郭鴻喜 魏 野 范增輝 夏 銘 何宇霖 李明翼 王 軼

1. 中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探事業(yè)部 2. 中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探公司西南物探研究院

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)處理技術(shù)亦不斷進(jìn)步，過(guò)去只能用于新區(qū)、外圍地區(qū)普查工作的非地震勘探技術(shù)，開(kāi)始向盆地局部目標(biāo)滲透；在高陡構(gòu)造帶、火山巖覆蓋等地震勘探困難區(qū)、空白區(qū)，起到鑲嵌補(bǔ)充作用，是地震勘探的必要補(bǔ)充或替代技術(shù)；在地震勘探可行區(qū)，非地震勘探技術(shù)可為構(gòu)造的含油氣情況提供重要信息，為鉆井部署提供參考資料；即使是在油田開(kāi)發(fā)中，也對(duì)油氣層的描述及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)起到特殊作用[1-9]。

目前全國(guó)主要盆地均大規(guī)模開(kāi)展了重力、磁法、電法勘探工作。四川盆地經(jīng)過(guò)多年的非地震勘探，也積累了一些高精度的非地震資料。2018 年永探1井在二疊系火山巖地層測(cè)試，獲氣22.5×104m3/d，雙探9 井又在山前帶推覆體下盤(pán)二疊系鉆遇良好白云巖儲(chǔ)層，揭示了該領(lǐng)域具有巨大的勘探潛力。為了盡快落實(shí)永探1 井區(qū)獲氣火山巖的分布范圍以及山前帶的擴(kuò)大勘探范圍，筆者嘗試通過(guò)發(fā)揮非地震勘探優(yōu)勢(shì)，以彌補(bǔ)地震勘探的不足。通過(guò)大量基礎(chǔ)調(diào)研，系統(tǒng)收集、整理有關(guān)資料，吸收消化盆地內(nèi)已有地質(zhì)成果，分析盆地內(nèi)地層的重磁電物性特征，建立不同的地質(zhì)模型進(jìn)行試驗(yàn)，確定了不同非地震方法能夠識(shí)別到的最小地質(zhì)體，為四川盆地下步非地震部署和處理解釋提供技術(shù)支撐[10-14]。

1 勘探現(xiàn)狀

四川盆地地震勘探主要以二維覆蓋為主，近年來(lái)，針對(duì)川中地區(qū)下古生界—震旦系、開(kāi)江—梁平海槽二疊系礁灘、川西北部下二疊統(tǒng)開(kāi)展了三維連片地震勘探。非地震勘探在盆地內(nèi)開(kāi)展較少，主要是20 世紀(jì)80 年代以前完成的覆蓋全盆地的重力資料以及航磁資料。自2013 年開(kāi)始，陸續(xù)在貓兒灘、高石梯—龍女寺和楓順場(chǎng)構(gòu)造3 個(gè)地區(qū)分4 個(gè)年度，完成重力面積勘探4 323 km2，重力、磁力、電法剖面共22 條，總長(zhǎng)1 600 km。另外，1999年在揚(yáng)子地臺(tái)部署了一條從松潘到湖南邵陽(yáng)的重、磁、電大剖面，其中穿越四川盆地及周緣長(zhǎng)約800 km；2017 年中國(guó)石油在盆地中部完成了400 km重磁電剖面(圖1)。盆地非地震資料年代跨度大，分布不均勻，嚴(yán)重制約了四川盆地非地震勘探技術(shù)的發(fā)展[15-16]。

2 地層、巖石的重磁電物性特征

2.1 密度特征

圖1 四川盆地非地震勘探程度圖

在重力異常解釋中，巖石密度（或巖層間的密度差）是必不可少的參數(shù)。選擇在巴顏喀拉褶皺帶、龍門(mén)山斷裂帶、四川臺(tái)陷針對(duì)不同層系做了密度值測(cè)量分析，認(rèn)為四川盆地存在2 個(gè)主要的密度界面，即上三疊統(tǒng)與其下伏地層間、震旦系與基底之間分別存在－0.23 g/cm3、－0.14 g/cm3的差異。

在《四川省重力、航磁異常綜合研究》報(bào)告中列出了若干沉積巖、變質(zhì)巖密度特征值（表1），可以看出，砂巖、頁(yè)巖、礫巖的密度值較低，介于2.12 ～2.43 g/cm3；板巖、千枚巖、片巖的密度值中等，介于2.58 ～2.66 g/cm3；石灰?guī)r、白云巖、大理巖的密度值較高，介于2.70 ～2.77 g/cm3。但各巖石的密度變化均較大，資料處理解釋時(shí)需結(jié)合其他資料進(jìn)行綜合分析。

表1 四川盆地沉積巖、變質(zhì)巖密度特征值統(tǒng)計(jì)表

綜上所述，四川盆地沉積地層發(fā)育多個(gè)密度界面，其中上覆須家河組底、基底頂面是統(tǒng)一的密度界面，這兩個(gè)密度界面均可引起顯著的異常。其他界面需要分地區(qū)、分層位進(jìn)行具體研究，其造成的重力異常也較弱，需開(kāi)展針對(duì)性的處理，才能有效獲取。

2.2 磁性特征

在巴顏喀拉褶皺帶、龍門(mén)山斷裂帶、四川臺(tái)陷針對(duì)不同層系做的磁性特征分析，具有如下特征：

2） 變質(zhì)類(lèi)巖石磁性極不均勻，變質(zhì)程度深、火山質(zhì)或含火山質(zhì)的巖石磁性相對(duì)強(qiáng)；出露地表的淺—中等程度變質(zhì)的褶皺基底一般具有弱磁性，弱磁性原因主要巖性是海相碳酸鹽巖、碎屑復(fù)理石沉積建造變質(zhì)，部分含火山巖或火山碎屑巖。

3） 沉積巖類(lèi)巖石磁性最弱，一般磁化率均在50×10-64πSI 以下，但亦有例外，當(dāng)沉積巖類(lèi)巖石中含有磁鐵礦物時(shí)，該沉積巖即會(huì)具有一定的磁性。比如，盆地中部和西部地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組地層主要為一套紫紅色頁(yè)巖、泥砂巖和泥灰?guī)r，其中含有較多的磁鐵礦顆粒（2%～8%），呈星散狀分布于巖石中，具有一定的磁性；而在川東地區(qū)巖性為正常沉積的灰色石灰?guī)r（大冶組），屬于基本無(wú)磁性地層。

目前，已在四川盆地較多的鉆孔中見(jiàn)到峨眉山玄武巖，華鎣山區(qū)亦有發(fā)現(xiàn)，故在四川盆地中以玄武巖為磁源體的磁異常[17-18]。

綜上所述，四川盆地磁性巖石及磁性巖層主要是巖漿巖、基性火山巖和深變質(zhì)的結(jié)晶基底。四川盆地中沉積巖層，由于磁性較弱，并在沉積蓋層內(nèi)受褶皺構(gòu)造控制，一般只能引起局部的小異常，如重慶北碚至江津一帶的中梁山背斜，因下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）和中侏羅統(tǒng)沙溪廟組（J2s）的褶皺陡立而形成連續(xù)性較好的線狀磁異常。

2.3 電性特征

四川盆地面積大，位于盆地的不同位置、各地層的巖性可能不同，對(duì)應(yīng)的地層電性結(jié)構(gòu)可能存在差異。

根據(jù)川西北楓順場(chǎng)地區(qū)的鉆井統(tǒng)計(jì)結(jié)果，結(jié)合野外露頭實(shí)測(cè)的電阻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果，綜合分析認(rèn)為，該區(qū)存在以下6 套主要電性層：

白堊系—三疊系須家河組統(tǒng)計(jì)的電阻率最低，一般約300 Ω·m，局部礫巖體可達(dá)1 000 Ω·m。

現(xiàn)代人長(zhǎng)期面對(duì)電視、電腦、手機(jī)等各種屏幕或電子產(chǎn)品，更愿意在網(wǎng)絡(luò)中與人無(wú)壓力地交流或發(fā)表意見(jiàn)，缺少與現(xiàn)實(shí)中人交流的主動(dòng)性與技巧。所以針對(duì)此情況，我才設(shè)置此次活動(dòng)，平時(shí)也開(kāi)展關(guān)于友情、心理健康等的主題班會(huì)，還分男女抽簽，全班分組搞游園或文體活動(dòng)，這些活動(dòng)都是為了讓他們?cè)诰o張學(xué)習(xí)之余，能夠主動(dòng)敞開(kāi)心扉，通過(guò)口頭紙筆等形式真心交流，希望三年間能收獲滿(mǎn)滿(mǎn)的友情和無(wú)悔的青春。我相信，這樣長(zhǎng)期地有形無(wú)形地教育滲透，會(huì)讓他們的性情成長(zhǎng)得較為健康陽(yáng)光，更易融入社會(huì)。

三疊系的雷口坡組—嘉二段電阻率變化較大，相對(duì)于上覆、下伏地層來(lái)說(shuō)，表現(xiàn)為高阻特征，電阻率平均約1 000 Ω·m。

三疊系的嘉一段—飛一段的電阻率較低，一般約500 Ω·m，表現(xiàn)為低阻特征。

二疊系的長(zhǎng)興組至泥盆系的電阻率較高，一般約8 000 Ω·m，表現(xiàn)為高阻特征。

志留系—寒武系相對(duì)上覆地層來(lái)說(shuō)，電阻率比較低，一般約1 000 Ω·m，整體表現(xiàn)為下部低阻層特征。

前寒武系電阻率最小為8 000 Ω·m，通常約10 000 Ω·m，表現(xiàn)為基底高阻特征。

通過(guò)上述分析可見(jiàn)，四川盆地深層裂陷、火山巖以及古剝蝕面可以引起明顯的重磁電異常，反之通過(guò)研究重磁電異常特征，可以研究盆地深層裂陷、火山巖和古剝蝕面的分布[19-22]。

3 識(shí)別精度

3.1 重磁力勘探

目前，重力、磁力勘探均采用的同點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量，在油氣勘探上一般是先部署重力，然后再考慮磁力是否同時(shí)實(shí)施。因此討論重磁測(cè)網(wǎng)與地下地質(zhì)體的關(guān)系主要是針對(duì)重力進(jìn)行論證和部署。為了探討重力對(duì)深層地質(zhì)體的分辨能力，根據(jù)四川盆地深層目標(biāo)的大致埋藏深度，設(shè)計(jì)了不同規(guī)模的地質(zhì)模型，進(jìn)行正演計(jì)算，討論重力對(duì)深層地質(zhì)體的預(yù)測(cè)精度。

根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)了不同規(guī)模的地質(zhì)體（圖2）進(jìn)行正演模擬，地質(zhì)體頂面埋深6.0 km，寬度分別為20.0 km、10.0 km、5.0 km、2.0 km，厚度分別為0.5 km、1.0 km、2.0 km、3.0 km、4.0 km、5.0 km，根據(jù)密度特征取密度差0.05 g/cm3，計(jì)算其不同規(guī)模、埋深引起的重力異常（圖3）。

按照其探測(cè)分辨率是重力儀觀測(cè)3 倍計(jì)算其不同規(guī)模、埋深引起的重力異常，考慮到野外重力儀觀測(cè)精度介于（0.03 ～0.04）×10-5m/s2，當(dāng)?shù)叵碌刭|(zhì)體埋深大于6.0 km，與圍巖密度差大于0.05 g/cm3，地質(zhì)體寬度大于2.0 km，厚度大于1.0 km 時(shí)，不同規(guī)模的地質(zhì)體引起的異常值均大于0.1×10-5m/s2；當(dāng)?shù)刭|(zhì)體寬度大于5.0 km，厚度大于0.5 km 時(shí)，不同規(guī)模的地質(zhì)體引起的異常值均大于0.1×10-5m/s2（圖3），基本能夠滿(mǎn)足重磁力勘探在基底斷裂和山前帶構(gòu)造的展布格局及構(gòu)造演化研究方面的應(yīng)用。

圖2 重力勘探地質(zhì)體模型示意圖

圖3 不同地質(zhì)模型引起的重力異常對(duì)比圖

結(jié)果表明地質(zhì)體寬度大于2.0 km，地質(zhì)體沉積巖厚度大于1.0 km 時(shí)，引起的異常能被觀測(cè)到并被識(shí)別出來(lái)。當(dāng)密度差大于0.05 g/cm3，在地質(zhì)體同等厚度的情況下，可探測(cè)的地質(zhì)的寬度可以更小?；蛘弋?dāng)密度差大于0.05 g/cm3，在地質(zhì)體同等寬度的情況下，可探測(cè)的地質(zhì)體的厚度可以更小。

根據(jù)重力測(cè)量對(duì)地質(zhì)體的識(shí)別能力，要求每條測(cè)線控制每個(gè)地質(zhì)體測(cè)點(diǎn)密度大于3 個(gè)，則認(rèn)為觀測(cè)異?？煽?。因此，當(dāng)探測(cè)地質(zhì)體寬度大于2.0 km 時(shí)，重力測(cè)點(diǎn)間距小于500.0 m 可以滿(mǎn)足勘探要求。

圖4 是貓兒灘重力測(cè)量實(shí)際資料按照不同測(cè)網(wǎng)進(jìn)行的成圖，可見(jiàn)隨著測(cè)網(wǎng)密度的加大，對(duì)地下地質(zhì)體的分辨能力逐漸提高。其中測(cè)網(wǎng)4.0 km×4.0 km 僅能看到地質(zhì)構(gòu)造的趨勢(shì)，可以探測(cè)寬度大于10.0 km 的地質(zhì)體引起的重力異常。測(cè)網(wǎng)4.0 km×2.0 km、2.0 km×2.0 km 重力異常的信息越來(lái)越豐富，可以探測(cè)寬度大于8.0 km的地質(zhì)體引起的重力異常。當(dāng)測(cè)網(wǎng)2.0 km×0.5 km 時(shí)，可以探測(cè)寬度4.0 km 的地質(zhì)體引起的重力異常。

圖4 不同測(cè)網(wǎng)觀測(cè)的布格重力異常對(duì)比圖

圖5 是川中大足附近重力測(cè)量實(shí)際資料按照不同測(cè)網(wǎng)進(jìn)行的成圖，其中圖5-a 區(qū)域重力是20世紀(jì)80 年代以前采集，測(cè)網(wǎng)和重力觀測(cè)精度不詳，圖5-b和圖5-c均為1989年采集按照不同測(cè)網(wǎng)成圖。從圖5-a 與圖5-b、c 對(duì)比看，二者的形態(tài)差別較大，可見(jiàn)20 世紀(jì)80 年代以前采集的重力資料測(cè)網(wǎng)稀、重力觀察精度低，對(duì)地下地質(zhì)體的分辨能力差。1989 年采集重力資料細(xì)節(jié)豐富，重力測(cè)網(wǎng)較密、重力觀測(cè)精度高；從圖5-b 測(cè)網(wǎng)1.00 km×1.00 km與圖5-c 測(cè)網(wǎng)0.25 km×0.25 km 對(duì)比看，測(cè)網(wǎng)0.25 km×0.25 km 獲得的重力異常對(duì)地質(zhì)體的分布能力顯著提高。

圖5 川中大足地區(qū)不同測(cè)網(wǎng)觀測(cè)的布格重力異常對(duì)比圖

3.2 電法勘探

電法勘探主要分為利用天然場(chǎng)源的大地電法和利用人工源的廣域電法，觀測(cè)方式有2D 剖面觀測(cè)和3D 面元觀測(cè)。利用人工源的廣域電法是一種頻率域電法勘探方法，通過(guò)發(fā)送與接收不同頻率的信號(hào)來(lái)探測(cè)不同深度的地電信息[23-24]。無(wú)論哪種觀測(cè)方式，電法勘探的分辨率主要與地質(zhì)體的規(guī)模有關(guān)，即與地質(zhì)體的寬度和厚度有關(guān)。

根據(jù)四川盆地的地表?xiàng)l件和以往電法勘探的經(jīng)驗(yàn)，一般只部署500 m 或250 點(diǎn)距的電法勘探，廣域電測(cè)法勘探可以部署50 m 點(diǎn)距[22]。按照經(jīng)驗(yàn)，在埋深6.0 km 以下，電法的縱向分辨率大于500 m，因此在設(shè)計(jì)地質(zhì)模型時(shí)，主要考慮在天然場(chǎng)源的大地電法勘探方法下不同地質(zhì)體寬度。

參考目前四川盆地勘探深度已經(jīng)大于6.0 km，設(shè)計(jì)地質(zhì)體埋深6.0 km，地質(zhì)體寬度分別為20.0 km、10.0 km、5.0 km，厚度3.0 km 的模型，按照電性特征，淺層電阻率取5 000 Ω·m，地質(zhì)體取2 000 Ω·m，基巖取10 000 Ω·m ，計(jì)算不同規(guī)模地質(zhì)體引起的電性異常（圖6），討論電法的分辨率。

結(jié)果表明在天然場(chǎng)源的大地電磁法勘探方法下，當(dāng)電法點(diǎn)距250 m，地質(zhì)體埋深大于6.0 km，地質(zhì)體寬度大于5.0 km 引起的電性異常均可探測(cè)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)體與圍巖的電阻率差異大于5 倍時(shí)，在地質(zhì)體同等厚度的情況下，電法點(diǎn)距減小，可探測(cè)的地質(zhì)體寬度可以更小。

4 結(jié)論

1）通過(guò)已有非地震資料和巖性體物性的分析研究，四川盆地深層裂陷、火山巖以及古剝蝕面可以引起明顯的重磁電異常，非地震勘探技術(shù)具有有效的識(shí)別能力。

2）由于四川盆地面積大，經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，盆地地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地層巖性和山前帶構(gòu)造復(fù)雜。非地震勘探具備在地形及地下復(fù)雜地區(qū)識(shí)別地質(zhì)體的優(yōu)勢(shì)，目前的非地震勘探精度有能力解決基底斷裂和山前帶構(gòu)造的展布格局和構(gòu)造演化研究。

圖6 不同模型的電阻率正演剖面對(duì)比圖