火山侵入岩区圈闭描述与评价方法研究——以高邮凹陷北斜坡沙-花-瓦地区为例

张雅君

(中石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 225009)

高邮凹陷北斜坡是苏北盆地油气成藏条件较为优越的场所，具有成熟且分布范围广范的E1f2烃源岩、储盖组合有利、油气侧向运移远、构造高带控藏明显等有利因素。主要含油气层系为E1f3和E1f1，已发现沙埝、花庄、码头庄等多个油田(图1)。同时北斜坡也是高邮凹陷火山侵入岩发育的主要场所，仅沙-花-瓦地区E1f就发育4套辉绿岩侵入体，各套辉绿岩之间结构复杂，对侵入的主要勘探目的层系E1f的地震地层识别造成严重干扰[1]。辉绿岩的高速、穿层和厚度不稳定等特性是导致地层反射波组特征不清楚、产状变形的主要原因，同时北斜坡发育的上、下两套复杂断裂系统也加剧了该区地震资料信噪比整体较低、圈闭描述和评价困难等矛盾[2-4]。尤其随着勘探开发的不断挖潜，勘探目标逐渐向构造更为破碎且火成岩更为发育的区域发展。为此，需要深入研究火山侵入岩区圈闭描述与评价的有效方法，从而提高圈闭落实程度，更好指导老区勘探井位部署。

图1 高邮凹陷北斜坡油气田分布

1 侵入岩特征

1.1 录、测井响应特征

北斜坡火山侵入岩岩屑录井及岩心观察揭示，侵入岩主要为深灰、灰黑、灰绿色辉绿岩，少量深灰色煌斑岩，一般致密坚硬，局部发育少量气孔或裂缝。其变质带主要为浅灰色、灰色、灰黄色板岩、角岩及变质砂岩，多表现为结构疏松，裂缝较发育。

辉绿岩具有明显的测井响应特征：在常规测井资料上表现为三低两高，即低自然伽玛、低声波时差、低中子孔隙度、高密度、高电阻率。在自然伽马曲线上表现为稳定的低值，是判别辉绿岩的主要依据，数值一般在30～45 API之间，该区砂岩、泥岩、灰岩通常在60～100 API，与SP曲线往往形成“幅度差”；辉绿岩声波时差也为稳定低值，一般在160～200 μs/m，而正常砂泥岩地层的声波时差在230 μs/m以上；中子孔隙度一般在10%左右，明显低于一般砂泥岩地层中子孔隙度；辉绿岩电阻率曲线上表现为高值，一般为20 Ω·m以上，可达几百Ω·m，明显高于砂岩及灰岩的值；辉绿岩密度一般在2.6～2.9 g/cm3，也明显高于一般砂泥岩地层密度[5]。

1.2 侵入岩地震响应特征

1.2.1 侵入岩的地震相分类

高邮凹陷北斜坡在E2d和E1f发育多套火成岩，且均以侵入岩为主。在侵入地层时具体表现为四种地震相结构：(1)板状结构，侵入岩反射同相轴产状与围岩基本一致，多为顺层侵入(图2a)；(2)盆状结构，侵入岩反射多为中间下凹的盆状形态，与围岩形成角度侵入(图2b)；(3)杂乱反射，侵入岩内部结构混乱、无明显反射特征的杂乱状反射(图2c)；(4)交叉结构，多套侵入岩穿插地层时形成交叉反射特征(图2d)。北斜坡侵入岩在地震剖面通常表现为低频强振幅特点，对比发现，侵入岩瞬时振幅多分布在5 000～7 000之间，而正常沉积地层则分布在2 000～4 000，火成岩频率明显低于围岩频率。

图2 高邮凹陷北斜坡火成岩地震相特征

1.2.2 侵入岩与围岩的地震响应特征

地震资料中，局部地区厚层侵入岩上下存在一些与正常沉积地层反射平行的弱反射，这些异常地震相反射特征，与正常沉积地层反射难以辨别。通过简化地层模型，考虑侵入岩与围岩关系，寻找侵入岩附近的可靠反射信息。

以火山岩侵入E1f不同亚段为例，利用实际地层和辉绿岩速度建立模型，当不同厚度单套侵入岩分别顺层侵入不同地层时，侵入岩反射能量遇弱即强，遇强即弱，即被侵入地层速度越小，则侵入岩能量与地层能量差异越大；紧邻侵入岩下伏地层的一定范围内都会产生类似多次波的干扰反射，这一范围的反射信息不能反映出对应沉积地层的反射特征，但纵向干扰范围有限，基本在50～70 m，这也为侵入岩区正确识别地震反射信息提供依据，这在后期勘探实践中也得到较好应用和验证；当两套侵入岩同时顺层侵入时，两套侵入岩间是有可能保存有部分正常地层反射信息的(图3、图4)。

图3 正演模拟不同厚度侵入岩对围岩地震反射的影响

图4 侵入岩对围岩地震反射的影响

1.2.3 侵入岩区主要目的层识别

利用上述侵入岩与围岩的正演模拟结果，可以间接评判侵入岩下伏地层的正常地层地震响应。例如H40块在E1f3、E1f2发育一套侵入岩，侵入岩从E1f3向E1f2进行穿插，对T33(E1f2底地震反射界面)解释造成了干扰。在该块不同位置，侵入岩干扰正常地层反射的范围也受侵入位置发生变化：在侵入岩距离T33反射层较远，T33仍显示为三相位特征；随着侵入岩侵入E1f2，T33第一个强相位特征受到侵入岩的影响，与侵入岩的强相位特征混为一体；当侵入岩侵入E1f2中部时，T33第一个强相位和第二个强相位都受到影响。结合区域地层厚度及正演模拟分析结果，认为侵入岩之下的强相位应为T33(图5)。该区块后期钻探一口评价井HX40，钻探后T33层位深度符合解释，即利用正演模型模拟结果来辅助解释层位可行。

图5 HX40井地震解释剖面

2 侵入岩区的断层解释

2.1 识别断层

基于正演分析及实际钻探井-震关系研究，及本区侵入岩的侵入特点，有六种侵入岩在断层两盘的岩体变化模式[6]：倾向变化、岩体中断、断面侵入、厚度变化、岩体分叉、岩体终止。依据这六类特征，较好地辅助了解释人员识别剖面上可能存在的断层，尤其对于老区挖潜断块类圈闭，这一方法有效而直接。

2.2 落实断层组合

高邮凹陷HW地区断裂发育，圈闭类型以断块圈闭为主，准确落实断层平面组合样式具有极其重要的意义。为了能够更好的识别研究区的断裂展布特征，基于地震属性采用多种手段刻画断裂平面展布形态。

2.2.1 最大曲率法

构造曲率是利用曲率的几何意义进行地质构造面的形态和弯曲变形程度分析，并以此预测断层发育程度。沿侵入岩提取最大曲率地层切片，曲率变形程度较大的区域表明断裂较为发育(图6)，将实际断层组合方案与曲率属性平面图叠合，断裂发育区与火成岩严重变形区有着较好的对应关系，因而可以基于侵入岩地层产状的变化特征辅助落实主要目的层的断层平面组合样式(图7)。

图6 HW地区侵入岩最大曲率平面图

图7 北斜坡局部地区E1f3顶面地震反射层断层与侵入岩最大曲率叠合

2.2.2 滤波后相干体处理法

对比构造导向滤波前、后地震剖面(图8)，构造导向滤波前地震同相轴表现为挠曲特征及相位或振幅突变现象，构造导向滤波处理后地震同相轴能量集中，地震剖面上同相轴呈明显错断，断点更加清晰，断层位置易于判断，因此采用构造导向滤波提高了断层解释的精确性。

对构造导向滤波处理后的地震数据体再作相干处理，形成相干数据体，可利用相干切片了解断层的平面展布规律。相对于常规相干切片，构造导向滤波相干切片对断层的反映更加清晰，断层数量明显增多，滤波后的相干切片中断层走向更清晰，多条断层交汇处，断层组合更清晰。实践证明，构造导向滤波技术有助于识别微小断层(图8)。

图8 构造导向滤波技术处理前、后地震资料

3 火成岩区的圈闭优选评价

3.1 侵入岩分布范围预测

研究区位于火成岩发育区，E1f发育多套侵入岩，分为顺层穿插与高角度穿层两种侵入模式。火成岩分布范围的预测对于有效圈闭的优选紧密相关。

提取侵入岩均方根振幅地层切片，侵入岩发育区存在明显的强振幅异常(图9a)。在瞬时频率地层切片中，侵入岩发育区呈现明显的低频响应特征(图9b)。因此，综合利用振幅与频率信息，能够较好的预测侵入岩的平面展布范围。

利用三维可视化技术，可以更好的观察火成岩的空间构造形态及其与目的层的空间交切关系(图10)。图中标注为粉色与蓝色的侵入岩在空间上呈现出北高南低，为一单斜构造，主要侵入位置在J6井以北；墨绿色侵入岩在空间上主要为两头高，中间凹的“U”型，主要侵入位置位于S7井附近。

图9 HW局部地区侵入岩均方根振幅(a)和瞬时频率(b)切片

图10 HW地区火成岩三维可视化图

3.2 圈闭评价及应用效果

高邮凹陷北斜坡成藏规律认识表明，圈闭落实程度和有效储层发育程度是HW地区两个成藏关键因素。利用上述侵入岩附近弱反射目的层的解释及控圈断层的识别技术，近两年在北斜坡HW地区E1f3新发现落实了一批储备圈闭。

北斜坡中东部地区E1f3储层岩石类型以粉砂岩、泥质粉砂岩和少量细砂岩为主，为三角洲前缘亚相沉积，有利储集相带主要形成在水下分流河道微相和河口坝微相中[7]。该区勘探实践表明，E1f3上部是主力油层，当侵入岩穿插到E1f3顶部的砂岩较发育层段时，成藏风险变大，因此，寻找有效储层是该区圈闭评价的关键。基于上述振幅与频率地层切片，对研究区的侵入岩分布范围进行精细刻画，落实侵入岩发育边界，优选受侵入岩干扰程度低的有利勘探区；同时，利用已钻井钻遇的侵入岩进行层位标定，建立侵入岩发育段与地震反射波的对应关系，定量预测侵入岩在储层内发育的厚度，进而推测有效储层厚度。这一定量评价有效储层方法在勘探实践中得到较好应用。

根据侵入岩边界精细刻画，H45区块E1f3明显发育有侵入岩，但从井-震侵入岩标定看，该套侵入岩与其紧邻的H32块和H29块内的侵入岩为同一期侵入岩，该套侵入岩在HX32井和HX29井分别距离E1f3顶80 m和130 m，钻遇辉绿岩厚度分别为42 m和40 m(图11)，结合层速度转换，进而推测H45块辉绿岩之上E1f3厚度约120 m左右。在这一认识下，部署实施了HX45井，实际钻探结果证实了E1f3顶部地层的存在，且地层厚度为100 m，与预测基本吻合。通过侵入岩区圈闭描述与评价的新方法，近两年北斜坡的成功钻探为老区持续挖潜勘探提供了有效技术保障。

图11 HX32井和HX29井钻遇侵入岩位置

4 结论

侵入岩区断层解释、侵入岩边界准确刻画、侵入岩区有效储层的预测，是火山侵入岩区的圈闭描述与评价的三个关键因素。

(1)利用侵入岩与围岩的测井、录井及地震响应差异性，筛选侵入岩敏感属性，能够更准确快速地划定侵入岩发育范围。

(2)虽然侵入岩区目的层反射特征容易遭受破坏，但在与侵入岩保持一定距离的范围内，地震反射信息还是有效的，解释中要客观评判；充分利用侵入岩穿过断层的特有现象，利用侵入岩特殊属性体是断块圈闭识别与描述的有效技术。

(3)侵入岩区的目标评价要建立在侵入岩边界研究基础上，对于侵入岩区内的目标，开展精细井-震标定能够较好的预测有效储层厚度。