何青林 陳 驍 冉 崎 呂文正 陳 康 黃天俊

中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院

0 引言

火山巖是繼碎屑巖、碳酸鹽巖之后又一個(gè)重要的油氣勘探儲(chǔ)集層。近十多年來，我國松遼盆地、準(zhǔn)噶爾盆地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)千億方級(jí)規(guī)模儲(chǔ)量，火山巖氣藏越來越引起廣泛關(guān)注[1-3]。四川盆地火山巖勘探始于20世紀(jì)60年代，相繼在威西地區(qū)、川西南犍為至宜賓及川西仁壽、蒲江、洪雅、雅安地區(qū)鉆遇二疊系峨眉山玄武巖[4-5]。1991年在川西南周公山構(gòu)造鉆探周公1井，測(cè)試獲得日產(chǎn)氣量25.61×104m3的工業(yè)氣流，首次發(fā)現(xiàn)了具有工業(yè)價(jià)值的火山巖油氣藏[6]。2018年在成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)鉆探的永探1井在二疊系發(fā)現(xiàn)厚層噴溢相火山碎屑熔巖并鉆遇優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，儲(chǔ)層平均孔隙度為11.5%，中途完井測(cè)試獲22.5×104m3/d工業(yè)氣流，取得了四川盆地火山巖勘探的重大突破，揭示了該地區(qū)火山巖巨大的油氣勘探潛力。

1 地質(zhì)背景

四川盆地在早二疊世末期受東吳運(yùn)動(dòng)影響發(fā)生大規(guī)模的火山噴發(fā)運(yùn)動(dòng)，在川西南地區(qū)形成大面積分布的玄武巖，巖性以灰、灰綠色等致密玄武巖、斑狀玄武巖、杏仁氣孔狀鈣堿性玄武巖為主，夾少量玄武質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、泥巖等[7]。

前期研究認(rèn)為二疊系火山巖主要噴發(fā)區(qū)在滇東及西昌地區(qū)，火山爆發(fā)產(chǎn)生的火山角礫巖、火山集塊巖僅在滇東一帶分布[8]，盆地內(nèi)主要在川西南地區(qū)分布大范圍的熔巖流形成的玄武巖，近火山口噴溢相火山碎屑熔巖不發(fā)育，玄武巖厚度由西南向北東逐步減小，至成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)無火山巖發(fā)育（圖1）。

但是，近期在成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)的永探1井相繼在二疊系發(fā)現(xiàn)爆發(fā)相火山碎屑熔巖并鉆遇優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，表明成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)二疊系火山巖具有巨大的勘探潛力。通過新鉆井在成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)鉆遇厚層爆發(fā)相火山碎屑熔巖，證實(shí)該地區(qū)可能為次一級(jí)的火山噴發(fā)中心，具有形成火山巖大氣藏的潛力。

2 火山巖地震反射特征

典型的火山巖平面展布特征呈現(xiàn)沿爆發(fā)口中心式分布或沿裂隙線狀分布，火山巖厚度與距爆發(fā)中心遠(yuǎn)近呈明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，距離爆發(fā)中心越遠(yuǎn)，火山巖厚度越薄，在縱向上火山錐體特征越明顯[9]。成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山巖巖性、巖相變化快，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，橫向非均質(zhì)性強(qiáng)[10]，地震反射特征復(fù)雜。同時(shí)該區(qū)普遍發(fā)育一套超基性—基性玄武巖，巖漿黏度較低、流動(dòng)面積廣、厚度薄，地震反射具有無明顯錐體、丘狀特征。陳驍?shù)日J(rèn)為成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)茅口組頂界在地震反射特征上總體表現(xiàn)為弱振幅雜亂反射，并推測(cè)茅口組上覆地層發(fā)育玄武巖[11]，但未系統(tǒng)總結(jié)該區(qū)火山巖地震反射特征。

結(jié)合本區(qū)和鄰區(qū)內(nèi)火山巖鉆井和過井地震剖面，筆者建立了不同巖性火山巖與地震反射特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系。地質(zhì)研究表明，永探1井巖性以火山碎屑熔巖為主，夾厚層玄武巖。通過永探1井井震標(biāo)定結(jié)果（圖2）和永探1井地震正演分析（圖3），火山巖存在明顯“穿時(shí)”特征，與上覆龍?zhí)督M和下伏茅口組均為不整合接觸。標(biāo)定結(jié)果顯示，火山巖頂界為斷續(xù)中強(qiáng)—強(qiáng)振幅反射，底界無明顯反射，內(nèi)部為雜亂反射，井旁火山巖橫向厚度存在變化。正演模擬結(jié)果與過井剖面反射特征一致，表明火山碎屑巖與上覆龍?zhí)督M砂泥巖存在強(qiáng)波阻抗界面，橫向存在明顯變化，與下伏茅口組灰?guī)r波阻抗差異較小，內(nèi)部巖性組合復(fù)雜。

圖2 永探1井井震標(biāo)定剖面

圖3 永探1井地震正演結(jié)果

鄰區(qū)HS1井火山巖厚212 m，巖性以玄武巖為主，夾薄層凝灰?guī)r，與上覆沙灣組和下伏茅口組均為不整合接觸。通過鄰區(qū)HS1井井震標(biāo)定結(jié)果（圖4）和地震正演結(jié)果分析（圖5），顯示火山巖頂界為可連續(xù)追蹤的強(qiáng)振幅反射；底界為弱振幅反射；內(nèi)部為空白反射和平行反射?；鹕綆r橫向厚度較穩(wěn)定。正演模擬結(jié)果與過井剖面反射特征一致，表明玄武巖與上覆龍?zhí)督M砂泥巖存在強(qiáng)波阻抗界面，與下伏茅口組石灰?guī)r波阻抗界面較小，玄武巖內(nèi)部巖性較單一。

地震資料和鉆井資料對(duì)比分析，結(jié)果表明該區(qū)火山巖巖性主要為玄武巖和火山碎屑熔巖，兩者具有明顯不同的地震反射特征和平面分布特性。溢流玄武巖成層性和連續(xù)性好，與周圍圍巖呈不整合接觸關(guān)系，在地震剖面上常常表現(xiàn)出頂界為連續(xù)強(qiáng)振幅反射，底界為弱振幅反射，內(nèi)部為空白反射或平行反射；火山碎屑熔巖剖面上成層性差，火山巖頂界為斷續(xù)反射，底界無明顯反射，內(nèi)部為丘狀雜亂或亞平行反射。表現(xiàn)為典型的火山巖地震反射特征（圖6）。通過開展區(qū)內(nèi)火山巖頂?shù)捉缍?、三維聯(lián)合解釋，對(duì)成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山巖平面厚度分布進(jìn)行刻畫預(yù)測(cè)（圖7）。結(jié)果顯示，二疊系火山巖大面積連片帶狀分布，厚度介于0～300 m，發(fā)育兩個(gè)相對(duì)厚值區(qū)，其中永探1井處厚度達(dá)到230 m，向外圍逐漸減薄至不發(fā)育。

3 火山巖巖相平面分布

圖4 HS1井井震標(biāo)定剖面

圖5 HS1井地震正演結(jié)果

地質(zhì)分析認(rèn)為巖漿在火山口附近噴發(fā)后，火山碎屑物質(zhì)冷凝并雜亂堆積，形成噴溢相火山巖。近火山口區(qū)噴溢相火山碎屑巖比例較多，同相軸反射較雜亂，振幅為中高頻強(qiáng)振幅反射；遠(yuǎn)火山口區(qū)噴溢相火山熔巖比例較多，同相軸反射較連續(xù)，振幅為低頻中強(qiáng)振幅反射。巖漿從火山口溢出流向地勢(shì)低洼處，冷凝而形成熔巖，形成溢流相火山巖。溢流相火山巖結(jié)構(gòu)致密，非均質(zhì)性較弱，因此在地震剖面的反射清晰，同相軸連續(xù)性較好[12-13]。通過建立地震反射特征和已鉆井信息之間的聯(lián)系，總結(jié)出不同火山巖相的地震相特征，建立了成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)二疊系火山巖地震相模式（表1）。

利用二、三維資料刻畫火山巖相分布，對(duì)成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)二疊系火山巖相平面展布特征進(jìn)行刻畫（圖8），結(jié)果表明，成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山巖以噴溢相和溢流相為主，其中最有利火山巖儲(chǔ)層發(fā)育的近火山口區(qū)噴溢相呈點(diǎn)狀分布，面積為600 km2；遠(yuǎn)火山口區(qū)噴溢相呈帶狀連片分布，面積為1 400 km2，溢流相大面積分布，面積為1 200 km2。

4 多屬性聯(lián)合火山機(jī)構(gòu)識(shí)別

火山機(jī)構(gòu)是指在一定空間和時(shí)間范圍內(nèi)火山通道及其附近的各種堆積物和構(gòu)造。包括火山口、火山頸、近火山口堆積物和侵出巖穹[14]。近火山口區(qū)火山機(jī)構(gòu)是火山巖儲(chǔ)層發(fā)育最有利區(qū)。常規(guī)的運(yùn)用單一地震疊后屬性難以實(shí)現(xiàn)火山機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確識(shí)別，通過地震數(shù)據(jù)處理顯示實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)綜合運(yùn)用多種地震屬性對(duì)火山機(jī)構(gòu)的識(shí)別和刻畫具有至關(guān)重要的作用。

筆者在三維地震資料上開展多屬性聯(lián)合火山機(jī)構(gòu)識(shí)別研究，選取振幅類屬性、幾何類屬性、瞬時(shí)類屬性等幾大類屬性并進(jìn)行屬性的優(yōu)選，最終選取均方根振幅屬性與相似屬性開展火山機(jī)構(gòu)刻畫研究。

沿火山巖內(nèi)部反射提取均方根振幅屬性（圖9），振幅信息與地層的反射系數(shù)相關(guān)，所以均方根振幅可用于顯示孤立或極致異常，常用來追蹤巖性變化[15]。近火山口火山巖巖性復(fù)雜，地震反射雜亂，可以用均方根振幅清楚地刻畫近火山口位置。

圖6 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)二疊系火山巖典型地震剖面

圖7 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)二疊系火山巖厚度分布預(yù)測(cè)圖

對(duì)相似性屬性進(jìn)行切片分析（圖10 ）。相似性是計(jì)算相鄰地震道的相似系數(shù)，一般來說相似性的高值指示了沉積環(huán)境的橫向穩(wěn)定性。圖中色標(biāo)低值顯示具有穩(wěn)定成層性和連續(xù)性的溢流相玄武巖范圍。色標(biāo)高值顯示雜亂反射特征的近火山口區(qū)范圍。

通過對(duì)成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)典型的火山機(jī)構(gòu)地震反射剖面進(jìn)行研究，結(jié)合上述兩種平面屬性刻畫的火山機(jī)構(gòu)位置，利用地震剖面可對(duì)火山機(jī)構(gòu)開展縱向刻畫（圖11）。對(duì)地震剖面拉平二疊系底界后，火山口區(qū)表現(xiàn)為地層上隆特征，內(nèi)部為斷續(xù)雜亂反射，下伏地層地震反射中斷，表現(xiàn)為斷續(xù)反射，火山通道特征明顯。

5 結(jié)論

1）成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山巖大面積分布，巖性以火山碎屑熔巖和玄武巖為主?；鹕剿樾既蹘r成層性差，火山巖邊界反射不明顯，內(nèi)部為雜亂或平行—亞平行反射；玄武巖成層性和連續(xù)性好，地震剖面上常常表現(xiàn)出清晰的頂?shù)酌娣瓷洹?/p>

表1 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)二疊系火山巖地震相識(shí)別模式

圖8 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)二疊系火山巖巖性平面分布圖

圖9 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山巖頂?shù)捉缣崛【礁穹鶎傩詧D

圖10 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山巖相似性屬性切片圖

2）按照地震反射特征的不同，成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)可識(shí)別三類火山巖相。其中低頻丘狀中強(qiáng)振幅雜亂反射為近火山口噴溢相，火山巖厚度大，儲(chǔ)層物性較好，是火山巖儲(chǔ)層發(fā)育最有利區(qū)。地震刻畫顯示成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)分布面積約為600 km2的近火山口噴溢相火山巖區(qū)，具有巨大的勘探潛力。

3）單一地震疊后屬性難以準(zhǔn)確識(shí)別和刻畫火山機(jī)構(gòu)。綜合利用對(duì)巖性巖相變化較敏感的均方根振幅屬性和相似屬性，可有效識(shí)別近火山口火山機(jī)構(gòu)的不同巖相展布情況。

圖11 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山機(jī)構(gòu)地震反射剖面（拉平二疊系底界）