陳慶龍，云 露 ，蒲仁海，周吉春，韓 強(qiáng)

（1. 西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 地質(zhì)學(xué)系，西安 710069；2 .中石化西北油田分公司，烏魯木齊 830011）

伴隨著油氣開(kāi)采力度的加大，非構(gòu)造油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)變得尤為重要。寒武、奧陶系白云巖、灰?guī)r是非構(gòu)造油氣藏的極佳儲(chǔ)集層，以晶間溶孔、溶蝕孔洞、晶間微孔和裂縫作為其主要儲(chǔ)集空間[1-3]，但由于其儲(chǔ)層隱蔽性，勘探難度較大，在缺乏構(gòu)造條件下，發(fā)現(xiàn)鹽下白云巖儲(chǔ)層具有很大難度。伴隨2013 年中深1 井首次在中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組和下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組鉆獲工業(yè)油氣流[4]，實(shí)現(xiàn)了在寒武系鹽下白云巖的油氣突破，揭開(kāi)了深層鹽下白云巖油氣勘探的序幕。在此基礎(chǔ)上，利用巴探5 井三維地震資料，以希對(duì)下古生界地層非構(gòu)造油氣勘探也有所突破。

巴探5 井位于巴楚隆起西南海米羅斯斷裂北側(cè)潛伏背斜，隆起程度較低。該井在中下奧陶統(tǒng)鷹山組灰?guī)r中鉆遇工業(yè)氣流，在下寒武統(tǒng)揭示了2 套白云巖與膏鹽巖的儲(chǔ)蓋組合，但構(gòu)造研究表明尚無(wú)構(gòu)造圈閉存在，也無(wú)油氣顯示。研究區(qū)斷裂發(fā)育程度高，存在北東東、北西西和近東西3 組斷裂帶，與已探明的沿?cái)嗔褞д共嫉乃髂嫌癖庇蜌馓锖退右阅享槺庇蜌馓锇l(fā)育規(guī)律相似[5-6]，且區(qū)內(nèi)發(fā)育白云巖與鹽巖的良好儲(chǔ)蓋組合，因而形成非構(gòu)造圈閉氣藏概率極大。該文重點(diǎn)探討如何預(yù)測(cè)這種可能存在的碳酸鹽巖氣層，利用地震波衰減的含氣檢測(cè)方法，結(jié)合儲(chǔ)層蓋層地質(zhì)特征，對(duì)巴探5 井中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組和下寒武統(tǒng)吾松格爾組鹽下白云巖存在的可能氣藏進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期為鹽下白云巖隱蔽氣藏勘探提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

巴楚隆起位于塔里木盆地一級(jí)構(gòu)造單元塔中隆起西段，北接阿瓦提凹陷，南鄰麥蓋提斜坡[7]，從震旦紀(jì)開(kāi)始經(jīng)歷了加里東—海西克拉通和印支—喜馬拉雅前陸盆地兩大構(gòu)造期。圖1 所示為巴探5 井研究區(qū)域位置圖及過(guò)巴探5 井三維地震剖面與反射界面對(duì)應(yīng)關(guān)系。區(qū)內(nèi)寒武系以白云巖、灰?guī)r及兩者過(guò)渡巖為主，早寒武世早期沿斜坡、臺(tái)內(nèi)洼地和盆地區(qū)發(fā)育深水硅藻泥巖和灰?guī)r，中晚期發(fā)育以泥粉晶白云巖為主的開(kāi)闊臺(tái)地，中晚寒武世發(fā)育以膏巖為主的蒸發(fā)臺(tái)地環(huán)境[8]。作為有利的鹽下白云巖發(fā)育區(qū)，白云巖以粉-泥晶白云巖為主，形成于局限臺(tái)地的超鹽度蒸發(fā)環(huán)境中[9-10]。蓋層以致密鹽巖、膏巖為主，夾雜不等厚泥巖，形成以中部泥晶、粉晶白云巖為儲(chǔ)層，上部鹽巖、膏巖為蓋層的良好儲(chǔ)蓋組合，但烴源巖發(fā)育情況較差，盆地內(nèi)分布范圍最廣的玉爾吐斯組黑色泥頁(yè)巖在工區(qū)內(nèi)缺失。

圖1 巴探5 井研究區(qū)域位置圖及過(guò)巴探5 井三維地震剖面與反射界面對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.1 Study area location map of well BT5 and corresponding relation between three-dimensional seismic profile and reflection interface of well BT5

2 地震波衰減的含氣檢測(cè)

2.1 數(shù)據(jù)與方法

地震波在黏滯性地層中傳播時(shí)，會(huì)發(fā)生縱波能量的衰減[11-15]，造成地震振幅減弱，稱為吸收衰減[16-18]。當(dāng)?shù)貙雍瑹N，特別是含氣時(shí)，會(huì)導(dǎo)致地層的吸收衰減增大，產(chǎn)生低頻能量相對(duì)增高，高頻能量相對(duì)降低，峰頻降低等現(xiàn)象[19-27]，尤其對(duì)于10 m 以上的較厚氣層響應(yīng)效果比較明顯。該現(xiàn)象為利用地震衰減進(jìn)行地層烴類檢測(cè)提供了理論依據(jù)。

表征地震波衰減的方法很多，如地層因子法、頻譜斜率法、能量積分比法等[28-31],該研究主要采用疊后地震頻譜能量差法，由于時(shí)間分辨率與頻率分辨率存在消長(zhǎng)關(guān)系[32]，為了獲得較高的頻率分辨率和識(shí)別含氣層一般存在的每5 Hz 發(fā)生的頻譜能量變化[33]，對(duì)三維地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行較大時(shí)窗（50～100 ms）的離散傅里葉變換，將時(shí)間域地震數(shù)據(jù)分解為5 Hz，10 Hz，15 Hz，20 Hz，25 Hz，30 Hz 能量體，通過(guò)沿層提取目的層能量,使其最小值和最大值均一化成0 與100（無(wú)量綱），計(jì)算頻譜每個(gè)峰頻與其兩側(cè)平均能量的差值，可以有效識(shí)別20～50 ms 時(shí)窗內(nèi)存在衰減的層位和平面展布。根據(jù)鄂爾多斯和塔北其他已知?dú)馓锏卣鹂v波衰減實(shí)例的統(tǒng)計(jì)，在不含氣的地層背景主頻約為30 Hz 的情況下，發(fā)生衰減后的地層在10～25 Hz 的某個(gè)峰頻位置會(huì)出現(xiàn)能量差值大于10（無(wú)量綱）的正差異，氣層厚度大于20 m 的幾乎所有不同儲(chǔ)層類型的氣藏均存在這種正差異異常[34]。所以用傅里葉變換后的峰頻能量差法可以有效識(shí)別出一個(gè)三維地震區(qū)存在的時(shí)間厚度為10～50 ms（地層厚度約20～100 m）的高頻能量相對(duì)降低、低頻能量相對(duì)升高和峰頻變低的層位和平面分布。在識(shí)別出三維地震區(qū)發(fā)生衰減的層位和展布后，對(duì)他們開(kāi)展精細(xì)的構(gòu)造、沉積相、圈閉和成藏條件分析，排除非含氣造成的衰減，評(píng)價(jià)含油氣潛力，最后確定其圈閉油氣藏類型和可靠性。

2.2 含氣檢測(cè)

利用該方法識(shí)別出可能的含氣層位中下寒武統(tǒng)阿瓦塔格組和吾松格爾組，并分別在阿瓦塔格組20 Hz頻譜體和吾松格爾組15 Hz 頻譜體出現(xiàn)紅色正能量衰減異常區(qū)域，如圖2 所示。

該方法對(duì)于氣藏聚集的預(yù)測(cè)主要通過(guò)衰減異常區(qū)域表現(xiàn)，并且在衰減異常區(qū)域，相對(duì)背景地層主頻，出現(xiàn)低頻能量相對(duì)增高，高頻能量相對(duì)降低，主頻降低的特點(diǎn)。因此紅色正能量衰減異常和頻率變化，作為預(yù)測(cè)鹽下白云巖儲(chǔ)層含氣的直接表現(xiàn)。

在中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組利用頻譜能量差法計(jì)算得到的阿瓦塔格組頂部T81+50 ms 時(shí)窗能量衰減平面圖上，研究區(qū)存在東、西兩處能量衰減正異常，如圖2a 所示。圖3 所示為中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組（T81+50 ms）衰減異常區(qū)內(nèi)外頻譜的比較情況。據(jù)頻譜圖顯示，西部的能量衰減異常區(qū)主頻約為14 Hz，東部的衰減異常區(qū)主頻約為18 Hz，而非異常區(qū)背景地層主頻約為21 Hz，在衰減異常區(qū)出現(xiàn)了高頻能量相對(duì)降低，低頻能量相對(duì)增高的頻譜含氣特征。同時(shí)在過(guò)衰減異常區(qū)域的地震剖面上，衰減異常區(qū)域位于坡折帶上，表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅，如圖4a 和圖4b 所示。同時(shí)T81界面是一個(gè)超覆不整合面，可能存在巖溶和淡水白云巖作用，從而發(fā)育溶蝕孔儲(chǔ)層[35]。

圖2 目的層衰減異常平面圖Fig.2 Plane map of attenuation anomaly in target layer

圖3 中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組（T81+50 ms）衰減異常區(qū)內(nèi)外頻譜比較圖Fig.3 Spectrum comparison of attenuation anomalies in the middle Cambrian Avatage Formation (T81+50 ms)

而在下寒武統(tǒng)吾松格爾組，在其底部的衰減異常圖上（如圖2b 所示），衰減異常位于工區(qū)東南角，異常區(qū)頻譜的低頻能量增高，高頻能量降低，峰頻降低至10～13 Hz，而同層位非衰減區(qū)峰頻（主頻）約為25 Hz。

同時(shí)通過(guò)均方根振幅屬性圖，可以進(jìn)一步分析出衰減異常區(qū)與無(wú)異常區(qū)巖性變化特征。研究區(qū)中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組頂界為T(mén)81強(qiáng)反射標(biāo)志層，向下50 ms（T81+50 ms）時(shí)窗的均方根屬性平面圖上，巴探5 井位于紫色弱振幅區(qū)域，對(duì)應(yīng)泥晶、粉晶白云巖與巖鹽互層，其中5 269～5 298 m 的29 m 鹽巖是一個(gè)很好的蓋層。圖5 所示為目的層均方根振幅平面圖，其中圖5a 中紅綠色強(qiáng)振幅區(qū)域可能發(fā)育晶間孔和裂縫的較低速白云巖儲(chǔ)層。下寒武統(tǒng)吾松格爾組發(fā)育蒸發(fā)臺(tái)地白云巖、鹽巖、灰?guī)r等，且底部存在8 m 厚灰色泥巖烴源巖，如圖6 所示。該組存在白云巖儲(chǔ)層與上覆鹽巖和泥巖蓋層的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合，鹽巖累厚約90 m，兩層白云巖儲(chǔ)層分別厚約20 m 和30 m。其底界T84向上50 ms 均方根振幅平面圖上，紅綠色強(qiáng)振幅區(qū)域可能反映了存在低速白云巖儲(chǔ)層的地區(qū)，如圖5b 所示。

通過(guò)比較均方根振幅屬性圖與衰減異常平面圖，發(fā)現(xiàn)衰減異常位置與強(qiáng)振幅位置存在吻合性，衰減異常區(qū)多緊靠斷裂發(fā)育區(qū)存在，因此其異常區(qū)域整體小于強(qiáng)振幅區(qū)域。阿瓦塔格組與吾松格爾組紅綠色強(qiáng)振幅區(qū)域揭示白云巖儲(chǔ)層分布范圍，衰減異常區(qū)表明在白云巖儲(chǔ)層范圍內(nèi)，且有斷裂構(gòu)造發(fā)育，其紅色正能量異常區(qū)域有氣藏存在。

圖4 目的層過(guò)衰減異常區(qū)地震剖面Fig.4 Seismic profiles in over-attenuated anomalous areas of target formation

圖5 目的層均方根振幅平面圖Fig.5 The RMS amplitude plane of the target layer

圖6 巴探5 井寒武系綜合柱狀圖Fig.6 Comprehensive column diagram of Cambrian in Well BT5

3 有利圈閉預(yù)測(cè)

3.1 氣藏類型及圈閉面積

將衰減異常區(qū)域與構(gòu)造、圈閉特征結(jié)合，分析中下寒武統(tǒng)阿瓦塔格組與吾松格爾組白云巖儲(chǔ)層含氣可能性。圖7 所示為寒武系時(shí)間域構(gòu)造圖。與鹽下白云巖衰減異常區(qū)疊合平面圖阿瓦塔格組頂部（T81+50 ms）能量衰減異常平面圖及T81界面等To構(gòu)造圖疊合，可以看出兩處衰減異常區(qū)均位于海米東斷裂南北兩側(cè)，如圖7a 所示。斷裂除可能改善儲(chǔ)層外[36-37]，同時(shí)是異常的邊界。東部衰減異常區(qū)西北上傾側(cè)和西側(cè)以斷裂為界，異常東側(cè)邊界則與儲(chǔ)層尖滅有關(guān)，下傾邊界與構(gòu)造等深線不平行，說(shuō)明圈閉不受構(gòu)造高低控制，可能為斷裂與巖性的復(fù)合圈閉。西部衰減異常區(qū)的上傾和側(cè)向以斷裂為邊界，下傾邊界與構(gòu)造等To 線吻合，故屬于斷塊圈閉，斷裂起到油氣運(yùn)移與封堵氣藏作用。該斷裂系統(tǒng)可將緊鄰麥蓋提斜坡內(nèi)玉爾吐斯組烴源巖生成的油氣運(yùn)移至巴探5 井區(qū)白云巖儲(chǔ)層內(nèi)。東、西2 個(gè)圈閉的面積分別為22.28 km2和14.03 km2,閉合度分別為100 ms（約175 m）和80 ms（約140 m）。因此巴探5 井在中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組頂部（T81+50 ms）存在的衰減異常可能由29 m 鹽巖蓋層下與白云巖儲(chǔ)層有關(guān)的斷裂巖性復(fù)合圈閉氣藏造成（如圖6 和圖7a 所示）。

吾松格爾組衰減異常平面圖與其底面T84等To構(gòu)造圖疊合，工區(qū)東南角衰減異常區(qū)北東邊界受一個(gè)北西向斷裂的限定，該斷裂與2 個(gè)小型北東向斷裂共同組成了一個(gè)斷鼻圈閉（黃色）的邊界，其圈閉面積小于衰減異常范圍（如圖7b 所示）。所以，該異常如果含氣的話，則應(yīng)屬于斷層巖性復(fù)合圈閉氣藏，圈閉面積為19.98 km2，閉合度為70 ms（約122.5 m）。雖然該異常區(qū)構(gòu)造位置偏低，但由于白云巖儲(chǔ)層上覆為鹽巖，封蓋條件較好，又有多條小斷裂溝通烴源，所以很可能是一個(gè)有利的復(fù)合圈閉氣藏。

圖7 寒武系時(shí)間域構(gòu)造圖與鹽下白云巖衰減異常區(qū)疊合平面圖Fig.7 The overlapping plane map of Cambrian time-domain tectonic map and subsalt dolomite attenuation anomaly area

3.2 圈閉分布與烴源巖位置關(guān)系

中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組及下寒武統(tǒng)吾松格爾組識(shí)別的衰減異常均為鹽下白云巖儲(chǔ)蓋組合，制約鹽下白云儲(chǔ)層成藏的關(guān)鍵條件為古隆起發(fā)育背景和烴源巖背景[38]。巴楚隆起存在與成藏期相匹配的古構(gòu)造背景[39-40]，因此圈閉與烴源巖之間的位置關(guān)系及供烴路徑是異常區(qū)氣藏成藏的關(guān)鍵制約因素。

巴楚—麥蓋提斜坡下寒武統(tǒng)玉兒吐斯組烴源巖分布較廣，和田氣田、巴什托普油田、玉北油田油氣均來(lái)自玉兒吐斯組烴源巖[41]。但與柯坪露頭和其他地區(qū)鉆井相比，研究區(qū)位于古隆起，下寒武統(tǒng)烴源巖發(fā)育較差，臺(tái)凹區(qū)廣泛發(fā)育的玉爾吐斯組黑色泥頁(yè)巖在巴探5 井缺失或相變?yōu)楹稚珵橹鞯脑颇鄮r，只在下寒武統(tǒng)吾松格爾組存在兩層8 m 厚鹽下灰黑色泥巖，所以本地區(qū)的烴源供應(yīng)有限。中深1 井的勘探突破為目的層找尋烴源巖提供了思路，中深1 井位于古隆起邊緣，下寒武統(tǒng)烴源巖欠發(fā)育。但玉爾吐斯組優(yōu)質(zhì)烴源巖距該井僅1.5 km[42]，中深1 井區(qū)異常發(fā)育的走滑斷裂，促使油氣沿?cái)嗔严蛑猩? 井白云巖儲(chǔ)層運(yùn)聚。

借鑒中深1 井生氣供氣條件，研究區(qū)中下寒武統(tǒng)發(fā)育的沿膏巖層滑脫的逆沖斷裂斷穿多套地層，構(gòu)成油氣輸導(dǎo)體系，阿瓦塔格組和吾松格爾組構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉油氣的匯聚基本都沿該輸導(dǎo)體系逆斷層向上運(yùn)移，可促使烴源區(qū)生成的油氣向緊鄰的巴楚隆起海米羅斯構(gòu)造帶和巴探5 井區(qū)鹽下白云巖儲(chǔ)層中運(yùn)聚，從而可能使目的層白云巖儲(chǔ)層獲得油氣充注成藏。阿瓦塔格組氣藏由逆沖斷裂向上運(yùn)移至其白云巖儲(chǔ)層，在斜坡帶坡折點(diǎn)分別由正、逆斷層封堵，形成二級(jí)階梯式氣藏儲(chǔ)存，如圖4 所示。

4 結(jié)論

1）利用地震波衰減的含氣檢測(cè)方法，識(shí)別出中下寒武統(tǒng)阿瓦塔格組和吾松格爾組2 個(gè)含氣層，并在其鹽下白云巖儲(chǔ)層識(shí)別出紅色正能量衰減，其含氣厚度20 m 以上。

2）地震波衰減的含氣檢測(cè)方法，地震響應(yīng)特征表現(xiàn)為地震縱波低頻振幅相對(duì)增強(qiáng)，高頻振幅相對(duì)降低，主頻相對(duì)降低5～10 Hz。

3）結(jié)合儲(chǔ)蓋組合、構(gòu)造和斷裂分析研究，認(rèn)為該氣藏類型為巖性、構(gòu)造-巖性復(fù)合氣藏，且阿瓦塔格組東西2 個(gè)氣藏圈閉面積分別為22.28 km2和14.03 km2，吾松格爾組氣藏圈閉面積19.98 km2。

4）雖然研究區(qū)巴探5 井缺失寒武系玉爾吐斯組烴源巖，只有下寒武統(tǒng)吾松格爾組存在的2 套8 m厚鹽下灰色泥巖可作為烴源巖。但由于斷裂發(fā)育，可促使隆起附近下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組黑色泥巖生烴后朝該區(qū)運(yùn)聚成藏。