西湖凹陷平北斜坡带隐蔽圈闭地球物理识别技术

2023-11-25刘春锋唐健程熊志武

石油地质与工程 2023年6期

刘春锋,邹玮,唐健程,周平,熊志武

(中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海 200335)

隐蔽圈闭一般是指在现有勘探方法和技术水平条件下,较难识别和描述的圈闭类型,主要包括地层圈闭、火山岩体、深部潜山和裂缝型圈闭等类型[1-3]。近年来,通过对国内外大中型油气田的勘探趋势分析发现,随着勘探程度深化,特殊岩性体、地层、潜山等隐蔽圈闭的发现呈逐渐上升趋势,隐蔽圈闭已成为全球油气储量的重要增长点,约占新增探明储量的60%以上。研究发现隐蔽圈闭评价主要面临地层岩性复杂、圈闭描述难度大、储层预测困难等难题,不同类型的隐蔽圈闭往往需要通过多种地球物理手段融合才能产生出较好的评价效果[4-7]。西湖凹陷平北斜坡带经过多年的勘探实践,油气勘探程度较高,目前已钻探井40余口,主要圈闭类型为复杂断块圈闭和构造坡折带控制的岩性圈闭,油气发现的主要目的层系为平湖组和宝石组。当前已进入隐蔽圈闭勘探领域,而隐蔽圈闭评价不同于传统的目标评价,需要新的目标评价思路,识别不同类型的隐蔽圈闭时应用的地球物理技术也不尽相同[8-11]。基于西湖凹陷平北斜坡带油气勘探现状,综合构造、沉积及油气成藏规律研究,认为平北斜坡带存在地层尖灭带的地层岩性圈闭、古隆起之上的古潜山圈闭、火山岩岩性圈闭等三种类型的隐蔽圈闭。通过对以上三种类型隐蔽圈闭分析发现,岩性地层圈闭的主要识别难点是如何确定地层的准确尖灭位置,从而保证圈闭的有效性;古隆起之上的古潜山圈闭,重点是如何识别潜山有效储层的特点及分布;火山岩等特殊岩性圈闭重点是识别特殊岩性体的岩性及是否具备形成储层的地质条件。根据以上不同隐蔽圈闭的特点,本文分别对地层岩性建立了通用谱分解(GSD)圈闭识别技术,对古潜山圈闭建立了振幅/频率加蚂蚁体潜山储层预测技术,针对火山岩等特殊岩性体建立了多Z值解释加三维体雕刻岩性储层识别技术。以上技术在应用中取得了良好的评价效果,可为下步平北斜坡带隐蔽圈闭勘探提供技术指导。

1 地质背景

西湖凹陷位于东海陆架盆地东部,面积达5×104km2,是晚白垩世背景上发育起来的新生代含油气凹陷;自下而上发育始新统宝石组与平湖组,渐新统花港组,中新统龙井组、玉泉组、柳浪组,上新统三潭组与更新统东海群等地层[5]。平北斜坡带位于西湖凹陷中部,区带面积约2 000 km2,从北向南依次发育孔雀亭、宝云亭和团结亭三个大型鼻状构造。受古新世区域拉张应力影响,区内断裂系统发育,断层走向以北东及北北东向为主,北西向次级断裂为辅,平面上呈现自南西向北东发散的帚状特征[12-15]。纵向上平北斜坡带呈西高东低的斜坡特征,受这种复杂构造背景影响,平北斜坡带复杂构造圈闭及构造坡折控制的上倾尖灭岩性圈闭成群成带分布[16-21](图1),但随着勘探节奏的加快,此类圈闭勘探已进入中后期,迫切需要寻找新的勘探方向。

图1 平北斜坡带构造位置及地层柱状图

2 隐蔽圈闭类型及评价难点

平北斜坡带勘探开发实践表明,目前已钻探的圈闭类型主要是构造圈闭和构造控制的岩性圈闭。随着勘探不断深入,以构造、岩性为主的油气勘探相对进入中晚期阶段,探区内目标越来越隐蔽,类型越来越复杂,勘探难度越来越大,结合平北斜坡带的构造、沉积演化特征,认为区内存在三种有利的隐蔽圈闭勘探方向。

2.1 地层岩性圈闭

平北斜坡带中高部位受古隆起剧烈抬升影响,平湖组、宝石组地层呈向斜坡高带迅速减薄的楔形形态,这种楔状构造控制下的地层岩性在向西高部位减薄的过程中必然存在向西上倾尖灭的岩性圈闭[22-25 ](图2),此类岩性圈闭的特点是平湖组、宝石组潮汐三角洲地层交互沉积,地层岩性体上倾尖灭点是准确评价的关键。但受现有地震资料分辨率影响,地层岩性尖灭的准确位置难以识别,目前评价井钻探过程中不是太高就是太低,成效并不理想,如何准确识别此类地层岩性圈闭的有效尖灭位置是制约勘探进展的主要因素。

2.2 古潜山圈闭

潜山油气勘探已经引起国内外地质家的高度重视,而平北斜坡带经历多期构造叠加运动,基岩发育多个鼻状古隆起,主要有宝云亭古隆起、武云亭古隆起、孔雀亭古隆起等(图3)。这些古隆起本身可以形成良好的潜山圈闭,古隆起之上及四周局部地区直接覆盖宝石组、平湖组烃源岩地层,供烃窗口大,同时还存在多期可垂向沟通的断裂,利于油气四面供烃,是油气运聚的优势指向区,只要具备好的储集条件,就可以形成良好的上生下储的古潜山圈闭。宝云亭古隆起翼部DX-1井揭示平北斜坡带基底以花岗岩为主(图4a),国内外潜山勘探已经证实花岗岩潜山的裂缝和风化淋滤带是良好的油气储层[26],但是DX-1井揭示的潜山翼部的花岗岩并未形成良好的油气储层,那么平北斜坡带这些古潜山高部位的花岗岩能否形成良好的油气储层,急需地质地球物理综合分析进行判断。从潜山的地质成因演化来看,研究区古潜山经历了多期构造演化[27],古潜山高部位的花岗岩与上覆地层呈明显角度不整合,表明高部位的花岗岩经历了长期的构造活动和沉积间断,即从地质成因上具备形成好储层的地质条件。因此,在这种少井无井区如何从地球物理角度识别和预测潜山储层,提高探井勘探成功率,成为制约平北斜坡带古潜山圈闭勘探的主要因素。

图3 平北斜坡带基底三维可视化图

图4 DX-1井钻遇的基底花岗岩和火山岩

2.3 火山岩圈闭

从平北斜坡带的地层演化特征来看,燕山运动时期存在大规模的火山活动,火山活动造成平北斜坡带平湖组、宝石组发育多个不同规模的火山岩体,多呈大型丘状、楔状或透镜状等,地震相呈中强振幅杂乱反射特征,这些火成岩体被平湖组、宝石组烃源岩直接包围,若火成岩体能形成良好储层就可能形成火山岩圈闭[28-30 ]。目前DX-1井底部钻遇的安山质(熔结)角砾岩已经取得了良好的油气发现,该井钻遇的火山岩与平北斜坡带正常沉积岩相伴生,储集空间类型以原生粒间孔、气孔、溶蚀孔为主,物性最大可达1×10-3μm2,具备形成较好储层的地质条件(图4b)。但由于目前火成岩与常规沉积地层相伴生,地震相反射特征相似,精确的圈闭刻画难度大,给火山岩圈闭勘探带来困难,若能找到合适的火山岩体刻画方法,有助于平北斜坡带火山岩油气勘探取得新的勘探成果。

3 隐蔽圈闭识别技术

平北斜坡带发育多种类型的隐蔽圈闭,油气勘探潜力大,但受钻井资料少、地层埋深大、地震资料品质差等因素制约,常规的勘探评价方法很难有效识别这些隐蔽圈闭。结合区内不同隐蔽圈闭的地球物理响应特征,本文运用多种地质地球物理融合技术进行综合判别,建立了不同隐蔽圈闭的识别技术。

3.1 地层岩性圈闭识别技术

为了准确识别地层岩性圈闭上超尖灭位置和储层的分布情况,本文尝试用频谱分解技术(在地震频率域内通过提频分析提高地层分辨率的一种技术方法)来识别岩性地层圈闭的尖灭点。地层圈闭评价的技术流程如下:①确定目的层地震资料的主频;②确定不同储盖组合下砂泥岩互层砂地比平均系数;③用地质资料主频和地层评价系数之积确定最佳地层分辨率;④将相关参数输入Petrel的通用谱分解(GSD)模块得到通用谱分解地震数据体,并利用通用谱分解技术生成新的地层数据来识别岩性地层的尖灭位置。从研究成果来看,该方法能清晰识别出超覆带地层的岩性尖灭点,地层岩性分辨率较常规地震提高了20%(图5)。近年来在平北斜坡带高部位地层圈闭尝试钻探了DX-3井,该井并未获得成功,失利的主要原因是地层圈闭上倾方向并未尖灭;而应用本次建立的地层圈闭识别技术,项目组在低部位部署了DX-6井,该井在预测的地层圈闭处获得良好气层,进一步证实了该方法的实用性。

3.2 古潜山圈闭识别技术

平北斜坡带古潜山圈闭评价的关键是潜山储层的识别,区内主要为潜山风化淋滤储层和内幕裂缝储层的识别。古潜山的风化淋滤储层在地震相上可以看出古潜山顶部风化壳地层呈低频强振幅特征,因此通过petrel软件的属性计算模块可以直接得到振幅/频率数据体,进而预测潜山的风化淋滤储层(图6)。从预测结果可看出,古潜山顶部风化淋滤带发育,翼部不发育。DX-2井位于古隆起的翼部,所钻遇的花岗岩并未经历强烈的隆升演化和长期的风化剥蚀,预测结果与实钻结果相吻合,也进一步说明了该方法具备较好的识别效果。古潜山内幕裂缝储层的识别可结合区域多期应力特征,采用蚂蚁体裂缝识别技术进行尝试。该方法的主要技术流程为:①首先对研究区构造特征进行分析,确定有利的构造分析参数,主要是曲率、倾角等;②利用研究区地震数据体产生方差体;③运用前面的曲率和倾角参数及方差体数据来约束生成蚂蚁体数据;④利用蚂蚁体数据来识别潜山裂缝。从预测结果可以看出,古潜山隆升强烈地区裂缝更发育,预测结果与平北斜坡带区域地质认识相吻合(图7),进一步表明该技术可为平北斜坡带古潜山圈闭评价提供有效的技术指导。

图6 古潜山风化淋滤带预测成果

3.3 火山岩圈闭识别技术

平北斜坡带火山岩与常规沉积地层相伴生,火山岩圈闭精确刻画的难度主要是受特殊围岩影响,因此,有效剔除伴生岩性影响并提高火山岩圈闭分辨率是火山岩圈闭识别的关键。三维体雕刻技术可以单独将火山岩圈闭刻画出来,然后开展针对性分析。具体技术流程如下:①根据火山岩发育区的杂乱地震相特征,应用多Z值解释技术,将特殊火山岩体解释出来;②利用三维体雕刻技术将多Z值解释出的火山岩体单独雕刻出来;③针对独立雕刻出来的火山岩体进行多属性分析,可以有效剔除火山岩体围岩(如煤层、钙质层等)的影响;④通过多种属性分析发现,方差体属性可以有效识别出平北斜坡带火山岩体,火山岩体识别准确率接近90%(图8)。该方法为研究区火山岩圈闭的评价提供了新的技术参考。