物探及地质资料在地震解释中的综合应用_陆红梅

收稿日期:2001-05-23作者简介:陆红梅(1970-),女(汉族),江苏南通人,工程师,在读硕士研究生,从事矿产普查与勘探研究。

文章编号:1000-5870(2002)04-0023-06物探及地质资料在地震解释中的综合应用

陆红梅(石油大学盆地与油藏研究中心,北京102249) 摘要:以A盆地B凹陷为例,提出了综合利用物探和地质资料进行地震资料解释的方法。在对地震资料的解释过程中,将每一环节的物探资料和地质资料紧密结合,能够真正提高解释成果的可靠性。在层位标定中,联合运用层序地层学标定法、多井多层合成记录标定法、模型综合标定法,保证层位标定的准确性;在速度分析中,采用各种先进技术和方法,综合分析物探、地质、测井资料,确保对研究区的地震速度有正确的认识;在构造解释中,一方面需要用地质模式来指导地震解释,另一方面又要通过地震和地质资料的综合研究来修改和完善地质模式。大断层的解释是构造解释的关键,地震解释结果必须既符合地震资料的实际,又遵循从区域到局部的地质规律。关键词:地震解释;层位标定;层序地层学;速度分析;地质模式;断裂系统中图分类号:P631.24,TE121.34 文献标识码:A

引 言在地震资料的解释过程中,由于各自专业性质的局限性常导致解释结果出现各种问题。物探人员对地震波特征的变化反应敏感,却往往对地质模式缺乏概念,其解释结果有可能不符合地质规律;地质人员熟悉各种地质模式,对地震反射机理了解较少,其解释结果可能符合地质模式,却不忠实于地震资料,或漏失地震资料包含的大量有用信息。笔者以A盆地B凹陷为例,从层位标定、速度分析、构造解释3个方面,探讨地震资料解释中物探与地质的有机结合,利用各方面资料进行综合研究,以提高解释成果的可靠性。1 地质概况与早期认识A盆地是中生界陆相盆地,分割性强。B凹陷是A盆地中的主要凹陷,面积约4500km2,区内绝大部分只进行了二维地震勘探,只有少部分进行了三维地震测量,处于勘探早期。研究区为B凹陷中互不相连的一个二维地震区和两个三维地震区,面积共1100km2,区内有探井18口,油气显示活跃。本区早期研究中存在的与地震解释有关的问题有:(1)地质分层标准不统一,地层厚度变化不规则;(2)地震剖面上部分层位识别不准确,最大反射时间误差达300ms;(3)纵、横向速度变化剧烈,无明显规律;(4)对断裂系统缺乏认识,构造图上断层无明显延伸方向和展布规律;(5)各井油气显示与断层展布无任何关系,构造解释结果无法解释油水关系。

2 地震资料解释鉴于A盆地B凹陷的早期认识不足及其复杂性,新一轮研究中注重物探、地质资料的全面结合,从层位标定、速度分析到构造解释,建立了一整套详细的操作流程(图1)。2.1 层位标定层位标定是地震资料解释中最能反映地层情况,也是最需要物探与地质结合的一个重要环节,特别是在勘探早期,探井数量有限,井位分散在各个构造带内,由于相带发生变化使可能的地层对比标志层的/标志性0大大削弱,从而导致层位难以识别。在A盆地B凹陷中,由于地层平面分布不均,岩性在横向上变化快,区内缺乏区域稳定的地层对比标志层,致使区内钻井地质分层存在较大问题,造成原有的分层数据很难用于地震解释。为保证层位标定的准确性,将物探、地质资料紧密结合,采取多种方法,从区域到局部、从纵向到横向、从理论模型到钻探实际进行全方位综合研究。

2002年 第26卷 石油大学学报(自然科学版) Vol.26 No.4 第4期 JournaloftheUniversityofPetroleum,China Aug.2002图1 A盆地B凹陷地震解释步骤框图2.1.1 层序地层学标定法将层序地层学原理运用到勘探早期的层位标定中,是基于层序地层学的两个方面:(1)地震反射界面基本上是地质上的等时面,并且所有地层都具有旋回性,每个旋回都可以形成一个地层单元;(2)层序中每个体系域都有一定的几何形态,具备三维空间的立体概念,它们在纵向上和横向上的岩性、厚度及岩相特征变化都有规律可循。研究表明,A盆地经历了拉张)快速断坳)稳定拉张)充填萎缩几个发展阶段,从地震剖面上可以识别出3个主要的层序边界并确认其相应的地震反射层位(图2)。层序边界1:在地震剖面上,该边界与上覆、下伏地层均呈不整合接触,边界之下为代表古生界地层的杂乱反射,分析结果将该边界确认为古生界的顶,对应于T5地震反射层。层序边界2:该边界在地震剖面上是一个非常明显的不整合面,上覆地层为稳定拉张阶段的沉积,与该边界呈整合接触;下伏地层与该边界呈明显的角度不整合接触。对该边界的埋藏深度、上覆地层反射特征和上、下地层沉积阶段的分隔性分析认为,此边界为稳定拉张阶段沉积地层的底界,对应于T22

地震反射层。

#24#石油大学学报(自然科学版) 2002年8月图2 B凹陷三维地震剖面 层序边界3:该边界在地震剖面上表现出与上、下地层基本呈整合接触,但上、下地层层序的内部反射结构有很大差别。边界之上背景相对杂乱,同向轴连续性低。地质、地球物理综合分析表明,盆地内广泛发育的伊敏组为断陷回返萎缩时期的产物,沉积环境以滨浅湖、三角洲、沼泽为主,地层组合以大套的砂泥薄互层为特征,岩石胶结疏松。此特征与边界之上地层的地震响应相吻合。因此,将该边界确认为伊敏组底界,对应于T2地震反射层。层序地层学标定法从宏观上控制了主要的地震反射层,使层位标定不会出现波组认识上的错误。2.1.2 多井多层合成记录标定法多井多层合成记录标定法是一种常规的层位标定方法。首先,结合综合录井资料,利用声波、密度测井资料,分析各口井纵向上速度和密度的变化趋势;其次,分析各个层次的波阻抗界面,对比地震剖面,找到与合成记录井旁道的合理对比关系。在对一口井深、浅多个层位进行全剖面标定的同时,将各井的合成记录镶嵌在连井地震剖面中;在平面上,将各口井与地震剖面井旁道的对比关系进行横向对比研究,进行多口井、多个层位联合标定,可以比较准确地获得研究区内各套地层速度、厚度、岩性、岩相在横向上的变化规律(图3)。2.1.3 模型综合标定法[1,2]模型综合标定法是利用多个经典模型,根据研究区内实际钻井资料,建立多个物理正演模型进行的精细层位标定的一种方法。在A盆地B凹陷的层位标定中,借鉴了Widess经典曲线和安斯蒂模型,并根据研究区内地层发育的特殊情况以及地质分层存在的主要矛盾,设计了多个物理正演模型,并进行有针对性的研究,从而使地震剖面中出现的诸如对称波形、正偏态波形、负偏态波形、单峰波形、复波波形和不同尖度的各种地震波形与各物理界面均有较好的对应关系。以上3种层位标定方法,也是精细层位标定的3个步骤,它们充分运用了物探、地质、测井资料,采用/逐步逼近0法对地震反射层进行综合标定。应该说,最终层位标定结果的准确性是比较高的,不仅如此,在整个过程中,对研究区内地层的发育和分布、速度变化、相带展布规律等也取得了相当的认识,并逐步形成了新的分层方案。2.1.4 标定实例在X1井伊敏组底界(y1)存在3个波阻抗界面,界面之间的厚度均大于1/4单周期波长,在地震剖面上可以分辨/最强、弱、强0三相位波组(图4(a))。由于地震资料采用负极性解释,因此,将地震T2反射层解释在第一个强波峰之下的强波谷上(在地震剖面上是强波峰),对应于地震剖面中/强、弱、最强0三相位波组的第一相位强波峰上(图4(b)),与前两种标定方法结果相同。图4(c)是X1井原分层数据与地震剖面的对应关系。可以看到,伊敏组地层底界(y1)位于T2波组之上。

#25#第26卷 第4期 陆红梅:物探及地质资料在地震解释中的综合应用图3 多井多层合成记录标定剖面

图4 X1井的3种层位标定2.2 速度分析对速度规律认识的正确与否,常常会影响到地震、地质诸多方面研究工作的开展。在A盆地B凹陷这样的早期勘探区,往往由于对地震速度研究工作不够深入,从而一直保持着错误的结论,使得其他工作不能按正确的思路去分析。分层问题是复杂小断块油气勘探区最可能出现、也是最难解决的问题之一,如果速度问题也没有解决,分层问题很可能永远解决不了,或者说,它们必须同时解决。同许多早期勘探区一样,A盆地B凹陷也同时存在着速度问题和分层问题。以往一直认为地质分层与地震剖面的不吻合是速度造成的,而从图5(a)可以看出,这种分层与地震波组之间的矛盾已完全不是一种系统误差,也不能用速度来解决。根据综合层位标定结果提取的各井的平均速度和声波测井资料综合分析认为:(1)除古生界为高速层与深度关系较小外,主要目的层所在的中新生界地层速度随深度而变化;(2)研究区内每口井的速度变化趋势一致,速度在纵、横向上分布稳定而有规律,相距甚远的3个地震工区的平均速度曲线近于重合(图略)。基于层位标定和速度研究结果,以及物探与地质资料的反复结合、研究,再次对本区的地层重新认识,提出了一套新的、更合理的分层标准与方案。新的分层数据与地震剖面波组对应关系良好,其大磨拐河组底界都落在T22反射波上(图5(b))。这也说明了重新研究后所采用的平均速度的合理性。

#26#石油大学学报(自然科学版) 2002年8月图5 用同一速度加载的新、老分层地震剖面的对应关系本区分层问题的解决,是复杂小断块油气勘探早期利用地震、地质、测井资料综合研究的成功范例。2.3 构造解释对于利用地震资料进行构造解释的研究区,无论其大小,都有一个区域的地质背景,在这一背景中,研究区的构造发育史都遵循一定的地质规律。就构造解释而言,在各地震反射层构造图上,这一规律表现为断层延伸方向、各级断层之间的交切关系符合一定的规律,即各层构造之间的断层展布的变化将构成一定的断裂系统。在范围较大的早期勘探研究区,断裂系统的揭示是有待地震解释和地质研究共同完成的;在面积较小的勘探中、后期,研究区内的区域地质背景已有所认识,所要做的是借助地震解释对这一断裂系统作局部的修正和完善。从这个意义上讲,断层的解释,特别是大断层的解释是构造解释的关键(此处的/大断层0,视各研究区所处的构造位置不同,级别也不同),只有作为解释框架的大断层的解释合理,整个解释方案才可能不出现大的偏差。这是进一步加强研究区构造认识的基础,也是制定下一步勘探方向的重要依据。对于大面积的二维、三维地震工区,断层展布是否有规律也是检验解释方案是否合理的标准之一。新一轮的地震资料解释研究认为,A盆地B凹陷为典型的陆相断陷盆地,凹陷内5条三级以上断层特征清楚,延伸方向明显而有规律,其发育控制了各个时期凹陷的构造格架。断陷形成初期,其断层为生长型拉张断层,活动强烈,规模大,可控制地层沉积;断陷发展期,大断层持续活动,断层间的活动强度相对关系较断陷形成初期有变化。凹陷内5条断层都是大型铲式断层或坡坪式断层,断层深部平缓尖灭于地层中,断层下降盘的地层厚度较上升盘大得多,下降盘浅部地层呈现舒缓的波状起伏,特别是断层下倾方向发育有一系列与主断层倾向相同或相反的次级断层,并且,距主断层相对较远的次级断层发育时间也相对较早。这是由于随着主断层的不断发育,下倾方向早期应力集中部位形成的次级断层不断随地层向远离主断层方向滑动所致。主断层下降盘附近发育有类似铲式扇的正断层组合,远处的斜坡上则发育有多米诺式的正断层组合;主断层上升盘则一般不发育次级断层,或发育很少的同向次级断层。各类断层在空间上的组合关系,就是该研究区断层发育的主要模式。解释中抓住了这些大断层在断层性质、发育时期、两盘沉积特征等方面的关键特性,根据每条断层在地震剖面上不同于其他小断层的特有响应,将地震、地质综合研究贯穿于构造解释的始终,在测网稀疏的二维地震区以及不同的地震工区内,将断层进行合理组合。解释结果认为,除个别岩性油气藏外,大断层对油气藏的控制作用明显,各井的油水关系解释合理可信。3 问题讨论3.1 地质模式与构造解释的关系利用地震资料进行构造解释的综合研究时,要求物探资料与地质资料充分结合,一方面,要求利用地质模式对地震资料进行合理的解释,即包括垂直地震剖面所解释的符合构造平衡原则的剖面结构,平面上断层组合关系的合理性,构造圈闭呈现出的可能的规律性排列,以及对临近无地震资料区的预见性的推测;另一方面,也要求地震解释为已有的地质模式提供依据,对错误的或不完善的地质模式进行修正和补充。地质认识是随着研究的不断进行而加深的,往往对一个地区的地质认识,是建立在该区构造解释所反映出的构造特征上,特别是断裂系统