高德章

(中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司研究院，上海 200120）

總磁異?！鱐與油氣田火山巖展布研究

高德章

(中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司研究院，上海 200120）

東海某油氣田研究區(qū)分布有火山巖。鑒于火山巖具有磁性這一特征，基于總磁異?！鱐成果，采用總磁異?！鱐變傾角化極技術(shù)、小波多尺度分解技術(shù)，研究了火山巖在該區(qū)的展布與厚度。研究結(jié)果表明，具備必需的物性、磁性體分布規(guī)模等條件，在油氣田開(kāi)發(fā)中采用磁測(cè)成果研究磁性體展布是可行的。

總磁異常△T;油氣田;變傾角化極;小波多尺度分解;火山巖

東海某油氣田研究區(qū)(圖1中藍(lán)色矩形框圈定范圍）面積近300 km2，已有下列地質(zhì)地球物理成果:

地震:二維、多道，測(cè)線位置見(jiàn)圖1中的綠色線條。

磁力:調(diào)查測(cè)線間距，北部8 km，中南部2～4 km，中北部與南部1 km，采樣點(diǎn)位置見(jiàn)圖1中的黑色小圓點(diǎn)圖標(biāo)。

重力:測(cè)線網(wǎng)度為16 km×32 km，采樣點(diǎn)位置見(jiàn)圖1中的紅色十字點(diǎn)圖標(biāo)。

探井:北部一口，中部東側(cè)三口，見(jiàn)圖1中棕色空心圓加十字圖標(biāo)。北部探井與中部東側(cè)的二口探井鉆遇一套以安山巖、凝灰?guī)r為主的火山巖，成巖時(shí)代為中生代末期，為新生代沉積地層的基底［1］。在油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，研究、探討這套火山巖在三維空間的展布，從而可以得到關(guān)于新生代沉積基底的展布與構(gòu)造特征等認(rèn)識(shí)。

1 物性前提

已有地震成果表明，此套火山巖在地震解釋剖面上不易被判別，需借助于其它地球物理成果對(duì)其進(jìn)行研究。

已有的物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明［2］:沉積巖磁化率(單位:10－64 π SI）平均值 14，安山巖磁化率 6～1 000，平均值364），凝灰?guī)r磁化率18～66，平均值38;安山巖剩余磁化強(qiáng)度(單位:10－3A/m）100～1 668，平均值457。

圖1 研究區(qū)、井位、重磁采樣點(diǎn)位示意圖Fig.1 Sketch map of study area，wells，gravity and magnetic sample points

由以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見(jiàn)，此套以安山巖、凝灰?guī)r為主的火山巖與上覆沉積巖、周邊沉積巖之間存在明顯的磁性差異，利用磁測(cè)成果研究此套火山巖在三維空間的展布具有必需的物性前提。

2 研究方案與關(guān)鍵技術(shù)

2.1 研究方案［3，4］

(1）該區(qū)擁有的磁測(cè)成果為總磁異常△T。由于斜磁化的影響，總磁異?！鱐的特征與磁性火山巖在三維空間的分布不存在簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系，擬采用有效技術(shù)求取與此套火山巖在三維空間分布相對(duì)應(yīng)的磁力異常。

(2）以鉆井及地震解釋成果作為約束條件，采用單一界面反演技術(shù)，合理選擇反演參數(shù)(平均深度、磁化強(qiáng)度），對(duì)上述求取的磁力異常進(jìn)行反演，求取火山巖在三維空間的分布特征。

(3）綜合已有的各種地質(zhì)、地球物理成果進(jìn)行對(duì)比、分析、解釋?zhuān)钊肭蠼饣鹕綆r在三維空間的分布。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

依據(jù)確定的研究方案，擬采用下列技術(shù):

(1）變傾角化極技術(shù)［5－7］

將觀測(cè)得到的斜磁化條件下的總磁異?！鱐進(jìn)行變傾角化極處理，求取與磁性體在三維空間分布有簡(jiǎn)單對(duì)應(yīng)關(guān)系的磁力異常，即垂直磁化條件下的磁力場(chǎng)垂直分量(△Z⊥）(磁力△Z⊥異常）。當(dāng)磁性體以感應(yīng)磁化為主或剩余磁性為主但磁化方向與當(dāng)今地磁場(chǎng)方向基本一致時(shí)，其分布范圍、埋深、磁化強(qiáng)度等與磁力△Z⊥異常等值線的形態(tài)、圈閉、極值等密切相關(guān)，可以依據(jù)磁力△Z⊥異常進(jìn)行反演求取磁性體的分布與磁性特征。對(duì)于本區(qū)分布的火山巖，依據(jù)其成巖時(shí)代應(yīng)為地磁極性正向期，屬于磁化方向與當(dāng)今地磁場(chǎng)方向基本一致的情況［8］。

(2）小波多尺度分解技術(shù)［9，10］

磁力△Z⊥異常仍為地殼中存在的磁性體縱橫向疊加產(chǎn)生的綜合效應(yīng)，因而還需對(duì)其進(jìn)行分離，求取不同埋深、不同尺度磁性體相應(yīng)產(chǎn)生的磁力場(chǎng)。

上述二項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)為九五期間國(guó)家863計(jì)劃攻關(guān)成果。十一五期間完成的國(guó)家863計(jì)劃“重磁地震聯(lián)合反演技術(shù)”課題，已對(duì)上述二項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了再開(kāi)發(fā)，形成的軟件均采用人機(jī)交互可視化界面進(jìn)行運(yùn)行，使用較前更為方便與快捷。

3 展布研究

(1）總磁異?！鱐見(jiàn)圖2，垂直磁化條件下的磁力場(chǎng)垂直分量△Z⊥(磁力△Z⊥異常）采用變傾角化極技術(shù)得到，見(jiàn)圖3?；瘶O用磁傾角、磁偏角依據(jù)國(guó)際地磁參考場(chǎng)得到［11－14］。

圖2 總磁異常△T圖Fig.2 Total magnetic anomalies △T

圖3 磁力△Z⊥異常圖Fig.3 Magnetic anomalies △Z⊥

(2）對(duì)上述得到的磁力△Z⊥異常，采用小波多尺度分解技術(shù)進(jìn)行分解，獲取不同階的細(xì)節(jié)場(chǎng)，它們分別對(duì)應(yīng)不同尺度磁性體產(chǎn)生的磁力場(chǎng)。其中的2階、3階細(xì)節(jié)場(chǎng)見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 磁力△Z⊥異常小波分解2階細(xì)節(jié)圖Fig.4 The second order detail of wavelet analysis for magnetic anomalies△Z⊥

圖5 磁力△Z⊥異常小波分解3階細(xì)節(jié)圖Fig.5 The third order detail of wavelet analysis for magnetic anomalies△Z⊥

(3）對(duì)上述分解得到的場(chǎng)，進(jìn)行綜合解釋與分析對(duì)比，選用磁力△Z⊥異常小波分解的2階細(xì)節(jié)場(chǎng)進(jìn)行約束反演，將得到的結(jié)果作為火山巖頂面埋深(圖6）;選用磁力△Z⊥異常小波分解的3階細(xì)節(jié)場(chǎng)進(jìn)行約束反演，將得到的結(jié)果作為火山巖的底面深度(圖7）。

圖6 火山巖頂面深度圖Fig.6 Depths of top of volcanic rocks

圖7 火山巖底面深度圖Fig.7 Depths of bottom of volcanic rocks

火山巖頂面深度圖表明:下凹區(qū)位于研究區(qū)的中北部和中南部。中北部下凹區(qū)呈向西開(kāi)口喇叭狀，軸向呈北西西向，最深達(dá)約8 km;中南部下凹區(qū)，軸向呈L型，自北向南，由近南北向轉(zhuǎn)為北西向，最深達(dá)約7.5 km。隆起部位分布在研究區(qū)的北部、南部、中部的兩側(cè)。北部與南部隆起軸向呈北西西向，北部埋深最小，1 km至約2.5 km，南部埋深約3 km;中部隆起軸向則為近南北向，東側(cè)隆起由3個(gè)局部隆起組成一個(gè)隆起帶，埋深1.5 km至約3 km。

火山巖底面深度圖表明:下凹區(qū)位于研究區(qū)的中北部和中南部。中北部下凹區(qū)呈向西開(kāi)口喇叭狀，軸向呈北西西向，最深達(dá)約8 km;中南部下凹區(qū)，軸向轉(zhuǎn)為近南北向，最深約6.5 km。隆起部位分布在研究區(qū)的北部、南部、中部。北部與南部隆起軸向呈北西西向，北部、南部埋深約為2 km;中部隆起，自西向東，軸向由北東向—北西向—南北向，圍繞中南部下凹區(qū)呈半環(huán)狀展布，埋深2 km至約3 km。

(4）依據(jù)上述兩個(gè)約束反演結(jié)果，考慮了反演的誤差，綜合分析已有的地質(zhì)地球物理成果，給出了研究區(qū)火山巖的厚度分布見(jiàn)圖8。

由圖8所示的火山巖厚度分布表明:火山巖主要分布在研究區(qū)的北部與中部。北部分布范圍大，厚度可達(dá)2 km至約3.5 km;中部呈箭頭狀展布，厚度0.5 km 至約 3.5km，西部厚度約 0.5km，東部厚度約2 km，東部南端近研究區(qū)邊緣厚度可達(dá)約3 km;南部零星分布，厚度小于0.5 km。圖8表明這些下凹區(qū)域沒(méi)有火山巖分布，新生代沉積地層的基底由無(wú)磁性巖石組成。

圖8 火山巖厚度圖Fig.8 Thickness of volcanic rocks

5 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

(1）研究區(qū)由火山巖(以安山巖、凝灰?guī)r為主）組成的基底在區(qū)內(nèi)占到60%左右的面積，主要位于研究區(qū)的北部和中部。

(2）研究區(qū)的中北部和中南部，火山巖(以安山巖、凝灰?guī)r為主）組成的基底面下凹，埋深可達(dá)7 km左右，這些下凹區(qū)域沒(méi)有火山巖分布，新生代沉積地層的基底由無(wú)磁性巖石組成。

(3）具備必需的物性前提與約束條件，磁性體能產(chǎn)生明顯的磁力異常，采用磁測(cè)成果研究磁性體的展布是可行、有效的。

［1］賈健誼，顧惠榮.東海西湖凹陷含油氣系統(tǒng)與油氣資源評(píng)價(jià)［M］.北京:地質(zhì)出版社，2002:19－53.

［2］高德章.東海陸架盆地巖石密度與磁性［J］.上海地質(zhì)，1995(2）:38－45.

［3］高德章，趙金海，薄玉玲，等.東海及鄰近地區(qū)巖石圈三維結(jié)構(gòu)研究［J］.地質(zhì)科學(xué)，2006，41(1）:10－26.

［4］高德章、唐建、薄玉玲.東海海礁凸起、錢(qián)塘凹陷中、古生代地層展布研究［J］.海洋石油，2005，25(3）:1－6.

［5］姚長(zhǎng)利，管志寧，高德章，等.低緯度磁異?；瘶O方法——壓制因子法［J］.地球物理學(xué)報(bào)，2003，46(5）:690－696.

［6］高德章.總磁異?！鱐變傾角化極軟件與網(wǎng)格化方法評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十四屆年會(huì)論文集，2008:476.

［7］彭利麗，郝天珧，姚長(zhǎng)利，等.低緯度磁異?；瘶O方法應(yīng)用效果對(duì)比［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2010，25(1）:151－161.

［8］肖國(guó)橋，詹濤，葛俊逸.地磁極性年表的發(fā)展回顧［J］.地球科學(xué)進(jìn)展，2010，25(4）:365－373.

［9］侯遵澤，楊文采.中國(guó)重力異常的小波變換與多尺度分析［J］.地球物理學(xué)報(bào)，1997，40(1）:85－95.

［10］高德章，侯遵澤，唐建.東海及鄰區(qū)重力異常多尺度分解［J］.地球物理學(xué)報(bào)，2000，43(6）:842－849.

［11］Malin S R C，Barraclough D R.An Algorithm for Synthesizing the Geomagnetic Field［J］.Computers ＆ Geosciences，1981，7(4）:401－406.

［12］高德章.國(guó)際地磁參考場(chǎng)及其計(jì)算［J］.海洋石油，1999(3）:34－42.

［13］International Association of Geomagnetism and Aeronomy(IAGA），Division V，Working Group 8.International Geomagnetic Reference Field 2000［J］.Geophysical Journal International，2000，141(1）:259－262.

［14］International Association of Geomagnetism and Aeronomy(IAGA），Division V-MOD Geomagnetic Field Modeling.International Geomagnetic Reference Field－10 Coefficients［J/OL］.［2005－3－22］.http//www.ngdc.noaa.gov/IAGA/vmod/igrf.html.

Total-magnetic anomalies△T and distribution of volcanic rocks in oil and gas field

GAO Dezhang
(Institute of SINOPEC Shanghai Offshore Oil＆ Gas Company，Shanghai 200120，China）

Volcanic rocks existed in the study area of oil and gas field in the East China Sea.In view of volcanic rocks magnetic characteristics，based on the total magnetic anomalies△T results，using the technique of reducing to the pole by variable inclination for the total magnetic anomalies△T and technique of wavelet multiscale decomposition analysis，distribution and thickness of the volcanic rocks had been studied in the area.With necessary conditions for physical properties and scale distribution of magnetic bodies in development of oil and gas fields，to study distribution of the magnetic bodies is feasible using magnetic survey results.

total magnetic anomalies△T;oil＆ gas field;reducing to the pole by variable inclination;wavelet multiscale decomposition analysis;volcanic rocks

P631.1;P631.2

A

10.3969/j.issn.1008－2336.2011.04.005

2011－07－26;改回日期:2011－08－17

高德章，男，1944年生，教授級(jí)高級(jí)工程師，1965年畢業(yè)于北京地質(zhì)學(xué)院，主要從事重磁資料處理與地球物理綜合解釋、方法技術(shù)開(kāi)發(fā)與軟件研制等。E-mail:Gdzgm@shopc.com.cn。

1008－2336(2011）04－0001－05