陳思宇, 雷 宛, 邵昌盛, 李 怡, 王 凱, 馬肖波

(1.中國電力建設(shè)集團 昆明勘測設(shè)計研究院有限公司，昆明 650051;2.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，成都 610059； 3.四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八二大隊，四川 德陽 618000)

綜合物探解釋在雪峰山盆-山過渡帶油氣勘探中的應(yīng)用

陳思宇1, 雷 宛2, 邵昌盛3, 李 怡2, 王 凱2, 馬肖波2

(1.中國電力建設(shè)集團 昆明勘測設(shè)計研究院有限公司，昆明 650051;2.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，成都 610059； 3.四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八二大隊，四川 德陽 618000)

綜合利用大地電磁、重力、磁力物探資料，以地質(zhì)理論為指導(dǎo)，將油氣模型的大地電磁(MT)正反演計算作為地質(zhì)-重磁電物探綜合解釋的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以古生界有利儲層為主要研究對象，開展雪峰山盆-山過渡帶綜合物探解釋工作和研究。結(jié)果表明雪峰山盆-山過渡帶內(nèi)下古生界作為區(qū)域性有利儲層，早期背斜因受后期構(gòu)造改造破壞嚴重，斷裂較發(fā)育，導(dǎo)致油氣逸散；而向斜構(gòu)造內(nèi)古生界保存完整，有利于油氣運移、儲集和保存。雪峰山盆-山過渡帶內(nèi)油氣勘探應(yīng)以構(gòu)造改造較弱的寬緩向斜為主，以下寒武統(tǒng)碳酸鹽巖為主要儲層的海相油氣成藏組合具有一定的油氣勘探開發(fā)潛力。

綜合物探解釋；油氣勘探；盆-山過渡帶；正演;反演

目前勘探任務(wù)的日益復(fù)雜，使得地震勘探方法難以取得高質(zhì)量的資料。而單一地球物理方法存在局限性，必須運用其他手段作為必要的補充。重磁電物探方法雖然精度和分辨率不及地震勘探，但對于重要深度界面展布的研究、斷裂及典型構(gòu)造的劃分以及有利油氣儲集帶埋藏和分布的預(yù)測可以提供重要依據(jù)，其獨特的方法和經(jīng)濟效益等特點成為地震勘探方法的重要補充[1,2]。

雪峰山盆-山過渡帶屬于中國南方海相碳酸鹽巖油氣遠景區(qū)，尚處于油氣勘探早期。復(fù)雜的地質(zhì)條件、崎嶇的地貌特征影響了地震勘探資料的品質(zhì)[3-5]。在勘探資金有限的條件下，希望盡快了解地質(zhì)空間結(jié)構(gòu)、構(gòu)造形態(tài)特征及有利油氣儲集層埋藏分布特征。重磁電物探方法作為地震勘探方法的“先行軍”，進行物探資料的綜合收集和處理，降低了單一物探方法的多解性，提高解釋精度，加快了該區(qū)油氣勘探的步伐。

本文以雪峰山盆-山過渡帶海相碳酸鹽巖型油氣有利儲層為目標，介紹了地質(zhì)-地球物理綜合解釋思路。該思路充分應(yīng)用MT、重/磁力油氣藏模型聯(lián)合正反演計算，通過提取出油氣地質(zhì)-地球物理理論異常特征，將理論異常特征與實際特征進行反復(fù)比對，綜合不同物探方法的優(yōu)勢，研究褶皺、斷裂、有利油氣儲集層埋藏分布特征。

1 思路和方法

以活動論的構(gòu)造歷史觀為指導(dǎo)[6]，以巖石物性為基礎(chǔ)，以綜合地球物理研究為手段，著重實現(xiàn)理論模型與實測數(shù)據(jù)相結(jié)合、正反演計算與物探剖面相結(jié)合，通過建立符合工區(qū)地質(zhì)特征的地球物理模型，將定性解釋與定量解釋、物探成果與地質(zhì)融合，最終實現(xiàn)油氣地質(zhì)與地球物理的綜合解釋。

按照上述思路，利用雪峰山盆-山過渡帶約2×105km2的1∶1 000 000重力資料及航磁資料，1 620 km重磁電綜合物探測量剖面，其中大地電磁測量物理點2 790個，重磁剖面830 km(圖1)，結(jié)合現(xiàn)有地質(zhì)及物性資料，按照以上綜合解釋思路，展開地質(zhì)-重磁電物探綜合解釋工作與研究，細化和深化剖面解釋，將 (油氣)地質(zhì)理論與地球物理勘探模型進一步融合，揭示地質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和構(gòu)造形態(tài)特征。

圖1 工區(qū)及物探測線位置Fig.1 Position of the performance region and geophysical profiles in the Xuefengshan basin-range transition belt

在技術(shù)方法上，垂向分層以MT資料為主，結(jié)合密度界面、剖面反演結(jié)果和航空磁測(ΔT)磁異常特征。參考雪峰山盆-山過渡帶物性統(tǒng)計資料[7,8]，開展適用于本工區(qū)的重磁電模型正演研究，以重磁電理論異常特征來指導(dǎo)實際綜合解釋工作。斷裂及構(gòu)造的推斷主要依據(jù)是重磁平面和MT剖面異常的特征；將綜合物探成果與地質(zhì)、物性資料充分融合，從而劃分出巖體和油氣分布范圍[9,10]。綜合解釋的具體思路如下。

a.在MT定性資料分析的基礎(chǔ)上，運用Bostick變換、Occam反演、快速松弛反演、非線性共軛梯度反演等多種反演方法[11,12]，建立電性剖面結(jié)構(gòu)。

b.對經(jīng)過位場處理與轉(zhuǎn)換的重、磁區(qū)域及剖面異常，結(jié)合地質(zhì)資料進行定性解釋，建立宏觀地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。該地質(zhì)模型可以是粗略的，對地質(zhì)-地球物理綜合解釋起到宏觀控制的作用。

c.提取并建立典型褶皺、斷裂和油氣藏模型，進行重磁電物探構(gòu)造/油氣模型正演計算，總結(jié)出理論重磁電綜合物探異常特征。

d.系統(tǒng)研究綜合物探剖面的(油氣)地質(zhì)背景，提取實測重磁電物探異常特征，與總結(jié)得到的理論異常特征進行對比分析，進行重磁電聯(lián)合反演解釋，建立精細地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，進行地質(zhì)-重磁電物探綜合解釋。

e.綜合研究各類物探定性、定量計算成果，結(jié)合油氣地質(zhì)資料，確定主要地層的展布特點和深部發(fā)育形態(tài)，分析隱伏巖體，劃分有利油氣重點區(qū)帶；同時，充分應(yīng)用MT油氣模型正反演計算與分析成果，推測有利目的儲層的空間展布情況。

以上各步驟并不是孤立進行的。不同方法之間存在緊密的橫向聯(lián)系，在不同的解釋階段，各個環(huán)節(jié)也有縱向因果銜接關(guān)系，這就決定了在認識上要經(jīng)過多次反饋,使每一種資料所得出的解，成為另外資料再解釋時的約束條件,最終完成地質(zhì)-重磁電物探綜合解釋[13-17]。其解釋過程如圖2所示。

圖2 地質(zhì)-重磁電物探綜合解釋方法流程圖Fig.2 Flowchart of geological-gravity, magnetic and MT data’s integrated interpretation

2 地質(zhì)-地球物理綜合解釋效果

2.1 地質(zhì)與區(qū)域地球物理概況

雪峰山盆-山過渡帶屬于中上揚子地塊，構(gòu)造變形強烈，主要發(fā)育隔檔式和隔槽式褶皺帶。迄今，已在泥盆系-下三疊統(tǒng)成藏組合(簡稱：上組合)及中生界陸相層系中發(fā)現(xiàn)了大量油氣田；但針對上震旦統(tǒng)燈影組-志留系成藏組合(簡稱：下組合)的油氣勘探相對薄弱且成效不夠理想。而區(qū)內(nèi)下組合分布面積大，具備良好的油氣成藏地質(zhì)條件，因此，迫切需要針對下組合元古界有利儲層進行地質(zhì)-物探綜合研究，優(yōu)選有利油氣區(qū)帶[18-20]。

雪峰山盆-山過渡帶內(nèi)重力布格異常值呈“西低東高”特征，異常條帶走向以北東向為主，反映該區(qū)主要構(gòu)造的走向為北北東—北東向。在盆-山過渡帶西部的WL及鄰區(qū)范圍內(nèi)，布格重力異常值普遍呈低值特征。自西向東，布格重力異常值小幅升高。

雪峰山盆-山過渡帶內(nèi)，ΔT磁異常值總體呈低值特征，磁異常帶的走向以北東和近東西向為主。異常規(guī)模大，但幅值低，推測主要是中等或弱磁性的淺變質(zhì)基底增厚或向上隆起所致。在WL及鄰區(qū)范圍內(nèi)，磁異?？傮w較低，反映上覆沉積蓋層以無磁及弱磁性地層為主，強磁性深變質(zhì)基底埋藏較深。在盆-山過渡帶西部，WL及鄰區(qū)范圍內(nèi)選取一條典型重磁電綜合物探剖面(WL02線)進行雪峰山盆-山過渡帶構(gòu)造格架及油氣賦存特征的分析。

2.2 地質(zhì)-重磁電物探剖面綜合解釋

2.2.1 重磁電特征

在重磁電綜合物探剖面上，布格重力異常呈“西高東低”特征，高值范圍反映出上覆沉積蓋層較薄或缺失，低值范圍反映出蓋層較厚；同時，推測高、低值布格重力異常與下伏新元古界頂面的隆起、凹陷有關(guān)；此外，剖面東部的相對低值區(qū)與地質(zhì)剖面上的斷層位置有所對應(yīng)。

由于WL02線跨經(jīng)的構(gòu)造單元淺地表主要為沉積巖地層，均呈弱磁性甚至無磁性。磁力異常曲線主要反映出深部火成巖活動強弱和高磁性基底頂面的埋深變化特征。

MT連續(xù)介質(zhì)反演斷面圖可以較好地反映出WL02線跨經(jīng)的構(gòu)造單元垂向上各地層的電性特征?？碧缴疃?0 km范圍內(nèi)，可劃分出5套電性層。

a.下三疊統(tǒng)-上二疊統(tǒng)高阻電性層：視電阻率值為300～800 Ω·m，巖性以灰?guī)r為主，厚度不超過1 km，普遍沉積于寬緩復(fù)式向斜核部。

b.(下二疊統(tǒng)-)志留系-上奧陶統(tǒng)：視電阻率值為30～100 Ω·m，巖性以礫巖、砂巖及粉砂巖等為主，厚度僅數(shù)百米。該套低阻地層主要出露于向斜及背斜翼部，如在WL02-011～020號測深點及WL02-026～029號測深點所對應(yīng)的位置。

c.中奧陶統(tǒng)-中寒武統(tǒng)高阻電性層：視電阻率值為300～400 Ω·m，巖性以灰?guī)r、白云巖及頁巖為主；整條剖面上發(fā)育厚度較大且穩(wěn)定，約為2 km；在MT反演斷面圖中較容易追索，普遍在復(fù)式背斜核部出露地表，如WL02-029～053測線段和WL02-076～097測線段所對應(yīng)的位置。

d.下寒武統(tǒng)-晚元古界上部低阻標志電性層：視電阻率值<10 Ω·m，巖性以白云巖及灰?guī)r等為主，厚度約為1 km，在斷面圖中可連續(xù)追索，可塑性好，其上界面埋深的海拔高度為-2～-3 km，是下組合古生界儲層的主要層位。

e.前晚元古界上部相對高阻層：視電阻率值在數(shù)十至數(shù)百歐姆·米，與上覆低阻標志層界限不明顯，變質(zhì)巖系地層，推測其上界面埋深的海拔高度為-4～-5 km。

圖3 WL02線地質(zhì)-地球物理剖面綜合解釋成果Fig.3 Results of geological-geophysical data’s integrated interpretation for the WL02 profile

2.2.2 綜合解釋

綜合重力、磁力、MT反演斷面圖異常特征，密切結(jié)合地質(zhì)、物性資料及MT模型正反演計算成果，可以準確地反映出WL02線跨經(jīng)雪峰山盆-山過渡帶內(nèi)隔槽式褶皺帶的大地構(gòu)造單元特征，涉及的主要構(gòu)造有：樁號WL02-001～020測線段為趙家壩復(fù)背斜；樁號WL02-026～052測線段為洛龍背斜，背斜形態(tài)開闊平緩；樁號WL02-085～101測線段為天星-芙蓉江-大埡背斜。整條測線內(nèi)可確定3條斷裂，主要位于測線東段，均為Ⅳ級斷裂，對上覆沉積蓋層厚度控制作用不明顯。

2.3 油氣地質(zhì)-物探綜合解釋

油氣地質(zhì)-物探綜合解釋是以油氣地質(zhì)理論為基礎(chǔ)，以MT油氣模型正反演計算為重要手段，精細研究地下地電結(jié)構(gòu)，推斷有利油氣儲層空間展布特征，依據(jù)物性統(tǒng)計規(guī)律、主要構(gòu)造單元地質(zhì)特征、區(qū)域油氣地質(zhì)特征、地球物理場特征、MT實測工作參數(shù)等因素，通過使用與實際MT資料處理、解釋相同的技術(shù)方法來進行擬合計算。

MT油氣藏模型中，下古生界有利儲層的視電阻率值特征充分參考了WL及鄰區(qū)實測物性統(tǒng)計參數(shù)(表1)。第四系至前晚元古界上部地層電阻率值及密度值依次呈“低、高、低、高、低、高”特征。

經(jīng)飽和煤油及飽和鹽水巖樣測試，模擬結(jié)果顯示，當古生界賦存油氣時，地層電阻率值較飽和鹽水狀態(tài)升高，升高范圍約2 000 Ω·m,利用實際綜合物探異常特征及油氣地質(zhì)背景指導(dǎo)初始MT油氣地質(zhì)模型建立。WL02線西段典型復(fù)式向斜MT油氣藏模型正反演成果見圖4、圖5。

表1 WL地區(qū)地層電阻率值特征Table 1 Resistivity characteristics of strata in WL area

該復(fù)式向斜核部地表出露地層為志留系韓家店組(S2h)及部分下二疊統(tǒng)，多以低阻泥頁巖為主，封蓋性較好，厚度較薄，約為300～600 m。該層位于P1-O3低阻電性層上部，視電阻率約為15 Ω·m，是區(qū)內(nèi)較優(yōu)質(zhì)的區(qū)域性蓋層。

下伏低阻志留系小河壩組(S1x)中薄層粉砂質(zhì)頁巖地層，視電阻率值在10 Ω·m左右，厚度為50～75 m，為淺水陸棚-濱岸潮坪沉積，是海相上組合的主力儲集層。該儲集層下部為一套由志留系龍馬溪組及其下部奧陶系五峰組黑色碳質(zhì)泥、頁巖為主地層，有機質(zhì)豐富，是區(qū)內(nèi)分布穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)烴源巖；視電阻率值較低，為20～50 Ω·m，主要位于P1-O3低阻電性層下部。

厚層(O2- C-2)高阻電性層內(nèi)發(fā)育海相下組合的2套主力儲集層，分別為奧陶系湄潭組儲層和寒武系后壩組及毛田組儲層。湄潭組儲層多以巖屑粉砂巖為主，視電阻率值較高，約為200 Ω·m；而后壩組及毛田組儲層以灰?guī)r、白云巖為主，視電阻率值相對更高，最高達400 Ω·m，累計厚度近1 km，受淺層構(gòu)造運動影響小，說明儲集層具有良好發(fā)育條件[21]。

圖4 油氣模型MT頻率-視電阻率剖面圖Fig.4 Oil-gas models’ frequency-apparent resistivity profile of MT method(A)構(gòu)造地質(zhì)-地球物理模型; (B)油氣地質(zhì)-地球物理模型

圖5 油氣模型MT二維連續(xù)介質(zhì)反演剖面圖
Fig.5 Oil-gas models’ 2D continuous media inversion of the MT profile
(A)構(gòu)造地質(zhì)-地球物理模型; (B)油氣地質(zhì)-地球物理模型

由最終油氣地質(zhì)模型(圖6)得出，該典型復(fù)式向斜帶儲集層發(fā)育厚度較大，但在東側(cè)毗鄰的次級背斜帶出露地表。綜合物探特征與油氣地質(zhì)條件判斷，該典型復(fù)式向斜帶海相下組合“生儲蓋”各套地層發(fā)育完整，且上組合等多套儲集層發(fā)育，是本區(qū)的重點有利油氣遠景帶，重點目的儲層為下組合奧陶系湄潭組和寒武系后壩組、毛田組碳酸鹽巖地層。

圖6 MT正反演計算最終油氣模型
Fig.6 Final oil-gas models of MT data’s forward and inversion computation
(A)構(gòu)造地質(zhì)-地球物理模型; (B)油氣地質(zhì)-地球物理模型

3 結(jié) 論

立足于中國南方海相碳酸鹽巖油氣遠景區(qū)，充分發(fā)揮重磁電物探方法聯(lián)合正演在地質(zhì)-地球物理綜合解釋中的作用，提取出雪峰山盆-山過渡帶內(nèi)各類典型構(gòu)造、斷裂及油氣藏的重磁電理論異常特征。將理論異常特征作為提取實際地電模型及油氣儲集層空間展布的重要對比依據(jù)，完成了(油氣)地質(zhì)-地球物理綜合解釋。

通過該綜合解釋方法的應(yīng)用，進一步查明了雪峰山盆-山過渡帶內(nèi)有利油氣成藏構(gòu)造多為構(gòu)造運動相對薄弱的寬緩向斜帶；構(gòu)造帶內(nèi)以下寒武統(tǒng)為主要儲層的海相油氣成藏下組合具有勘探遠景。

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Application of integrated geophysical interpretation in petroleum exploration of Xuefengshan basin-range transition belt in Hunan, China

CHEN Si-yu1, LEI Wan2, SHAO Chang-sheng3, LI Yi2, WANG Kai2, MA Xiao-bo2

1.KunmingEngineeringCorporation,PowerConstructionCorporationofChina,Kunming650051,China;2.CollegeofGeophysics,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;3.No.282BrigadeofSichuanNuclearGeologicalBureau,Deyang618000,China

Using the magnetotelluric (MT), gravity and magnetic data and the geological theory, taking the magnetotelluric sounding forward and invert computation as the key link of integrated interpretation, and taking the Paleozoic favorable reservoirs as the main object of study, the authors carry out the integrated geophysical interpretations and surveys of the basin-range transition belt in Xuefengshan. The study results show that the lower Paleozoic sediments form the regional favorable reservoir of the Xuefengshan basin-range transition belt, but the anticline is destroyed deeply by the tectonic deformation and its faults develop, leading oil and gas to escape easily and vertically, and the Paleozoic strata in the syncline are perfectly preserved and favorable to the migration, storage and conservation of oil and gas. The direction of the oil and gas exploration in the Xuefengshan basin-range transition belt should focus on the wide-slow synclines subjected by relatively weak tectonic deformation, and the marine hydrocarbon accumulation combination taking the carbonate rock of the Lower Cambrian as the main reservoir has a certain exploration and development potential of oil and gas.

integrated geophysical interpretation; petroleum exploration; basin-range transition belt; forward computation; inverse computation

10.3969/j.issn.1671-9727.2014.05.08

1671-9727(2014)05-0588-08

2013-04-20 [基金項目] 中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(1212011220750)

陳思宇(1989-)，男，碩士，助理工程師，研究方向:地質(zhì)地球物理綜合解釋, E-mail:gp_chensiyu@163.com。

TE132.14

A