呂 嶸，陳孝紅，王傳尚，王建坡，張保民，陳 林，田 巍，苗鳳彬，張國濤

（中國地質調查局武漢地質調查中心，武漢430205）

湘中漣源凹陷礦產資源豐富，是石油天然氣以及頁巖氣等非常規(guī)能源礦產的重要調查評價地區(qū)。該區(qū)油氣勘探工作始于20 世紀60 年代，先后鉆探了幾十口天然氣探井，且多口井有良好的氣體顯示或低產氣流[1]。漣源凹陷受多期、多層次的滑脫構造改造，構造樣式復雜[2－5]，在早期的勘探中， 對地下構造及沉積環(huán)境特征的認識，主要依靠為數不多的淺井和地表露頭剖面資料進行推測， 認知難度較大。地震相是一定環(huán)境中所形成的沉積物地震反射特征總和，地震相分析包括對地震資料的識別和沉積環(huán)境解釋，二者互為因果，缺一不可[6－8]。運用地震反射結構特征分析開展地下沉積相帶研究為比較準確直觀的方法， 但目前在湘中漣源凹陷開展較少。 本文利用2018 年采集的二維地震資料開展佘田橋組臺盆相地震響應特征及反射層結構特征分析，預測臺盆相分布范圍，為本區(qū)頁巖氣參數井提供部署方向。

1 泥盆紀佘田橋組沉積特征

漣源凹陷位于湘中坳陷北端，整體呈NWW 向展布， 沉積基底為前泥盆紀地層， 區(qū)域構造線呈NE－NNE 向，面積約 6770 km2（圖 1）。

佘田橋組沉積時期， 在整體性抬升構造背景下， 前期形成的臺地和臺間盆地發(fā)生差異抬升，形成了臺間盆地進一步擴大的開闊臺地和臺間盆地相間的沉積格局。 漣源地區(qū)主要發(fā)育臺間盆地相、臺地相沉積[9－12]，其中臺間盆地相區(qū)主要呈NE－SW向條帶狀展布，主要發(fā)育厚層灰黑色、黑色泥頁巖及?。駥幽噘|灰?guī)r、泥質條帶灰?guī)r，局部可見條帶狀－透鏡狀黃鐵礦結核發(fā)育， 指示整體深水還原環(huán)境，有利于有機質堆積及保存；臺地相區(qū)在區(qū)內廣泛發(fā)育，主要由中－厚層泥灰?guī)r、泥質灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾泥巖組成（圖2）。

圖1 湘中坳陷構造單元劃分Fig.1 Division of structural units in Xiangzhong Depression

圖2 漣源凹陷泥盆系佘田橋組巖相圖Fig.2 Lithofacies map of Devonian Shetianqiao Formation in Lianyuan Depression

1.1 盆地相

為發(fā)育在碳酸鹽巖臺地內的相對深水凹陷沉積，主要形成于因斷裂活動形成的裂陷盆地或凹槽內，多呈長條狀展布，水深數十米～幾百米不等[13-15]。研究區(qū)內臺間盆地具有水體較深、 沉積物顆粒細、色暗、層薄特點，由于陽光和氧氣不足，藻類絕跡、底棲生物大量減少， 主要以浮游生物、 游泳類生物為主。泥巖巖心中可見竹節(jié)石呈薄層狀密集分布，保存完整，無破碎和磨損，表明沉積環(huán)境為較深、靜水水體。局部見透鏡體狀黃鐵礦結核順層分布，反映黃鐵礦良好自生長條件，指示穩(wěn)定還原環(huán)境，在湘新地3井巖心明顯可見（圖3），其巖性主要為深灰色厚層泥質灰?guī)r、泥質條帶灰?guī)r夾暗色薄層灰質泥頁巖等；佘田橋組盆地相沉積在新化地區(qū)明顯發(fā)育， 巖性主要為硅質泥頁巖、含鈣質泥頁巖，偶見灰?guī)r透鏡體。

1.2 臺地相

區(qū)內臺地相主要位于正常浪基面之下和水深200 m 之間，該環(huán)境水體循環(huán)往往受到一定限制[16-18]。研究區(qū)內主要發(fā)育于佘田橋組晚期，整體上水體較為安靜，陽光較充足，水體含有較為充足氧氣。其巖性主要由深灰色泥質灰?guī)r、鈣質泥巖組成，中到厚層狀，生物化石少見，主要發(fā)育于佘田橋組上部，內部層理不明顯，主要為水平層理。

圖3 漣源凹陷佘田橋組臺地相和盆地相典型沉積特征Fig.3 Typical sedimentary characteristics of basin and platform facies of Shetianqiao Formation in Lianyuan Depression

根據湘新地3 井實鉆情況，垂向上，佘田橋組主要可分為兩段， 盆地相沉積主要發(fā)育在下段，巖性主要為灰黑色泥頁巖夾深灰色中-薄層細砂巖，為頁巖氣集中段。 佘田橋組下段1040 ～1267 m 共227 m 為含氣頁巖集中段，含氣頁巖集中段氣測明顯異常，全烴含量4% ～8%左右，最高達22.34%；現場解吸總氣量為 1.46 ～ 2.62 m3／t，平均 2.01 m3／t，水浸實驗有較強氣泡，收集氣體能點火，為盆地相。中上段主要表現為灰色-深灰色厚層泥質灰?guī)r與灰色中-厚層灰?guī)r互層，局部夾中-薄層泥灰?guī)r、生屑灰?guī)r，向上泥灰?guī)r厚度變大，為臺地相（圖4）。

2 佘田橋組地震相特征

地震相包括地震反射層的外形結構、 頻率、振幅及連續(xù)性等相。 振幅、頻率、連續(xù)性在識別巖性、巖相中起重要作用，反射層外形結構則反映了沉積前的古地貌，是地震相中變化最大的相，常見有平行、 亞平行、前積、上超、下超等反射結構[19]。把已知鉆井點的地質情況，通過合成地震記錄與地震反射記錄結合起來，將巖性、巖相變化與地震反射特征聯(lián)系起來，由此賦予各種地震相類型相應的地質含義，并據地震相單元的分布分析沉積環(huán)境[20]。

本次研究所用地震資料為2018 年采集的四條二維地震測線，分別為：2018HX-Z1 線，滿覆蓋長度11 km；2018HX-Z2，滿覆蓋長度 19 km；2018HZ-Z3，滿覆蓋長度30 km；2018HZ-Z4， 滿覆蓋長度25 km；合計 85 km（圖 5）。

2.1 井震合成記錄標定

圖4 漣源凹陷湘新地3井佘田橋組沉積相綜合柱狀圖Fig.4 Comprehensive column map of sedimentary facies of Shetianqiao Formation of Well Xiangxindi 3 in Lianyuan Depression

測井資料是進行層位標定最直接最準確的方法，利用所測得的聲波時差和密度可直接求得反射系數序列，然后與剖面頻率相一致的子波褶積得到合成地震記錄道，由此對剖面進行標定。 區(qū)內測井資料較少，僅有湘新地3 井的測井資料可用，研究區(qū)主要以該井的合成地震記錄為基礎進行標定。

湘新地3 井處于研究工區(qū)西南部，完鉆地層為跳馬澗組 （表1）。 湘新地3 井佘田橋組底部1040～1267 m 井段黑色頁巖TOC 含量0.47%-3.48%，平均1.5%，獲良好頁巖氣顯示（圖4）。 對湘新地3井1040 ～1267 m 井段共227 m 含氣頁巖段進行了精細標定，并明確了本區(qū)佘田橋組含氣頁巖段的地震反射響應特征（圖6）。

湘新地3 井含氣頁巖段頂部界面為砂巖與泥頁巖接觸，底部界面為泥頁巖與灰?guī)r段接觸，巖性的差異性會形成明顯強振幅反射，且含氣頁巖段內部多夾泥灰?guī)r及細砂巖條帶， 內部波組抗差異較大，易形成多套強振幅反射波組，結合湘新地3 井測井曲線特征， 明確了湘新地3 井1040 ～1267 m共227 m 含氣頁巖集中段的地震響應特征為4-5個相位組合的連續(xù)強振幅反射波組，剖面上反射特征清晰。

區(qū)域地質研究表明，泥盆系底部與下伏奧陶系為不整合接觸[21]，巖性波阻抗差異大易形成強反射界面。 湘新地3 井完鉆層位為泥盆系底部跳馬澗組，臨近該不整合面，結合湘新地3 井的合成記錄標定， 從而在地震剖面上識別出了該不整合面，特征表現為界面頂部為連續(xù)強振幅反射， 內部有2-3個相位的強振幅反射，在區(qū)域上穩(wěn)定，可作為區(qū)域標志層。 基于該不整合面的控制和湘新地3 井含氣頁巖段的精細標定，開展全區(qū)不整合面、含氣頁巖氣頂和含氣頁巖氣底三套層位的閉合解釋追蹤。

圖5 新化地區(qū)二維地震測線分布圖Fig.5 2-D Seismic line distribution map in Xinhua area

表1 湘新地3井鉆井分層數據表Table 1 Drilling stratification data of Well Xiangxindi 3

圖6 湘新地3井1040-1267 m含氣頁巖集中段合成記錄標定Fig.6 Calibration of synthetic records of 1040-1267 m gas-bearing shale concentrated section in Xiangxindi Well 3

2.2 地震響應特征

從湘新地3 井鉆探巖性分析， 佘田橋組520 ～1040 m 井段之間為臺地相沉積，主要為灰?guī)r發(fā)育區(qū)，內部巖性差異不大，地震響應特征為一套不連續(xù)弱振幅-雜亂結構反射特征； 該井頁巖氣集中段（1040 ～1267 m）為臺盆相，地震響應特征為連續(xù)強振幅-平行結構反射特征； 下部棋梓橋組巖性以灰?guī)r為主，巖性波阻抗差異不大，內部反射特征為不連續(xù)弱振幅-亞平行結構， 為臺地相響應特征；底部泥盆系與奧陶系之間不整合面則為明顯的連續(xù)強振幅反射特征。 因此湘新地3 井縱向上地震相反射特征可總結為 “不連續(xù)弱振幅-連續(xù)強振幅-不連續(xù)弱振幅-連續(xù)強振幅” 的四層結構（圖 7）。

圖7 湘新地3井地震相特征剖面圖Fig.7 Seismic facies characteristic profile of Well Xiangxindi 3

基于上述認識， 在地震相特征分析基礎上，在湘新地3 井含氣頁巖集中段1040 ～1267 m 標定氣頂和氣底的層位處開取合適時窗（氣頂上開30 ms，氣底下開30 ms），利用振幅的差異性，開展區(qū)域沉積地震相平面預測，刻畫了兩種不同地震相的展布范圍，其中黃紅色為相對強振幅的盆地相，綠藍色為中-弱振幅的臺地相（圖8）。 佘田橋組頁巖氣有利相區(qū)呈北東向條帶狀展布，已有良好氣顯的湘新地3 井處于有利相區(qū)，有利相區(qū)的地震相預測為該區(qū)頁巖氣勘探部署提供了有力依據，目前已在更為有利的區(qū)域部署一口頁巖氣參數井。

圖8 新化地區(qū)佘田橋組地震相預測圖Fig.8 Seismic Facies Map of Shetianqiao Formation in Xinhua Area

3 結語

（1）湘中漣源凹陷泥盆系佘田橋組為臺盆相間的沉積特征，盆地相為有利的頁巖氣富集區(qū)，實鉆井也得到了驗證，具有較大的勘探潛力，目前已部署一口頁巖氣參數井。

（2）利用地震相特征分析開展有利相區(qū)預測為較直觀有效的技術方法，泥盆紀佘田橋組臺地相地震反射特征為不連續(xù)弱振幅雜亂-亞平行結構，盆地相地震反射特征為連續(xù)強振幅平行結構，平面預測與實鉆井情況一致。

（3）漣源凹陷佘田橋組臺地相和臺盆相地震響應特征明顯，對頁巖氣有利區(qū)預測具有較好的指導意義。