趙佳奇,韓文明,劉志國,趙紅巖,馮 鑫,孔令武,王 嘉

(中國海洋石油國際有限公司,北京100027)

隨著海外業(yè)務(wù)快速發(fā)展,預(yù)測存在較大資源潛力的海外低勘探程度盆地日益成為油氣勘探的重點(diǎn)關(guān)注目標(biāo)。對于這類新興盆地,研究重點(diǎn)是在有限的資料條件下快速篩查構(gòu)造有利區(qū)帶、分析地層沉積及潛在烴源分布特征。而作為基礎(chǔ)與關(guān)鍵的低勘探程度盆地大尺度變速成圖始終是制約海外勘探早期盆地深入研究的難點(diǎn)。針對該問題的研究,首先是要查明盆地區(qū)域速度分布特征及影響因素,提出有效的時(shí)深轉(zhuǎn)換方法,獲得可靠的深度域構(gòu)造圖和厚度圖。

作為西非典型的新興盆地,毛塞幾比盆地勘探程度低、資料少,公開披露的資料有限,前人對該盆地的速度特征和影響因素等研究尚無公開文獻(xiàn)資料。目前關(guān)于速度建模方法的研究多集中于中、小尺度三維工區(qū)(幾十至幾千平方千米)的反演、層析等方法原理[1-3],結(jié)合盆地結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和大尺度(幾十萬平方千米)變速成圖方法的研究與應(yīng)用非常稀少。

本文以西非毛塞幾比盆地為例,從盆地結(jié)構(gòu)研究入手,分析盆地結(jié)構(gòu)、沉積地層年代和巖性的空間分布差異,重點(diǎn)分析盆地區(qū)域速度特征,明確影響區(qū)域地層速度的主要因素,提出應(yīng)對低勘探程度盆地大尺度成圖問題的分區(qū)井控插值與變速擬合剝層法實(shí)現(xiàn)區(qū)域時(shí)深轉(zhuǎn)換,以得到更可靠的深度域成果,支撐盆地構(gòu)造、沉積和烴源研究。

1 盆地概況

毛塞幾比盆地位于西非北段,面積超過91×104km2(其中海域60.5×104km2,陸地31.1×104km2),是西非海岸面積最大的含油氣新興盆地,縱跨毛里塔尼亞、塞內(nèi)加爾、岡比亞、幾內(nèi)亞比紹和幾內(nèi)亞5國及北部西撒哈拉地區(qū)(圖1)。2014年以來,毛塞幾比盆地累計(jì)鉆探預(yù)探井及勘探評價(jià)井26口,共獲得油氣可采儲量油8.8×108桶、天然氣53×1012ft3(1ft≈0.3048m)[4-7],該盆地因而一躍成為當(dāng)今世界油氣勘探活動最頻繁、效果最成功的盆地之一。

圖1 毛塞幾比盆地位置、構(gòu)造綱要及次盆劃分

毛塞幾比盆地位于中大西洋,在晚二疊世-早三疊世泛大陸解體產(chǎn)生的張裂作用下形成了盆地裂谷,受斷裂活動形成大量地塹、半地塹;從晚三疊世至晚侏羅世裂陷活動基本停止,盆地處于過渡期,局部蒸發(fā)環(huán)境下發(fā)育了鹽巖,南部廣泛沉積了碳酸鹽巖,受構(gòu)造和地層巖性差異影響古陸架邊緣逐步形成;自白堊世以來,盆地呈典型被動陸緣發(fā)育特征,構(gòu)造活動較弱,除古陸架邊緣和局部火山、鹽活動區(qū)外,盆地地層沉積穩(wěn)定[8-9]。

毛塞幾比盆地屬勘探新興盆地,本次研究區(qū)面積廣大,超過34.0×104km2,區(qū)內(nèi)探井?dāng)?shù)量非常少,單井控制面積過大,可獲得的二維地震數(shù)據(jù)有限而三維地震覆蓋面積過小。研究中面臨如下問題:①如何通過較為稀疏的井、震速度數(shù)據(jù)平衡大尺度變速成圖的問題;②由于東、西向陸架、陸坡及深水地層變化劇烈,受晚白堊構(gòu)造活動地層差異剝蝕影響同一年代地層厚度不同,沉積相控制下巖性組合變化復(fù)雜等因素所導(dǎo)致的速度縱、橫向變化劇烈等問題,在構(gòu)建區(qū)域速度模型前要掌握研究區(qū)地層厚度、巖性和地層速度橫向與縱向的分布特征、變化規(guī)律;③分析影響速度的主要因素,合理構(gòu)建可以解決上述問題的變速成圖速度模型。

2 速度特征及影響因素分析

毛塞幾比盆地目前的勘探活動集中在裂陷后期中生界白堊系和新生界地層,勘探地震資料的記錄時(shí)間主要為8s,最長可達(dá)12s,揭示的地層年代大多在侏羅世之后。鑒于研究區(qū)地震資料全部位于海域范圍,因此本次研究主要針對盆地海域范圍內(nèi)的裂陷后期地層展開。

2.1 盆地結(jié)構(gòu)及巖性分布

前人利用中大西洋多條轉(zhuǎn)換斷裂帶(卡普布朗、卡亞-羅索、杰克遜維爾、幾內(nèi)亞)作為邊界將毛塞幾比盆地自北向南劃分為毛里塔尼亞次盆、北部次盆和卡薩芒斯次盆(圖1)[4-7],但轉(zhuǎn)換斷層對盆地南北向地層厚度和巖性造成的影響不明顯,因此次盆范圍對時(shí)深轉(zhuǎn)換研究的約束性低。由研究海域二維地震資料的解釋成果發(fā)現(xiàn)盆地南部和北部在東西方向上的早期構(gòu)造、沉積活動及物源差異才是造成盆地地層結(jié)構(gòu)、巖性差異和速度橫向變化的主要原因。因此我們將盆地劃分為南部次盆(南次盆)和北部次盆(北次盆),為便于分析區(qū)域速度特征和構(gòu)造、地層及巖性變化對速度的影響,以陸架臺地邊緣為界將南、北部次盆劃分為東南古陸架區(qū)和西北陸坡深水區(qū)(圖1)。

三疊世盆地整體處于鹽巖發(fā)育的過渡期,受裂陷期構(gòu)造差異控制,鹽巖母巖集中發(fā)育在南、北次盆的中部,并且受后期構(gòu)造活動和地層巖性差異影響在南次盆中部古陸架形成許多陡直的小規(guī)模鹽刺穿,在北次盆深水陸坡局部形成鹽擠出構(gòu)造(extrusion tectonics,又稱逃逸構(gòu)造)。

侏羅世至早白堊世時(shí)期盆地南、北兩個(gè)次盆的構(gòu)造和沉積活動差異明顯,相應(yīng)形成了不同的區(qū)域構(gòu)造和地層巖性展布特征。

區(qū)域典型地質(zhì)剖面1位于南次盆,自東向西經(jīng)過古陸架區(qū)、陸坡深水區(qū)和深海平原區(qū)。南次盆在侏羅世至早白堊阿普特(Jurassic-Aptian)時(shí)期,持續(xù)受隆升作用影響發(fā)生差異抬升,東部形成了幾內(nèi)亞高原,并在邊緣形成近南北向展布的大型正斷層(圖1,圖2a)。斷層下盤緩慢抬升使水體處于較淺的深度,并且該時(shí)期南部陸上物源供給較弱,有利于碳酸鹽巖的發(fā)育,因而形成了沉積厚度3900～5300m、以正斷層為西部邊界、最寬處超過300km的廣闊碳酸鹽巖臺地。區(qū)域地震及井資料研究揭示,平面上古陸架臺地呈現(xiàn)“南寬北窄”的特征(圖1)。而斷層上盤持續(xù)下降、水體加深,主要以泥巖、泥灰?guī)r沉積為主,地層厚度明顯小于古陸架碳酸鹽巖臺地地層厚度。剖面1同樣顯示南次盆的鹽巖發(fā)育區(qū)因后期構(gòu)造和地層演化差異在中部古陸架形成的小規(guī)模鹽刺穿。

區(qū)域典型地質(zhì)剖面2位于北次盆中部,自東向西經(jīng)過古陸架區(qū)、陸坡深水鹽底劈與逆沖區(qū)和深海平原區(qū)。北次盆侏羅世至早白堊阿普特時(shí)期僅靠陸的局部區(qū)域受到隆升作用形成了東西向較窄、南北向延伸有限的陸架碳酸鹽巖臺地(圖1,圖2b),而深水陸坡整體構(gòu)造活動較弱、地層沉積橫向穩(wěn)定,主要為泥巖、泥灰?guī)r和少量濁積砂巖。在北次盆鹽巖發(fā)育區(qū),由于鹽塑性形變和差異負(fù)荷局部產(chǎn)生了逆沖推覆構(gòu)造和次生正斷層(圖2b)。

圖2 毛塞幾比盆地南(a)、北(b)次盆典型地質(zhì)剖面(剖面位置見圖1中剖面1和剖面2)(據(jù)文獻(xiàn)[4,10],有修改)

早白堊阿爾布(Albian)之后,盆地構(gòu)造活動較弱,沉積地層呈現(xiàn)受早期碳酸鹽巖臺地發(fā)育范圍控制的繼承性特征,導(dǎo)致現(xiàn)今大陸架表現(xiàn)出由南向北逐漸變窄的特征(現(xiàn)今陸架范圍約200m的水深線)。地層巖性為古陸架三角洲砂泥巖及與之對應(yīng)的深水濁積及遠(yuǎn)洋泥質(zhì)沉積;新生界多為砂泥巖,短期大范圍分布泥灰?guī)r沉積。

2.2 盆地地層速度特征

受盆地結(jié)構(gòu)與構(gòu)造演化、物源供給、沉積環(huán)境等的影響,地層年代、沉積相、巖性的分布存在較大差異,地層速度呈現(xiàn)不同變化規(guī)律。分析不同地理、構(gòu)造位置約30口井的時(shí)深數(shù)據(jù),認(rèn)為毛塞幾比盆地白堊世以來地層速度具有兩大特征:平面上(不同鉆井)呈“西北深水區(qū)低,東南陸架區(qū)高”的特征;縱向上(不同深度)呈“兩段式”的特征。

表1和圖3表明,平面上西北深水區(qū)各年代地層以泥巖為主,夾少量砂、灰?guī)r,東南陸架區(qū)以砂巖為主,夾較多灰?guī)r且偶見火成巖,地層速度整體比西北深水陸坡速度高200～1600m/s。

表1 毛塞幾比盆地分區(qū)各層段地層測井巖石速度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖3 毛塞幾比盆地西北深水區(qū)與東南陸架區(qū)時(shí)深關(guān)系

圖4為毛塞幾比盆地北次盆深水區(qū)巖性-速度連井剖面,可以看出,北次盆4B井為本次研究西北深水區(qū)鉆遇地層最多的井(至土倫階),其速度分布反映了該區(qū)地層速度的典型特征:鉆遇晚白堊至第四系地層,以大套深海泥巖為主,泥巖速度1700～2500m/s,白堊系森諾階至馬斯特里赫特階夾薄砂巖,速度2500～3900m/s,同時(shí)鉆遇新生界底部區(qū)域廣泛發(fā)育的多套薄層泥灰?guī)r(厚度40～120m),速度為2800～3400m/s(圖4b)。周邊多口鉆井揭示了相似的地層巖性結(jié)構(gòu)與地層速度特征(圖4a,圖4c,圖4d)。圖5為毛塞幾比盆地南次盆深水區(qū)至古陸架區(qū)巖性-速度連井剖面,可看出,5D井為東南古陸架區(qū)井深較大、鉆遇地層較多的典型井(圖5d),鉆遇早、晚白堊至第四系地層,且相比于北部深水井全井灰?guī)r薄夾層比例明顯增加,同層段地層速度均比北部井區(qū)速度高:多套灰?guī)r夾層,速度3600～6300m/s,砂巖地層速度為3300～5500m/s,泥巖地層速度為2700～5000m/s。另外,南北次盆陸架和深水區(qū)的其它井也存在相似的巖性規(guī)律和速度特征。相距較近但跨越深水、陸架邊緣和陸架區(qū)的4口井(圖5)由深水向陸架區(qū)相同層段的地層速度依次增加,符合前述“西北深水區(qū)低、東南陸架區(qū)高”的速度平面分布特征。

圖4 毛塞幾比盆地北次盆深水區(qū)巖性-速度連井剖面a 4A井; b 4B井; c 4C井; d 4D井

圖5 毛塞幾比盆地南次盆深水區(qū)至古陸架區(qū)巖性-速度連井剖面a 5A井; b 5B井; c 5C井; d 5D井

地層速度縱向上呈“兩段式”特征,可以大致以晚白堊森諾期區(qū)域不整合為界分成上、下兩段。圖6為利用測井聲波時(shí)差數(shù)據(jù)采樣值計(jì)算的上、下段地層速度-深度交會顯示。圖7為毛塞幾比盆地上、下段地層速度-厚度線性擬合關(guān)系圖。由圖6a可知,上段新生界至上白堊末已鉆井地層速度在東南陸架和西北深水區(qū)差異明顯。圖6a上,西北深水區(qū)鉆井(圓點(diǎn))上段地層速度較低,純泥巖速度為1550～2300m/s,純砂巖速度為1750～3100m/s,速度梯度為每百米增加約40m/s,與泥質(zhì)含量的關(guān)系是泥質(zhì)含量每降低10%,由淺至深地層速度增加50～100m/s;而東南陸架區(qū)鉆井(三角點(diǎn))上段地層速度較高,純泥巖速度為1550～3000m/s,純砂巖速度為2000～4500m/s,因灰?guī)r比例較西北深水區(qū)高,速度梯度每百米增加約150m/s,隨深度增加速度快速增大。兩個(gè)區(qū)域砂巖與泥巖均具有淺層速度差異小、深層差異大的特征。分析發(fā)現(xiàn)西北深水區(qū)上段地層速度與層段厚度的線性關(guān)系較好。線性擬合式如下:

vDU=0.2069Δd+1668.1

(1)

式中:vDU為西北深水區(qū)上段地層速度;Δd為層段厚度。

速度隨厚度增大而增大,但東南陸架區(qū)地層速度與層段厚度的線性擬合關(guān)系較差(圖7a)。

圖7 毛塞幾比盆地上(a)、下(b)段地層速度-厚度線性擬合關(guān)系

下段大致起始于晚白堊區(qū)域不整合發(fā)生的森諾期,在陸架及坡折區(qū)早白堊晚期至晚白堊早期地層遭到大規(guī)模剝蝕,剝蝕范圍與陸架邊緣較為一致。圖6b上,西北深水區(qū)鉆井(圓點(diǎn))下段地層純泥巖速度為1700～2500m/s,純砂巖速度為3500～5500m/s,與上段地層相比速度梯度發(fā)生了明顯變化,平均速度梯度每百米增加85m/s,與泥質(zhì)含量的關(guān)系近似為泥質(zhì)含量每降低10%,由淺至深地層速度增加幅度增大至170～300m/s;東南陸架區(qū)與西北深水區(qū)下段地層速度的分異性相比上段地層要小很多,由淺至深東南陸架區(qū)地層速度整體略高于西北深水區(qū),高約200～500m/s,且兩個(gè)區(qū)域下段地層速度與地層厚度均存在一定的線性遞增關(guān)系(圖7b):

圖6 毛塞幾比盆地上(a)、下(b)段地層速度-深度交會顯示(注:圖6a埋深的起算基準(zhǔn)面為海底,圖6b埋深的起算基準(zhǔn)面為下段地層頂面)

vDL=0.3976Δd1+2341.4

(2)

vSL=0.2897Δd2+3217.5

(3)

式中:vDL為西北深水區(qū)下段地層速度;Δd1為西北深水區(qū)層段厚度;vSL為東南陸架區(qū)下段地層速度;Δd2為東南陸架區(qū)層段厚度。

2.3 影響速度的主要因素分析

地層速度是多種因素綜合作用的結(jié)果,各種地質(zhì)因素,如埋深或壓實(shí)作用、地層巖性組成、地層年代-厚度組合關(guān)系、構(gòu)造與沉積活動、孔隙與流體充填物等,都可能引起層速度的縱、橫向變化,這使得速度影響因素分析成為一個(gè)復(fù)雜問題。為了簡化毛塞幾比盆地時(shí)深轉(zhuǎn)換方法,突出對重要影響因素的分析,通過對沉積巖速度特征的分析,認(rèn)為影響毛塞幾比盆地沉積地層速度的主要因素是埋深或壓實(shí)作用、巖性、地層年代-厚度組合關(guān)系。

2.3.1 埋藏深度或壓實(shí)作用

前文速度特征分析中已經(jīng)證實(shí),速度隨埋藏深度的增加而增加,因?yàn)樵诖瓜蛏蠜]有發(fā)生較大構(gòu)造運(yùn)動的前提下埋藏越深的地層年代通常越老,同時(shí)埋藏越深地層的重力壓實(shí)作用越強(qiáng),因而地層速度越高。

2.3.2 地層巖性組成

由前文速度特征分析可以看出,毛塞幾比盆地巖性分布的分區(qū)性明顯,東南陸架區(qū)位于陸架淺水沉積相帶,早期碳酸鹽巖臺地灰?guī)r占比高、晚期陸架淺水砂巖占比高,西北深水區(qū)自古至今沉積地層以深海泥巖為主,早期偏灰泥質(zhì),晚期深海泥巖中存在少量重力流砂巖沉積。

盆地中部5口井橫跨東南陸架區(qū)和西北深水區(qū)(圖8),其中東部3口井位于東南部古陸架之上,西部2口井位于西北部陸坡深水區(qū),東南部古陸架局部發(fā)育鹽底劈,但平面分布范圍有限、鹽巖速度穩(wěn)定,對地層速度橫向預(yù)測影響較小。按照前述“兩段式”的特征劃分、統(tǒng)計(jì)巖性分布的規(guī)律是:上段森諾階之后地層砂地比(砂巖地層厚度與目標(biāo)地層總厚度之比)由西北深水區(qū)向東南古陸架區(qū)增加,下段森諾階之前地層灰地比(灰?guī)r地層厚度與目標(biāo)地層總厚度之比)由西北深水區(qū)向東南古陸架區(qū)增加。統(tǒng)計(jì)井不同巖性地層速度與埋深的關(guān)系(圖9)表明,相同埋深時(shí)灰?guī)r的速度最大、砂巖的速度次之、泥巖的速度最小。綜合單一巖性的速度關(guān)系、地層巖性的分布特征可以得出,巖性是形成盆地地層速度“西北深水區(qū)低,東南陸架區(qū)高”差異分布規(guī)律的重要原因。

圖8 毛塞幾比盆地跨陸架區(qū)和深水區(qū)連井地震地質(zhì)剖面

2.3.3 地層年代-厚度組合關(guān)系

除巖性分布差異造成地層速度“西北深水區(qū)低、東南陸架區(qū)高”以外,另一個(gè)重要原因是地層年代-厚度的組合關(guān)系。同樣如圖9所示,地層年代越老速度越高,因?yàn)槟甏嚼系牡貙釉谡?gòu)造沉降與沉積作用下埋深也越大,壓實(shí)作用越強(qiáng),巖石膠結(jié)程度也越好,從而導(dǎo)致速度增大。同時(shí)地震解釋結(jié)果顯示平面上盆地漂移期(drift/post-rift stage,漂移期或裂陷后期)地層沉積中心從白堊紀(jì)至第四紀(jì)由南向北發(fā)生遷移,上、下段地層厚度在南北部發(fā)生改變,即盆地南部以較早的白堊系地層為主,下段地層厚,北部以較晚的新生界地層為主,上段地層厚。

圖9 毛塞幾比盆地不同巖性、地質(zhì)年代地層速度-埋深交會顯示

在地層年代-厚度組合關(guān)系方面,井鉆遇地層呈現(xiàn)深水區(qū)年代較新、速度較低的上段地層相對占比和絕對厚度均較大(平均厚度2390m,占比70%),年代較老、速度較高的下段地層相對占比和絕對厚度均較小(平均厚度950m,占比30%)的規(guī)律。而陸架區(qū)地層年代-厚度組合關(guān)系恰好相反,年代較老、速度較高的下段地層占比較大(平均厚度2030m,占比55%),年代較新、速度較低的上段地層占比較小(平均厚度1650m,占比45%)(圖10)。這種地層年代-厚度組合造成了陸架區(qū)地層平均速度高于深水區(qū),也證實(shí)了地層年代-厚度組合關(guān)系是地層速度的另一個(gè)重要影響因素。該因素的影響在正常沉積序列的毛塞幾比盆地非常明顯。

圖10 毛塞幾比盆地各井上、下段地層厚度分區(qū)統(tǒng)計(jì)(個(gè)別井存在上段或下段地層未鉆穿的情形)

2.3.4 大斷層的影響

毛塞幾比盆地臺地邊緣大斷層也是造成次盆間速度差異的原因之一。早期陸架臺地發(fā)育且在較長時(shí)間內(nèi)逐漸形成了走向近北東—南西向的大型正斷層斷裂系統(tǒng),斷層兩盤沉積的地層巖性、年代厚度不同是導(dǎo)致兩側(cè)地層速度存在巨大差異的原因。

此外,孔隙度和流體性質(zhì)均對地層速度有一定影響。隨埋深增加,壓實(shí)作用增強(qiáng)、孔隙度降低,地層速度呈增加趨勢。含水砂巖與含油砂巖速度特征差異不大,含氣砂巖速度明顯變低。本文主要著眼于盆地宏觀尺度的速度分析,對孔隙度、流體性質(zhì)等微觀尺度的影響不做詳細(xì)分析。

3 盆地尺度的速度求取與變速成圖

3.1 常規(guī)時(shí)深轉(zhuǎn)換方法分析

在盆地研究階段的時(shí)深轉(zhuǎn)換和成圖一般采用操作相對易于實(shí)現(xiàn)的方法,如單井或多井?dāng)M合法、常速剝層法、變速擬合法等[11-12]。單井或多井?dāng)M合是利用一口或多口井的VSP、檢驗(yàn)炮(checkshot)或T-D對等數(shù)據(jù)回歸成不同階次的多項(xiàng)式進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換,該方法只考慮垂向速度變化,不適于較大范圍或地層起伏明顯、橫向速度變化大的區(qū)域。常速剝層法是考慮地質(zhì)特征差異對若干速度層賦以單一速度值,逐層計(jì)算厚度并累加得到目的層深度的方法,該方法雖然考慮了地層起伏,但只考慮了垂向速度變化,不能解決地層厚度、巖性等變化產(chǎn)生的速度橫向變化問題。速度體建模法利用地震、井速度構(gòu)建速度體模型,再提取層速度或平均速度完成時(shí)深轉(zhuǎn)換,通常地震速度譜解釋精度和數(shù)據(jù)密度均較高,能更精確地表征速度的垂向和橫向變化,但來自于三維地震的速度數(shù)據(jù)分布區(qū)域通常很小,對于盆地尺度的變速成圖可行性低。變速擬合法是在層速度求取時(shí)通過井點(diǎn)時(shí)差-速度關(guān)系擬合得到變層速度,然后通過常規(guī)剝層的方法求取目的層深度[13],這樣不僅考慮了垂向速度變化,也考慮了地層厚度變化等地質(zhì)因素引起的橫向速度變化,相比之下對于盆地尺度的時(shí)深轉(zhuǎn)換可行性更高,方法更加合理準(zhǔn)確。

3.2 分區(qū)井控插值與變速擬合剝層法速度求取及變速成圖

針對毛塞幾比盆地勘探程度低、資料稀缺的問題,我們盡可能多地收集井、震原始數(shù)據(jù),并補(bǔ)充了地震剖面和地質(zhì)剖面作為速度建模參考依據(jù)。針對毛塞幾比盆地大尺度時(shí)深轉(zhuǎn)換的需求,基于現(xiàn)有鉆、測井與地震資料,根據(jù)前文的論述,初步總結(jié)了該盆地速度特征和速度主要影響因素。基于該認(rèn)識研究提出了分區(qū)井控插值與變速擬合剝層法構(gòu)建速度場,在盆地尺度上實(shí)現(xiàn)更符合地質(zhì)規(guī)律的裂陷后期關(guān)鍵地質(zhì)層位變速成圖[11-16]。

本文方法的實(shí)現(xiàn)主要包括以下3個(gè)步驟。

1) 在垂向上進(jìn)行速度層劃分、在橫向上對部分速度層分區(qū)。利用區(qū)域地震解釋所確定的盆地(研究區(qū))東南古陸架、西北陸坡深水區(qū)的結(jié)構(gòu)劃分方案及縱向地層界面(新生界,中生界上白堊上段、森諾階、土倫階、賽諾曼階,下白堊上段阿爾布階、阿普特階,下白堊下段,侏羅系和鹽巖等)構(gòu)建速度模型格架。上白堊森諾階以上地層(即上段地層)橫向連續(xù),故新生界和中生界上白堊上段兩層平面不分區(qū)計(jì)算層速度;上白堊森諾階以下地層(即下段地層)受斷裂活動或地層剝蝕影響以古陸架邊緣為界,橫向上劃分為古陸架淺水區(qū)和陸坡深水區(qū),并針對主要含油氣地層分別求取層速度。

2) 確定各區(qū)、各層層速度求取方法,計(jì)算層速度。依據(jù)鉆遇各區(qū)、各層段井?dāng)?shù)量和分布確定層速度求取方法,對于井速度數(shù)據(jù)多、分布均勻的新生界和中生界上白堊上段地層,西北深水區(qū)可以利用公式(1) 細(xì)化層段后的關(guān)系式求取層速度,但鑒于東南陸架區(qū)擬合關(guān)系較差,因此優(yōu)先采用不分區(qū)的多井反距離加權(quán)外推的井控插值方法求取層速度,繪制速度平面圖。對于下段地層,西北陸坡深水區(qū)鉆井?dāng)?shù)量較少,井控范圍有限,插值方法精度低,而公式(2)細(xì)化層段后的地層速度與層段厚度擬合關(guān)系相關(guān)性高,可以由變速擬合法構(gòu)建層速度場;東南古陸架區(qū)同樣可以由公式(3)細(xì)化層段后的擬合關(guān)系計(jì)算層段速度。對于深部、鉆遇井極少的侏羅系地層,以井統(tǒng)計(jì)層速度平均值作為該層的常速度,對于速度相對固定的鹽巖層,以鹽巖速度作為層速度。

3) 采用剝層法,利用各層層速度和地震解釋各層時(shí)間厚度,逐層計(jì)算地層厚度累加完成各層時(shí)深轉(zhuǎn)換成圖,并通過井點(diǎn)深度校正獲得最終深度域構(gòu)造圖。

由淺至深選取3個(gè)主要區(qū)域構(gòu)造層或油氣層,抽取自北部深水區(qū)向東南陸架區(qū)的9口井,以驗(yàn)證本文方法的可靠性。如圖11所示,對比變速成圖深度曲線和相對誤差,可見采取本文方法預(yù)測得到的井點(diǎn)深度值與測井深度值的誤差比多井?dāng)M合公式法的誤差小,三套地層深度的平均相對誤差為1%～3%,最大為6%,基本符合盆地級區(qū)域勘探構(gòu)造與沉積研究的誤差要求;而擬合公式法得到的深度的相對誤差為4%～14%,最大為29%,精度較低。此外,基于該變速成圖成果可以更準(zhǔn)確地開展構(gòu)造、成藏有利區(qū)帶分析,烴源巖成熟度分析結(jié)果也顯示出油氣發(fā)現(xiàn)類型與烴源灶預(yù)測結(jié)果較前期研究成果吻合度更高(圖12)。

圖11 森諾階(a)、土倫階(b)、阿爾布階(c)重點(diǎn)層變速成圖深度曲線及誤差對比

圖12 毛塞幾比盆地下白堊重點(diǎn)油氣層構(gòu)造、烴源及有利區(qū)帶分布

4 認(rèn)識與結(jié)論

地層速度分布規(guī)律和影響因素不明,缺少有效的大尺度變速成圖方法是制約毛塞幾比盆地開展基礎(chǔ)性區(qū)域研究的重要原因。本文基于盆地有限的井震資料對速度特征進(jìn)行了分析,并研究應(yīng)用分區(qū)井控插值與變速擬合剝層法實(shí)現(xiàn)大尺度變速成圖,取得了以下認(rèn)識和結(jié)論:

1) 毛塞幾比盆地地層速度具有兩大特征:平面上(不同鉆井)呈“西北深水區(qū)低,東南陸架區(qū)高”的特征;縱向上(不同深度)呈“兩段式”的特征。

2) 盆地地層速度的主要影響因素是埋深和壓實(shí)作用、地層巖性組成、地層年代-厚度組合關(guān)系。

3) 分區(qū)井控插值與變速擬合剝層法變速成圖,考慮橫向地層厚度、巖性變化進(jìn)行分區(qū),考慮縱向地層年代厚度與速度關(guān)系對比優(yōu)選井控插值或變速擬合法構(gòu)建速度模型,通過剝層法實(shí)現(xiàn)了盆地尺度的高精度時(shí)深轉(zhuǎn)換,平均相對誤差控制在1%～3%。大尺度時(shí)深轉(zhuǎn)換的深度域成果有利于準(zhǔn)確認(rèn)識該盆地結(jié)構(gòu)、分析地層變化規(guī)律、預(yù)測烴源灶分布,進(jìn)而快速而準(zhǔn)確地圈定油氣勘探有利區(qū)帶。

本文方法是用于大尺度盆地級的變速成圖方法,受資料所限,井間約束條件有待進(jìn)一步完善,下一步隨著勘探程度的提高可以提升井、震數(shù)據(jù)密度,屆時(shí)可以嘗試基于沉積相的模型趨勢約束速度建模。