“點-線-面-體”三維等時融合技術(shù)刻畫海底扇沉積微相

李明，范彩偉，胡林，李安琪，陳奎

中海石油（中國）有限公司湛江分公司，湛江 524057

近年來，海底扇是世界各大盆地油氣勘探的重點領(lǐng)域，在墨西哥灣盆地、北海盆地以及剛果盆地都發(fā)現(xiàn)了多個大型油氣田[1]。在南海海域，鶯歌海盆地、珠江口盆地的海底扇油氣勘探也取得了較大發(fā)現(xiàn)[2-4]，瓊東南盆地的陵水凹陷北坡發(fā)育大型海底扇，勘探潛力大，但海底扇控制因素和沉積特征研究程度都相對較低，目前主要的研究重點集中在構(gòu)造演化、體系域劃分和成藏主控因素等方面[5-6]。前人對海底扇的研究較多，Posamentier[7]提出沿岸遷移的沉積物是海底扇沉積的控制因素之一，在低海平面情況下沉積物向盆地方向遷移，有利于海底扇發(fā)育；Muntingh[8]認為物源的粒度和分布對海底扇沉積的砂泥比具有直接影響；龐雄[9]提出海底扇沉積受到陸架坡折帶、層序界面和體系域共同控制，認為重力流沉積應(yīng)在等時的層序界面上展開穿時、跨層序的研究；李磊[10]提出海底扇受物源規(guī)模、古地形、可容納空間等因素控制。本次研究以野外海底扇（水道）露頭結(jié)構(gòu)為理論依據(jù)，基于高頻層序，運用等時地層切片與地震屬性融合的等時地層屬性體，在瓊東南盆地陵水北坡劃分海底扇有利沉積相帶，指導(dǎo)下一步的油氣勘探，并取得了良好的勘探效果。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

瓊東南盆地是南海北部大陸邊緣新生代斷陷盆地，盆地可劃分為北部坳陷帶、中部隆起帶、中央坳陷帶和南部隆起帶4 個一級構(gòu)造單元[11-12]，研究區(qū)陵水北坡位于陵水低凸起二級構(gòu)造單元向陵水凹陷二級構(gòu)造單元過渡區(qū)（圖1）。按古構(gòu)造活動期次，盆地在垂向上可劃分為：裂陷沉降期、熱沉降期和加速沉降期[13-15]，盆地縱向上以T60 為界（古近系、新近系分界面），分為構(gòu)造特征差異明顯的兩大構(gòu)造層：下構(gòu)造層（T60—T100）構(gòu)造面貌復(fù)雜，構(gòu)造形變強烈，地層傾角變化大，斷裂系統(tǒng)發(fā)育，盆地具有分割性，形成了多個凹陷，是明顯的斷陷型構(gòu)造特征；上構(gòu)造層（T60—海底）構(gòu)造簡單，構(gòu)造變形微弱，地層平緩，傾角變化小，斷層不發(fā)育，是坳陷型構(gòu)造特征。瓊東南盆地的基底由前古近系的火成巖、變質(zhì)巖及沉積巖組成，地層自下而上分別為始新統(tǒng)，漸新統(tǒng)崖城組和陵水組，中新統(tǒng)三亞組、梅山組和黃流組，以及上新統(tǒng)鶯歌海組和第四系樂東組（表1）。

陵水凹陷為瓊東南盆地中央坳陷帶油氣勘探的主力凹陷之一，是瓊東南盆地近年勘探重點地區(qū)。陵水凹陷中新世古地貌主要受控于熱沉降和負荷沉降作用，中新世早期陵水北坡填平補齊后熱沉降和差異沉降作用較弱，地勢較平坦，而陵水凹陷受熱沉降影響形成南西向的陵水北坡沉積坡折帶和半限制性低洼區(qū)，在區(qū)域大海退背景下，陸架上部高位三角洲砂巖受重力流控制越過沉積坡折帶，在限制性的低洼區(qū)沉積形成海底扇富集區(qū)。

陵水北坡LS1 井揭示該區(qū)儲層主要為低位（15.5 Ma）海底扇，物源主要來自海南島陵水河為主的三角洲，三角洲儲層厚度大、粒度粗，但儲層泥質(zhì)含量高，且低孔低滲。對海底扇的有利儲層劃分是當(dāng)前亟需解決的問題，本文將通過野外露頭海底扇結(jié)構(gòu)模型、等時地層切片技術(shù)分析探索優(yōu)質(zhì)海底扇儲層分布情況。

2 野外露頭識別海底扇沉積微相

陵水凹陷海底扇區(qū)域僅鉆探一口井，海底扇空間結(jié)構(gòu)認識存在不足。通過調(diào)研國內(nèi)外海底扇露頭，根據(jù)Michael H Gardner 和 James M Borer 研究的美國德克薩斯州西部的Brushy 峽谷[16]野外露頭，認為該露頭分兩期：晚期（圖2B 處）儲層物性好；早期海底扇總體上物性中等, 但儲層橫向變化大。早期海底扇沉積單元（微相）劃分為水道邊部、主體水道（圖2），海底扇從邊部到主體劃分A、C、D、E、F 處，其中水道邊部A 處主要是以泥質(zhì)含量較高的砂巖沉積為主，表現(xiàn)為平行層理或者脈狀層理，反映水動力較弱，儲層物性差；水道主體F 處，以巖性較純的砂巖沉積為主，主要表現(xiàn)為交錯層理，反映水動力較強，儲層物性好。A 至F 儲層物性逐漸變好。

圖1 瓊東南盆地構(gòu)造單元劃分圖Fig.1 The tectonic map of Qiongdongnan Basin

圖2 Brushy 峽谷露頭Fig.2 Outcrops in Brushy canyon

基于野外露頭水道邊部、水道主體的對比分析，海底扇的優(yōu)勢儲層分布在水道的主體位置，其儲層沉積環(huán)境水動力較強，儲層物性好。海底扇的邊部，由于沉積時水動力弱，儲層以泥質(zhì)粉砂為主，儲層物性差。針對海底扇目標的勘探，關(guān)鍵是尋找海底扇的主體水道的發(fā)育位置及其空間結(jié)構(gòu)。

3 陵水13 區(qū)海底扇應(yīng)用實例

3.1 研究區(qū)概況

中央坳陷帶是瓊東南盆地油氣資源規(guī)模最大的一級構(gòu)造單元[17-20]。陵水13 區(qū)位于中央坳陷帶陵水凹陷北坡，梅山組底部發(fā)育重力流海底扇巖性圈閉，圈閉上傾尖滅邊界清晰，周緣類似目標多。該構(gòu)造高部位預(yù)探井LS1 井，實鉆在梅山組都有較好的氣測錄井油氣顯示，測井解釋13.5 m 氣層，證實該區(qū)油氣運聚活躍。

陵水凹陷梅山組海底扇巖性圈閉具有以下成藏條件：圈閉臨近富生烴陵水凹陷，確保了充足的烴源供給；梅山組底部低位大型海底扇儲層與區(qū)域性海侵泥巖蓋層構(gòu)成良好的儲蓋組合，有利于巖性圈閉的發(fā)育；斷裂帶晚期活動及超壓裂隙帶有利于溝通深部烴源巖[21]，天然氣垂向運移通道暢通。LS1井地震剖面上顯示為強振幅異常，下切作用較弱，水道橫切剖面呈低幅度的“U”字形，“U”側(cè)翼一側(cè)預(yù)測發(fā)育漫溢天然堤沉積，“U”底部預(yù)測發(fā)育主體水道；沉積范圍垂向砂體沒有疊置關(guān)系，形成的地震反射界面較強，丘型下超特征不明顯，主要呈席狀分布。LS1 井位置位于“U”側(cè)翼一側(cè)，井壁心揭示其儲層主要為粉砂巖，孔隙以粒間孔為主，低滲，物性較差，F(xiàn)MI 成像和巖心均可見脈狀層理（圖3），水動力環(huán)境較弱，綜合井、震分析認為LS1 井鉆遇海底扇中扇漫溢-天然堤沉積，而非扇體主水道。但LS1 井右側(cè)發(fā)育兩期典型水道化地質(zhì)異常體，其下切作用明顯，剖面呈窄的“V”字形，多期砂體垂向疊置關(guān)系較好，分布范圍較小，形成的沉積砂體地震反射界面強，預(yù)測其為主體水道。

儲層是制約海底扇評價的關(guān)鍵因素，如何劃分海底扇的沉積微相，尋找海底扇優(yōu)質(zhì)儲層是下一步勘探的關(guān)鍵。海底扇沉積微相劃分常規(guī)手段是依據(jù)地震波形、地震振幅屬性[22-25]，而陵水13 的海底扇振幅屬性橫向連續(xù)性差，較難精細劃分海底扇沉積微相（圖4）。依據(jù)野外海底扇露頭空間結(jié)構(gòu)特征，海底扇的主體水道位置儲層物性較好。本次研究以等時地層切片劃分海底扇的空間結(jié)構(gòu)，以縱波阻抗屬性區(qū)分海底扇的巖性分布，兩者相融合，從立體上劃分海底扇沉積微相。

3.2 等時地層切片技術(shù)與阻抗融合技術(shù)剖析海底扇

沉積體在水平方向上的地震成像比縱向上更加容易識別[26-28]。地震解釋中經(jīng)常運用地震切片技術(shù)對海底扇進行刻畫，常規(guī)使用的切片技術(shù)主要有時間切片和沿層切片兩種技術(shù)（圖5），兩種切片信息在不同的地層產(chǎn)狀中所起的作用也是不同的。

時間切片技術(shù)適用于席狀且平臥的地層，層切片技術(shù)適用于平行地層，才能保證提取的地震屬性信息是等時的。將解釋的兩個等時沉積界面作為頂?shù)?，在其界面?nèi)按照等時間比例插出若干層面，沿著層面提取地震屬性切片，稱為等時地層切片。

與水平切片相比，等時地層切片既適應(yīng)席狀的但并非平臥的地層，也適應(yīng)地層的起伏變化，可以比較準確地反映傾斜地層的地質(zhì)特征和沉積儲層變化特點，可以展示沿傾斜地層地震屬性異常的空間展布，確定沉積體系的延展方向。等時地層切片只適合同傾斜基準面平行的沉積體系（圖6）。

圖3 過LS1 井典型剖面、巖心、FMI 成像測井Fig.3 A typical section with core and FMI imaging logs

圖4 陵水13 區(qū)海底扇振幅屬性圖Fig.4 Amplitude attribute map of Lingshui 13 submarine fan

圖5 時間切片與沿層切片模式圖Fig.5 Time slice and horizon slice

圖6 等時地層切片與拉平模式圖Fig.6 A flattened stratigraohic slice

等時地層切片技術(shù)原理是在三維地震數(shù)據(jù)體上，對每一道每一個樣點求得與周圍數(shù)據(jù)的相關(guān)性，形成一個表征相干性的三維數(shù)據(jù)體，利用地層、巖性等的橫向非均質(zhì)性，來研究地質(zhì)體的空間展布?？v波阻抗屬性是巖石的物性參數(shù)（縱波速度與密度的乘積），可以直接反映儲層物性，是儲層分布空間和儲集條件預(yù)測的重要參數(shù)。兩個技術(shù)單獨使用，都有各自的局限性：等時地層切片僅僅能表征地震數(shù)據(jù)體上地質(zhì)體橫向的非均質(zhì)性，沒有結(jié)合相關(guān)已鉆井的信息，對地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)有很高要求；縱波阻抗屬性受已鉆井、反演算法、低頻模型等約束，也不能較好展示儲層橫向變化。本次研究嘗試將等時地層切片與縱波阻抗屬性進行融合形成新的等時切片屬性體，不僅能結(jié)合已鉆井的相關(guān)信息，體現(xiàn)儲層物性的空間變化，也能反映地質(zhì)體橫向的非均質(zhì)性。

圖7 陵水13 區(qū)分頻剖面實時監(jiān)控層序調(diào)整Fig.7 Real-time monitoring sequence adjustment for the crossover profile

本次研究通過三級等時層序界面控制由單線到平面形成等時地層切片：① 層序解釋由大到小逐級控制等時：首先參考層序界面T40、T50 確定二級等時界面，其次梅山組內(nèi)部細分出T41 層序界面，運用T41 和T50 界面圈定海底扇頂?shù)椎葧r界面；②分頻剖面控制高頻層序調(diào)整：常規(guī)地震剖面分辨率低，橫向等時界面劃分時，容易出現(xiàn)穿時現(xiàn)象，本次研究采用60 Hz 小波分頻剖面作為控制剖面，該剖面視分辨率高，連續(xù)性較好，比較適合小層序的追蹤，可實時監(jiān)控層序調(diào)整的合理性（圖7）；③ 地震地貌監(jiān)控高頻層序調(diào)整：本次研究結(jié)合三維可視化技術(shù)，把地震數(shù)據(jù)體與切片數(shù)據(jù)體立體顯示，垂向以地震數(shù)據(jù)作為監(jiān)測點，橫向以沿層等時切片為匹配點，兩個數(shù)據(jù)體交互印證沿層的等時性（圖8）。

圖8 陵水13 區(qū)地震與切片三維可視化圖Fig.8 3D visualization of earthquakes and slices

圖9 陵水13 區(qū)海底扇等時地層切片F(xiàn)ig.9 Isochronous stratigraphic slice of Lingshui 13 submarine fan

利用三級層序界面控制下的等時地層切片對陵水13 區(qū)海底扇進行精細解剖（圖9）：①整個海底扇在東北面主要發(fā)育三條西南走向的主水道；海底扇中部，由于受斷層控制，三條水道向北遷移；②LS1 井位于第三支水道邊部。雖然等時地層切片對海底扇結(jié)構(gòu)特征認識清楚，但是海底扇的儲層微相分布特征還是較難分辨。本次研究把等時地層切片與地震反演縱波阻抗相結(jié)合，縱波阻抗與研究區(qū)儲層的物性具有非常好的相關(guān)性，其中縱波阻抗值越低，儲層物性越好。

通過陵水13 區(qū)海底扇等時地層切片與波阻抗融合體，可以較好劃分海底扇有利儲集相帶（圖10）：① 儲層物性最好的主水道有3 條，分別由北東向西南方向發(fā)育，水道內(nèi)阻抗值低，預(yù)測發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲層；② 三條主水道的側(cè)翼和前緣主要發(fā)育漫灘、決口扇、前緣決口扇，阻抗值高，反映儲層物性可能偏差；③ LS1 井位于3 號主水道漫溢出來的漫灘沉積。

3.3 應(yīng)用效果分析

通過對陵水13 區(qū)海底扇有利儲集相帶的詳細分析，優(yōu)選1 號主水道進行進一步勘探，鉆探LS2井（圖11），該井鉆遇28 m 塊狀粉砂巖，發(fā)育小型交錯層理，儲層孔隙度23%，儲層物性明顯好于LS1井，驗證了陵水13 區(qū)海底扇有利儲集相帶展布分析的準確性，也堅定了陵水13 區(qū)海底扇勘探的信心。

4 結(jié)論

（1）在鉆井資料較少的陵水北坡海底扇研究區(qū)，常規(guī)地震切片、地震振幅屬性受橫向分辨率限制，較難預(yù)測海底扇的沉積微相單元。由單線、平面、屬性體三級控制形成等時地層切片體，等時地層切片體與縱波阻抗體融合形成等時的巖性預(yù)測體，從而多維度地剖析了 海底扇的沉積微相。

（2）綜合運用三維等時融合體技術(shù)對陵水13 區(qū)海底扇精細沉積微相進行研究，發(fā)現(xiàn)陵水13 區(qū)發(fā)育3 條海底扇主體水道，其沉積環(huán)境水動力較強、儲層分選好、物性優(yōu)，LS2 井鉆遇厚層優(yōu)質(zhì)儲層；主水道的前端或側(cè)翼發(fā)育漫灘、決口扇、前緣決口扇沉積體，沉積時水動力弱、分選差，LS1 井儲層以泥質(zhì)粉砂為主，儲層物性差，為中孔低滲—特低滲儲層。

圖10 陵水13 區(qū)海底扇等時地層切片與波阻抗融合體Fig.10 Isochronous stratigraphic slice and wave impedance for Lingshui 13 submarine fan

圖11 過LS2 井典型剖面、巖心Fig.11 The Typical section and corea cross LS2