王連君

（長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

（中石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北 任丘062552）

陳亞青，隋麗敏，黃曉軒

周 斌，李向陽(yáng) （中石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北 任丘062552）

1 賽51井古生界潛山油藏的特點(diǎn)

1.1 背斜背景，潛山幅度高，面積大

賽51井古生界潛山油藏位于賽漢塔拉凹陷扎布構(gòu)造帶南端。扎布構(gòu)造帶南北方向上為一西南抬、東北傾的斜坡，東西方向上為受扎布等北東方向斷層切割的斷階，構(gòu)造帶東側(cè)的扎布斷層是區(qū)內(nèi)主控?cái)鄬?。該?gòu)造帶基底南部斜坡高部位出露地層新，為侏羅系煤系地層，向北部斜坡低部位出露地層老，依次為古生界石炭系灰?guī)r、泥盆、石炭系片巖，具有早期 （白堊系沉積前）向東北方向隆起剝蝕，后期（白堊系沉積時(shí)）又向西南方向抬升翹傾的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

扎布構(gòu)造帶基底內(nèi)部發(fā)育有一個(gè)形態(tài)完整的背斜，該背斜長(zhǎng)7km，寬2～2.5km，圈閉面積近20km2，由賽51和賽25南2個(gè)高點(diǎn)組成，背斜長(zhǎng)軸與扎布斷層成銳角相交，為扎布構(gòu)造帶基底油氣藏的形成奠定了良好的圈閉條件。但該反射層之下的基底地層巖性較為復(fù)雜，在構(gòu)成基底的地層中僅石炭系灰?guī)r頂面反射形成的潛山圈閉有儲(chǔ)集成藏意義。

1.2 灰?guī)r風(fēng)化殼儲(chǔ)層具有良好的儲(chǔ)集性能

賽51井區(qū)周圍古生界基底地層較為復(fù)雜，潛山頂部地層巖性主要包括綠片巖和碳酸鹽巖，從鉆井結(jié)果看，基底背斜南北兩翼為石炭系灰?guī)r，核部為志留、泥盆系綠片巖系。所以賽51井鉆遇的潛山其實(shí)是以賽4井處于核部，剝蝕致使下古生界綠片巖系與上覆中生界地層接觸，兩翼為石炭系灰?guī)r的大型背斜，北翼賽14井揭示了石炭系的大套碳酸鹽巖，賽51井位于背斜南翼 （見圖1）。

據(jù)賽11井、賽21井、賽4井的綠片巖系巖石薄片鑒定，巖石具鱗片狀、片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片理構(gòu)造，巖石類型為石英片 （千枚）巖，變質(zhì)礦物主要有絹云母、綠泥石、白云母、陽(yáng)起石、黝簾石、綠簾石等綠色片狀礦物。片巖以賽21井為代表，在4塊樣品中見裂縫1～10條，縫寬0.02～1.5mm，一般0.2～0.7mm，石英、方解石全充填［1］。

據(jù)賽51井、賽14井碳酸鹽巖薄片鑒定，其礦物成分單一，方解石含量94%～100%，以泥晶方解石為主，見有亮晶結(jié)構(gòu)、粉晶結(jié)構(gòu)，有重結(jié)晶現(xiàn)象，有生物碎片分布，見張裂縫。以賽51井灰?guī)r為代表，在粉晶灰?guī)r中見有張裂縫1條～數(shù)條，白云石和粘土雜基全充填；在亮晶和泥晶灰?guī)r中未見裂縫。薄片觀察：粉晶白云石交代物中發(fā)育晶間孔被油充填，晚期構(gòu)造裂縫被油充填，早期較大構(gòu)造裂縫被巨晶方解石全充填、后期再次破碎、角礫內(nèi)發(fā)育溶孔被油充填。

圖1 賽漢塔拉凹陷基底結(jié)構(gòu)及巖性剖面圖

賽51井灰?guī)r儲(chǔ)層孔隙度不小于10%，同時(shí)，作為石炭系灰?guī)r風(fēng)化殼，灰?guī)r儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間有4種類型：晶間孔、溶蝕孔洞、節(jié)理縫和碎裂縫，構(gòu)成了雙孔隙系統(tǒng)。以次生的溶蝕孔洞縫為主要的孔隙基質(zhì)，次生充填的方解石、白云石晶間孔也是孔隙基質(zhì)的一部分；后生的節(jié)理縫、碎裂縫等構(gòu)造縫，構(gòu)成連通孔隙基質(zhì)的孔隙骨架，極大地改善了基巖的儲(chǔ)運(yùn)通道，其中節(jié)理縫密度大、規(guī)模小、普遍發(fā)育；碎裂縫規(guī)模較大、零星發(fā)育，這些都極大改善了碳酸鹽巖風(fēng)化殼的儲(chǔ)集性能。

可見雖然片巖基底地層也遭受長(zhǎng)期風(fēng)化淋濾，但從巖石樣品分析結(jié)果看，翼部碳酸鹽巖地層形成的古風(fēng)化殼具有較好儲(chǔ)集性能。

2 勘探技術(shù)

2.1 著眼區(qū)域地質(zhì)背景確立潛山模式

早在1982年賽漢塔拉凹陷勘探早期，在賽漢塔拉凹陷賽四號(hào)構(gòu)造上所鉆賽4井在1285.5m處即鉆遇古生界基巖，并從構(gòu)造上證實(shí)基巖潛山構(gòu)造大致存在，但該井鉆遇基巖巖性為片巖，地層歸屬為下古生界，由于片巖塑性較強(qiáng)，加之上覆中生界地層的長(zhǎng)期埋藏壓實(shí)作用，其儲(chǔ)集性能變差，故雖然緊鄰賽漢塔拉中生界主生油洼槽，但未能成藏，因此，該區(qū)古潛山成藏模式受到否定；繼而，1983年在賽4井東部凹陷中央隆起帶鉆探賽14井，于1479m處鉆遇基巖，基巖巖性為灰?guī)r，地層歸屬為古生界上石炭統(tǒng)，該套地層儲(chǔ)集物性好，但由于該井所鉆古生界地層產(chǎn)狀為一西傾單斜，鉆遇構(gòu)造低部位，故未能形成有效圈閉。經(jīng)歷2年的勘探實(shí)踐，上述2口井均未揭示理想的潛山油藏。至此，賽漢塔拉凹陷潛山油藏的設(shè)想被擱置，賽漢塔拉凹陷勘探重點(diǎn)又轉(zhuǎn)入中生界淺層。

近年來(lái)，隨著潛山油藏的不斷發(fā)現(xiàn)及其成藏機(jī)理、勘探理論及技術(shù)手段的日臻完善，科研人員發(fā)現(xiàn)以碳酸鹽巖風(fēng)化殼為儲(chǔ)層的潛山具有非常好的油氣儲(chǔ)集能力，一旦發(fā)現(xiàn)，往往是高產(chǎn)富油油藏［2］。賽漢塔拉凹陷尋找碳酸鹽巖風(fēng)化殼潛山油藏在理論和方法技術(shù)都有了新的基礎(chǔ)。2007年，研究人員在三維地震資料解釋中，再次發(fā)現(xiàn)賽漢塔拉凹陷中央隆起帶存在基巖潛山，這次，隨著地震資料品質(zhì)的改善，對(duì)基底巖性及構(gòu)造的解釋清晰明確，對(duì)賽4井、賽14井的失利給出科學(xué)合理的解釋。

從周邊露頭及實(shí)鉆情況看，賽漢塔拉凹陷古生界基底地層主要為石炭系灰?guī)r及志留、泥盆系綠片巖為主。賽漢塔拉凹陷有10口井揭開了基底 （見表1），這些井揭開古生界基巖厚度19～420m，巖性主要為片巖、片麻巖、灰?guī)r及其他變質(zhì)巖。而周邊露頭出露的地層以古生界變質(zhì)巖和火成巖為主，鉆井揭示的地層和周邊露頭展示凹陷的的基底結(jié)構(gòu)符合較好。結(jié)合各項(xiàng)資料發(fā)現(xiàn)該區(qū)灰?guī)r的展布還是有一定規(guī)模的。

綜合分析認(rèn)為賽漢凹陷的基底為大型向斜背景下的次級(jí)背斜，該背斜走向近東西向，背斜核部中位于賽四號(hào)地區(qū)，巖性是下古生界的綠片巖系分布區(qū)，地層年代較老；向南北為背斜兩翼，為石炭～二疊系的灰?guī)r分布區(qū)，地層年代較新。由于古生界基底在后期海西期及燕山期的一系列構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中以褶皺變形活動(dòng)為主，致使該背斜核部地層上拱，長(zhǎng)期遭受剝蝕，下部下古生界的綠片巖出露，最終與上覆中生界地層直接接觸。而南北兩翼的石炭～二疊系的灰?guī)r構(gòu)造部位較低，剝蝕量較核部地層少，保留地層層位新，翼部為灰?guī)r與上覆中生界該層直接接觸區(qū)，經(jīng)后期構(gòu)造作用形成背斜形態(tài)。賽漢塔拉凹陷存在片巖、灰?guī)r復(fù)合的潛山，基巖為灰?guī)r的潛山油藏才是真正有油氣儲(chǔ)集及富集條件的。由此可見：正確辨別古生界頂面反射層之下地層的不同巖性，從而甄別真正的灰?guī)r頂面構(gòu)造形態(tài)才能確保發(fā)現(xiàn)古生界潛山的有效性。

表1 賽漢塔拉凹陷古生界實(shí)鉆基底巖性表

2.2 根據(jù)速度差異區(qū)分碳酸鹽巖與片巖展布范圍

通過對(duì)鉆遇基底的賽51井與賽古2井精細(xì)標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)2種不同巖性的基底速度差別很大。賽51井古生界灰?guī)r的速度為5400～6000m／s，而賽古2井古生界片巖的速度為4900～5600m／s。2種基巖速度的差異增強(qiáng)了通過地球物理方法劃分巖性的信心。致密的基巖與上部低速介質(zhì)接觸面上，2層的波阻抗差異較大，會(huì)形成較強(qiáng)的地震反射，這為能夠在地震剖面上對(duì)基底地層識(shí)別追蹤有很大幫助?；?guī)r地層與上覆地層的速度差異相對(duì)較大，在地震剖面上顯示為一套雙軸強(qiáng)振幅反射，內(nèi)部地層顯示為弱振幅雜亂反射，頁(yè)巖與上覆地層的速度差異相對(duì)為中強(qiáng)振幅反射較連續(xù)反射。通過識(shí)別追蹤，解釋基底層位，為下步利用地球物理方法預(yù)測(cè)灰?guī)r分布范圍和屬性分析提供了基礎(chǔ)（見圖2，圖3）。

賽51井石炭系灰?guī)r儲(chǔ)層埋藏深、年代久遠(yuǎn)，阻抗值較高，巖性具有的復(fù)雜性和多樣性；在地震剖面上，潛山地層多為強(qiáng)地震反射界面下的斷續(xù)雜亂反射。受強(qiáng)反射界面的屏蔽，內(nèi)部頻率低，雜亂，在地震反射上不易區(qū)分；儲(chǔ)層巖性為白云巖、灰?guī)r；儲(chǔ)層類型以裂縫、裂縫－孔隙型為主。需要注意的是，在此過程中，準(zhǔn)確識(shí)別追蹤解釋基底層位非常關(guān)鍵。一方面，它是用來(lái)確定古構(gòu)造潛山背景存在的保證，另一方面，也是為下步利用地球物理方法預(yù)測(cè)灰?guī)r分布范圍和屬性提供基礎(chǔ)。

圖2 賽51井灰?guī)r速度與過井剖面

圖3 賽古2井片巖速度與過井剖面

2.3 地震屬性分析技術(shù)確立風(fēng)化殼儲(chǔ)層的展布

碳酸鹽巖巖石致密，剛性強(qiáng)，地震波傳播速度高，反射與折射強(qiáng)烈，影響地震波向下傳播的能量；地震波從上覆低速層入射后反射能量減弱。碳酸鹽巖內(nèi)部界面因波阻抗差異小，其反射變得更弱，如果存在溶蝕空隙或者裂縫發(fā)育區(qū)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的非均質(zhì)性和各向異性，造成地震散射、繞射發(fā)育。基于以上認(rèn)識(shí)，針對(duì)潛山內(nèi)幕油氣藏特點(diǎn)，利用地震屬性提取、地震相波形分類等方法在賽51灰?guī)r潛山油藏進(jìn)行巖性識(shí)別、裂縫預(yù)測(cè)，進(jìn)行有利碳酸鹽巖古風(fēng)化殼儲(chǔ)層識(shí)別。

當(dāng)沉積相單元發(fā)生變化時(shí)其地震反射特征 （包括振幅、頻率、相位、積分能譜、時(shí)頻能量等）也必定有所變化，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把地震信號(hào)的總體變化定量地刻畫出來(lái)即對(duì)波形進(jìn)行分類，形成地震波形異常即地震相圖［3］。沉積地層的任何物性參數(shù)的變化總是反映在地震道波形形狀的變化上，波形分類處理就是基于地震道的形狀變化情況。通過地震微相分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)7類地震相分類方法能夠區(qū)分灰?guī)r和片巖，并經(jīng)賽51井、賽古2井實(shí)鉆證明吻合較好，后續(xù)的賽古3井鉆井證實(shí)了這一結(jié)果。從賽漢塔拉凹陷古生界地層波形分類地震相圖看出，研究區(qū)南西與北東可以分為截然不同的2個(gè)區(qū)，反映了基底巖性速度不同帶來(lái)的地震波形差異，北西區(qū)以紫色調(diào)為主，實(shí)鉆為灰?guī)r區(qū)，北東區(qū)以藍(lán)綠色調(diào)為主，實(shí)鉆為片巖區(qū) （見圖4）。

在把握灰?guī)r展布區(qū)范圍的基礎(chǔ)上，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)一些敏感地震屬性可以反映基巖物性好壞［4］，其中振幅類屬性反映地層的沉積部位、巖性及空間展布特征，頻率類屬性反映沉積厚度的變化以及裂縫及孔隙度發(fā)育情況［5－6］。依據(jù)波形分類得到的結(jié)果，利用沿層地震屬性對(duì)灰?guī)r區(qū)可進(jìn)一步預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)層的范圍 （見圖5、圖6），其中沿古生界頂面以下30ms的平均瞬時(shí)頻率圖能很好地反映了灰?guī)r區(qū)的詳細(xì)展布形態(tài)：賽51井 （S51）、賽25井 （S25）井區(qū)周邊綠色調(diào)區(qū)為灰?guī)r區(qū)，賽古2井 （Sg2）、賽古3（Sg3）井及賽58（S58）井區(qū)周邊紫色調(diào)區(qū)為片巖區(qū)，同時(shí)，發(fā)現(xiàn)沿古生界頂面以下30ms的頂面弧長(zhǎng)圖也能較好地反映了灰?guī)r區(qū)的詳細(xì)展布形態(tài)，給下一步鉆探提供了指導(dǎo)。

圖4 賽漢塔拉凹陷波形分類地震相圖

圖5 賽51（S51）井區(qū)沿古生界頂面平均瞬時(shí)頻率圖

圖6 賽51（S51）井區(qū)沿古生界頂面弧長(zhǎng)圖

3 結(jié) 語(yǔ)

賽51井古生界潛山油藏的發(fā)現(xiàn)得益于3個(gè)步驟環(huán)環(huán)相扣：一是基于區(qū)域地質(zhì)背景及鉆井資料的綜合思考和模式建立，二是利用速度差異區(qū)分片巖與灰?guī)r，三是利用波形分類及屬性等地球物理特征識(shí)別古生界碳酸鹽巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層。碳酸鹽巖古潛山是今后二連盆地取得新突破的一個(gè)重要領(lǐng)域，加強(qiáng)對(duì)區(qū)域地面地質(zhì)調(diào)查資料進(jìn)行有針對(duì)性的研究消化，結(jié)合該區(qū)的重磁電等非地震資料，同時(shí)加強(qiáng)老井復(fù)查，采取有針對(duì)性的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)，在該區(qū)乃至中國(guó)北方中生界小型湖盆區(qū)還會(huì)發(fā)現(xiàn)類似的新的古生界碳酸鹽巖風(fēng)化殼潛山油藏。