珠江口盆地恩平凹陷海相三角洲岩性圈闭勘探的关键技术

吴静，丁琳，张晓钊，王菲，龚文，李潇

中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东 深圳 518054

岩性油气藏是发育于一套连续沉积的地层内部、由岩性或物性变化而形成的圈闭，聚集油气而成藏[1]，已成为中国油气勘探中油气储量增长最有潜力的领域。在21世纪初，我国已经系统建立了“四类盆地、三种储集体”的岩性地层油气藏区带、圈闭与成藏的地质理论[2]。针对岩性圈闭的识别技术层出不穷，是当前勘探人员的研究热点。

高密度或者其他优化采集方式能为岩性圈闭勘探提供高品质三维地震资料，但由于地震采集成本较高，故要充分利用已有地震资料，通过解释性处理和高精度三维地震解释来挖掘地震资料中的隐藏信息，为岩性圈闭勘探提供更多更精确的资料基础[3]。近几年关于岩性油气藏地震评价关键技术的研究很多，大多集中于2个方面：一是隐藏层序识别，高精度层序识别，岩性圈闭发育模式等地质方面[4]；二是时频分析、解释性处理、多属性分析、井约束反演、叠前反演等地球物理方面[5]。另外，还有很多对岩性圈闭评价的工作步骤以及配套技术的研究[6]，但对于高精度沉积微相认识和地震资料处理、解释一体化评价策略的探讨较少。恩平凹陷近几年勘探成果显著，探明石油地质储量突破1亿吨，但随着恩平凹陷全面勘探以来，构造圈闭越来越少，南北油气边界基本探明，亟需拓展新的储量接替区。区域地质研究认为，恩平凹陷与已有岩性油气藏发现的惠州凹陷都属于珠江口盆地物源两侧的三角洲前缘区域，为岩性圈闭发育有利区域。前人对恩平凹陷古近系烃源岩，新近系构造成藏，断裂体系、断层封堵等方面均有深入研究[7]，但对恩平凹陷岩性圈闭研究较少，对恩平凹陷岩性圈闭发育有利区带及勘探目标涉及更少。为此，笔者通过地震解释性处理技术、高分辨率层序分析技术、高精度沉积演化分析技术、有利砂体定量刻画技术等4项关键技术系列探讨如何把地质与地球物理深度结合，旨在为海相三角洲岩性圈闭评价提供一个综合评价技术系列。

1 工区概况

恩平凹陷是珠江口盆地已经证实的富生烃凹陷，位于珠江口盆地一级构造单元珠一坳陷的西侧，西南为阳江凹陷，东北为西江凹陷，南北分别与番禺低隆起及海南隆起相邻，凹陷总体走向为NE-SW向，面积约5000km2，新生代沉积厚度达8000m[8]。该凹陷包括恩平17洼、恩平18洼和恩平12洼共3个次洼，以及番禺19断裂构造带、番禺13断裂构造带、恩平24断裂背斜构造带、恩平中央断裂构造带、番禺7翘倾断裂构造带、恩平15潜山披覆构造带和恩平03潜山披覆构造带共7个正向构造单元。

恩平凹陷是经历了“断陷-坳陷-断块升降”3个构造演化阶段的箕状断陷盆地，整体表现为NE走向。恩平凹陷以地震反射层T80为界，形成了下断上拗的双层结构和纵向上下陆上海的沉积体系。自下而上发育古近系文昌组、恩平组、珠海组，新近系珠江组、韩江组、粤海组及万山组。目前油气主要集中于新近系珠江组和韩江组，其储量占比达90%以上。恩平凹陷处于珠江口盆地古珠江三角洲物源侧翼，三角洲朵叶摆动频繁，海水从南向北大规模侵入，形成多种沉积体系[9]，恩平凹陷北部地层含砂率大多大于50%，部分区带含砂率在35%～50%，恩平凹陷南部地层含砂率低于北部，特别是在海平面较高时，部分层段含砂率可降至30%以下。

2 关键技术分析

2.1 地震解释性处理技术

恩平凹陷新近系海相三角洲地层地震资料信噪比较高，地震主频达40Hz，浅层分辨率在15m左右。但经过统计发现，恩平凹陷砂体厚度大部分小于10m，因此需要通过解释性处理技术来提高地震资料分辨率。该次研究主要考虑对叠后地震资料从分频和拓频2个方面来提高地震分辨率。

2.1.1 基于小波变换的分频技术

地震分频技术是一种基于频谱分析的地震成像方法，主要是对原始地震资料进行分解和重组，揭示地层的纵向整体变化规律和沉积相带的空间演化模式。实际地震波是复合波，常常是地下多个单砂体的综合响应。利用分频技术可以对地震数据进行全频带扫描，然后根据目标层段的调谐振幅来选取不同频带的地震数据[10，11]。对于浅层海相三角洲沉积，特别是三角洲前缘沉积，砂体类型多样，且厚度较薄，因此可以利用分频技术来识别薄砂体以及岩性圈闭的砂体边界。

分频技术的基本算法是离散傅里叶变换(DFT)或最大熵方法，公式为:

式中：F(m,Δf)为离散傅里叶变换函数；Δt为时间域采样间隔；m为频率域采样数；N为时间域地震采样总数；f(n,Δt)为一系列小波函数；n为时间域采样数；j为迭代次数 ；Δf为频率域采样间隔。

小波变换技术近几年已广泛应用于石油勘探领域，被誉为数学显微镜。该次研究采用基于傅里叶算法的连续小波变换进行信号的分解和重构，得到不同频带的地震数据。连续小波变换(CWT)表达式为[12]：

科尔沁沙地上有个脑子灵光的农民，却看到了种沙葱是一个好项目。种沙葱，一方面防风固沙，保持水土，尽显植物的生态功用，一方面作为一种沙地美物一茬一茬割下后出售，还可以带来可观的收入。在通辽、赤峰、沈阳等地的超市，一盒二百克的沙葱就能卖十几元呢。

式中：a为缩放因子(对应于频率信息)；b为平移因子(对应于时空信息)；f(t)为频率；φ(t)为小波函数(又叫基本小波或母小波)；*表示共轭；t为时间。

根据上述方法对恩平凹陷新近系地震资料进行分频处理，得到重点目标区不同频带下的地震数据(见图1)。从图1中可以看出，在有效频宽内进行分频处理，随着频率的增大，地震识别的精度越来越高；以2口井的HJ64砂体为例，该层砂体地质分析认为不连通，是2套叠置的砂体，砂体厚度约为15m，纵波速度约为2500m，调谐频率为40Hz左右，故在20Hz和40Hz分频体上无法分辨HJ64砂体；当频率进一步提高，达到60Hz和80Hz时，能够看到HJ64砂体为横向叠置的2套砂体。

图1 地震分频体剖面对比Fig.1 Comparison of seismic frequency division volume section

2.1.2 基于井控谱整形的拓频技术

拓频技术的核心思想是合理保留低频，用作层序界面识别，相对增强调谐能量，突出薄层响应，增强高频弱信号[13]。基于井控谱整形的拓频技术用井曲线作监控，可以找到分辨率与保真度之间的最佳平衡点。该拓频技术采用谱模拟的思想进行人工定义，确保合理的信噪比水平，主要遵循以下原则：①用信噪比做参考，合理挖掘高频潜力；②用井曲线监控提高分辨率的合理性；③用提高分辨率后的频谱做质量监控。

利用该方法对恩平凹陷新近系地震数据进行拓频处理，地震频带明显拓宽，地震分辨率比以往有较大提高。从拓频前后的地震频谱图(见图2(a)、(b))上可以看出，拓频后的地震数据主频基本不变，而频宽由58Hz提高到了74Hz，地震资料的有效高频成分决定了能够识别砂体的最高精度，因此地震主频由58Hz提高到74Hz，对于识别薄层和砂体尖灭线刻画具有重要意义。同时从拓频前后的地震剖面(见图2(c)、(d))上也可以看出，W1井的地震反射层T40界面附近的识别精度明显提高，在拓频前W1井附近的砂体只有一个同相轴，无法区分，拓频后可以明显看到地震资料分辨率提高，地震同相轴与砂体对应关系变好，为后续刻画砂体奠定了良好的数据基础。

图2 拓频处理前后地震频谱和剖面对比Fig.2 Comparison of seismic spectrum and sections before and after frequency extension processing

2.2 高分辨率层序分析技术

高分辨率层序分析技术的实质是对不同层次的地层基准面旋回进行划分和对比的高精度的时间分辨率，其研究目的在于建立高时间精度的等时地层格架及进行地层框架内同级次地层间的对比，用于油气勘探阶段长时间尺度地层单元的划分和等时对比[14，15]。

恩平凹陷新近系为宽缓型海相三角洲沉积，处于坡折带以上，因此在已有的三级层序内识别出最大海泛面(MFS)，划分出高位域(HST)和海侵域(TST)，在韩江组下段和珠江组上段共划分出14个四级层序(见表1)，并根据已钻井砂体的分布和地震剖面得到了高精度的恩平凹陷海平面升降曲线。

表1 恩平凹陷新近系高精度层序划分Table 1 High precision sequence division of Neogene in Enping Sag

2.3 高精度沉积演化分析技术

根据恩平凹陷韩江组下段和珠江组上段高精度海平面变化曲线以及测井和地震属性切片绘制每个四级层序的沉积微相，见图3。从图3可以看出，不同地质时期，砂体发育类型有较大区别：在海侵域(TST)，海平面相对较高，主要发育远砂坝，三角洲退到恩平凹陷北部，此时主要发育三角洲朵体型和孤立砂坝型岩性圈闭；在高位域(HST)，海平面相对较低，主要发育水下分流河道和河口坝，三角洲可以推进到恩平凹陷南部，此时可以发育河道-间湾泥型岩性圈闭。

图3 恩平凹陷新近系体系域级沉积演化图Fig.3 Sedimentary evolution map of Neogene system tract level in Enping Sag

2.4 有利砂体定量刻画技术

岩性油气藏研究最重要的是对其圈闭条件进行分析，特别是有利砂体的顶封、底封和侧封条件，这就需要对有利砂体进行半定量或定量刻画。该次研究从三维叠后正演模拟技术、多属性分析技术以及相控分频反演技术对有利砂体进行刻画。

2.4.1 三维叠后正演模拟技术

通过统计恩平凹陷重点井的速度和密度等岩石物理参数，分析得出恩平凹陷韩江组下段和珠江组上段砂岩为低阻抗，泥岩为高阻抗，而部分泥质含量高的砂岩的波阻抗与泥岩重叠，难以区分。由于处于三角洲前缘位置，砂岩厚度较薄，最大厚度为40m左右，大部分小于10m。目的层地震主频为40Hz左右，速度为2800m/s左右，因此小于17.5m厚的储层都为薄层。为了准确识别储层与地震的对应关系，利用多井的测井平均数据作为理论砂岩和泥岩的参考数据。利用全三维层序格架解释模型作为格架地层，以有利砂体的地震解释边界作为其反射界面，且平面上以沉积相进行约束。通过对三维地层格架和有利砂体赋值，然后用40Hz雷克子波进行三维叠后正演模拟。通过改变有利砂体储层参数来看物性和厚度对地震正演剖面的影响，并对有利砂体与地震的响应关系进行定量分析。

2.4.2 多属性分析技术

地震数据体中隐含着丰富的地质信息，主要是通过地震属性来实现和表达的。但地震属性和储层属性并没有一一对应关系，地震属性的变化除了由岩性、物性和含油气性的变化引起外，还可以由其他地质因素引起，如地层厚度、各向异性等，同时有些储层参数异常在某些属性上得不到反映[17]，所以利用地震属性预测储层参数常具有多解性和不确定性。而多属性分析技术可以降低这种多解性和不确定性。采用多属性RGB融合技术对目标区砂体进行定性刻画。

2.4.3 相控分频反演技术

传统的地震反演主要是通过井插值建立低频模型，虽然有不同的插值方法，但难以模拟平面上沉积相的变化。该次研究把高精度的沉积相纳入初始模型建立过程，实现相控建模，以期利用地质规律约束地震反演[18]。另外，常规反演没有发挥出相对高频和相对低频的潜力，反演结果具有多解性。而分频反演是依靠测井和地震资料，利用支持向量机的方法研究不同探测频率下的振幅响应，并将其作为独立参数引入反演，充分利用地震资料的低、中、高频带信息，减少薄层反演的不确定性。

B1井为恩平凹陷第一口岩性油气藏的探井，共发现HJ61和HJ62两层油层，相控分频反演技术能够识别出HJ62层8m厚的储层(见图4)，为该井的储量计算提供了储层参数。

图4 相控分频反演剖面Fig.4 Phase-controlled frequency division inversion profile

3 应用效果

经过对珠江口盆地恩平凹陷岩性圈闭近几年的研究，形成的地震解释性处理技术、高分辨率层序分析技术、高精度沉积演化分析技术、有利砂体定量刻画技术等4项关键技术能够在岩性圈闭不同阶段发挥作用。利用地震解释性处理技术和高分辨率层序分析技术研究出恩平凹陷新近系岩性圈闭主要发育在恩平24断裂背斜构造带和恩平15潜山披覆构造带(见图5)，恩平24断裂背斜构造带以高位域水下分流河道为主，恩平15潜山披覆构造带以高位域末端水下分流河道和海侵域三角洲前缘砂体为主(见图6)。利用高精度沉积演化分析技术和有利砂体定量刻画技术分析出恩平凹陷多个岩性圈闭，主要包括恩平24断裂背斜构造带和恩平15潜山披覆构造带共计5个岩性圈闭(见图5)。

图5 恩平凹陷二级构造带Fig.5 The secondary structure belt of Enping Sag

图6 恩平凹陷新近系岩性圈闭发育有利区Fig.6 Favorable development area of Neogene lithologic traps in Enping Sag

根据研究结果，近期在恩平15潜山披覆构造带上钻探了恩平凹陷第一口岩性圈闭探井B1井，并取得地质成功，证明了恩平凹陷新近系海相三角洲岩性圈闭勘探技术的有效性，为研究区岩性圈闭目标的确定提供了更为精确的技术基础。

4 结论及认识

1)以恩平凹陷大连片三维地震资料和钻井数据为整体研究的基础资料，通过地震解释性处理技术、高分辨率层序分析技术、高精度沉积演化分析技术和有利砂体定量刻画技术等4种关键技术的应用，落实了恩平凹陷恩平24断裂背斜构造带和恩平15潜山披覆构造带2大岩性圈闭发育区，提出了多个勘探目标，并成功钻探恩平凹陷第一口岩性油气藏探井B1井。

2)恩平凹陷新近系海相三角洲具有地震资料信噪比好、分辨率较高、砂泥岩相对容易区分等优点，因此下一步勘探需要加强构造油气藏与岩性油气藏的联系，在一定构造背景下寻找规模岩性油气藏。

3)恩平凹陷岩性圈闭勘探还处于起步阶段，应加强地质和地球物理研究。针对恩平24断裂背斜构造带和恩平15潜山披覆构造带2大岩性圈闭发育有利区需要进一步加强地质认识，特别是更高精度的层序划分，同时需要增强叠前储层参数的应用。