孫 龍，杜 輝，蒲仁海，韓 強(qiáng),2.

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安 710069；2.中石化西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆烏魯木齊 830011)

隱蔽油氣藏最早是由卡爾在1880年提出， Levorson 于1964對(duì)其進(jìn)行研究并分類(lèi)[1-3]，國(guó)內(nèi)對(duì)其研究始于朱夏[4]、胡見(jiàn)義等[5]。針對(duì)隱蔽油氣藏的勘探中存在的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)學(xué)者提出一系列指導(dǎo)勘探的理論方法, 如層序地層學(xué)理論、坡折帶理論、相勢(shì)耦合控藏、復(fù)式輸導(dǎo)體系理論、三元控藏理論等[6-11]。除此之外，高精度三維地震勘探、測(cè)井約束反演、三維可視化、地震屬性分析等技術(shù)進(jìn)步為隱蔽油氣藏的勘探提供了支持[12-16]。近年來(lái)隱蔽油氣藏的勘探取得了一些進(jìn)展[1]，尤其是基于疊前地震資料彈性參數(shù)反演和流體識(shí)別技術(shù)及基于地層含氣后地震頻譜中低頻能量相對(duì)升高和高頻能量相對(duì)降低等技術(shù)方法的應(yīng)用取得了重要效果[17-20]。傳統(tǒng)的含氣檢測(cè)如亮點(diǎn)法僅適用于埋深淺、時(shí)代新、砂巖速度小于泥巖速度的情況。暗點(diǎn)即振幅減弱多由巖性或沉積相變化引起，真正由于含氣引起的暗點(diǎn)在地震資料中極為少見(jiàn)。AVO類(lèi)型法主要基于疊前資料，計(jì)算量大，很難進(jìn)行大面積推廣，且存在約一半的多解性。疊前彈性參數(shù)要求具高質(zhì)量的疊前偏移道集地震資料，運(yùn)算量和難度大，難以大面積普及推廣。相比較而言，衰減法含氣檢測(cè)適用地質(zhì)條件廣、計(jì)算量小、對(duì)井依賴(lài)程度低、對(duì)于高中低不同儲(chǔ)蓋層波阻抗差的氣層均有效，較適用于隱蔽油氣藏的勘探。大部分儲(chǔ)層含氣后會(huì)出現(xiàn)地震波高頻衰減、低頻共振、主頻降低[21]。Mitchell等于1996年提出通過(guò)計(jì)算吸收系數(shù)參數(shù)估計(jì)吸收高頻能量的EAA法[22]，國(guó)內(nèi)孫璞等[23]、李明娟等[24]、李燦燦[25]利用斜率法進(jìn)行了衰減含氣檢測(cè)，除此之外，與衰減有關(guān)的瞬時(shí)頻率包絡(luò)加權(quán)法、振幅差值屬性法、相干體能量法、有效帶寬法、中心頻率法等也被應(yīng)用于含氣檢測(cè)中[26-27]。

塔里木盆地作為我國(guó)第二大產(chǎn)氣盆地，在奧陶系至新近系發(fā)現(xiàn)了許多油氣藏，除奧陶系碳酸鹽巖巖溶和裂縫油氣藏外，大部分為砂巖構(gòu)造油氣藏，非構(gòu)造油氣藏成功預(yù)測(cè)的實(shí)例較少。前人研究表明，該盆地具備形成大量碎屑巖地層巖性油氣藏的有利地質(zhì)條件[28-29]，地層巖性圈閉油氣藏勘探潛力仍然十分巨大[29-30]。本文在前人勘探理論的指導(dǎo)下采用地震波衰減含氣檢測(cè)結(jié)合成藏地質(zhì)條件分析的方法試圖探索出一個(gè)非構(gòu)造圈閉識(shí)別的有效方法。研究結(jié)果表明，衰減含氣檢測(cè)對(duì)于碳酸鹽溶洞、裂縫—溶洞型儲(chǔ)層具有較好的應(yīng)用效果，而對(duì)于以裂縫為主的儲(chǔ)層應(yīng)用效果不理想，并在于奇東三維地震區(qū)識(shí)別出了一個(gè)東河砂巖儲(chǔ)層的斷裂—地層復(fù)合圈閉可能油氣藏。

1 地質(zhì)概況

于奇東三維地震區(qū)位于塔里木盆地沙雅隆起中段，阿克庫(kù)勒凸起東北部，東鄰草湖凹陷，是塔河油田外圍主要的勘探區(qū)(圖1)[31]。阿克庫(kù)勒凸起在加里東中晚期形成雛形，海西期經(jīng)擠壓抬升改造基本定型，后期經(jīng)過(guò)印支、燕山和喜山運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步改造成為大型古隆起[32-33]。于奇東地區(qū)由3個(gè)構(gòu)造層組成，分別是奧陶系為主體的南東陡傾單斜，泥盆系東河砂巖、石炭系主體的東傾低緩單斜和二疊、三疊及侏羅系南北高中間低的向斜構(gòu)造，3個(gè)構(gòu)造層之間呈角度不整合接觸(圖2)。

研究區(qū)發(fā)育多套儲(chǔ)蓋組合，中下奧陶統(tǒng)以泥晶灰?guī)r為主，發(fā)育裂縫—孔洞型儲(chǔ)層，局部裂縫型儲(chǔ)層，孔洞多被方解石充填或半充填。前人研究表明，研究區(qū)奧陶系孔洞主要形成于加里東晚期—海西早期[31,34]。東河砂巖在研究區(qū)為一套海侵背景下形成的從西南向東北超覆的穿時(shí)濱海相—三角洲相砂巖，研究區(qū)位于東河砂巖尖滅帶[35-37]，具體表現(xiàn)為東河砂巖超覆于奧陶系之上并向北西尖滅。研究區(qū)烴源巖為阿克庫(kù)勒凸起東南側(cè)滿(mǎn)加爾坳陷寒武系—奧陶系下統(tǒng)富含有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖和碳酸鹽巖，生烴條件較好[38]。

2 資料與方法

于奇東三維地震覆蓋面積為1 400 km2，基準(zhǔn)面為1 000 m，采樣率為2 ms，目的層主頻約25 Hz。

目前鉆有9口探井，其中YQD1、YQ8和YQ12為產(chǎn)氣井，YQD1井日產(chǎn)氣約為4.4×104m3，YQ12井日產(chǎn)氣約為1.0×104m3，YQ8井日產(chǎn)氣約為1.3×104m3，產(chǎn)氣層為一間房組和鷹山組灰?guī)r裂縫與巖溶儲(chǔ)層。

由于巖層屬于非完全彈性介質(zhì)，其黏滯性導(dǎo)致地震波的能量以熱能的形式散失，散失受巖石性質(zhì)、厚度、地震波頻率及其所含流體的性質(zhì)共同控制[39-41]。當(dāng)?shù)貙又泻刑烊粴鈺r(shí)，地層對(duì)高頻成分吸收就較含其他流體時(shí)更強(qiáng)，出現(xiàn)低頻共振高頻衰減的現(xiàn)象[42]，衰減含氣檢測(cè)的各種方法均基于此機(jī)理。地震波在含氣層的衰減在頻譜圖上具有4個(gè)特征：峰頻降低、低頻能量增強(qiáng)、高頻能量減弱以及高、低頻衰減梯度增大(圖3)。利用衰減法識(shí)別隱蔽氣藏包含兩步：第一，以頻譜分解計(jì)算搜尋目的層具有低頻能量相對(duì)升高和高頻能量相對(duì)降低的層位和平面位置。第二，分析衰減異常層位的構(gòu)造和沉積相，確定異常區(qū)是否存在圈閉和成藏條件，以降低衰減含氣檢測(cè)的多解性。含氣層主頻降低是衰減最顯著的特征，鄂爾多斯盆地上、下古生界含氣層一般會(huì)出現(xiàn)5～10 Hz的主頻降低[43]。在每5 Hz的分頻能量體中較低頻的峰頻能量與兩側(cè)及平均能量的差值能較好地表征衰減造成的低頻能量相對(duì)升高的現(xiàn)象，用于確定三維地震區(qū)的衰減異常層位和區(qū)域。但是地震波衰減現(xiàn)象并不是只發(fā)生在工業(yè)氣藏的情況下，在微含氣和存在其他低速地層時(shí)也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似衰減，所以，同時(shí)需要進(jìn)行衰減成因和圈閉及成藏條件分析，才能更好地用于隱蔽油氣藏預(yù)測(cè)。

地質(zhì)要素分析包括目的層儲(chǔ)蓋組合分析、構(gòu)造分析、沉積相與儲(chǔ)層展布分析、圈閉類(lèi)型和成藏條件分析等，在此基礎(chǔ)之上分析目的層頂面構(gòu)造、斷裂、地層尖滅、不整合面等確定圈閉類(lèi)型，并通過(guò)其對(duì)異常邊界的控制作用、非含氣低速巖性的排除等進(jìn)一步確定氣藏的可靠性和降低衰減含氣檢測(cè)法的多解性。

3 奧陶系碳酸鹽巖已知?dú)獠厮p檢測(cè)

3.1 氣藏特征

研究區(qū)產(chǎn)氣層主體為奧陶系灰?guī)r儲(chǔ)層，位于其頂界下方0～131 m之間。研究區(qū)相干體斷裂解釋及奧陶系頂界T74相位等T0圖分析表明，奧陶系頂面為被三組斷裂切割的單斜構(gòu)造，這三組斷裂分別呈NNE、NE、NEE方向延伸，前人研究認(rèn)為其分別為加里東中期、加里東晚期—海西早期以及海西期形成[34]。YQ12井位于斜坡上三組斷裂的交匯處，YQ8和YQD1附近只發(fā)育NEE向斷裂。取芯、綜合測(cè)井和成像測(cè)井分析表明，YQD1井奧陶系儲(chǔ)層巖性為黃灰色油跡泥晶灰?guī)r，上部9 m以裂縫—孔洞型儲(chǔ)層為主，下部12.5 m為裂縫型儲(chǔ)層。YQ8、YQ12井奧陶系儲(chǔ)層巖性為深灰色泥晶灰?guī)r，裂縫被方解石充填，溶孔、溶洞發(fā)育，屬于裂縫—孔洞型儲(chǔ)層。

研究區(qū)奧陶系氣藏C1含量為90.93%，C2含量為2.22%，C3含量為0.53%，CO2含量為3.57%，N2含量為2.41%，相對(duì)密度為0.62，屬于濕氣；YQD1井天然氣中H2S氣體的含量為48.5×10-6m3/m3，含量超標(biāo)。氣油比介于7 000～21 000之間，屬于凝析氣藏。凝析油含量介于40～118 g/m3之間，屬于中低凝析油的凝析氣藏，溫度壓力系統(tǒng)正常。即研究區(qū)氣藏為彈性驅(qū)和水驅(qū)共同作用的碳酸鹽巖巖溶縫洞型儲(chǔ)層、含硫化氫、中低含凝析油的凝析氣藏。

3.2 衰減特征

由于研究區(qū)產(chǎn)氣段位于T74界面下部0～130 m之間，我們選取T74+50 ms為時(shí)窗提取沿層衰減異常。譜分解結(jié)果表明YQ8和YQ12井區(qū)奧陶系目的層的時(shí)窗在10 Hz時(shí)振幅最強(qiáng)，YQD1主頻為23 Hz，其他非含氣井主頻約25 Hz，即產(chǎn)氣井附近的主頻較低，非產(chǎn)氣井主頻較高(圖4)，但YQD1氣井例外，衰減不明顯。

在衰減能量差異常平面圖中，YQ8和YQ12井處存在能量差大于5的衰減響應(yīng)，可以與YQ10和YQ13非含氣井明顯相區(qū)分(圖5)。YQ12井距衰減異常的溶洞約200 m，經(jīng)壓裂改造后可以采出溶洞儲(chǔ)層中的油氣(圖5b)。但產(chǎn)氣井YQD1并沒(méi)有明顯紅色衰減異常(圖5c)。與碎屑巖儲(chǔ)集層不同，溶洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層在異常圖中含氣異常區(qū)呈點(diǎn)狀分布，分布面積較小，與地震剖面上的“串珠狀”強(qiáng)振幅反映的溶洞位置吻合。

前人研究表明，在塔里木盆地可以利用地震剖面上“串珠狀”分布的強(qiáng)振幅異常來(lái)預(yù)測(cè)地下溶洞的存在[44-45]，在研究區(qū)過(guò)井地震剖面上YQ8和YQ12氣井目的層段呈“強(qiáng)串珠狀”反射，溶蝕孔洞反映明顯(圖6)；而YQD1井在目的層段呈無(wú)巖溶“串珠狀”反射，可能以裂縫型儲(chǔ)層為主，這與巖心觀察和成像測(cè)井解釋結(jié)果吻合(圖6a)。

Biot[46-48]建立地震波雙相介質(zhì)衰減理論，后人對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值模擬和物理模擬[49]；Walash等[50]指出衰減的主要因素是顆粒之間的摩擦；Li Zishun[51]認(rèn)為流體與介質(zhì)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是導(dǎo)致衰減的重要因素，并且含氣雙相介質(zhì)衰減要遠(yuǎn)大于含水。除此之外，聲吸收研究表明氣體對(duì)聲音的吸收強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)液體和固體。推測(cè)孔隙型及溶洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層與裂縫型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的黏滯性不同，顆粒摩擦導(dǎo)致熱能散失、能量衰減的機(jī)理不同，從而造成上述3口產(chǎn)氣井中，以裂縫為主的YQD1井衰減響應(yīng)不明顯，而巖溶儲(chǔ)層的YQ8和YQ12井儲(chǔ)層的含氣衰減響應(yīng)明顯。有無(wú)其他造成衰減差異的原因有待進(jìn)一步研究。

4 東河塘組復(fù)合圈閉可能氣藏預(yù)測(cè)

根據(jù)地震波衰減異常和圈閉成藏條件分析，我們?cè)谟谄鏂|三維地震區(qū)開(kāi)展了隱蔽圈閉的搜尋和預(yù)測(cè)工作，主要發(fā)現(xiàn)了東河砂巖和三疊系上、中、下砂組有關(guān)的兩個(gè)可能的隱蔽圈閉氣藏。

4.1 異常特征

于奇東三維地震區(qū)沿東河砂巖頂面T57向下50 ms的時(shí)窗存在能量正差異衰減異常，分布在三維區(qū)西部和中部，相距約5 km，面積分別為30.53 km2和4.75 km2，其中西部面積較大的衰減異常區(qū)被斷裂分割為3部分(圖7)。兩個(gè)異常區(qū)頻譜的峰頻約為12 Hz，非異常區(qū)峰頻約為25 Hz，異常區(qū)峰頻降低明顯。

4.2 圈閉和成藏條件分析

目的層?xùn)|河塘組朝西北方向尖滅并以角度不整合超覆于奧陶系之上，頂面為東傾單斜。東河塘組下部發(fā)育向上變粗的三角洲前緣沉積，上部是大套正旋回的粉—細(xì)砂巖分流河道沉積，共由四層厚度漸大的砂層夾泥巖組成(圖8)。根據(jù)東河砂巖(T57+50 ms)均方根振幅平面圖上三維區(qū)西北部朵狀分布的強(qiáng)振幅和東南部橢圓狀分布的強(qiáng)振幅，以及鉆井沉積相分析，可以制作出東河塘組沉積相平面圖(圖9)，總體具有北西—南東河流注入的浪控三角洲前緣—前三角洲沉積面貌，主要包括前緣席狀砂、遠(yuǎn)砂壩、分流間灣等微相，砂體孔隙度為10%～15%，為較好儲(chǔ)層。

研究區(qū)靠近滿(mǎn)加爾寒武—奧陶系生烴坳陷，底部地層復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)和不整合可作為油氣往淺部運(yùn)移的通道。衰減異常區(qū)附近的YQ1和Cao5井揭示上覆巴楚組底部為大套泥巖夾薄砂巖，可作為有效蓋層(圖8)。異常區(qū)的東河砂巖底板為良里塔格組，該組區(qū)域上為泥灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖，具有封堵條件(圖10)。

將東河砂巖衰減異常區(qū)投影到對(duì)應(yīng)層位的時(shí)間域構(gòu)造圖上可以看出，西部面積較大的異常區(qū)北西上傾邊界、側(cè)向南界主要受砂體尖滅控制，側(cè)向北界受斷裂控制，下傾東界受等深線控制(圖11)。所以，該圈閉應(yīng)當(dāng)是一個(gè)發(fā)育在不整合面上的砂巖超覆與斷裂控制的復(fù)合圈閉油氣藏(圖10)。該圈閉時(shí)間域閉合高度為75 ms，根據(jù)聲波時(shí)差計(jì)算得東河砂巖速度約為3 200 m/s，對(duì)應(yīng)深度域閉合高度為120 m。衰減異常體最厚為32 ms，約51 m，主要對(duì)應(yīng)東河塘組下部砂層。沉積相分析認(rèn)為，該區(qū)東河塘組共4個(gè)砂層組，下部的3個(gè)砂層分布較局限，上部的1個(gè)厚砂層分布較廣，圖9的東河塘組尖滅線為上部砂體的尖滅線，圖7和圖11的圈閉上傾尖滅線應(yīng)屬于下部砂體的尖滅線。還有一種可能性就是地震分辨率有限，圖9中依據(jù)同相軸終止識(shí)別的東河塘組尖滅線不準(zhǔn)確，而圖8衰減異常指示的圈閉邊界才是真正的儲(chǔ)層尖滅線。

5 結(jié)論

(1)于奇東三維地震區(qū)的衰減含氣檢測(cè)表明，碳酸鹽巖油氣藏可以形成地震波衰減現(xiàn)象，衰減異常的范圍與巖溶范圍分布一致，但裂縫型氣藏衰減響應(yīng)不明顯。

(2)衰減與圈閉分析綜合研究在于奇東三維地震區(qū)預(yù)測(cè)了兩個(gè)可能圈閉氣藏，一個(gè)是東河砂巖朝北西上傾尖滅的復(fù)合圈閉氣藏，面積約為30.53 km2，閉合度為120 m，氣層最厚約51 m；另一個(gè)是三疊系斷鼻和斷塊圈閉氣藏。

(3)由于地震波衰減含烴檢測(cè)比疊前AVO方法簡(jiǎn)單易用，比亮點(diǎn)法等含氣響應(yīng)適用地質(zhì)條件廣泛得多，所以應(yīng)加強(qiáng)其應(yīng)用效果和多解性排除分析，從而在隱蔽油氣藏勘探中發(fā)揮更好的作用。在地層巖性圈閉勘探中，衰減法含氣檢測(cè)可以有效地識(shí)別可能存在的某些圈閉油氣藏，用它可以首先篩選出有利目標(biāo)層位和平面分布位置，然后開(kāi)展構(gòu)造、沉積相和圈閉精細(xì)分析，可以極大地提高地層巖性圈閉氣藏的勘探成效。