韓敏強(qiáng)，蒲仁海，劉海娟，郭向東，劉寶平

（1.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局航測(cè)遙感局遙感應(yīng)用研究院，陜西西安710054；2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710069；3.延長(zhǎng)石油集團(tuán)油氣勘探公司天然氣勘探開(kāi)發(fā)部，陜西延安716000）

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)探區(qū)奧陶紀(jì)末古地貌恢復(fù)與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

韓敏強(qiáng)1，蒲仁海2，劉海娟2，郭向東3，劉寶平3

（1.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局航測(cè)遙感局遙感應(yīng)用研究院，陜西西安710054；2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710069；3.延長(zhǎng)石油集團(tuán)油氣勘探公司天然氣勘探開(kāi)發(fā)部，陜西延安716000）

延長(zhǎng)探區(qū)下古生界奧陶系馬家溝組天然氣勘探獲得重大突破，勘探顯示含氣層的發(fā)育和分布與奧陶系頂溝槽古地貌關(guān)系密切。通過(guò)馬家溝組鉆井小層的精細(xì)劃分與對(duì)比、制作不整合面上具填平補(bǔ)齊作用的本溪組厚度圖、侵蝕溝谷正演模擬結(jié)果進(jìn)行地震剖面溝谷識(shí)別以及地震反演等技術(shù)手段，綜合編制前上古生界古地質(zhì)圖，在探區(qū)內(nèi)識(shí)別出了兩個(gè)北西-南東向奧陶系頂面侵蝕溝槽。綜合分析古地貌圖與波阻抗平面圖顯示，奧陶系低波阻抗顯示的有利儲(chǔ)層分布與侵蝕溝谷及其兩側(cè)的侵蝕斜坡位置吻合，也與目前的奧陶系產(chǎn)氣井和有利油氣顯示井的位置吻合；甘泉地區(qū)的Y112井附近、工區(qū)西北方向的Y113-Y101井及工區(qū)中部Y118-Y119-Y108井一帶有利儲(chǔ)層發(fā)育，應(yīng)為奧陶系下一步勘探部井的重點(diǎn)區(qū)域。

古地貌；侵蝕溝谷；正演模擬；波阻抗反演；馬家溝組；鄂爾多斯盆地

Key words：palaeogeomorphology，eroded furrow，forward modeling，impedance inversion，Majiagou Formation，Ordos Basin

延長(zhǎng)探區(qū)位于鄂爾多斯盆地東南部，大致位于綏德以南，志丹以東，黃河以西，洛川以北的區(qū)域，西與靖邊大氣田相鄰。在奧陶系沉積后受加里東運(yùn)動(dòng)影響，發(fā)生了一億四千萬(wàn)年的風(fēng)化剝蝕淋濾，在西高東低的古地貌背景上，形成了侵蝕潛臺(tái)、侵蝕斜坡、侵蝕溝槽3種地貌單元。侵蝕溝槽和斜坡不同程度上缺失了馬家溝組五段1至2小層（馬五1+2），被泥巖為主的本溪組充填覆蓋，后者承當(dāng)了蓋層和側(cè)向遮擋層。儲(chǔ)層主要為白云巖溶蝕孔和晶間孔，系不整合暴露期間大氣淡水側(cè)向滲透溶蝕和白云石化形成［1-3］。靖邊氣田勘探經(jīng)驗(yàn)和氣藏地質(zhì)特征顯示，馬五1+2碳酸鹽巖儲(chǔ)層為其主力儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，溶蝕孔洞縫最為發(fā)育。這表明奧陶系馬家溝組碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育程度和保存程度主要受古地貌控制，尤其是含氣條件較好的馬五1+2的溶蝕白云巖儲(chǔ)層的形成與侵蝕溝谷密切相關(guān)［4-5］。因此，有效識(shí)別侵蝕溝谷，恢復(fù)古地貌格局，是進(jìn)行儲(chǔ)層厚度和展布、物性和有利區(qū)塊預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。

根據(jù)區(qū)內(nèi)較多鉆井的小層劃分及剝蝕殘留情況對(duì)比分析，可以恢復(fù)探區(qū)內(nèi)侵蝕溝槽地貌［6］。根據(jù)侵蝕溝槽的地震響應(yīng)特征，從三維地震和二維地震剖面上或三維屬性圖上可以大致推斷侵蝕溝槽的位置。含孔隙的碳酸鹽巖儲(chǔ)層與致密的碳酸鹽巖相比往往具較低的速度或波阻抗，所以，利用波阻抗反演也可推斷和預(yù)測(cè)有利的白云巖儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。本文主要結(jié)合鉆井和地震資料開(kāi)展古地貌恢復(fù)和侵蝕谷的識(shí)別，然后利用波阻抗反演進(jìn)一步印證和預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)層的分布。

1 小層特征與地震層位解釋

該區(qū)下古生界缺失中、上奧陶統(tǒng)，保留了下奧陶統(tǒng)馬家溝組，從下至上依次可劃分為馬家溝組五段5小層、4小層、3小層、2小層、1小層和馬家溝組六段共6個(gè)巖性段。

依據(jù)K1，K2和K33個(gè)標(biāo)志層和白云巖、泥巖的自然伽馬、聲波時(shí)差、電阻率測(cè)井的差異可對(duì)馬家溝組進(jìn)行小層對(duì)比劃分［7-8］：K1層為馬五小層的底部，馬五1為灰色白云巖、泥質(zhì)白云巖；K2層分布在馬五小層底部，馬五2為灰質(zhì)白云巖、深灰色泥質(zhì)灰?guī)r，馬五3為高自然伽馬深灰色泥質(zhì)白云巖、灰色石膏質(zhì)白云巖；K3層位于馬五底部，該段為含石膏質(zhì)白云巖、灰黑色泥質(zhì)灰?guī)r，馬五5為平直低聲速低伽馬深灰色泥晶灰?guī)r段，其頂為馬五4的底界（圖1）。

由于下古小層馬五1—馬五3單層厚度較小，平均為10～20 m，受地震解釋精度所限，根據(jù)合成記錄標(biāo)定，可識(shí)別追蹤3個(gè)馬家溝組有關(guān)的地震反射界面（圖2）。

圖1 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)探區(qū)馬家溝組小層劃分Fig.1 Division of the Ordovician Majiagou Formation in Yanchang exploration area，Ordos Basin

1）本溪組底TC2b2反射層（相當(dāng)于奧陶系頂界）：為上、下古生界界限，是一個(gè)由碎屑巖轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}巖的突變面，聲速曲線反映為一個(gè)明顯的由小變大的臺(tái)階；地震上形成中振幅波峰反射，是全區(qū)最重要的標(biāo)志層之一。

圖2 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)探區(qū)下古生界地震層位Fig.2 Seismic horizon of the Lower Paleozoic in Yanchang exploration area，Ordos Basin

2）馬五3底界面（TO1m53）：馬五3為較高自然伽馬段深灰色泥質(zhì)白云巖、灰色石膏質(zhì)白云巖。馬五3底界面在常規(guī)地震剖面上對(duì)應(yīng)于奧陶系頂部向下約25ms左右的一上峰下谷拐點(diǎn)上。

3）馬五4底界面（TO1m54）：與馬五4相比，其下伏的馬五5速度偏高、自然伽馬偏低。二者界面在地震剖面上標(biāo)定在馬五3底界拐點(diǎn)之下的波谷最大值處。

該區(qū)下古氣田儲(chǔ)層集中分布在奧陶系頂部風(fēng)化殼馬五1+2層段。

2 古地貌恢復(fù)

2.1 前上古生界古地質(zhì)圖法恢復(fù)古地貌

本區(qū)主要借助57口鉆井的殘留馬家溝組小層劃分對(duì)比參數(shù)，編制了馬家溝組末期古地貌溝槽分布圖。已有的鉆井小層對(duì)比表明，該區(qū)馬家溝組缺失的地層主要為馬家溝組六段、馬五11、馬五12、馬五13和馬五14小層。尚無(wú)發(fā)現(xiàn)缺失馬五2的鉆井。所以恢復(fù)的古地貌圖上，藍(lán)色的侵蝕溝槽為馬五14分布或部分殘留區(qū)（圖3）。

奧陶系末期古地貌圖上，存在3種古地貌：一是古潛臺(tái)，即碳酸鹽巖地層保存比較完整的紅色馬家溝組六段殘留區(qū)；二是古斜坡，即橙色的馬五11—馬五13殘留區(qū)；三是古溝槽，即藍(lán)色的馬五14殘留區(qū)。主要發(fā)育兩個(gè)北西-南東的古溝槽，一個(gè)經(jīng)過(guò)Y113—Y108井從工區(qū)西北角流向工區(qū)東界中部一帶，另一個(gè)流經(jīng)工區(qū)西南角Y112井。

圖3 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)探區(qū)馬家溝末期古地貌Fig.3 Paleogeomorphologicalmap at the end of deposition of the Majiagou Formation in Yanchang exploration area，Ordos Basin

2.2 本溪組厚度法恢復(fù)古地貌

依據(jù)探區(qū)3800 km二維地震和144km2的三維地震資料，結(jié)合鉆井分層數(shù)據(jù)，制作了本溪組沉積厚度圖（圖4）。由于本溪組厚度與奧陶系古地貌呈鏡像關(guān)系，從圖上可以看出本溪組厚度增大的位置，即藍(lán)色虛線包括的范圍與前述侵蝕溝槽位置大致一致。

在工區(qū)東北蝕溝谷、巖溶斜坡等地勢(shì)相對(duì)較低的部位，本溪組厚度較大，一般大于40 m。在工區(qū)中部古潛臺(tái)馬家溝組六段殘留區(qū)，本溪組厚度較薄，一般20～30 m。工區(qū)西南部本溪組受古構(gòu)造影響厚度本來(lái)就減薄，所以侵蝕谷區(qū)厚度只是相對(duì)較大，為15～25m。

2.3 正演模型與侵蝕溝谷識(shí)別

侵蝕溝槽是反映古地貌和儲(chǔ)層分布的骨架。利用地震正演模型也可模擬不同深度的侵蝕溝槽或缺失不同馬五段的侵蝕溝槽地震響應(yīng)特征，據(jù)此可在地震剖面或三維層切片上識(shí)別侵蝕溝槽［9］。鉆井資料表明延長(zhǎng)探區(qū)的侵蝕溝槽最深也只剝蝕了馬五1段，全區(qū)均保留了馬五2。按照馬五1不同的侵蝕量的統(tǒng)計(jì)建立模型，模擬振幅和波形特征與侵蝕量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系［10］。正演模型的子波頻率為35Hz，正極性。本溪組底界標(biāo)定在地震模型上的紅色波峰處。全區(qū)存在以下四種不同侵蝕量的模型（圖5）。

圖4 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)探區(qū)本溪組厚度Fig.4 Thicknessmap of the Benxi Formation in Yanchang exploration area，Ordos Basin

1）未侵蝕型

為馬家溝組六段殘留出露區(qū)。其最大厚度為25m左右，剝蝕后殘余厚度介于0～25m不等。地層總體平坦，無(wú)侵蝕溝槽發(fā)育，正演模型地震反射平整（圖5a）。

2）上窄谷下寬峰相位加寬型

侵蝕溝槽內(nèi)缺失馬五11—馬五12，谷深為12m，波形特征為本溪組波峰與其上波谷間距變大，頻率變低，下波峰振幅降低明顯，而上波谷振幅幾乎未變或微有降低（圖5b）。

3）弱振幅上谷下峰間零相位透鏡型

侵蝕溝槽內(nèi)缺失馬五11—馬五13，谷深為16m，地震響應(yīng)反映出在本溪組波峰與其上波谷間出現(xiàn)一個(gè)零相位弱振幅透鏡，上谷下峰同相軸振幅微變?nèi)酰▓D5c）。

4）常振幅上谷下峰間零相位透鏡型

缺失馬五11—馬五14，谷深為20 m，地震響應(yīng)反映出在本溪組波峰與其上波谷間出現(xiàn)一個(gè)零相位弱振幅透鏡，上谷下峰同相軸振幅無(wú)變化（圖5d）。

以上正演模型對(duì)在地震剖面上識(shí)別侵蝕溝槽提供了參考依據(jù)。如三維區(qū)過(guò)Y119和Y123井的TRACE606剖面的溝槽地震反射特征與上述模型較吻合（圖6）。Y119井缺失了馬五11—馬五14，屬于上述模型4的情況。地震剖面上可看出其本溪組底界波峰與其上波谷之間出現(xiàn)一個(gè)透鏡體，井點(diǎn)振幅與兩側(cè)相同。Y123井剝蝕到了馬五12，與模型2反射特征類似，即出現(xiàn)本溪組底界振幅變?nèi)?，其上波谷振幅基本無(wú)變化的特點(diǎn)。

根據(jù)以上正演模型所反映的振幅、波形與侵蝕溝槽的關(guān)系可用于三維層振幅或波形資料來(lái)識(shí)別侵蝕溝槽的平面展布［11-13］。模型表明，馬五1部分或全部缺失所形成的侵蝕溝槽在地震剖面上主要反映在本溪組的頂?shù)追瓷渥兓蕴崛”鞠M頂?shù)字g的振幅和波形信息即可識(shí)別與此有關(guān)的侵蝕溝槽。圖7是三維地震區(qū)塊沿本溪組底界向下2ms向上24ms提取的平均振幅圖，圖中紅色高振幅區(qū)代表侵蝕溝槽邊緣斜坡特征，反映了強(qiáng)振幅北東向一側(cè)弱振幅區(qū)有12～16ms的侵蝕溝槽。圖8是本溪組底界上提2～20 ms的三維波形分類圖，與圖7類似，該圖中白色波形區(qū)顯示了一個(gè)與高振幅范圍類似的趨勢(shì)，同樣反映了侵蝕斜坡和馬五1有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。

圖5 侵蝕溝谷的正演地震模型及地震響應(yīng)Fig.5 Seismic forward model and seismic responses of eroded furrow

3 波阻抗反演與碳酸鹽巖儲(chǔ)層識(shí)別

無(wú)論是馬家溝組六段灰?guī)r還是馬家溝組五段白云巖，其速度或波阻抗與碳酸鹽巖的孔隙度和泥質(zhì)含量有關(guān)。本區(qū)以開(kāi)闊臺(tái)地為主，小層巖性穩(wěn)定，橫向可對(duì)比性強(qiáng)，特別是同一小小層在不同井的GR測(cè)井值幾乎完全相同，說(shuō)明泥質(zhì)含量橫向變化不大。所以，波阻抗橫向變化應(yīng)主要反映孔隙度的變化。根據(jù)二維及三維地震反演低波阻抗分布可定性的識(shí)別有利高孔隙儲(chǔ)層發(fā)育帶［14-15］。

圖6 TRACE606測(cè)線地震剖面溝槽地震響應(yīng)特征Fig.6 Seismic responses of eroded furrows on line TRACE606

圖7 三維區(qū)本溪組底平均振幅平面圖Fig.7 Average amplitudemap at the base of the Benxi Formation in the 3D acreage

圖8 三維區(qū)本溪組底波形分類Fig.8 Waveform classification at the base of the Benxi Formation in the 3D acreage

對(duì)本區(qū)二維、三維區(qū)塊的地震資料進(jìn)行了精細(xì)測(cè)井約束波阻抗反演。根據(jù)合成記錄的標(biāo)定結(jié)果，由本溪組底向下13ms的時(shí)窗代表主要儲(chǔ)層段馬五1+2。從二維波阻抗反演平面圖上可以明顯看出馬五1+2兩個(gè)低波阻抗異常區(qū)（圖9）：一個(gè)呈北西向展布，位于工區(qū)中部—西北部，在西北角Y113-Y101井區(qū)至中部偏西的Y102-Y153井區(qū)為異常低值，一個(gè)呈北西西向展布位于工區(qū)西南部Y111-Y112井區(qū)（甘泉地區(qū)）。這種分布趨勢(shì)與前面古地貌圖反映的侵蝕溝谷和斜坡位置基本吻合。

三維區(qū)馬五1+2波阻抗反演平面圖上更精細(xì)的顯示區(qū)有利儲(chǔ)層展布區(qū)，顯示出過(guò)Y119和Y123井北西向綠色低波阻抗窄帶，在三維區(qū)塊東界低波阻抗帶轉(zhuǎn)向南向流經(jīng)Y124井以東，帶寬0.5～2km，長(zhǎng)大于12km，呈不連續(xù)狀和不規(guī)則的彎曲窄帶。另外在三維區(qū)的西界和Y162和Y120井區(qū)也發(fā)育馬五1+2低波阻抗有利儲(chǔ)層（圖10）。

圖9 二維區(qū)馬五1+2波阻抗反演平面圖Fig.9 Impedance inversion map of Ma 51+2in the 2D acreage

圖10 三維區(qū)馬五1+2波阻抗反演平面圖Fig.10 Impedance inversionmap of Ma 51+2in the 3D acreage

4 有利儲(chǔ)層識(shí)別的驗(yàn)證

有多口井在下古生界碳酸鹽巖存在氣測(cè)錄井顯示，但僅有個(gè)別井對(duì)奧陶系進(jìn)行了測(cè)試。Y112和Y113井兩口井在馬五1達(dá)到了日產(chǎn)2×104～3×104m3的無(wú)阻流量，Y101井和Y156井則出試出了4000～8000 m3的低產(chǎn)氣量（表1）?？傮w來(lái)看，這些顯示較好的井均位于低波阻抗反映的有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)內(nèi)，同時(shí)也位于侵蝕溝槽或斜坡區(qū)域。尤其是兩個(gè)具工業(yè)產(chǎn)能的井Y112井、Y113井距侵蝕溝槽中心較近，反演結(jié)果也反映了較低的波阻抗特征。說(shuō)明應(yīng)用侵蝕溝槽和低波阻抗預(yù)測(cè)的有利儲(chǔ)層分布是可信的。

5 結(jié)論

1）利用前上古生界古地質(zhì)圖法、本溪組厚度法、正演模型法、波阻抗反演法等識(shí)別出的侵蝕溝槽（主溝槽）展布形態(tài)及范圍是一致的，延長(zhǎng)探區(qū)識(shí)別出了兩個(gè)主要的奧陶系頂面侵蝕溝槽，發(fā)育兩條北西-南東向主溝槽，一個(gè)過(guò)Y113—Y108井從工區(qū)北西角流向工區(qū)中東部；另一個(gè)發(fā)育于工區(qū)西南角的甘泉地區(qū)，自Y111井流向Y112井。

2）正、反演結(jié)果驗(yàn)證了溝谷的發(fā)育深度和規(guī)模。沿主溝槽分布的Y113，Y118，Y119，Y108等井馬五13均被剝蝕，最深剝至馬五14，最大剝蝕量達(dá)到20 m以上。沿溝槽兩側(cè)巖溶斜坡是最有利儲(chǔ)集層發(fā)育和天然氣成藏的地貌單元。

表1 2006—2008年下古生界試氣結(jié)果Table 1 Formation test results of the Lower Paleozoic during 2006—2008

3）地震反演波阻抗低值異常分布區(qū)與良好物性的儲(chǔ)層展布相關(guān)性較好。通過(guò)波阻抗反演顯示的儲(chǔ)層有利區(qū)在古地貌圖上與侵蝕溝谷及斜坡有較高的吻合性。已有產(chǎn)氣井的試氣結(jié)果也印證了這一點(diǎn)。將古地貌圖與波阻抗反演平面圖綜合對(duì)照分析，確定的有利儲(chǔ)集區(qū)主要分布在甘泉地區(qū)的Y112井附近、工區(qū)西北方向的Y113—Y101井及工區(qū)中部Y118—Y119—Y108井等侵蝕溝槽溝槽和斜坡位置。

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（編輯 張亞雄）

Reconstruction of the Late Ordovician palaeogeomorphology and reservoir prediction in Yanchang exploration area，the Ordos Basin

Han Minqiang1，Pu Renhai2，Liu Haijuan2，Guo Xiangdong3and Liu Baoping3

（1.Remote Sensing Application Institute，Aerophotogrammetry and Remote Sensing Bureau，CNACG，Xi’an，Shaanxi710054，China；2.Department of Geology，Northwest University，Xi’an，Shaanxi710069，China；3.Department of Gas Exploration and Development，Oil and Gas Exploration Company of Yanchang Petroleum Group，Yan’an，Shaanxi716000，China）

Major breakthroughs have been achieved in gas exploration in the Ordovician Majiagou Formation in Yanchang exploration area.These discoveries show that the development and distribution of gas-bearing layers have a close relationship with the furrow erosion palaeogeomorphology on top of the Ordovician.By using such techniques such as fine subdivision and correlation of the Majiagou Formation，thicknessmapping of the Benxi Formation on the unconformity，forward modeling-based identification of eroded furrows on seismic section，and seismic inversion，wemapped the paleogeology of the pre-Upper Paleozoic and recognized two NW-SE trending eroded furrows on top of the Ordovician.The comprehensive analysis of the paleogeomorphogloic map and wave impedancemap shows that the distribution of favorable reservoirswith low wave impedance in the Ordovician is consistentwith the locations of erosion furrows and the eroded slopes on both sides.Moreover，it is also consistent with the locations of wells that produce gas from the Ordovician and that have favorable oil/gas shows.The research indicates that favorable reservoirs occur near Y112 well in Ganquan area，Y113-Y101 wells in the northwest of the study area and Y118-Y119-Y108 wells in central of the study area.These areas should be themajor target areas for further exploration of the Ordovieian.

TE122.2

A

0253-9985（2011）05-0760-08

2010-05-20；

2011-07-01。

韓敏強(qiáng)（1984—），男，助理工程師，遙感應(yīng)用。