“点-线-面-体”三维等时融合技术刻画海底扇沉积微相

2020-04-20李明范彩伟胡林李安琪陈奎

海洋地质与第四纪地质 2020年2期

李明，范彩伟，胡林，李安琪，陈奎

中海石油（中国）有限公司湛江分公司，湛江 524057

近年来，海底扇是世界各大盆地油气勘探的重点领域，在墨西哥湾盆地、北海盆地以及刚果盆地都发现了多个大型油气田[1]。在南海海域，莺歌海盆地、珠江口盆地的海底扇油气勘探也取得了较大发现[2-4]，琼东南盆地的陵水凹陷北坡发育大型海底扇，勘探潜力大，但海底扇控制因素和沉积特征研究程度都相对较低，目前主要的研究重点集中在构造演化、体系域划分和成藏主控因素等方面[5-6]。前人对海底扇的研究较多，Posamentier[7]提出沿岸迁移的沉积物是海底扇沉积的控制因素之一，在低海平面情况下沉积物向盆地方向迁移，有利于海底扇发育；Muntingh[8]认为物源的粒度和分布对海底扇沉积的砂泥比具有直接影响；庞雄[9]提出海底扇沉积受到陆架坡折带、层序界面和体系域共同控制，认为重力流沉积应在等时的层序界面上展开穿时、跨层序的研究；李磊[10]提出海底扇受物源规模、古地形、可容纳空间等因素控制。本次研究以野外海底扇（水道）露头结构为理论依据，基于高频层序，运用等时地层切片与地震属性融合的等时地层属性体，在琼东南盆地陵水北坡划分海底扇有利沉积相带，指导下一步的油气勘探，并取得了良好的勘探效果。

1 区域地质概况

琼东南盆地是南海北部大陆边缘新生代断陷盆地，盆地可划分为北部坳陷带、中部隆起带、中央坳陷带和南部隆起带4 个一级构造单元[11-12]，研究区陵水北坡位于陵水低凸起二级构造单元向陵水凹陷二级构造单元过渡区（图1）。按古构造活动期次，盆地在垂向上可划分为：裂陷沉降期、热沉降期和加速沉降期[13-15]，盆地纵向上以T60 为界（古近系、新近系分界面），分为构造特征差异明显的两大构造层：下构造层（T60—T100）构造面貌复杂，构造形变强烈，地层倾角变化大，断裂系统发育，盆地具有分割性，形成了多个凹陷，是明显的断陷型构造特征；上构造层（T60—海底）构造简单，构造变形微弱，地层平缓，倾角变化小，断层不发育，是坳陷型构造特征。琼东南盆地的基底由前古近系的火成岩、变质岩及沉积岩组成，地层自下而上分别为始新统，渐新统崖城组和陵水组，中新统三亚组、梅山组和黄流组，以及上新统莺歌海组和第四系乐东组（表1）。

陵水凹陷为琼东南盆地中央坳陷带油气勘探的主力凹陷之一，是琼东南盆地近年勘探重点地区。陵水凹陷中新世古地貌主要受控于热沉降和负荷沉降作用，中新世早期陵水北坡填平补齐后热沉降和差异沉降作用较弱，地势较平坦，而陵水凹陷受热沉降影响形成南西向的陵水北坡沉积坡折带和半限制性低洼区，在区域大海退背景下，陆架上部高位三角洲砂岩受重力流控制越过沉积坡折带，在限制性的低洼区沉积形成海底扇富集区。

陵水北坡LS1 井揭示该区储层主要为低位（15.5 Ma）海底扇，物源主要来自海南岛陵水河为主的三角洲，三角洲储层厚度大、粒度粗，但储层泥质含量高，且低孔低渗。对海底扇的有利储层划分是当前亟需解决的问题，本文将通过野外露头海底扇结构模型、等时地层切片技术分析探索优质海底扇储层分布情况。

2 野外露头识别海底扇沉积微相

陵水凹陷海底扇区域仅钻探一口井，海底扇空间结构认识存在不足。通过调研国内外海底扇露头，根据Michael H Gardner 和 James M Borer 研究的美国德克萨斯州西部的Brushy 峡谷[16]野外露头，认为该露头分两期：晚期（图2B 处）储层物性好；早期海底扇总体上物性中等, 但储层横向变化大。早期海底扇沉积单元（微相）划分为水道边部、主体水道（图2），海底扇从边部到主体划分A、C、D、E、F 处，其中水道边部A 处主要是以泥质含量较高的砂岩沉积为主，表现为平行层理或者脉状层理，反映水动力较弱，储层物性差；水道主体F 处，以岩性较纯的砂岩沉积为主，主要表现为交错层理，反映水动力较强，储层物性好。A 至F 储层物性逐渐变好。

图1 琼东南盆地构造单元划分图Fig.1 The tectonic map of Qiongdongnan Basin

图2 Brushy 峡谷露头Fig.2 Outcrops in Brushy canyon

基于野外露头水道边部、水道主体的对比分析，海底扇的优势储层分布在水道的主体位置，其储层沉积环境水动力较强，储层物性好。海底扇的边部，由于沉积时水动力弱，储层以泥质粉砂为主，储层物性差。针对海底扇目标的勘探，关键是寻找海底扇的主体水道的发育位置及其空间结构。

3 陵水13 区海底扇应用实例

3.1 研究区概况

中央坳陷带是琼东南盆地油气资源规模最大的一级构造单元[17-20]。陵水13 区位于中央坳陷带陵水凹陷北坡，梅山组底部发育重力流海底扇岩性圈闭，圈闭上倾尖灭边界清晰，周缘类似目标多。该构造高部位预探井LS1 井，实钻在梅山组都有较好的气测录井油气显示，测井解释13.5 m 气层，证实该区油气运聚活跃。

陵水凹陷梅山组海底扇岩性圈闭具有以下成藏条件：圈闭临近富生烃陵水凹陷，确保了充足的烃源供给；梅山组底部低位大型海底扇储层与区域性海侵泥岩盖层构成良好的储盖组合，有利于岩性圈闭的发育；断裂带晚期活动及超压裂隙带有利于沟通深部烃源岩[21]，天然气垂向运移通道畅通。LS1井地震剖面上显示为强振幅异常，下切作用较弱，水道横切剖面呈低幅度的“U”字形，“U”侧翼一侧预测发育漫溢天然堤沉积，“U”底部预测发育主体水道；沉积范围垂向砂体没有叠置关系，形成的地震反射界面较强，丘型下超特征不明显，主要呈席状分布。LS1 井位置位于“U”侧翼一侧，井壁心揭示其储层主要为粉砂岩，孔隙以粒间孔为主，低渗，物性较差，FMI 成像和岩心均可见脉状层理（图3），水动力环境较弱，综合井、震分析认为LS1 井钻遇海底扇中扇漫溢-天然堤沉积，而非扇体主水道。但LS1 井右侧发育两期典型水道化地质异常体，其下切作用明显，剖面呈窄的“V”字形，多期砂体垂向叠置关系较好，分布范围较小，形成的沉积砂体地震反射界面强，预测其为主体水道。

储层是制约海底扇评价的关键因素，如何划分海底扇的沉积微相，寻找海底扇优质储层是下一步勘探的关键。海底扇沉积微相划分常规手段是依据地震波形、地震振幅属性[22-25]，而陵水13 的海底扇振幅属性横向连续性差，较难精细划分海底扇沉积微相（图4）。依据野外海底扇露头空间结构特征，海底扇的主体水道位置储层物性较好。本次研究以等时地层切片划分海底扇的空间结构，以纵波阻抗属性区分海底扇的岩性分布，两者相融合，从立体上划分海底扇沉积微相。

3.2 等时地层切片技术与阻抗融合技术剖析海底扇

沉积体在水平方向上的地震成像比纵向上更加容易识别[26-28]。地震解释中经常运用地震切片技术对海底扇进行刻画，常规使用的切片技术主要有时间切片和沿层切片两种技术（图5），两种切片信息在不同的地层产状中所起的作用也是不同的。

时间切片技术适用于席状且平卧的地层，层切片技术适用于平行地层，才能保证提取的地震属性信息是等时的。将解释的两个等时沉积界面作为顶底，在其界面内按照等时间比例插出若干层面，沿着层面提取地震属性切片，称为等时地层切片。

与水平切片相比，等时地层切片既适应席状的但并非平卧的地层，也适应地层的起伏变化，可以比较准确地反映倾斜地层的地质特征和沉积储层变化特点，可以展示沿倾斜地层地震属性异常的空间展布，确定沉积体系的延展方向。等时地层切片只适合同倾斜基准面平行的沉积体系（图6）。

图3 过LS1 井典型剖面、岩心、FMI 成像测井Fig.3 A typical section with core and FMI imaging logs

图4 陵水13 区海底扇振幅属性图Fig.4 Amplitude attribute map of Lingshui 13 submarine fan

图5 时间切片与沿层切片模式图Fig.5 Time slice and horizon slice

图6 等时地层切片与拉平模式图Fig.6 A flattened stratigraohic slice

等时地层切片技术原理是在三维地震数据体上，对每一道每一个样点求得与周围数据的相关性，形成一个表征相干性的三维数据体，利用地层、岩性等的横向非均质性，来研究地质体的空间展布。纵波阻抗属性是岩石的物性参数（纵波速度与密度的乘积），可以直接反映储层物性，是储层分布空间和储集条件预测的重要参数。两个技术单独使用，都有各自的局限性：等时地层切片仅仅能表征地震数据体上地质体横向的非均质性，没有结合相关已钻井的信息，对地震数据的品质有很高要求；纵波阻抗属性受已钻井、反演算法、低频模型等约束，也不能较好展示储层横向变化。本次研究尝试将等时地层切片与纵波阻抗属性进行融合形成新的等时切片属性体，不仅能结合已钻井的相关信息，体现储层物性的空间变化，也能反映地质体横向的非均质性。

图7 陵水13 区分频剖面实时监控层序调整Fig.7 Real-time monitoring sequence adjustment for the crossover profile

本次研究通过三级等时层序界面控制由单线到平面形成等时地层切片：① 层序解释由大到小逐级控制等时：首先参考层序界面T40、T50 确定二级等时界面，其次梅山组内部细分出T41 层序界面，运用T41 和T50 界面圈定海底扇顶底等时界面；②分频剖面控制高频层序调整：常规地震剖面分辨率低，横向等时界面划分时，容易出现穿时现象，本次研究采用60 Hz 小波分频剖面作为控制剖面，该剖面视分辨率高，连续性较好，比较适合小层序的追踪，可实时监控层序调整的合理性（图7）；③ 地震地貌监控高频层序调整：本次研究结合三维可视化技术，把地震数据体与切片数据体立体显示，垂向以地震数据作为监测点，横向以沿层等时切片为匹配点，两个数据体交互印证沿层的等时性（图8）。

图8 陵水13 区地震与切片三维可视化图Fig.8 3D visualization of earthquakes and slices

图9 陵水13 区海底扇等时地层切片Fig.9 Isochronous stratigraphic slice of Lingshui 13 submarine fan

利用三级层序界面控制下的等时地层切片对陵水13 区海底扇进行精细解剖（图9）：①整个海底扇在东北面主要发育三条西南走向的主水道；海底扇中部，由于受断层控制，三条水道向北迁移；②LS1 井位于第三支水道边部。虽然等时地层切片对海底扇结构特征认识清楚，但是海底扇的储层微相分布特征还是较难分辨。本次研究把等时地层切片与地震反演纵波阻抗相结合，纵波阻抗与研究区储层的物性具有非常好的相关性，其中纵波阻抗值越低，储层物性越好。

通过陵水13 区海底扇等时地层切片与波阻抗融合体，可以较好划分海底扇有利储集相带（图10）：① 储层物性最好的主水道有3 条，分别由北东向西南方向发育，水道内阻抗值低，预测发育优质储层；② 三条主水道的侧翼和前缘主要发育漫滩、决口扇、前缘决口扇，阻抗值高，反映储层物性可能偏差；③ LS1 井位于3 号主水道漫溢出来的漫滩沉积。

3.3 应用效果分析

通过对陵水13 区海底扇有利储集相带的详细分析，优选1 号主水道进行进一步勘探，钻探LS2井（图11），该井钻遇28 m 块状粉砂岩，发育小型交错层理，储层孔隙度23%，储层物性明显好于LS1井，验证了陵水13 区海底扇有利储集相带展布分析的准确性，也坚定了陵水13 区海底扇勘探的信心。

4 结论

（1）在钻井资料较少的陵水北坡海底扇研究区，常规地震切片、地震振幅属性受横向分辨率限制，较难预测海底扇的沉积微相单元。由单线、平面、属性体三级控制形成等时地层切片体，等时地层切片体与纵波阻抗体融合形成等时的岩性预测体，从而多维度地剖析了海底扇的沉积微相。

（2）综合运用三维等时融合体技术对陵水13 区海底扇精细沉积微相进行研究，发现陵水13 区发育3 条海底扇主体水道，其沉积环境水动力较强、储层分选好、物性优，LS2 井钻遇厚层优质储层；主水道的前端或侧翼发育漫滩、决口扇、前缘决口扇沉积体，沉积时水动力弱、分选差，LS1 井储层以泥质粉砂为主，储层物性差，为中孔低渗—特低渗储层。