韓文明 于 水 劉 陽 王貝貝

（中海油研究總院）

復(fù)雜深水重力構(gòu)造勘探研究新方法
——以尼日爾三角洲深水區(qū)A構(gòu)造為例

韓文明 于 水 劉 陽 王貝貝

（中海油研究總院）

針對(duì)用常規(guī)解釋方法和相干體技術(shù)對(duì)尼日爾三角洲復(fù)雜深水重力構(gòu)造進(jìn)行斷層解釋失效的狀況，提出了復(fù)雜深水重力構(gòu)造勘探研究新方法，即層位解釋—斷層解釋—斷層剖面地質(zhì)模式確定—斷層平面特征分析的綜合研究思路。創(chuàng)新性地應(yīng)用沿層平均瞬時(shí)相位技術(shù)代替常規(guī)相干分析技術(shù)進(jìn)行斷層平面組合，提高了斷層解釋的精度和效率，解釋結(jié)果更加符合重力構(gòu)造形成的地質(zhì)規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，建立了復(fù)雜深水重力構(gòu)造“樹狀”斷裂體系模式，并提出了“爬樹法”的分析模式，對(duì)“樹狀”斷裂體系進(jìn)行級(jí)別和期次劃分，并確定了斷層對(duì)油氣輸導(dǎo)和分割的雙重作用，為今后復(fù)雜深水重力構(gòu)造的勘探開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

重力構(gòu)造 沿層平均瞬時(shí)相位技術(shù) “爬樹法” “樹狀”斷裂體系 深水區(qū) 尼日爾三角洲

1 問題的提出

深水重力構(gòu)造的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在重力作用產(chǎn)生的復(fù)雜應(yīng)力場[1]，如圖1所示的尼日爾三角洲，其向陸一側(cè)是張性應(yīng)力為主的伸展帶，向深海推進(jìn)逐漸轉(zhuǎn)為以剪切應(yīng)力為主的過渡帶，最前緣是以壓應(yīng)力為主的逆沖帶[2]，正是這種應(yīng)力場的變化產(chǎn)生了尼日爾三角洲復(fù)雜的斷裂體系。以尼日爾三角洲深水區(qū)A構(gòu)造為例，構(gòu)造上斷層數(shù)量多、分布密集（在構(gòu)造約70 km2范圍內(nèi)斷層多達(dá)300余條），有正斷層，也有逆斷層，且在常規(guī)地震剖面上無法準(zhǔn)確識(shí)別斷點(diǎn)和斷面（圖2）。采用先進(jìn)行斷層解釋、再進(jìn)行層位解釋的常規(guī)流程，所獲得的解釋結(jié)果多解性非常強(qiáng)，在相干時(shí)間切片和沿層切片上效果也不明顯（圖3、4）。因此，如何精細(xì)刻畫這種復(fù)雜斷裂并分析其與油氣成藏規(guī)律之間的關(guān)系成為制約該類構(gòu)造精細(xì)落實(shí)和復(fù)雜深水重力構(gòu)造勘探開發(fā)的關(guān)鍵，為此，本文提出了復(fù)雜深水重力構(gòu)造勘探研究的新方法。

圖1 尼日爾三角洲地質(zhì)剖面

2 復(fù)雜深水重力構(gòu)造綜合解釋新思路

通過巖石地球物理分析和合成記錄標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)油層（如R7C）為低波阻抗、強(qiáng)反射特征，并且在地震剖面上可以分辨，雖然被斷層異常復(fù)雜化，但特征仍然非常明顯（圖2）。針對(duì)這一特點(diǎn)，提出了新的研究思路（圖5），首先根據(jù)巖石地球物理分析確定儲(chǔ)層和油層的地震響應(yīng)，以此為前提采用不同于常規(guī)地震解釋思路[3]（即剖面斷層解釋—層位解釋—斷層組合—成圖）的新流程：首先開展特征明顯的反射層（如R7C）層位解釋，然后利用有效的屬性分析確定該解釋層的斷層組合，如果還有其它反射特征明顯的層位，就繼續(xù)循環(huán)此步驟；然后以兩層以上的斷層平面組合指導(dǎo)斷層的剖面解釋；在完成層位解釋和確定斷層組合后即可完成構(gòu)造成圖；在構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)上，利用“爬樹法”對(duì)剖面斷層級(jí)別和期次進(jìn)行分析，確定斷裂體系的剖面模式；最后根據(jù)斷裂特征及其與油氣成藏的關(guān)系，對(duì)地震反射層進(jìn)行斷裂帶的平面劃分，完成復(fù)雜深水重力構(gòu)造的分析。

圖5 復(fù)雜深水重力構(gòu)造研究流程圖

3 復(fù)雜深水重力構(gòu)造勘探研究的2個(gè)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 斷層解釋——沿層平均瞬時(shí)相位技術(shù)

通過觀察層位反射特征，首先解釋地震剖面上的強(qiáng)反射油層R7C（圖2），這樣在追蹤過程中能夠保證層位解釋的準(zhǔn)確性和可靠性；然后沿層提取地震屬性，這樣可以不受層位視傾角變化的影響，直觀反映地層間斷，客觀確定斷層的平面組合。

在各類沿層地震屬性提取過程中，發(fā)現(xiàn)并不是任何屬性都能解決這類構(gòu)造層的復(fù)雜斷層組合問題。為了解決沿層相干類地震屬性不能有效確定本區(qū)斷層平面組合的問題，在本次研究中試驗(yàn)了各種沿層地震屬性，最后發(fā)現(xiàn)平均瞬時(shí)相位屬性對(duì)斷層有較好的反映。

在沿R7C層提取平均瞬時(shí)相位屬性的過程中，考慮R7C強(qiáng)反射層地震反射波長，沿其上下取大約50 ms時(shí)窗，計(jì)算出沿層瞬時(shí)相位平均值，并獲得相應(yīng)的平面圖（圖6）。根據(jù)圖6可以客觀地確定研究區(qū)復(fù)雜斷層組合，特別是一些細(xì)小斷層及其接觸關(guān)系。

圖6 尼日爾三角洲A構(gòu)造沿R7C層平均瞬時(shí)相位圖

與沿層相干切片圖（圖4）對(duì)比，沿層平均瞬時(shí)相位平面圖（圖6）把密集、細(xì)小斷層及其組合反映得更加清楚，體現(xiàn)出了該屬性的優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上，參考地震剖面和區(qū)域地質(zhì)研究成果，確定了R7C層斷層組合，比常規(guī)方法的研究成果更加精細(xì)和客觀（圖7）。

圖7 尼日爾三角洲A構(gòu)造R7C層斷裂組合平面圖

然而，實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，沿層平均瞬時(shí)相位比較依賴于層位解釋結(jié)果，因此，只有在層位反射特征非常明顯，可以保證層位解釋可靠的前提下，才能應(yīng)用沿層平均瞬時(shí)相位技術(shù)確定斷層組合。

3.2 復(fù)雜深水?dāng)嗔洋w系分析方法——“爬樹法”

尼日爾三角洲復(fù)雜深水地震剖面斷裂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征顯示了本區(qū)斷層體系多呈“樹狀”，逆斷層是“主干”，晚期各級(jí)正斷層是“枝葉”。在分析斷層關(guān)系時(shí)，理清它們的關(guān)系就像爬樹一樣，因此命名為“爬樹法”。從主干逆斷層開始逐級(jí)向上到各級(jí)分枝正斷層，從早期發(fā)育的逆沖斷層，到晚期張裂塌陷正斷層，逐級(jí)向上梳理清楚，明確斷層之間的主次和派生關(guān)系，確定它們在剖面上發(fā)育的時(shí)間順序，建立了復(fù)雜深水?dāng)嗔洋w系的剖面模式（圖8）。

圖8 尼日爾三角洲A構(gòu)造“樹狀”斷裂系統(tǒng)剖面模式圖

通過“爬樹法”分析，在A構(gòu)造上識(shí)別出多達(dá)5期“樹狀”斷裂（圖8）：第1期斷層為早期主干粉紅色逆斷層，主要斷過下部地層；第2、3期為主要發(fā)育在放射狀斷層區(qū)（圖9）的黃色和綠色正斷層；第4期為主要發(fā)育在構(gòu)造中部南掉井區(qū)（圖9）逆斷層派生的藍(lán)色正斷層，主要斷過淺部地層；第5期為比第4期斷層發(fā)育更晚的，且主要發(fā)育在構(gòu)造中部南掉井區(qū)（圖9）逆斷層派生的紅色正斷層。

圖9 尼日爾三角洲復(fù)雜構(gòu)造A斷裂帶劃分圖

4 實(shí)際應(yīng)用效果

針對(duì)尼日爾三角洲復(fù)雜深水重力構(gòu)造的特點(diǎn)，應(yīng)用沿層平均瞬時(shí)相位技術(shù)，解決了復(fù)雜斷層的平面組合問題。在此基礎(chǔ)上，利用“爬樹法”從空間上理清了A構(gòu)造的5級(jí)復(fù)雜“樹狀”斷裂體系，分清了剖面的斷層期次。

以剖面分析為基礎(chǔ)，平面上從逆沖活動(dòng)最強(qiáng)的部位沿A構(gòu)造軸向向兩側(cè)分析，按晚期正斷層斷面傾向不同，平面上分成5個(gè)斷裂帶，即南掉區(qū)、過渡區(qū)、北掉區(qū)、南掉井區(qū)和放射狀區(qū)（圖9）。南掉區(qū)泥拱主控構(gòu)造，泥拱使構(gòu)造高點(diǎn)偏北，形成兩翼對(duì)稱的背斜，晚期斷層掉向南，平面上晚期斷層呈放射狀；過渡區(qū)是2個(gè)斷裂帶交接的部位，南掉和北掉斷層交織在一起，構(gòu)造受逆斷層主控，高點(diǎn)向逆斷層偏移；北掉區(qū)構(gòu)造受逆斷層主控，高點(diǎn)向南側(cè)逆斷層偏移，受到晚期塌陷改造，斷層斷面傾向北；南掉井區(qū)逆沖和張性調(diào)節(jié)塌陷使構(gòu)造高點(diǎn)對(duì)稱，構(gòu)造受逆斷層主控，高點(diǎn)向逆斷層偏移；放射狀區(qū)構(gòu)造形成晚，構(gòu)造受早期逆斷層控制，構(gòu)造高點(diǎn)南偏，后又受泥拱作用而形成兩翼對(duì)稱的背斜（圖8）。由此，從空間上明確了A構(gòu)造斷層之間的關(guān)系。

A構(gòu)造油氣成藏分析結(jié)果表明，不同斷層在油氣運(yùn)聚過程中所起的作用也不盡相同，主干逆斷層是油氣運(yùn)移的主通道，而晚期正斷層對(duì)油氣僅起到再分配作用，因此只有在逆斷層活動(dòng)最強(qiáng)烈的北掉區(qū)、南掉井區(qū)和放射狀區(qū)發(fā)現(xiàn)了油氣。據(jù)此最終確定了研究區(qū)“樹狀”斷裂體系在油氣運(yùn)移過程中的輸導(dǎo)作用，并結(jié)合深水沉積[4]和成藏綜合分析，建立了復(fù)雜構(gòu)造A不同斷裂帶的油氣成藏模式（圖10）。

圖10 尼日爾三角洲復(fù)雜構(gòu)造A成藏模式示意圖

5 結(jié)束語

本文提出的復(fù)雜深水重力構(gòu)造勘探研究新方法在尼日爾三角洲深水區(qū)取得了較好的應(yīng)用效果。應(yīng)用沿層平均瞬時(shí)相位技術(shù)，落實(shí)了研究區(qū)復(fù)雜深水構(gòu)造的斷層組合；利用“爬樹法”，劃分出5期斷層期次；在此基礎(chǔ)上，建立了復(fù)雜深水構(gòu)造成藏模式，可以指導(dǎo)復(fù)雜深水構(gòu)造的高效勘探。

[1] 馬杏垣，索書田.論滑覆及巖石圈內(nèi)多層次滑脫構(gòu)造[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，1984，59（3）：205－213.

[2] CORREDOR F，SHAW J H，BILOTTI F.Structural styles in the deep－water fold and thrust belts of the Niger delta[J].AAPG，2005，89（6）：753－780.

[3] 韓文明，葛勇.DF氣田開發(fā)方案調(diào)整的地球物理對(duì)策[J].中國海上油氣，2005，17（2）：100－103.

[4] 呂明，王穎，陳瑩.尼日利亞深水區(qū)海底扇沉積模式成因探討及勘探意義[J].中國海上油氣，2008，20（4）：275－281.

A new method to research complex gravity structures in deep water：a case of structure A in deep－water Niger Delta

Han Wenming Yu Shui Liu Yang Wang Beibei
（CNOOC Research Institute，Beijing，100027）

For the complex gravity structures in deep－water Niger Delta，the conventional methods and the coherence technique can not work effectively in fault interpretation，and a new idea for researching such gravity structures is developped，i.e.from horizon interpretation，fault interpretation，establishing geological section models of fault to analyzing areal features of faults.Instead of the coherence technique，the technique of average instantaneous phase along seismic horizons is creatively used to conduct areal assembling of faults，resulting in higher precision and efficiency in interpreting faults and interpretations more fitting to the geological pattern of gravity structure.Based on these researches，a“tree－shape”model of fault system is built，and an analysis model of“climbing－tree method”is developped，by which a“tree－shape”fault system can be divided into various orders and periods，and it is determined that the faults may perform double functions for hydrocarbon，i.e.migration pathway and flow barrier.All these may become foundations for the future exploration and development of such complex structures.

gravity structure；average instantaneous phase along horizon；“climbing－tree method”；“treeshape”fault system；deep－water area；Niger Delta

韓文明，女，高級(jí)工程師，1996年畢業(yè)于原長春地質(zhì)學(xué)院應(yīng)用地球物理系地震勘探專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為中國科學(xué)院在讀博士研究生，長期從事油氣勘探研究工作。地址：北京市東城區(qū)東直門外小街6號(hào)海油大廈（郵編：100027）。電話：010－84523623。E－mail：hanwm＠cnooc.com.cn。

2011－07－21改回日期：2011－08－16

（編輯：周雯雯）