馮德浩，劉成林，田繼先，太萬(wàn)雪，李 培，曾 旭，孔 驊

1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083

地層剝蝕厚度恢復(fù)是研究含油氣盆地埋藏史、熱史和油氣成藏史的基礎(chǔ)，長(zhǎng)期以來(lái)都是含油氣盆地分析的熱點(diǎn)和重點(diǎn)問(wèn)題。地層剝蝕現(xiàn)象在沉積盆地中廣泛存在，對(duì)沉積盆地中油氣的形成與演化、流體運(yùn)聚和保存具有重要的影響[1]。適宜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有利于形成構(gòu)造圈閉，成為油氣運(yùn)移和聚集的有利場(chǎng)所；而強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)易造成地層嚴(yán)重剝蝕，破壞油氣的保存條件，從而導(dǎo)致油氣滲漏[2]。因此，恢復(fù)地層剝蝕厚度對(duì)研究盆地構(gòu)造演化史和含油氣盆地模擬具有重要意義[3-4]。

柴達(dá)木盆地經(jīng)過(guò)六十余年的勘探開發(fā)，在柴西古近系—新近系中發(fā)現(xiàn)了大量的油氣資源。但目前已發(fā)現(xiàn)的大型油氣藏多位于柴達(dá)木盆地西南區(qū)，柴達(dá)木盆地西北區(qū)(以下簡(jiǎn)稱柴西北)探明程度總體較低，一里坪地區(qū)更是至今未取得勘探突破[5]。油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該地區(qū)仍然具備較大的油氣資源勘探潛力，可成為柴達(dá)木盆地重要的油氣資源接替區(qū)[6]。在油氣勘探需求的背景下，開展晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)地層剝蝕量研究將具有重要意義。然而該地區(qū)地層剝蝕厚度研究較為薄弱，前人使用地層趨勢(shì)延伸法和Easy%Ro法恢復(fù)了柴西部分重點(diǎn)井位的累計(jì)剝蝕厚度[7-10]，未能完全揭示剝蝕量平面和縱向分布規(guī)律，并且未對(duì)剝蝕厚度與油氣成藏的影響展開定量研究，除此之外一里坪地區(qū)地層剝蝕厚度研究目前還未見(jiàn)報(bào)道。本文基于最新的地震、測(cè)井和分析化驗(yàn)資料，綜合利用多種方法恢復(fù)了柴西北至一里坪地區(qū)晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的剝蝕厚度，并定量探討了地層剝蝕厚度對(duì)油氣成藏的影響。此項(xiàng)研究一方面為該地區(qū)下一步的油氣資源風(fēng)險(xiǎn)勘探提供基礎(chǔ)的地質(zhì)參數(shù)；另一方面有望豐富柴達(dá)木盆地晚期構(gòu)造成藏理論，加深對(duì)古近系—新近系含油氣系統(tǒng)的理解。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 柴達(dá)木盆地中西部地區(qū)地質(zhì)概況和地層剖面據(jù)文獻(xiàn)[11-12]修改。

受喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，該區(qū)新近系和第四系遭受了剝蝕。前人研究表明，研究區(qū)主要經(jīng)歷3次地層剝蝕作用[13-15]。第一次為下油砂山組沉積末期的喜馬拉雅中期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，盆地邊緣的下油砂山組地層頂部遭受了部分剝蝕[13]，此次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)盆地內(nèi)部油氣成藏影響較小；第二次為上新世末期的喜馬拉雅晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，此次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的擠壓導(dǎo)致大規(guī)模的逆沖作用，形成了大量褶皺，致使部分地區(qū)遭受強(qiáng)烈剝蝕；第四紀(jì)更新世末以來(lái)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使盆地整體回升，湖盆徹底退去，只在盆地中東部地區(qū)留下一些殘余湖泊，此次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得大部分地區(qū)第四系遭受剝蝕作用[14]。由于后兩次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)期接近，且不整合面接近地表，因此常把喜馬拉雅晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)放在一起加以考慮[15]。

2 地層剝蝕厚度恢復(fù)方法

地層剝蝕厚度是含油氣盆地模擬的一項(xiàng)基本參數(shù)，前人提出了多種恢復(fù)方法，主要包括地層趨勢(shì)延伸法[16-17]、鏡質(zhì)體反射率法[18-19]、聲波時(shí)差法[20-21]、米蘭科維奇旋回法[22]和波動(dòng)分析法等，但這些方法均具有一定的資料要求和應(yīng)用局限性，需根據(jù)地區(qū)實(shí)際地質(zhì)條件和資料掌握情況合理選用。青海油田經(jīng)過(guò)幾十年的勘探開發(fā)，積累了大量的地震、測(cè)井以及鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)，因此本文綜合采用地層趨勢(shì)延伸法、聲波時(shí)差法、鏡質(zhì)體反射率法和Easy%Ro最優(yōu)化法恢復(fù)全區(qū)地層剝蝕厚度。

2.1 地層趨勢(shì)延伸法

在使用地層趨勢(shì)延伸法恢復(fù)地層剝蝕厚度中嚴(yán)格參考了鄰層厚度的變化趨勢(shì)，恢復(fù)結(jié)果更加貼近實(shí)際地質(zhì)條件，可信程度較高。柴達(dá)木盆地二維地震資料豐富，使用該方法恢復(fù)的剝蝕厚度控制點(diǎn)多，在編制剝蝕厚度平面圖件中能夠有效地控制全區(qū)，應(yīng)用效果較好。

2.2 鏡質(zhì)體反射率法

鏡質(zhì)體反射率法最早由DOW在1977年提出，其原理是在一套連續(xù)沉積的地層內(nèi)部鏡質(zhì)體反射率(Ro)的對(duì)數(shù)與深度H之間為線性回歸關(guān)系，排除異常熱事件的影響，如果Ro值隨深度呈現(xiàn)突變或跳躍則為地層剝蝕導(dǎo)致的結(jié)果，然后利用不整合面上下鏡質(zhì)體反射率(Ro)差值來(lái)估算不整合面處地層剝蝕厚度[18]。后有學(xué)者針對(duì)DOW方法，提出了利用鏡質(zhì)體反射率恢復(fù)地層剝蝕厚度的改進(jìn)方案[19]。前人研究表明，地表處的Ro值約為0.2%，因此將不整合面以下的Ro數(shù)據(jù)點(diǎn)作出lnRo與深度H的散點(diǎn)圖，并回歸出lnRo-H線性關(guān)系，將其外推至ln(0.2)處得到該構(gòu)造層古地表的位置，古地表與不整合面位置的距離即為該構(gòu)造層的剝蝕厚度。依據(jù)此原理對(duì)伊深1井等十余口井進(jìn)行了剝蝕厚度恢復(fù)，恢復(fù)了上新世末期以來(lái)的剝蝕厚度(圖3)。由于井位資料限制，無(wú)法使用此方法恢復(fù)下油砂山組沉積末期的剝蝕厚度。

圖3 鏡質(zhì)體反射率法恢復(fù)柴達(dá)木盆地地層剝蝕厚度

鏡質(zhì)體反射率法恢復(fù)結(jié)果的可靠程度受對(duì)研究區(qū)構(gòu)造演化史和盆地?zé)崾返鹊刭|(zhì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)程度、鏡質(zhì)體反射率測(cè)定的精準(zhǔn)度以及研究區(qū)地表Ro值的確定度等因素的制約。從恢復(fù)結(jié)果來(lái)看，鏡質(zhì)體反射率法在伊深1井、落深1井等部分井位應(yīng)用效果較好(圖3a-d)，但在油6井、南14井等井位應(yīng)用效果較差，油6井和南14井恢復(fù)結(jié)果分別為4 934.8 m和3 448.4 m，明顯不符合實(shí)際地質(zhì)條件(圖3e-f)。總體來(lái)說(shuō)，該方法在柴達(dá)木盆地部分地區(qū)應(yīng)用效果較差，恢復(fù)結(jié)果應(yīng)結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件并與其他方法比較，以驗(yàn)證其合理性與準(zhǔn)確性。

2.3 聲波時(shí)差法

利用聲波時(shí)差資料恢復(fù)地層剝蝕厚度的方法最早出現(xiàn)在MAGARA的著作中，該方法因?yàn)樵砗?jiǎn)單、資料容易獲取等特點(diǎn)而成為普遍采用的方法[20]。該方法的基本原理為在正常壓實(shí)情況下，泥頁(yè)巖Δt—H關(guān)系呈指數(shù)關(guān)系，即

Δt=Δt0e-CH

式中:Δt為深度H處泥頁(yè)巖的聲波時(shí)差值，μs/m；Δt0為研究區(qū)地表處的聲波時(shí)差值，理論值為620～656 μs/m；H為泥頁(yè)巖埋深，m；C為正常壓實(shí)曲線斜率。

圖4 聲波時(shí)差法恢復(fù)柴達(dá)木盆地地層剝蝕厚度

2.4 Easy%Ro最優(yōu)化方法

該方法依據(jù)使用廣泛的Easy%Ro平行化學(xué)反應(yīng)模型[23]，采用Petromod等盆地模擬軟件建立地質(zhì)模型，通過(guò)設(shè)置埋藏史和古大地?zé)崃髦?，?lái)計(jì)算相關(guān)動(dòng)力學(xué)過(guò)程并計(jì)算Ro值，其簡(jiǎn)略表達(dá)式為：

Ro=exp(-1.6+3.7Fi)i=1,2,3，…

式中:Ro為計(jì)算鏡質(zhì)體反射率，%；Fi為地層底界的第i個(gè)埋藏點(diǎn)的化學(xué)反應(yīng)程度，取值為0～0.85。

古今大地?zé)崃髦抵饕獏⒖记耖鷮?duì)柴西地區(qū)大地?zé)崃髦颠M(jìn)行的研究[24]。通過(guò)對(duì)比計(jì)算值和實(shí)測(cè)值，反復(fù)修改各套地層剝蝕量并應(yīng)用最優(yōu)化方法，使得計(jì)算Ro值與實(shí)測(cè)Ro值吻合得最好，此時(shí)的剝蝕量為Easy%Ro法恢復(fù)的剝蝕量。該方法的使用較大程度上依賴鏡質(zhì)體反射率測(cè)定的精準(zhǔn)度以及古大地?zé)崃髦祬?shù)的準(zhǔn)確性，恢復(fù)結(jié)果易出現(xiàn)多解性，需與其他方法相互驗(yàn)證使用。

3 剝蝕量恢復(fù)結(jié)果

根據(jù)地層趨勢(shì)延伸法、聲波時(shí)差法、鏡質(zhì)體反射率法和Easy%Ro最優(yōu)化法，多種方法互相約束印證，據(jù)此恢復(fù)了研究區(qū)十余條二維地震測(cè)線和40余口重點(diǎn)探井的地層剝蝕厚度(表1)。地層趨勢(shì)延伸法與聲波時(shí)差法應(yīng)用效果最好，Easy%Ro最優(yōu)化法和鏡質(zhì)體反射率法在部分井應(yīng)用效果較差。編制剝蝕厚度平面分布圖選用數(shù)據(jù)采取以下原則：井間剝蝕厚度主要選取地層趨勢(shì)延伸法恢復(fù)結(jié)果。該方法控制點(diǎn)數(shù)量多，能夠控制全區(qū)；重點(diǎn)井剝蝕厚度在去除異常數(shù)據(jù)后，取多種方法恢復(fù)的平均值。

表1 柴達(dá)木盆地部分重點(diǎn)井位剝蝕厚度統(tǒng)計(jì)

圖5 柴達(dá)木盆地西北區(qū)—一里坪地區(qū)各層位剝蝕厚度

圖6 柴達(dá)木盆地西北區(qū)晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)累計(jì)剝蝕厚度與油氣田分布

4 油氣成藏啟示

圖7 柴達(dá)木盆地西北區(qū)地面調(diào)查地層剝蝕現(xiàn)象和油氣顯示

表2 柴達(dá)木盆地西北地區(qū)部分油氣藏剝蝕厚度統(tǒng)計(jì)

圖8 柴達(dá)木盆地西北區(qū)部分背斜油氣藏剖面及地質(zhì)解析示意

5 結(jié)論

(1)采用地層趨勢(shì)延伸法、聲波時(shí)差法、鏡質(zhì)體反射率法和Easy%Ro最優(yōu)化法恢復(fù)了柴西北至一里坪地區(qū)晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)地層剝蝕厚度，恢復(fù)結(jié)果更為精細(xì)合理。

致謝：本文部分基礎(chǔ)資料來(lái)源于青海油田與中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，在此表示感謝！