小部分（见图2、图3）。

5.有利区带综合分析

根据勘查区的实际情况和目前的资料水平，本次二维地震勘探研究主要从页岩的埋深、厚度以及保存条件等方面人手，对工区武当沟组和固阳组页岩进行分析和研究，确定页岩储层的埋深范围和厚度变化规律，分析其保存条件，寻找有利勘探区域，并提出井位部署建议。根据地表地质调查，武当沟组是主要目的层，固阳组是次要目的层。根据DJ1线和DJ2线从以下几个方面分析。

5.1埋藏深度

埋藏深度不仅仅决定页岩气藏的开采价值，还影响着其含气丰度和保存条件。埋深太浅，虽然降低了开采成本，同时，由于地层压力相对较小，也降低了其还气丰度，而且具有一定的埋深，更有利于页岩气的保存。从目前生产实践来看，埋深1000m-2500m左右是一个合适的范围。通过计算，武当沟组埋藏深度一般在1000m以深。

5.2厚度分布

高碳页岩的厚度决定了页岩气藏的规模，也在一定程度上影响其保存条件。在地球化学参数基本相同的情况下，泥页岩厚度越大气藏的总含气量和规模自然也就越大，同时巨厚的页岩也可以为自身提供良好的保存条件。通过地震资料，武当沟组除了部分地方剥蚀以外，大部分都有沉积。武当沟组和固阳组厚度均大于一般要求的40m。

5.3有利勘探区域

通过对页岩层的厚度，埋深以及反演对页岩气预测的基础上，确定了工区优先勘探层位和有利勘探区域，即DJ1线的北部，从线头起点计算5km范围。从纵向上看，通过对比武当沟组和固阳组页岩的埋藏深度和厚度，我们认为武当沟组页岩有机碳含量高，保存条件相对较好，富有机碳页岩厚度大，是工区页岩气勘探的首选目的层，特别是DJ1线的西北部，埋藏深度和厚度均符合要求。固阳组埋藏深度较浅，但分布稳定，且未经过大的构造运动，对页岩气的保存有利。endprint