电磁—地震联合研究深层火山岩储层——以辽东凹陷火山岩勘探为例

电磁—地震联合研究深层火山岩储层——以辽东凹陷火山岩

勘探为例

徐桂芬;何展翔;石艳玲;董卫斌

【摘要】深层火山岩地层地震反射杂乱,使火山岩油藏的探测异常困难.针对火山岩储层制定了针对性的技术路线,采用电磁—地震联合模拟退火约束反演、利用钻井标定和地震构建浅层模型,提高深层的反演分辨率;通过岩性分析,揭示工区火山岩电性变化规律,提出以电性变化节律编码技术解释储层,有效识别出沙三段多期次火山岩及相带分布,精细刻画粗面岩的分布特征,为探测类似的复杂目标提供了可行的研究思路.

【期刊名称】《石油地球物理勘探》

【年(卷),期】2019(054)004

【总页数】10页(P937-946)

【关键词】电磁—地震联合约束反演;火山岩;节律编码;辽东凹陷

【作者】徐桂芬;何展翔;石艳玲;董卫斌

【作者单位】东方地球物理公司综合物化探处,河北涿州072751;河北工业大学电气工程学院,天津300401;南方科技大学前沿与交叉科学研究院,广东深圳518055;南方科技大学地球与空间科学系,广东深圳518055;东方地球物理公司综合物化探处,河北涿州072751;东方地球物理公司综合物化探处,河北涿州072751

【正文语种】中文

【中图分类】P631

0 引言

近年来，深层火山岩勘探屡获突破，已成为油气储量的重要增长点，火山岩勘探成为石油勘探领域的热点。火山岩勘探实践表明，综合物探方法预测深层火山岩较为有效，可从重力、磁性、电性不同侧面获取火山岩的地球物理信息，研究火山岩地层的岩性并进行岩相划分、火山口识别、火山岩厚度及分布规律的研究，辅助地震勘探增强火山岩识别的可靠性[1-2]。

学者们在重磁电震综合研究火山岩方面进行了大量的探索。刘云祥等[3-4]提出利

用重力异常剥离、磁异常分离与弱信号处理、建场测深反演与异常提取等关键技术，从高精度重磁力资料和建场测深资料中分离、提取与火山岩有关的重磁电异常，综合解释火山岩岩性，进行岩相划分；杨辉等[5]研究松辽盆地徐家围子断陷火山岩

岩性时，提出利用重力—地震剥层技术宏观预测火山岩岩性；王玉华等[6]在研究

松辽盆地古龙断陷深层火山岩气藏时，采用重磁力弱信息提取、重力异常剥离、重磁震联合反演解释等技术，分离重磁异常、提取并增强与火山岩有关的重磁异常信息，实现了火山岩的综合地质解释。徐礼贵等[7]提出了利用综合地球物理资料解

释叠合盆地深层火山岩的思路：基于高精度重磁勘探和电法资料研究盆地深部结构和深大断裂，缩小并锁定深层火山岩地震勘探的有利靶区；利用地震相分析、地震属性解释、地震反演和综合评价等主要技术，实现深层火山岩从定性到定量的识别和预测，落实深层火山岩有利勘探目标。索孝东等[8-9]提出利用重磁电震异常综

合进行岩性识别的方法：根据岩石物性差异，建立不同岩性的重磁电异常和地震相特征模板，基于高精度重磁资料预测火山岩的平面分布，利用电法测深电阻率剖面和地震剖面对深层岩性垂直定深的优势，综合确定火山岩的空间位置、形态，利用重、磁、电、震多参数精细识别不同类型火山岩体。

时频电磁(TFEM)勘探方法是中国石油集团东方地球物理公司自主研发的一项电磁

勘探技术[10]，它将可控源音频大地电磁(CSAMT)与瞬变电磁法(TEM)合并在一套系统中，一次采集即可获得时间域和频率域信号，改变了常规电磁法时、频域分离作业的模式，提高了采集效率和探测效果，形成了激发脉冲多样、多分量采集、多参数研究、勘探目标多样化的新型高精度大功率电磁测深方法。TFEM法与其他电磁法相比，优势主要体现于采集方法和采集参数。随着TFEM勘探技术的快速发展，勘探领域已从地质普查发展到深层目标勘探，例如深层火山岩及裂谷的分布等[11-12]。

辽河盆地是中国较早发现火山岩油气藏并获得大规模油气储量的地区[13]，自1996年在辽东凹陷欧利坨子地区古近系粗面岩中获高产油气流以来，探明了共计数千万吨的油气储量，其中绝大部分富集在粗面岩中[14]，表明辽东凹陷火山岩具有良好的勘探潜力。目前针对辽东凹陷火山岩进行了较为深入的研究，主要涉及火山喷发旋回和期次划分[15]、火山岩岩相分类[16]、火山体结构研究[17-18]、粗

面岩成因及喷发模式[19-20]、断裂与火山岩分布的关系[21]、成藏条件分析与成

藏模式[22-25]等。钻井揭示辽东凹陷古近系火山岩有11种类型，其中最主要的

是火山碎屑岩、粗面岩和玄武岩，兼具喷出和侵入、陆上与水下堆积特征的多层系、多类型火山岩组合[19]。由于火山岩多期次发育，总厚度大，对地震信号的屏蔽作用强，使深层火山岩地震资料成像精度低，多呈空白或杂乱反射，导致火山岩解释结果可靠性差，阻碍了深层火山岩储层的油气勘探进程。常规重磁电联合能够解决火山岩的平面分布，但对于沙三内幕这类多期次叠置的复杂火山岩目标难以有效辅助地震进行高精度识别。

针对研究区沙三内幕多层叠置的火山岩期次划分和岩性、岩相识别等勘探难题，本文提出电磁—地震联合反演及多重约束反演解释等技术，取得良好效果，对类似

复杂火山岩油气目标的研究具有一定的借鉴和指导意义。

1 电磁—地震联合探测的可行性分析

辽河凹陷位于渤海湾盆地的东北部，属典型的中新生代发育的大陆裂谷盆地。在郯庐断裂多期活动以及印度和太平洋板块斜向俯冲的叠加作用下，自中生代以来发生了多期岩浆活动，新生代火山活动尤为频繁，以辽东凹陷火山活动最为强烈，期次多、持续时间长、火山岩层分布广泛。由于火山岩厚度大，对地震信号屏蔽作用强，深层火山岩地震信息不足，对期次划分和岩性、岩相分布不清楚。根据已有的地质资料及地震解释成果，部署了7条TFEM测线，其中包括6条主测线和1条联络线，工区位置和测线分布见图1。此次研究的目的是探索联合电磁、地震勘探解决深层多期叠置的复杂火山岩储层分布问题。

1.1 电性特征分析

岩石物性是联系地质与地球物理之间的纽带，因此地层(岩石)的地球物理特征是研究地质问题的基础。通过研究区24口井的测井曲线(图2)及三界泡地区的电性测

试资料，综合分析沙三内幕不同岩性的电阻率特征，为TFEM资料处理和解释提

供依据。

沙三段火山喷发旋回和期次研究表明：沙三段构成一个火山喷发旋回，内部可划分为5个期次，自下而上依次为：qc1、qc2、qc3、qc4、qc5。根据钻井资料，期次界面表现为沉积夹层或岩性组合及岩相组合的突变。

根据钻井统计，沙三段主要岩性有粗面岩、玄武岩、蚀变玄武岩、凝灰岩、角砾岩和沉积岩，含少量闪长岩和辉绿岩。针对主要岩性分别进行电测井数据统计，直方图统计结果(图3)显示：沉积岩电阻率最低，约为1～8Ω·m，主值为5Ω·m；火山岩电阻率整体偏大，不同岩性之间电阻率差异较大。粗面岩电阻率最大，为30～90Ω·m，主值为65Ω·m；玄武岩和蚀变玄武岩电阻率为2～20Ω·m，主值为

10Ω·m；火山角砾岩和凝灰岩电阻率为10～30Ω·m，主值为20Ω·m。主要岩性

的电阻率特征可归纳为：粗面岩>火山碎屑岩(角砾岩、凝灰岩)>玄武岩(包含蚀变

玄武岩)>沉积岩。上述统计结果为电法反演识别高阻粗面岩储层提供了物性基础。