塔河油田于奇东地区隐蔽油气藏预测方法及应用研究

孙 龙，杜 辉，蒲仁海，韩 强,2.

(1.西北大学地质学系，陕西西安 710069；2.中石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 830011)

隐蔽油气藏最早是由卡尔在1880年提出， Levorson 于1964对其进行研究并分类[1-3]，国内对其研究始于朱夏[4]、胡见义等[5]。针对隐蔽油气藏的勘探中存在的问题，国内学者提出一系列指导勘探的理论方法, 如层序地层学理论、坡折带理论、相势耦合控藏、复式输导体系理论、三元控藏理论等[6-11]。除此之外，高精度三维地震勘探、测井约束反演、三维可视化、地震属性分析等技术进步为隐蔽油气藏的勘探提供了支持[12-16]。近年来隐蔽油气藏的勘探取得了一些进展[1]，尤其是基于叠前地震资料弹性参数反演和流体识别技术及基于地层含气后地震频谱中低频能量相对升高和高频能量相对降低等技术方法的应用取得了重要效果[17-20]。传统的含气检测如亮点法仅适用于埋深浅、时代新、砂岩速度小于泥岩速度的情况。暗点即振幅减弱多由岩性或沉积相变化引起，真正由于含气引起的暗点在地震资料中极为少见。AVO类型法主要基于叠前资料，计算量大，很难进行大面积推广，且存在约一半的多解性。叠前弹性参数要求具高质量的叠前偏移道集地震资料，运算量和难度大，难以大面积普及推广。相比较而言，衰减法含气检测适用地质条件广、计算量小、对井依赖程度低、对于高中低不同储盖层波阻抗差的气层均有效，较适用于隐蔽油气藏的勘探。大部分储层含气后会出现地震波高频衰减、低频共振、主频降低[21]。Mitchell等于1996年提出通过计算吸收系数参数估计吸收高频能量的EAA法[22]，国内孙璞等[23]、李明娟等[24]、李灿灿[25]利用斜率法进行了衰减含气检测，除此之外，与衰减有关的瞬时频率包络加权法、振幅差值属性法、相干体能量法、有效带宽法、中心频率法等也被应用于含气检测中[26-27]。

塔里木盆地作为我国第二大产气盆地，在奥陶系至新近系发现了许多油气藏，除奥陶系碳酸盐岩岩溶和裂缝油气藏外，大部分为砂岩构造油气藏，非构造油气藏成功预测的实例较少。前人研究表明，该盆地具备形成大量碎屑岩地层岩性油气藏的有利地质条件[28-29]，地层岩性圈闭油气藏勘探潜力仍然十分巨大[29-30]。本文在前人勘探理论的指导下采用地震波衰减含气检测结合成藏地质条件分析的方法试图探索出一个非构造圈闭识别的有效方法。研究结果表明，衰减含气检测对于碳酸盐溶洞、裂缝—溶洞型储层具有较好的应用效果，而对于以裂缝为主的储层应用效果不理想，并在于奇东三维地震区识别出了一个东河砂岩储层的断裂—地层复合圈闭可能油气藏。

1 地质概况

于奇东三维地震区位于塔里木盆地沙雅隆起中段，阿克库勒凸起东北部，东邻草湖凹陷，是塔河油田外围主要的勘探区(图1)[31]。阿克库勒凸起在加里东中晚期形成雏形，海西期经挤压抬升改造基本定型，后期经过印支、燕山和喜山运动进一步改造成为大型古隆起[32-33]。于奇东地区由3个构造层组成，分别是奥陶系为主体的南东陡倾单斜，泥盆系东河砂岩、石炭系主体的东倾低缓单斜和二叠、三叠及侏罗系南北高中间低的向斜构造，3个构造层之间呈角度不整合接触(图2)。

研究区发育多套储盖组合，中下奥陶统以泥晶灰岩为主，发育裂缝—孔洞型储层，局部裂缝型储层，孔洞多被方解石充填或半充填。前人研究表明，研究区奥陶系孔洞主要形成于加里东晚期—海西早期[31,34]。东河砂岩在研究区为一套海侵背景下形成的从西南向东北超覆的穿时滨海相—三角洲相砂岩，研究区位于东河砂岩尖灭带[35-37]，具体表现为东河砂岩超覆于奥陶系之上并向北西尖灭。研究区烃源岩为阿克库勒凸起东南侧满加尔坳陷寒武系—奥陶系下统富含有机质页岩和碳酸盐岩，生烃条件较好[38]。

2 资料与方法

于奇东三维地震覆盖面积为1 400 km2，基准面为1 000 m，采样率为2 ms，目的层主频约25 Hz。

目前钻有9口探井，其中YQD1、YQ8和YQ12为产气井，YQD1井日产气约为4.4×104m3，YQ12井日产气约为1.0×104m3，YQ8井日产气约为1.3×104m3，产气层为一间房组和鹰山组灰岩裂缝与岩溶储层。

由于岩层属于非完全弹性介质，其黏滞性导致地震波的能量以热能的形式散失，散失受岩石性质、厚度、地震波频率及其所含流体的性质共同控制[39-41]。当地层中含有天然气时，地层对高频成分吸收就较含其他流体时更强，出现低频共振高频衰减的现象[42]，衰减含气检测的各种方法均基于此机理。地震波在含气层的衰减在频谱图上具有4个特征：峰频降低、低频能量增强、高频能量减弱以及高、低频衰减梯度增大(图3)。利用衰减法识别隐蔽气藏包含两步：第一，以频谱分解计算搜寻目的层具有低频能量相对升高和高频能量相对降低的层位和平面位置。第二，分析衰减异常层位的构造和沉积相，确定异常区是否存在圈闭和成藏条件，以降低衰减含气检测的多解性。含气层主频降低是衰减最显著的特征，鄂尔多斯盆地上、下古生界含气层一般会出现5～10 Hz的主频降低[43]。在每5 Hz的分频能量体中较低频的峰频能量与两侧及平均能量的差值能较好地表征衰减造成的低频能量相对升高的现象，用于确定三维地震区的衰减异常层位和区域。但是地震波衰减现象并不是只发生在工业气藏的情况下，在微含气和存在其他低速地层时也会出现类似衰减，所以，同时需要进行衰减成因和圈闭及成藏条件分析，才能更好地用于隐蔽油气藏预测。

地质要素分析包括目的层储盖组合分析、构造分析、沉积相与储层展布分析、圈闭类型和成藏条件分析等，在此基础之上分析目的层顶面构造、断裂、地层尖灭、不整合面等确定圈闭类型，并通过其对异常边界的控制作用、非含气低速岩性的排除等进一步确定气藏的可靠性和降低衰减含气检测法的多解性。

3 奥陶系碳酸盐岩已知气藏衰减检测

3.1 气藏特征

研究区产气层主体为奥陶系灰岩储层，位于其顶界下方0～131 m之间。研究区相干体断裂解释及奥陶系顶界T74相位等T0图分析表明，奥陶系顶面为被三组断裂切割的单斜构造，这三组断裂分别呈NNE、NE、NEE方向延伸，前人研究认为其分别为加里东中期、加里东晚期—海西早期以及海西期形成[34]。YQ12井位于斜坡上三组断裂的交汇处，YQ8和YQD1附近只发育NEE向断裂。取芯、综合测井和成像测井分析表明，YQD1井奥陶系储层岩性为黄灰色油迹泥晶灰岩，上部9 m以裂缝—孔洞型储层为主，下部12.5 m为裂缝型储层。YQ8、YQ12井奥陶系储层岩性为深灰色泥晶灰岩，裂缝被方解石充填，溶孔、溶洞发育，属于裂缝—孔洞型储层。

研究区奥陶系气藏C1含量为90.93%，C2含量为2.22%，C3含量为0.53%，CO2含量为3.57%，N2含量为2.41%，相对密度为0.62，属于湿气；YQD1井天然气中H2S气体的含量为48.5×10-6m3/m3，含量超标。气油比介于7 000～21 000之间，属于凝析气藏。凝析油含量介于40～118 g/m3之间，属于中低凝析油的凝析气藏，温度压力系统正常。即研究区气藏为弹性驱和水驱共同作用的碳酸盐岩岩溶缝洞型储层、含硫化氢、中低含凝析油的凝析气藏。

3.2 衰减特征

由于研究区产气段位于T74界面下部0～130 m之间，我们选取T74+50 ms为时窗提取沿层衰减异常。谱分解结果表明YQ8和YQ12井区奥陶系目的层的时窗在10 Hz时振幅最强，YQD1主频为23 Hz，其他非含气井主频约25 Hz，即产气井附近的主频较低，非产气井主频较高(图4)，但YQD1气井例外，衰减不明显。

在衰减能量差异常平面图中，YQ8和YQ12井处存在能量差大于5的衰减响应，可以与YQ10和YQ13非含气井明显相区分(图5)。YQ12井距衰减异常的溶洞约200 m，经压裂改造后可以采出溶洞储层中的油气(图5b)。但产气井YQD1并没有明显红色衰减异常(图5c)。与碎屑岩储集层不同，溶洞型碳酸盐岩储集层在异常图中含气异常区呈点状分布，分布面积较小，与地震剖面上的“串珠状”强振幅反映的溶洞位置吻合。

前人研究表明，在塔里木盆地可以利用地震剖面上“串珠状”分布的强振幅异常来预测地下溶洞的存在[44-45]，在研究区过井地震剖面上YQ8和YQ12气井目的层段呈“强串珠状”反射，溶蚀孔洞反映明显(图6)；而YQD1井在目的层段呈无岩溶“串珠状”反射，可能以裂缝型储层为主，这与岩心观察和成像测井解释结果吻合(图6a)。

Biot[46-48]建立地震波双相介质衰减理论，后人对其进行了数值模拟和物理模拟[49]；Walash等[50]指出衰减的主要因素是颗粒之间的摩擦；Li Zishun[51]认为流体与介质之间的相对运动是导致衰减的重要因素，并且含气双相介质衰减要远大于含水。除此之外，声吸收研究表明气体对声音的吸收强度要远远超过液体和固体。推测孔隙型及溶洞型碳酸盐岩储层与裂缝型碳酸盐岩储层的黏滞性不同，颗粒摩擦导致热能散失、能量衰减的机理不同，从而造成上述3口产气井中，以裂缝为主的YQD1井衰减响应不明显，而岩溶储层的YQ8和YQ12井储层的含气衰减响应明显。有无其他造成衰减差异的原因有待进一步研究。

4 东河塘组复合圈闭可能气藏预测

根据地震波衰减异常和圈闭成藏条件分析，我们在于奇东三维地震区开展了隐蔽圈闭的搜寻和预测工作，主要发现了东河砂岩和三叠系上、中、下砂组有关的两个可能的隐蔽圈闭气藏。

4.1 异常特征

于奇东三维地震区沿东河砂岩顶面T57向下50 ms的时窗存在能量正差异衰减异常，分布在三维区西部和中部，相距约5 km，面积分别为30.53 km2和4.75 km2，其中西部面积较大的衰减异常区被断裂分割为3部分(图7)。两个异常区频谱的峰频约为12 Hz，非异常区峰频约为25 Hz，异常区峰频降低明显。

4.2 圈闭和成藏条件分析

目的层东河塘组朝西北方向尖灭并以角度不整合超覆于奥陶系之上，顶面为东倾单斜。东河塘组下部发育向上变粗的三角洲前缘沉积，上部是大套正旋回的粉—细砂岩分流河道沉积，共由四层厚度渐大的砂层夹泥岩组成(图8)。根据东河砂岩(T57+50 ms)均方根振幅平面图上三维区西北部朵状分布的强振幅和东南部椭圆状分布的强振幅，以及钻井沉积相分析，可以制作出东河塘组沉积相平面图(图9)，总体具有北西—南东河流注入的浪控三角洲前缘—前三角洲沉积面貌，主要包括前缘席状砂、远砂坝、分流间湾等微相，砂体孔隙度为10%～15%，为较好储层。

研究区靠近满加尔寒武—奥陶系生烃坳陷，底部地层复杂的断裂系统和不整合可作为油气往浅部运移的通道。衰减异常区附近的YQ1和Cao5井揭示上覆巴楚组底部为大套泥岩夹薄砂岩，可作为有效盖层(图8)。异常区的东河砂岩底板为良里塔格组，该组区域上为泥灰岩和灰质泥岩，具有封堵条件(图10)。

将东河砂岩衰减异常区投影到对应层位的时间域构造图上可以看出，西部面积较大的异常区北西上倾边界、侧向南界主要受砂体尖灭控制，侧向北界受断裂控制，下倾东界受等深线控制(图11)。所以，该圈闭应当是一个发育在不整合面上的砂岩超覆与断裂控制的复合圈闭油气藏(图10)。该圈闭时间域闭合高度为75 ms，根据声波时差计算得东河砂岩速度约为3 200 m/s，对应深度域闭合高度为120 m。衰减异常体最厚为32 ms，约51 m，主要对应东河塘组下部砂层。沉积相分析认为，该区东河塘组共4个砂层组，下部的3个砂层分布较局限，上部的1个厚砂层分布较广，图9的东河塘组尖灭线为上部砂体的尖灭线，图7和图11的圈闭上倾尖灭线应属于下部砂体的尖灭线。还有一种可能性就是地震分辨率有限，图9中依据同相轴终止识别的东河塘组尖灭线不准确，而图8衰减异常指示的圈闭边界才是真正的储层尖灭线。

5 结论

(1)于奇东三维地震区的衰减含气检测表明，碳酸盐岩油气藏可以形成地震波衰减现象，衰减异常的范围与岩溶范围分布一致，但裂缝型气藏衰减响应不明显。

(2)衰减与圈闭分析综合研究在于奇东三维地震区预测了两个可能圈闭气藏，一个是东河砂岩朝北西上倾尖灭的复合圈闭气藏，面积约为30.53 km2，闭合度为120 m，气层最厚约51 m；另一个是三叠系断鼻和断块圈闭气藏。

(3)由于地震波衰减含烃检测比叠前AVO方法简单易用，比亮点法等含气响应适用地质条件广泛得多，所以应加强其应用效果和多解性排除分析，从而在隐蔽油气藏勘探中发挥更好的作用。在地层岩性圈闭勘探中，衰减法含气检测可以有效地识别可能存在的某些圈闭油气藏，用它可以首先筛选出有利目标层位和平面分布位置，然后开展构造、沉积相和圈闭精细分析，可以极大地提高地层岩性圈闭气藏的勘探成效。