周靜毅，杜學斌，陳茂根，蔣涔，周英

1. 中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120

2. 中國地質大學（武漢）海洋學院，武漢 430074

1 區(qū)域概況及難點分析

澳大利亞N區(qū)塊位于波拿巴盆地東北部（圖1），波拿巴盆地[1]位于澳大利亞西北大陸邊緣的帝汶海（Timor Sea）海域，覆蓋了西澳大利亞金伯利（Kimberley）地區(qū)的陸上和海上區(qū)域，面積達27×104km2。盆地形態(tài)上呈喇叭狀向北帝汶海域張開，位于海上的主體部位約25×104km2，陸上部分為西澳大利亞地區(qū)金伯利古老克拉通盆地[2]。

波拿巴盆地北部地區(qū)中生界屬于裂谷作用形成的北東向裂谷盆地，NE-SW走向的中生代構造帶控制了盆地北部的構造格架，包括Malita地塹、Calder地塹等，它們被Sahul臺地、Londonderry隆起、Nancar槽谷（Laminaria高地）和Flamingo向斜等分隔開來（圖1）。

圖1 澳大利亞帝汶海域及N區(qū)塊位置圖Fig.1 Location map of East Timor Sea and Block N,Australia

澳大利亞N區(qū)塊是風險勘探區(qū)塊，為盡可能在實施鉆探前獲得最大的圈閉資源量，除了開展常規(guī)構造圈閉解釋外，還開展了以層序地層學研究為主的巖性圈閉等隱蔽油氣圈閉的識別工作。吳金才[3]通過準噶爾盆地層序地層學研究識別隱蔽圈閉，認為層序地層學是建立地層等時格架、預測砂體分布并進一步預測有利巖性圈閉發(fā)育區(qū)的有效理論和方法。鐘瑋[4]等認為物源及沉積體系研究對巖性圈閉識別有重要意義。從前人對巖性圈閉的識別研究來看，對澳大利亞N區(qū)塊的巖性圈閉識別的啟示是基于層序地層學建立N區(qū)塊地層等時格架，并結合N區(qū)塊古地貌、物源和沉積體系分析巖性圈閉可能發(fā)育的有利部位。

據(jù)前人研究[5-6]并綜合巖相、測井相、地震剖面等所反映的地層不整合面及其與之對應界面的級別及特征，波拿巴盆地侏羅系主要目的層段（Malita組至Cleia組）充填沉積中共識別確定出了5個主要的等時界面，其中：一級層序（構造層序界面）1個：SBE（Callovian）；二級層序（層序組界面）1個：SBES（Valanginian）；三級層序（層序界面）3個：SBC（Oxfordian）、SB_Upper Plover、SB_Lower Plover。

N區(qū)塊主體位于階地上，層序發(fā)育穩(wěn)定但很局限，故對N區(qū)塊層序地層研究是在綜合考慮區(qū)塊周邊臺地、地塹等構造單元層序發(fā)育特征的基礎上進行的。N區(qū)塊的主要目的層段為侏羅系。對于N區(qū)塊巖性圈閉識別而言，研究區(qū)存在兩個方面的難點：① 研究區(qū)沉積相帶不明確，砂體的形成機制不明確，巖性圈閉識別比較困難；② 刻畫砂體的展布形態(tài)、探究目標砂體的含油氣性是識別巖性圈閉的另一難點[7]。

針對以上難點，制定了相應的技術路線和解決方案。首先，針對N區(qū)塊內沒有鉆井，只有二維和三維地震數(shù)據(jù)的現(xiàn)實條件，利用N區(qū)塊周邊鉆井資料和鉆井成果，開展單井沉積相的研究，通過二維地震數(shù)據(jù)和周邊鉆井建立高精度層序地層格架，結合物源方向和古地貌特征研究區(qū)塊沉積體系的空間配置關系，建立區(qū)塊內三維工區(qū)巖性圈閉的發(fā)育模式。其次，在巖性圈閉發(fā)育模式指導下，借鑒區(qū)塊東南已發(fā)現(xiàn)氣田內S1井的資料，通過對S1井的巖石物理分析，結合地震屬性、疊前同時反演等技術進行綜合解釋，開展巖性圈閉的識別。最后參考區(qū)塊周邊東南方向已發(fā)現(xiàn)氣田的石油地質條件，對識別的巖性圈閉做初步的評價。

2 沉積體系

層序地層學為隱蔽圈閉的尋找指明了方向[8]。為了研究區(qū)塊沉積體系，確定了由“點（單井相）”-“線（地震相沉積相）”-“面（沉積體系平面）”的研究思路。

2.1 N區(qū)塊周邊鉆井典型單井相分析

圖2為N區(qū)塊東南方向Calder地塹S1井單井沉積相精細解剖結果。從S1井單井沉積相可以看出：坳陷的緩慢沉降時期，層序組發(fā)育有Elang組、Cleia組，各地層均發(fā)育海侵體系域和高位體系域。Cleia組主要發(fā)育海侵體系域和高位體系域。海侵體系域：其準層序構成可劃分出1個退積型準層序組，3個準層序。該層序五級高頻單元（準層序）主要由下粗上細的正粒序單元組成，局部地區(qū)是下細上粗的反粒序單元，測井曲線上顯示為微齒形。高位體系域：該體系域的準層序組劃分為1個進積型準層序組，2個準層序。該層序五級高頻單元（準層序）主要由下粗上細的正粒序單元和下細上粗的反粒序單元組成，測井曲線上顯示為齒化漏斗形。

從S1井巖心特征及環(huán)境解釋（圖2）可以看出，Elang組、Upper Plover組和Lower Plover組層序中砂巖非常發(fā)育，測井曲線幾乎為箱狀或寬幅齒狀，都處于三角洲環(huán)境；并且除了Upper Plover組的高位域之外，Elang組、Upper Plover組的下部和Lower Plover組都屬于三角洲平原，表現(xiàn)為砂巖粒度大、砂層厚度大，主要為水下分流河道微相；Upper Plover組的高位域屬于三角洲前緣。Cleia組發(fā)育大套的泥巖，沉積環(huán)境已經由三角洲過渡到了淺海環(huán)境，主要為大面積的淺海陸架沉積，以陸架泥巖為主，局部發(fā)育淺海陸架砂巖。該井的目的層段Cleia組、Elang組和Plover組，從下至上水體逐漸變深，在S1井區(qū)逐漸出現(xiàn)了分流河道、河口壩、水下分流河道和淺海陸棚泥，以分流河道微相最為典型。

圖2 S1井層序地層格架及沉積相精細解剖Fig.2 Stratigraphic framework and sedimentary facies of well S1

2.2 古地貌與物源分析

古地貌是控制盆地后期沉積體系發(fā)育與分布的主要因素之一，在某種程度上同時也影響著后期油氣成藏要素中的儲蓋組合。本次研究以盆地沉降史回剝?yōu)榧夹g核心[8]，結合構造演化分析，恢復N區(qū)塊關鍵界面的古地貌形態(tài)，劃分古地貌單元、分析古地貌對砂體分布的影響，為沉積體系分析提供依據(jù)。圖3是N區(qū)塊Cleia組底界的古地貌圖。可以看到這一沉積時期地形發(fā)生了較大變化，研究區(qū)西部開始逐漸抬升，因此Sahul臺地范圍逐漸增大，階地范圍縮小，在臺地和階地之間，發(fā)育有一個高度不大的低凸起，在靠近Malita地塹附近仍舊存在幾個地勢相對較低的低洼區(qū)，而且深度加深。

N區(qū)塊周邊單井相和古地貌分析結果結合物源方向[5]，可以發(fā)現(xiàn)，Lower Plover時期，沉積物主要來自西北部Sahul臺地之上，Upper Plover時期三角洲物源供給持續(xù)穩(wěn)定，該時段沉積具有繼承性。到Elang和Cleia時期西北部物源繼續(xù)供應但是明顯比Upper Plover時期變弱，此時N區(qū)塊開始接受來自南部Darwin陸架物源和東北部Abadi高地物源供給（圖4）。因此，該時期N區(qū)塊處于多物源控制時期，能看到三角洲遠源、近源和水下分流河道沉積。

圖4 Cleia時期N區(qū)塊物源示意圖Fig.4 Provenance of Block N in Cleia Period

2.3 沉積體系分析

在全區(qū)古地貌分析[9]基礎上，對N區(qū)塊內三維工區(qū)的Cleia組古地貌形態(tài)進行了恢復（如圖5a所示）。該時期高低起伏明顯、隆洼格局顯著。低洼區(qū)集中在東部和南部的三個區(qū)域。高地區(qū)發(fā)育在西部邊界附近，范圍較為局限。高地區(qū)與低洼區(qū)之間為過渡區(qū)。從三維區(qū)內侏羅系Plover組到Cleia組古地貌形態(tài)整體演化過程分析認為，西部有一個逐漸抬升的過程，牛津到白堊期間（Oxfordian-Cretaceous），已經出現(xiàn)了低凸起，這與區(qū)域古地貌（圖3）變化一致，為N區(qū)塊三維區(qū)巖性圈閉的找尋指示了方向。

圖3 N區(qū)塊Cleia組底界古地貌圖Fig.3 Paleogeomorphologic map of the bottom boundary of Cleia Formation for Block N

到Cleia時期，西北部物源已經消亡，N區(qū)塊物源供給主要為南部Darwin陸架物源和Abadi高地物源。在海侵體系域時南部和東部的低洼區(qū)靠近物源，直接接受沉積物沉積。根據(jù)Cleia組地震均方根振幅屬性（圖5b）和Cleia組地震相（圖5c）分析認為，Cleia時期N區(qū)塊三維區(qū)東側形成大量前緣砂壩（圖5d）。

圖5 N區(qū)塊內三維區(qū)的Cleia組沉積體系分析a. 古地貌,b. 均方根振幅屬性,c. 地震相分布,d. 沉積體系平面展布。Fig.5 Sedimentary system analysis of Cleia Formation for the 3D area of N blocka. paleogeomorphology,b. root mean square amplitude attribute,c. seismic facies distribution,d. plane distribution of sedimentary system.

3 巖性圈閉識別

3.1 巖性圈閉的地震剖面特征

從過N區(qū)塊及其東南方向區(qū)塊內的S1井、S2井和ES1井的地震剖面（圖6）可以看出：N區(qū)塊內發(fā)育古生代、中生代和新生代古、新近紀沉積的地層，其中目的層段為侏羅系，自下而上包括下侏羅統(tǒng)Malita組、Lower Plover組，中侏羅統(tǒng)Upper Plover組和Elang組，上侏羅統(tǒng)Cleia組。

圖6 過S1井、S2井和ES1井的地震剖面Fig.6 Seismic profile of well S1,S2 and ES1

基于高分辨率層序地層的沉積體系空間配置關系分析認為，N區(qū)塊三維區(qū)的東北邊緣Cleia組可能發(fā)育來自東北物源沉積的一套巖性圈閉。從地震剖面特征來看，N區(qū)塊三維區(qū)的東北邊緣Cleia組的頂部存在一個上傾尖滅體，如圖7a所示。從聯(lián)絡測線上可以看到，地層西高東低、該尖滅體由東向西尖滅在Cleia組的頂部，再往西部分被削蝕，沿主測線方向橫穿上傾尖滅體的剖面依然表現(xiàn)為進積體，發(fā)育范圍局限于Cleia組的頂部，進積體在主測線剖面上向兩邊減薄，如圖7b所示。

圖7 過Cleia組巖性圈閉的地震剖面a. 聯(lián)絡測線方向,b. 主測線方向。Fig.7 Seismic profile passing through lithologic trap of Cleia Formationa. direction of crossline,b. direction of main line.

在N區(qū)塊三維區(qū)內通過對巖性體進行精細解釋，得到Cleia組巖性圈閉厚度圖及最大負振幅地震屬性，厚度從北東往西南方向由60 m逐漸尖滅（圖8a）。從最大負振幅地震屬性圖（圖8b）上可以看出此巖性圈閉分布范圍。

圖8 Cleia組巖性圈閉厚度圖（a）和最大負振幅地震屬性圖（b）Fig.8 Lithologic trap in the Cleia Formationa. thickness map,b. maximum negative amplitude seismic attribute map.

3.2 基于疊前同時反演的儲層及含油氣性預測

巖性圈閉是隱蔽圈閉的一種類型，它是砂體尖滅于非滲透性泥巖中形成，為了提高預測精度，采用疊前同時反演技術進行儲層巖性及含油氣性預測[10-14]。要開展工區(qū)內疊前同時反演，有兩個難點：區(qū)塊內沒有鉆井資料和實驗室?guī)r石彈性參數(shù)數(shù)據(jù)。因此利用周邊已鉆井S1井的測井資料進行巖石物理[15]彈性參數(shù)交會分析和橫波預測，為疊前同時反演和解釋奠定基礎。

3.2.1 巖石物理參數(shù)分析

利用S1井測井數(shù)據(jù)（包含縱波、橫波、密度等主要測井曲線）確定主要目的層段氣砂、水砂和泥巖的彈性參數(shù)范圍（表1）。對目的層段不同組的波阻抗、泊松比、縱橫波速度比和密度分別與縱波阻抗進行交會分析，從圖9可以看出縱橫波速度比、泊松比是識別巖性和流體最敏感的參數(shù)。

圖9 Cleia組巖石物理參數(shù)交會分析Fig.9 Intersection analysis of petrophysical parameters of the Cleia Formation

表1 Cleia組巖石物理參數(shù)統(tǒng)計表Table 1 Statistical table of petrophysical parameters of Cleia Formation

3.2.2 虛擬井橫波預測

根據(jù)過N區(qū)塊和S1井的二維地震測線反演結果，建立N區(qū)塊內的虛擬井，提取縱波阻抗，得到虛擬井的縱波速度（圖10a）。圖10b為合成記錄與地震標定剖面，主要目的層段合成記錄與地震道的波組對應關系較好。

圖10 虛擬井井震標定a. 虛擬井縱波曲線，b. 合成記錄標定剖面。Fig.10 Well seismic calibration of virtual wella. P-wave curve,b. synthetic record calibration section.

虛擬井橫波估算[16-18]方法需要依靠工區(qū)東南部S1井進行分析。擬合橫波的公式有很多，譬如Castagna等由現(xiàn)場數(shù)據(jù)導出了著名的“泥巖線”公式：Vs=0.862Vp?1.172，Han（1986）根據(jù)實驗室超聲波數(shù)據(jù)獲得經驗公式：Vs=0.794Vp?0.787。通過試驗表明，用Castagna泥巖線公式擬合的橫波與實測較為接近（圖11a），其中黑色為實測橫波曲線。

通過分析S1井縱波及橫波速度的關系，最終選擇乘冪方程建立改進的Castagna橫波預測關系式見圖11b，用于虛擬井的橫波速度預測，并取得了較好的效果。

圖11 橫波預測a. 擬合橫波與實測橫波的對比，b. 橫波與縱波的擬合關系式。Fig.11 S-wave predictiona. comparison between simulated S-wave and measured S-wave,b. fitting relationship between S-wave and P-wave.

3.2.3 疊前同時反演

在巖石物理分析和橫波預測的基礎上，對此巖性圈閉嘗試利用疊前不同偏移距疊加數(shù)據(jù)進行疊前同時反演[19]，進行巖性及含油氣性預測，其目的是對巖性圈閉的儲層發(fā)育情況及含油氣性進一步落實，降低疊后反演及預測的不確定性風險。對于Cleia組巖性圈閉的儲層及含油氣性預測，我們從過此巖性體的聯(lián)絡測線方向Vp/Vs（縱、橫波速度比）剖面可以看出，其為一套向上傾尖滅的砂體（圖12a），但從主測線方向線上可看出此巖性體的巖體是有明顯變化的，表明了其明顯的橫向泥質含量變化引起的非均質性，沿此巖性體提取的Vp/Vs平面圖（圖12b）上也表明此巖性體不是非常均一。

圖12 Cleia組巖性圈閉儲層預測結果a. Vp/Vs屬性剖面圖，b. Vp/Vs屬性平面圖。Fig.12 Prediction results of lithologic trap reservoir in Cleia Formationa. Vp/Vs attribute section,b. Vp/Vs attribute plane.

利用AVO流體因子屬性對此巖性圈閉進行了含油氣性預測。Cleia組巖性圈閉范圍與Cleia組地層的高位體系域分布范圍大致吻合，其儲集體類型可能是東北部物源控制下的三角洲河口壩和水下分流河道砂體。新發(fā)現(xiàn)的有利區(qū)面積較大，有較好的含油性顯示（圖13）。

圖13 Cleia組巖性圈閉AVO流體因子含油氣性預測結果Fig.13 Prediction results of AVO fluid factor of lithologic trap in the Cleia Formation

4 巖性圈閉初步評價

對于N區(qū)塊而言，主要研究層段為侏羅系，生油層主要是Echuca Shoals組、Cleia組、Elang組、Plover組；儲層主要是Elang組、Plover組、Cleia組；白堊系泥巖是區(qū)域蓋層、Cleia組泥巖蓋層、上Plover組中泥巖蓋層。因此分為兩套生儲蓋組合：上組合、下組合。本次研究中識別出的Cleia組巖性圈閉屬于上組合，同時它有屬于自生自儲的生儲蓋組合。結合相關資料[20-21]對識別的Cleia組巖性圈閉進行評價，可以看到三維區(qū)既有構造成藏（背斜），又有Cleia巖性成藏（地層尖滅），見圖14巖性圈閉地質剖面。不整合面、斷層和橫向展布的砂體構成了油氣輸送通道。在巖性圈閉成藏中，油氣聚集在上傾尖滅的地層中。利用石油天然氣行業(yè)圈閉評價規(guī)范進行了Cleia 組巖性圈閉資源量的計算，其資源量為1.46 TCF（1個TCF表示1萬億立方英尺）。

圖14 N區(qū)塊Cleia組巖性圈閉地質剖面Fig.14 A geological section of the lithologic trap of Cleia Formation in Block N

5 結論

針對澳大利亞波拿巴盆地N區(qū)塊僅有二維、三維地震數(shù)據(jù)而無鉆井資料的條件下開展識別巖性圈閉提出了有效的研究思路，并取得了一定效果。

（1）根據(jù)N區(qū)塊周邊已鉆井確立了層序地層格架，并結合古地貌、物源分析和沉積體系研究確定了N區(qū)塊可能發(fā)育巖性圈閉的有利部位。

（2）基于N區(qū)塊鄰區(qū)已鉆井的巖石物理分析和疊前同時反演是預測巖性圈閉的有效手段。認為縱橫波速度比是該地區(qū)識別巖性的敏感參數(shù)，AVO流體因子是N區(qū)塊流體識別最敏感的參數(shù)，可以有效地對N區(qū)塊巖性圈閉進行儲層和含油氣性預測。

（3）N區(qū)塊巖性圈閉識別，不僅擴大了區(qū)塊資源規(guī)模，而且拓展了區(qū)塊的勘探目標類型，使其具備了勘探價值。