齊尚星，譚靜，喻兵良，等.無為盆地周沖村組膏鹽層地震響應(yīng)特征研究及其油氣地質(zhì)意義［J］.地震工程學(xué)報(bào)，2024，46（2）：335342.DOI：10.20000j.10000844.20221012001

摘要：

膏鹽層作為油氣田的主要蓋層，對(duì)油氣藏封存具有重要意義。文章在無為盆地開展二維地震勘探工作的基礎(chǔ)上，運(yùn)用井震聯(lián)合對(duì)比分析方法，總結(jié)區(qū)域內(nèi)膏鹽層的地震響應(yīng)特征，較細(xì)致地刻畫無為盆地周沖村組膏鹽層的厚度和空間分布規(guī)律。研究結(jié)果表明：膏鹽層厚度與地震振幅屬性具有一定的正相關(guān)性，地震振幅越強(qiáng)，膏鹽層厚度越大;無為盆地膏鹽層在縱向上厚度變化范圍為45～540m，橫向上在盆地核心區(qū)和凹陷區(qū)膏鹽層發(fā)育較厚，主體介于300～500m之間，在盆地構(gòu)造高點(diǎn)位置膏鹽層發(fā)育較薄，主體介于50～150m之間，膏鹽層分布特征與無為盆地構(gòu)造總體呈現(xiàn)“低厚高薄”規(guī)律。文章為無為盆地天然氣和頁巖氣勘探突破提供了技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：

無為盆地;膏鹽層;地震響應(yīng);地震勘探

中圖分類號(hào)：P315.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10000844（2024）02-0335-09

DOI：10.20000j.10000844.20221012001

0引言

2021年，我國(guó)原油進(jìn)口量51300萬t，石油對(duì)外依存度達(dá)72%;天然氣進(jìn)口量12135.6萬t，對(duì)外依存度超過40%，國(guó)家能源安全風(fēng)險(xiǎn)巨大。天然氣作為一種清潔低碳、綠色環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，逐漸成為緩解原油產(chǎn)量不足的重要替換能源。因此，實(shí)施天然氣勘探開發(fā)，對(duì)改變中國(guó)能源結(jié)構(gòu)、提升中國(guó)能源戰(zhàn)略地位具有重要意義。

近年來，位于上揚(yáng)子地區(qū)的四川盆地在常規(guī)天然氣和非常規(guī)天然氣勘探中取得了一系列突破，相繼發(fā)現(xiàn)了普光、廣安、元壩和合川等大型氣田［1］。上揚(yáng)子地區(qū)取得的成果極大地推動(dòng)了其他地區(qū)的勘探進(jìn)程。多年來對(duì)潛在資源的綜合評(píng)價(jià)表明，揚(yáng)子地塊具備良好的油氣資源潛力［23］，但該地區(qū)油氣勘探目前并未取得實(shí)質(zhì)性的突破。無為盆地是下?lián)P子地塊有望率先取得油氣勘探突破的地區(qū)之一。截至目前，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、安徽省自然資源廳以及其他油氣部門陸續(xù)在無為盆地開展了地質(zhì)、物探和鉆井等工作，取得了一些重要的油氣發(fā)現(xiàn)，如皖為頁1井（WWY1井）揭示了中三疊統(tǒng)周沖村組膏鹽蓋層內(nèi)為高壓顯示，充分表明研究區(qū)具有找到常規(guī)油氣的巨大潛力。前人的工作主要集中在盆地評(píng)價(jià)、資源量估算和遠(yuǎn)景區(qū)摸底等方面，尚不能為下一步勘探靶區(qū)的確定提供可靠的依據(jù)，尤其是對(duì)于盆地的油氣蓋層（膏鹽層）空間展布情況尚未完全清楚。根據(jù)上揚(yáng)子地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)得知，膏鹽蓋層與油氣田分布有密切關(guān)系，膏鹽層具有較強(qiáng)的封閉性，有利于區(qū)內(nèi)天然氣的封存［46］。因此，本文通過無為盆地的地震和鉆井?dāng)?shù)據(jù)，較細(xì)致地分析了中三疊統(tǒng)周沖村組的地震響應(yīng)特征，運(yùn)用地震解釋數(shù)據(jù)體進(jìn)行了膏鹽層的分布預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與井資料吻合度較高。

1區(qū)域地質(zhì)背景與地震地質(zhì)條件

無為盆地在構(gòu)造位置上屬于下?lián)P子地塊前陸盆地沿江隆坳褶斷帶［7］，沿江隆坳褶斷帶西北側(cè)以滁河斷裂為界，東南側(cè)以高坦斷裂為界。依據(jù)平面上斷層的展布、縱向上的構(gòu)造格局，以及斷層和地層發(fā)育特點(diǎn)，無為盆地可進(jìn)一步劃分為照明山隆起、石澗埠次凹、龍?zhí)翞惩蛊?、陡溝壩次凹，以及三官殿斜坡等亞一?jí)構(gòu)造單元（圖1）。盆地內(nèi)主要有5條斷層，走向以NE向?yàn)橹?，由北向南依次為照明山斷層（F1）、黃樹閘斷層（F3）、運(yùn)漕斷層（F4）、何沖斷層（F5）、孫家壩斷層（F2）。研究區(qū)地層區(qū)劃屬揚(yáng)子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)和縣—安慶地層小區(qū)。區(qū)內(nèi)第四紀(jì)地層發(fā)育，占總面積40%以上，主要分布于長(zhǎng)江兩岸沖積平原上，構(gòu)成長(zhǎng)江河漫灘及階地等。基巖出露分布于東部和西北部，除了中下泥盆統(tǒng)缺失外，其他層系均有不同程度的沉積，自寒武紀(jì)至第四紀(jì)沉積總厚度7000m左右，賦存有下寒武統(tǒng)、上奧陶統(tǒng)下志留統(tǒng)和中上二疊統(tǒng)三套富含有機(jī)質(zhì)頁巖地層，其中中三疊統(tǒng)周沖村組為膏鹽巖的主要發(fā)育層位。

無為盆地后期經(jīng)多期改造，構(gòu)造變形強(qiáng)烈，斷裂斷塊發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造、深部地震成像條件復(fù)雜。根據(jù)以往地震剖面資料，研究區(qū)主要地層界面的反射信息有如下特點(diǎn)：新生界底面波組連續(xù)性好，信噪比較高，陸相中新生界內(nèi)幕中上部相對(duì)較清晰，中下部相對(duì)模糊;陸相中、新生界底面（印支侵蝕面）基本能連續(xù)追蹤，信噪比相對(duì)高;海相古生界內(nèi)幕不清晰;淺變質(zhì)巖頂、底面基本上能連續(xù)追蹤，信噪比相對(duì)高，但淺變質(zhì)巖內(nèi)幕不清晰。研究區(qū)的地震地質(zhì)條件較復(fù)雜，為取得較好的深層地震資料帶來困難。研究區(qū)主要發(fā)育膏鹽層的中三疊統(tǒng)周沖村組相對(duì)于上覆黃馬青組泥質(zhì)粉砂巖速度高，相對(duì)于下伏南陵湖組灰?guī)r速度低，波阻抗差異明顯，具有較好的地震地質(zhì)條件。

2地震數(shù)據(jù)采集和處理

研究區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，地形起伏變化大，城鎮(zhèn)密集且水域發(fā)達(dá)，地貌類型多樣，使得地震采集的原始資料信噪比較低。為取得更好的地震資料采集效果，采用2L1S、200次大排列高覆蓋二維寬線觀測(cè)系統(tǒng)，即采用1條炮線激發(fā)，2條檢波線接收，接收道數(shù)1200道（單線600道接收），最大炮檢距5990m，覆蓋次數(shù)200次的觀測(cè)系統(tǒng)，共完成二維地震剖面滿覆蓋長(zhǎng)度202km。針對(duì)研究區(qū)不同的表層激發(fā)條件分別開展激發(fā)因素試驗(yàn)和低降速帶調(diào)查試驗(yàn)，確定平原第四紀(jì)沉積區(qū)的激發(fā)參數(shù)為井深12～16m，藥量8kg;山前丘陵沖刷堆積區(qū)的激發(fā)參數(shù)為井深12～16m，藥量6～8kg。根據(jù)以上確定的采集參數(shù)進(jìn)行施工，獲得了較高信噪比的地震資料。

由于膏鹽層對(duì)地震波具有較強(qiáng)的吸收作用［810］，導(dǎo)致地震波在地下傳播過程中能量快速衰減，中深部反射信息非常微弱。在地震資料處理時(shí)，利用非彈性衰減系數(shù)補(bǔ)償?shù)日穹謴?fù)手段使中深層反射能量得到合理恢復(fù)。通過FX域相干噪音壓制，最大限度地壓制散射干擾，增強(qiáng)了有效波信息，提高了疊前道集的信噪比。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行高覆蓋疊加和時(shí)間域偏移處理，改善了剖面的成像效果。

研究區(qū)深部地質(zhì)構(gòu)造和地震波場(chǎng)復(fù)雜，使得地震偏移成像困難。因此，做好偏移成像處理是地震成像剖面能否真實(shí)反映地下地層深度和構(gòu)造形態(tài)的關(guān)鍵［11］。為了更加客觀、準(zhǔn)確地進(jìn)行地質(zhì)解釋，對(duì)地震數(shù)據(jù)同時(shí)開展了疊前時(shí)間偏移和疊后時(shí)間偏移處理。通過對(duì)偏移參數(shù)的反復(fù)測(cè)試，最終兩種偏移方法都獲得了較好的效果，表現(xiàn)在地層和構(gòu)造偏移歸位比較準(zhǔn)確，繞射波收斂干凈（圖2）。由于研究區(qū)疊前資料信噪比相對(duì)較低，而疊后時(shí)間偏移是在進(jìn)行了一系列精細(xì)處理后的疊加剖面上進(jìn)行的偏移，所以疊后時(shí)間偏移比疊前時(shí)間偏移具有更高的信噪比。

3地震響應(yīng)特征分析

地震地質(zhì)層位的標(biāo)定是識(shí)別和確定地震剖面中目標(biāo)層位波組的過程，是地震資料解釋的基礎(chǔ)。本次標(biāo)定主要是采用人工合成記錄和井旁地震剖面對(duì)比，利用鉆井分層來確定目標(biāo)地層反射波。部分地段根據(jù)地質(zhì)勘探提供的地層露頭、地層厚度資料，結(jié)合研究區(qū)地層巖性柱狀資料以及該區(qū)域老地震資料剖面，來確定主要目標(biāo)反射波。本次研究收集的鉆井資料有中海油2014年完鉆的徽頁1井，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京中心在2019年完鉆的皖為頁1井，及安徽地礦局2017年完鉆的皖含地1井。結(jié)合收集的地質(zhì)、地震及鉆井資料，對(duì)比分析人工合成記錄與井旁地震道，標(biāo)定出6個(gè)地層反射波（圖3），分別是古近紀(jì)地層底界反射（Te）、白堊紀(jì)地層底界反射（Tg）、中三疊統(tǒng)膏鹽層反射（Ｔgy）、三疊紀(jì)地層反射（Tt）、二疊紀(jì)地層反射（Tp）和志留紀(jì)地層反射（Ts）。

膏鹽層地震反射波標(biāo)定及其特征為（圖3、圖4）：（1）膏鹽層頂面地震反射是下白堊統(tǒng)碎屑巖和中三疊統(tǒng)膏鹽巖之間（印支面）的反射，為一明顯的巖性界面。此反射界面是一反射振幅強(qiáng)、連續(xù)性好、橫向特征穩(wěn)定的波峰反射，全區(qū)易于追蹤；（2）將皖為頁1井合成記錄與井旁地震道對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在膏鹽層底地震記錄約1.6s有一強(qiáng)反射（圖3），推測(cè)為膏鹽層底界反射。由此將地震剖面上印支面下部的一組強(qiáng)反射波的最底層反射定義為Tgy反射波（圖4），地質(zhì)意義為膏鹽層底界。由于該反射波連續(xù)性差，很難連續(xù)追蹤，在地震剖面上通常解釋為一組強(qiáng)反射波底部包絡(luò)線。

4研究區(qū)膏鹽層特征分析

根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2019年皖為頁1井鉆探結(jié)果，在中三疊統(tǒng)周沖村組膏鹽層內(nèi)2套白云巖中發(fā)現(xiàn)高壓氣層，證實(shí)了無為盆地中三疊統(tǒng)周沖村組具備良好的天然氣勘探開發(fā)潛力。膏鹽層作為高壓氣層的良好封閉隔層，是氣藏封存的關(guān)鍵，因此膏鹽層的頂、底界面是地震勘探研究的重要目標(biāo)。

研究區(qū)膏鹽層主要分布在中三疊統(tǒng)周沖村組。周沖村組依據(jù)巖性可分為上、下兩部分：下部為灰、深灰色薄中層灰?guī)r，底部為灰、淺紫紅色中厚層狀含石膏假晶灰質(zhì)白云巖；上部為灰、灰黃色厚層至塊層狀角礫狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r。依據(jù)地震剖面的反射特征和皖為頁1井人工合成記錄，膏鹽層頂面地震反射（Tg反射波）是下白堊統(tǒng)碎屑巖和中三疊統(tǒng)膏鹽巖之間（印支面）的反射，為一明顯的巖性界面;膏鹽層底界面反射（Tgy反射波）是地震剖面上印支面下部的一組強(qiáng)反射波的最底層反射。根據(jù)二維地震勘探解釋成果，膏鹽層主要分布于盆地內(nèi)部，往盆地邊界或遇邊界斷層兩端逐漸尖滅，NE向測(cè)線膏鹽層全線分布（圖5），NW向測(cè)線膏鹽層僅在F1和F4斷層之間有分布（圖6）。

綜合利用二維地震、鉆井及地質(zhì)等資料，對(duì)無為盆地的膏鹽層厚度分布特征進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。研究表明，膏鹽層厚度與地震振幅屬性具有一定的正相關(guān)性，膏鹽層厚度越大，地震振幅越強(qiáng)。利用波阻抗反演技術(shù)和克里金插值法對(duì)研究區(qū)膏鹽層的分布進(jìn)行預(yù)測(cè)（圖7）。研究區(qū)膏鹽層在縱向上厚度變化范圍為45～540m;橫向上在無為盆地核心區(qū)和凹陷區(qū)厚度較大，最大厚度達(dá)500m;在構(gòu)造高部位膏鹽層厚度相對(duì)較薄，一般為100m左右，有些地段甚至完全被剝蝕。通過與本區(qū)周沖村組頂界埋深等值線構(gòu)造圖對(duì)比分析（圖8），發(fā)現(xiàn)膏鹽層的橫向分布特征與構(gòu)造具有密切關(guān)系。盆地的構(gòu)造高點(diǎn)位置膏鹽層發(fā)育較薄，主體介于50～150m之間;盆地的構(gòu)造低點(diǎn)位置膏鹽層發(fā)育較厚，主體介于300～500m之間。可見膏鹽層的分布特征與無為盆地構(gòu)造總體呈現(xiàn)“低厚高薄”規(guī)律。本次預(yù)測(cè)的無為盆地周沖村組膏鹽層厚度結(jié)果與皖為頁1井取得的無為—含山地區(qū)膏鹽層厚度結(jié)果基本吻合［1112］。

5油氣地質(zhì)意義

研究無為盆地中三疊統(tǒng)周沖村組膏鹽層的地震響應(yīng)特征對(duì)于下?lián)P子地區(qū)無為盆地的油氣勘探部署具有重要的油氣地質(zhì)意義。油氣勘探實(shí)踐表明，碳酸鹽巖大油氣田的形成與膏鹽層有著密切的關(guān)系［1314］。膏鹽層的形成環(huán)境通常是在高位體系域時(shí)期海平面下降的強(qiáng)蒸發(fā)背景下形成的。在此之前的海侵期，膏鹽湖盆沉積中心的低洼區(qū)，有利于優(yōu)質(zhì)海相烴源巖的發(fā)育［1516］。同時(shí)膏鹽層的形成環(huán)境具有水體受限、能量低的特點(diǎn)，易于形成有機(jī)質(zhì)富集的還原環(huán)境，從而發(fā)育與膏鹽相伴生的烴源巖，因此無為盆地的膏鹽湖盆中心區(qū)可能發(fā)育優(yōu)質(zhì)的厚層烴源巖和與膏鹽巖相伴生的烴源巖。

皖為頁1井首次發(fā)現(xiàn)在無為盆地中三疊統(tǒng)周沖村組存在2套異常高壓含天然氣層。皖為頁1井自上而下揭示的中三疊統(tǒng)周沖村組、下三疊統(tǒng)南陵湖組、和龍山組、殷坑組，以及中下二疊統(tǒng)大隆組、孤峰組、棲霞組，可以形成有利的下生上儲(chǔ)式油氣藏組合，其中中三疊統(tǒng)周沖村組膏鹽層發(fā)育條件良好是油氣藏形成的關(guān)鍵因素。

中三疊統(tǒng)周沖村組主要發(fā)育的咸化背景下的潮坪瀉湖相沉積［12］屬于氣候炎熱、蒸發(fā)強(qiáng)烈的陸表海沉積體系單元。皖為頁1井揭示了兩套膏鹽層，厚度分別為201m和101m，膏鹽層封閉性強(qiáng)，橫向上的展布十分穩(wěn)定，可對(duì)下覆氣藏起到封蓋作用。下三疊統(tǒng)南陵湖組、和龍山組、殷坑組的暗色巖系和中下二疊統(tǒng)大隆組、孤峰組、棲霞組的暗色巖系可以提供良好的生烴物質(zhì)基礎(chǔ)。下三疊統(tǒng)泥頁巖TOC普遍大于2%，中下二疊統(tǒng)泥頁巖TOC主體介于4%～9%之間，熱演化程度介于1.5%～2%之間，為中三疊統(tǒng)周沖村組天然氣成藏奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，中三疊統(tǒng)周沖村組白云巖儲(chǔ)層微米級(jí)溶蝕孔和天然裂縫普遍發(fā)育，天然裂縫滲透率gt;10×10-3μm2，具備較強(qiáng)的天然氣溝通和運(yùn)移能力。因此，自下而上形成了中下二疊統(tǒng)至下三疊統(tǒng)泥頁巖（生）、中三疊統(tǒng)周沖村組白云巖（儲(chǔ)），及中三疊統(tǒng)周沖村組膏鹽層（蓋）的下生上儲(chǔ)式氣藏組合。

綜合現(xiàn)有資料，無為盆地中三疊世的天然氣有2種來源：（1）可能來源于下伏三疊紀(jì)殷坑組—和龍山組—南陵湖烴源巖，構(gòu)成下生上儲(chǔ)組合。安徽宣城地區(qū)的皖宣地1井在下三疊統(tǒng)和龍山組的灰?guī)r孔縫內(nèi)發(fā)現(xiàn)常規(guī)天然氣，揭示和龍山組泥巖夾層具備一定的生烴能力;安徽涇縣地區(qū)的皖涇地1井在殷坑組內(nèi)部灰?guī)r孔縫內(nèi)發(fā)現(xiàn)油侵和油斑現(xiàn)象，通過油源對(duì)比確定是殷坑組內(nèi)部泥巖生成，說明殷坑組具備一定的生烴能力;（2）可能來源于下伏二疊紀(jì)烴源巖，二疊紀(jì)烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度高，頁巖厚度大，生烴潛力巨大，為優(yōu)質(zhì)烴源巖，構(gòu)成下生上儲(chǔ)的源儲(chǔ)組合。綜上研究表明無為盆地具有尋找油氣的巨大潛力。

6結(jié)論與討論

（1）通過井震聯(lián)合對(duì)比與地震成像分析，總結(jié)了無為盆地周沖村組膏鹽層的地震響應(yīng)特征，認(rèn)為膏鹽層頂面地震反射是下白堊統(tǒng)碎屑巖和中三疊統(tǒng)膏鹽巖之間（印支面）的反射，為一明顯的巖性界面;膏鹽層底界面反射是地震剖面上印支面下部的一組強(qiáng)反射波的最底層反射。膏鹽層厚度與地震振幅屬性具有一定的正相關(guān)性，膏鹽巖層厚度越大，地震振幅越強(qiáng)。

（2）無為盆地周沖村組膏鹽層在縱向上厚度變化范圍45～540m，在橫向上膏鹽層的分布特征與構(gòu)造具有密切關(guān)系。在盆地核心區(qū)和凹陷區(qū)（即盆地構(gòu)造低點(diǎn)位置）膏鹽層發(fā)育較厚，主體介于300～500m之間;在盆地構(gòu)造高點(diǎn)位置膏鹽層發(fā)育較薄，主體介于50～150m之間。膏鹽層分布特征與構(gòu)造總體呈現(xiàn)“低厚高薄”規(guī)律。

（3）無為盆地周沖村組膏鹽層的刻畫對(duì)下?lián)P子無為盆地膏鹽層之下三疊紀(jì)、二疊紀(jì)的天然氣勘探部署具有十分重要的油氣地質(zhì)意義，同時(shí)可為其他地區(qū)膏鹽層的地震識(shí)別和厚度預(yù)測(cè)提供借鑒。

需要說明的是，下?lián)P子地塊無為盆地構(gòu)造復(fù)雜，受地震資料和鉆井資料限制，本次研究只進(jìn)行了切面式的構(gòu)造及地層解釋。建議對(duì)將要勘測(cè)的有利區(qū)塊加強(qiáng)部署若干條等間隔小間距的平行地震勘探測(cè)線，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行類三維地震解釋，從而構(gòu)建更精確的地層及構(gòu)造空間模型。

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（本文編輯：賈源源）

收稿日期：20221012

基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目《蘇皖贛地區(qū)頁巖油氣戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查》（DD20190565，DD20201171）;《蘇皖地區(qū)頁巖氣地質(zhì)調(diào)查》（DD20190083）

第一作者簡(jiǎn)介：齊尚星（1989-），男，碩士，工程師，主要從事地質(zhì)勘查及相關(guān)研究工作。Email：451532093@qq.com。

通信作者：譚靜（1987-），女，碩士，高級(jí)工程師，主要從事綜合地球物理勘探相關(guān)研究工作。Email：123228246@qq.com。