“地震相-岩性层位”识别模式的研究及应用-以桩海地区中生界为例.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：张胜强（1973），男，汉族，山东东营人，本科，胜利油田石油工程监督中心，中级工程师，研究方向为石油工程。2012 年毕业于石油大学（华东）资源勘查专业，现在中国石化胜利油田分公司主要从事技术支持工作。-33-“地震相-岩性层位”识别模式的研究及应用-以桩海地区中生界为例 张胜强 中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257000 摘要：摘要：为准确卡取济阳坳陷桩海地区的中生界古潜山地层，通过大量三维地震剖面解释分析，研究了中生界地震相反射和岩性特征，建立了桩海地区中生界“地震相-岩性层位”6 种识别模式。研究结果表明，该识别模式的建立，实现了地震相与地层岩性关联性，对桩海地区中生界层位划分、地层对比提供了新的技术手段，具有较强的指导意义和推广价值。关键词：关键词：桩海地区；中生界；地震相；岩性 中图分类号：中图分类号：TE973 0 引言 1977 年地震地层学兴起以后，地震相这个概念逐渐被广大的地质工作者所熟悉，地震地层学可以理解为沉积相在地震曲线上的表现，使用地震相对海洋、高地等井位部署较少的地区进行沉积特征研究是非常有效的。渤海湾盆地埕宁隆起埕北低凸起桩海地区勘探目的层主要为古近系东营组、沙河街组，且埋藏较深，一般深度大于 3500m。钻井地质设计均是进入中生界完钻，所以准确落实中生界界面是钻井现场地质录井工作的关键环节。原来确定中生界界面具有随机性，仅仅是现场录井人员“守井口”逐包进行岩性上的识别，对进山层位规律认识不清。近期通过对多口施工井的钻前分析、钻后总结，提出建立桩海地区“地震相-岩性层位”识别模式，为现场准确判断中生界界面提供技术支持。1 桩海地区中生界基本特征 1.1 地质构造概况 桩海地区位于渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷东北部极浅海浅海水域，勘探面积约 500km2，东部紧邻郯庐断裂带，主要包括长提低凸起北部、埕岛凸起南部、埕北凹陷、黄河口凹陷1。构造上处于埕岛、桩西、长堤等潜山披覆构造带的结合部位，中生界地层经历了印支运动、燕山运动阶段的演化及新生代喜马拉雅运动的改造，地层受到多期强烈剥蚀，各种构造应力在该地区均有体现。西段受桩西断层的影响，断层以北东方向为主，中段与埕北断层一致，近东西向，东段受长堤断层与埕北 30南断层的影响较大，以北东向展布的断层为主，这些断层以正断层为主，少逆断层，大大小小的断层将整个区域分割成许多断块、断鼻构造，形成了良好的油气聚集场所。1.2 中生界地层特征 该区发育多个区域性沉积间断或不整合面，自下而上缺失元古界和古生界的志留系、泥盆系、石炭系、二叠系以及中生界的三叠系，新生界陆相地层披覆于中生界潜山、下古生界奥陶系和寒武系碳酸盐岩潜山及太古界变质岩潜山之上。上覆新生界古近系岩性主要为陆相沉积的灰色细砂岩、含砾细砂岩，夹灰色泥岩、灰质泥岩，不含特殊岩性。中生界岩性主要为紫色泥岩，灰色含砾细砂岩、杂色含砾砂岩及杂色火成岩，自下而上发育有侏罗系及白垩系地层，其中侏罗系包括下统坊子组、中统三台组及上统蒙阴组，白垩系包括下统西洼组，局部缺失三台组和西洼组地层，组间发育多套不整合2。研究表明中生代主要为河流相、三角洲相和湖泊相沉积，早侏罗系时期为河流相、沼泽相沉积环境，岩性主要为灰色、深灰色泥质岩类，黑色的煤、灰色的砂岩、含砾砂岩、砾岩等，这个时期岩性相对稳定、变化幅度小，沉积范围广泛。中国科技期刊数据库 工业 A-34-晚侏罗至白垩系时期以河流相、三角洲相沉积为主并且火成岩比较发育，岩性组合以深灰色泥岩、凝灰质砂岩、含砾砂岩等为主夹薄层灰质岩类。火成岩在西洼组、蒙阴组中上部及三台组均有分布。中生界与新生界之间为区域性的角度不整合面 Tr，由于下伏地层的削截，在地震剖面上易于识别。火成岩岩性主要发育火山熔岩(中性、基性熔岩)、侵入岩(浅成)和火山碎屑岩(凝灰岩)3 类，共 1O 多种岩性3。2 现场录井中生界界面确定难点 桩海地区新近系具有良好的复式油气聚集条件，是近些年来勘探重点，井区完钻原则一般均是进入中生界立即完钻或进入中生界 50m 完钻，所以准确落实中生界界面是现场地质录井工作的关键环节。中生界白垩系西洼组、侏罗系蒙阴组、三台组、坊子组层位不同而岩性识别特征不同。上覆新生界沙河街组，根据不同的构造位置沙河街组和中生界顶部存在不同程度的缺失和剥蚀，从而造成进入中生界的层位和岩性不尽相同。上覆沙河街组岩性一般是砂泥岩互层，砂岩成分相对单一，粒度较细，如果进入中生界岩性为凝灰岩、安山岩等火成岩则钻时、岩性变化明显，易于识别。相反，如果进入中生界岩性为砂泥互层，仅表现为粒度上相对略粗，则现场识别发现难度相对较大。因此，钻前准确确定进入中生界的深度和岩性层位，并与地震剖面建立紧密联系，可以大大的减轻现场录井技术人员的工作强度，并且提高界面的卡准率。3 识别模式的建立 3.1 地震相反射特征 通常情况下地震反射波反射振幅、反射频率分为强、中、弱三级，强振幅表现为相邻地震道振幅值重叠在一起，几乎无法分辨；中振幅表现为相邻地震道部分重叠，但肉眼可辩；弱振幅表现为相邻地震道相互分离（图 1）。反射波的连续性可分为好、中、差三级，连续性好表现为同相轴连续性长度大于 600 米，且在地震相单元中占 70以上；连续性中表现为同相轴连续性长度接近 300 米；连续性差表现为同相轴长度小于 200米，连续性差的同相轴在地震相单元中占 70以上（图2）。图 1 反射波振幅及频率等级（从左到右由强到弱）图 2 反射波连续性等级 3.2 识别模式的建立 通过分析发现桩海地区中生界地震相反射特征和岩性存在以下特点，一是中生界底部坊子组煤层及其上三台组、蒙阴组火成岩岩性变化明显，表现为反射轴振幅较强且连续；二是如果是砂泥岩互层、岩性单一，表现为振幅较弱且连续性较差。因此提出预测方法：一是寻找工区钻遇中生界层位较齐全的ZHG1井（图3）作为标准井建立桩海地区“地震相-岩性层位”6种识别模式（表 1）；二是参考设计井距离近的邻井为主要参考井；三是按照与标准井、参考井中生界层位进行追踪，预测设计井进入中生界层位、深度和岩性。图 3 桩海地区“地震相-岩性层位”6 种识别模式 中国科技期刊数据库 工业 A-35-3.3 识别模式的解释 3.3.1 1 号地震层序 从过 ZHG1-ZH2-ZH20 井连井地震剖面可以看出，1号地震层序与下伏下古生界地层呈角度不整合接触关系。1 号地震层序与 Tg 角度不整合面的垂直时间距离为 0-210ms，内部由一系列振幅中等-强，连续性相对较好，接近平行的地震反射轴组合而成。地震层序外形成较规则呈长条形，厚度较均衡，该类型的地震层序特征表明反应沉积环境水动力能量较弱。综合以上特征，反应该层序主要为冲积扇相、河流相、沼泽相和滨浅湖相沉积。结合以完钻井 ZHG1 井地质、测井资料，综合分析该地震层序对应于沼泽相和滨浅湖相沉积。对应标准井 ZHG1 井井段 4450-4580m，对应层位坊子组下段，岩性组合为灰色泥岩、砂质泥岩夹薄层火成岩，地层厚度 100-200m。3.3.2 2 号地震层序 2 号地震层序与下伏 1 号地震层序呈整合接触关系。地震层序与 Tg 角度不整合面的垂直时间距离为210-470ms，内部由一系列振幅较弱，连续性相对较好，较平行的反射轴组成。2 号地震层序外形成较规则呈长条形，厚度变化不大，反应沉积环境水动力能量相对较强。以上特征反应该层序主要为冲积扇相、河流相。结合 ZHG1 井录井、测井资料，分析该地震层序对应于河流相沉积。对应标准井 ZHG1 井井段 4250-4450m，对应层位坊子组上段，岩性组合为底部以浅灰色砾岩为主，夹薄层泥质岩类，顶部为浅色泥岩、砂纸泥岩夹薄层砂岩。3.3.3 3 号地震层序 3 号地震层序与下伏 2 号地震层序呈整合接触关系。地震层序与 Tg 角度不整合面的垂直时间距离为470-820ms，内部由一系列振幅较强-强，连续性相对较差，较杂乱的反射轴组成。3 号地震层序外形呈长楔形，厚度变化由西南向东北逐渐变薄，反应沉积环境水动力能量相对较小或者变化不大。以上特征反应该层序主要为河流相和冲积扇相沉积。结合ZHG1井录井、测井资料，分析该地震层序对应于河流、滨浅湖相沉积。对应标准井 ZHG1 井井段 3670-4250m，对应层位三台组，岩性组合为底部以红色泥岩为主夹薄层砾岩，中部灰色砂砾岩夹较厚火成岩，顶部为灰色砾岩为主，夹少量暗色泥质岩类。3.3.4 4 号地震层序 4 号地震层序与下伏 3 号地震层序呈平行不整合接触关系。地震层序与 Tg 角度不整合面的垂直时间距离为 820-1130ms，内部由一系列振幅较弱，连续性相对较好，较杂乱的反射轴组成。4 号地震层序外形成较规则呈长条形，厚度变化不大，反应沉积环境水动力能量相对较强。以上特征反应该层序主要为河流相和冲积扇相沉积。结合 ZHG1 井录井、测井资料，分析该地震层序对应于河流相沉积。对应标准井 ZHG1 井，井段 3380-3670m，对应层位蒙阴组下部，岩性组合为底部以灰色含砾砂岩为主夹少量灰色泥岩，上部主要为灰色含砾砂岩与紫红色泥质岩类。3.3.5 5 号地震层序 5 号地震层序与下伏 4 号地震层序呈整合接触关系。地震层序与 Tg 角度不整合面的垂直时间距离为1130-1240ms，内部由一系列振幅较强-强，连续性相对较好，相对平行的反射轴组成。5 号地震层序外形呈长条形，厚度变化不大，反应沉积环境水动力能量相对较小或者变化不大。以上特征反应该层序主要为河流相和冲积扇相沉积。结合 ZHG1 井录井、测井资料，分析该地震层序对表 1 桩海地区“地震相-岩性层位”识别模式 模式 层位 地震反射特征 距离 Tg 的时间 ms 岩性组合特征 1 坊子组下部 振幅强、连续好、不杂乱 3180-3000 煤，砂砾岩，薄层灰岩 2 坊子组上部 振幅弱、连续中、不杂乱 3000-2870 砂砾岩、灰色泥岩互层 3 三台组 振幅中、连续中、较杂乱 2870-2650 厚层砂砾岩、火成岩 4 蒙阴组下部 振幅弱、连续差、不杂乱 2650-2500 含砾砂岩、红灰泥岩互层 5 蒙阴组中上部 振幅中-强、连续中、较杂乱 2500-2370 火成岩、砂砾岩、红灰泥岩 6 蒙阴组上部、西洼组 振幅弱、连续差-中、不杂乱 2700-2830（桩海 20）杂色砂砾岩、红色泥互层 中国科技期刊数据库 工业 A-36-应于冲积扇或火山活动。对应标准井 ZH 古 1 井井段2995-3380m，对应层位蒙阴组中上部，岩性组合为底部以灰色、紫红色泥岩为主夹少量砾岩，中部为一套厚层火成岩，上部主要为灰色泥质岩类，夹少量灰色砂岩。3.3.6 6 号地震层序 因 ZHG1 井未钻遇 6 号地震层序，故使用 ZH20 井作为标准井对 6 号地震层序进行解释。6 号地震层序与下伏地层呈角度不整合接触关系。地震层序与 Tg 角度不整合面的垂直时间距离为 1240-1600ms，内部由一系列振幅较弱，连续性相对较好，近似平行的反射轴组成。6 号地震层序外形略成 S 形，厚度较均衡，反应水动力能量大或者变化较大。以上特征反应该层序主要为冲积扇相、河流相、沼泽相和滨浅湖相沉积。结合 ZH20 井地质、测井资料经综合分析该地震层序对应于河流相沉积，对应标准井 ZH20 井井段 3750-3880m，对应层位西洼组、蒙阴组上部，岩性组合：底部为深灰色、褐灰色、紫红色泥岩砂质泥岩与灰绿色薄层安山岩、浅灰色砂砾岩呈不等厚互层；上部为浅灰色砂砾岩、凝灰质砂岩为主夹深色泥质岩类。4 ZH27 井实钻情况 4.1 钻井地质设计情况 ZH27 井是一口预探井，位于渤海湾盆地埕宁隆起埕北低凸起 ZH 断裂带，主要发育北东向、近东西向展布的断层，具有良好油气运移条件。该井区东营2砂组在三角洲前缘发育浊积砂体 3 套，沙三段发育扇三角洲扇体 1 套，各期砂体低部位与断层相接，高部位岩性上倾尖灭，构造位置有利，能够形成岩性油藏。预计本井钻遇地层从上到下依次为新生界第四系平原组，新近系明化镇组、馆上段、馆下段，古近系的东营组、沙一段、沙二-三段，中生界。本井设计井深 3760m，主探新生界古近系东营组、沙三段，设计完钻原则进中生界井底 30m 无油气显示完钻。4.2 中生界岩性分析预测 通过三维地震系统切设计井与ZHG1过井地震剖面图（图 4），可以看出，设计井 ZH27 井中生界界面削截特征明显，通过邻井实钻剖面及时深转换预测中生界界面深度 3700m。进入中生界地震反射特征为振幅弱、连续差、不杂乱，根据桩海地区“地震相-岩性层位”识别模式，应归为模式 6。进入中生界层位应属于白垩系西洼组，岩性为杂色砂砾岩、红灰色泥岩互层，钻遇火成岩等特殊岩性的可行性较小。图 4 设计井与 ZHG1 过井地震剖面图 4.3 实钻情况 实钻中井深 3745m 钻遇灰色砂砾岩、紫红色、灰色泥岩进入中生界，于井深 3795m 落实井底无油气显示完钻，中生界未见火成岩等特殊岩性（图 4），与钻前分析基本一致。5 推广实施效果 图 4 ZH27 井录井剖面 中国科技期刊数据库 工业 A-37-2022 年桩海地区共施工三口井，平均井深大于3800m，采用“地震相-岩性层位”识别模式的方法，均准确卡准了完钻层位，取得了较好的效果（表 2）。三口井累计节约钻井进尺 198.83m，根据测算节约钻井施工周期 5 天，取得良好的经济效益，同时也降低了录井现场技术人员的工作强度，助力勘探开发“四提一降”。6 结束语 该方法的运用，使地震相与地层岩性建立关联性，对关键层位钻前进行分析预测，可以帮助现场及时卡准层位，为建设方决策提供参考。同时，对桩海地区今后中生界、古生界勘探过程中的层位划分、地层对比提供了新的技术手段，具有一定的实用意义和推广价值。参考文献 1高喜龙.埕岛油田北部沙一段储层预测技术J.特种油气藏,2014,21(4):31-34.2李伟.渤海湾盆地区中生代盆地演化与前第三系油气勘探D.北京:中国石油大学,2007.3余卫卫,武群虎,陆友明,刘少斌,杨启浩,等.ZH 中生界火成岩储层特征及有利区带分析J.特种油气藏,2014(06):O12.表 2 2021 年桩海地区实钻情况统计表 井号 模式 预测中生界/实钻垂深（m）预测层位/实钻层位 预测岩性 实钻岩性 设计井深/完钻井深（m）节约进尺（m）ZHX25 6 3850/3798 蒙阴组/蒙阴组 红色砂泥岩 紫红色泥岩、杂色含砾砂岩 4272.23/4128 144.23 ZH27 6 3700/3745 西洼组/西洼组 紫红色泥岩、杂色砂砾岩 灰色砂砾岩、紫红、绿灰色泥岩 3794.5/3795/ZHX26 5 4100/4099 蒙阴组/蒙阴组 紫红色泥岩、杂色砂砾岩及少量火成岩 紫红色泥岩、杂色含砾砂岩（见火成岩岩块）4259.6/4205 54.60 累计 198.83