澳大利亞波拿巴盆地N區(qū)塊巖性圈閉識(shí)別探討

周靜毅，杜學(xué)斌，陳茂根，蔣涔，周英

1. 中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120

2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）海洋學(xué)院，武漢 430074

1 區(qū)域概況及難點(diǎn)分析

澳大利亞N區(qū)塊位于波拿巴盆地東北部（圖1），波拿巴盆地[1]位于澳大利亞西北大陸邊緣的帝汶海（Timor Sea）海域，覆蓋了西澳大利亞金伯利（Kimberley）地區(qū)的陸上和海上區(qū)域，面積達(dá)27×104km2。盆地形態(tài)上呈喇叭狀向北帝汶海域張開，位于海上的主體部位約25×104km2，陸上部分為西澳大利亞地區(qū)金伯利古老克拉通盆地[2]。

波拿巴盆地北部地區(qū)中生界屬于裂谷作用形成的北東向裂谷盆地，NE-SW走向的中生代構(gòu)造帶控制了盆地北部的構(gòu)造格架，包括Malita地塹、Calder地塹等，它們被Sahul臺(tái)地、Londonderry隆起、Nancar槽谷（Laminaria高地）和Flamingo向斜等分隔開來（圖1）。

圖1 澳大利亞帝汶海域及N區(qū)塊位置圖Fig.1 Location map of East Timor Sea and Block N,Australia

澳大利亞N區(qū)塊是風(fēng)險(xiǎn)勘探區(qū)塊，為盡可能在實(shí)施鉆探前獲得最大的圈閉資源量，除了開展常規(guī)構(gòu)造圈閉解釋外，還開展了以層序地層學(xué)研究為主的巖性圈閉等隱蔽油氣圈閉的識(shí)別工作。吳金才[3]通過準(zhǔn)噶爾盆地層序地層學(xué)研究識(shí)別隱蔽圈閉，認(rèn)為層序地層學(xué)是建立地層等時(shí)格架、預(yù)測(cè)砂體分布并進(jìn)一步預(yù)測(cè)有利巖性圈閉發(fā)育區(qū)的有效理論和方法。鐘瑋[4]等認(rèn)為物源及沉積體系研究對(duì)巖性圈閉識(shí)別有重要意義。從前人對(duì)巖性圈閉的識(shí)別研究來看，對(duì)澳大利亞N區(qū)塊的巖性圈閉識(shí)別的啟示是基于層序地層學(xué)建立N區(qū)塊地層等時(shí)格架，并結(jié)合N區(qū)塊古地貌、物源和沉積體系分析巖性圈閉可能發(fā)育的有利部位。

據(jù)前人研究[5-6]并綜合巖相、測(cè)井相、地震剖面等所反映的地層不整合面及其與之對(duì)應(yīng)界面的級(jí)別及特征，波拿巴盆地侏羅系主要目的層段（Malita組至Cleia組）充填沉積中共識(shí)別確定出了5個(gè)主要的等時(shí)界面，其中：一級(jí)層序（構(gòu)造層序界面）1個(gè)：SBE（Callovian）；二級(jí)層序（層序組界面）1個(gè)：SBES（Valanginian）；三級(jí)層序（層序界面）3個(gè)：SBC（Oxfordian）、SB_Upper Plover、SB_Lower Plover。

N區(qū)塊主體位于階地上，層序發(fā)育穩(wěn)定但很局限，故對(duì)N區(qū)塊層序地層研究是在綜合考慮區(qū)塊周邊臺(tái)地、地塹等構(gòu)造單元層序發(fā)育特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。N區(qū)塊的主要目的層段為侏羅系。對(duì)于N區(qū)塊巖性圈閉識(shí)別而言，研究區(qū)存在兩個(gè)方面的難點(diǎn)：① 研究區(qū)沉積相帶不明確，砂體的形成機(jī)制不明確，巖性圈閉識(shí)別比較困難；② 刻畫砂體的展布形態(tài)、探究目標(biāo)砂體的含油氣性是識(shí)別巖性圈閉的另一難點(diǎn)[7]。

針對(duì)以上難點(diǎn)，制定了相應(yīng)的技術(shù)路線和解決方案。首先，針對(duì)N區(qū)塊內(nèi)沒有鉆井，只有二維和三維地震數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)條件，利用N區(qū)塊周邊鉆井資料和鉆井成果，開展單井沉積相的研究，通過二維地震數(shù)據(jù)和周邊鉆井建立高精度層序地層格架，結(jié)合物源方向和古地貌特征研究區(qū)塊沉積體系的空間配置關(guān)系，建立區(qū)塊內(nèi)三維工區(qū)巖性圈閉的發(fā)育模式。其次，在巖性圈閉發(fā)育模式指導(dǎo)下，借鑒區(qū)塊東南已發(fā)現(xiàn)氣田內(nèi)S1井的資料，通過對(duì)S1井的巖石物理分析，結(jié)合地震屬性、疊前同時(shí)反演等技術(shù)進(jìn)行綜合解釋，開展巖性圈閉的識(shí)別。最后參考區(qū)塊周邊東南方向已發(fā)現(xiàn)氣田的石油地質(zhì)條件，對(duì)識(shí)別的巖性圈閉做初步的評(píng)價(jià)。

2 沉積體系

層序地層學(xué)為隱蔽圈閉的尋找指明了方向[8]。為了研究區(qū)塊沉積體系，確定了由“點(diǎn)（單井相）”-“線（地震相沉積相）”-“面（沉積體系平面）”的研究思路。

2.1 N區(qū)塊周邊鉆井典型單井相分析

圖2為N區(qū)塊東南方向Calder地塹S1井單井沉積相精細(xì)解剖結(jié)果。從S1井單井沉積相可以看出：坳陷的緩慢沉降時(shí)期，層序組發(fā)育有Elang組、Cleia組，各地層均發(fā)育海侵體系域和高位體系域。Cleia組主要發(fā)育海侵體系域和高位體系域。海侵體系域：其準(zhǔn)層序構(gòu)成可劃分出1個(gè)退積型準(zhǔn)層序組，3個(gè)準(zhǔn)層序。該層序五級(jí)高頻單元（準(zhǔn)層序）主要由下粗上細(xì)的正粒序單元組成，局部地區(qū)是下細(xì)上粗的反粒序單元，測(cè)井曲線上顯示為微齒形。高位體系域：該體系域的準(zhǔn)層序組劃分為1個(gè)進(jìn)積型準(zhǔn)層序組，2個(gè)準(zhǔn)層序。該層序五級(jí)高頻單元（準(zhǔn)層序）主要由下粗上細(xì)的正粒序單元和下細(xì)上粗的反粒序單元組成，測(cè)井曲線上顯示為齒化漏斗形。

從S1井巖心特征及環(huán)境解釋（圖2）可以看出，Elang組、Upper Plover組和Lower Plover組層序中砂巖非常發(fā)育，測(cè)井曲線幾乎為箱狀或?qū)挿X狀，都處于三角洲環(huán)境；并且除了Upper Plover組的高位域之外，Elang組、Upper Plover組的下部和Lower Plover組都屬于三角洲平原，表現(xiàn)為砂巖粒度大、砂層厚度大，主要為水下分流河道微相；Upper Plover組的高位域?qū)儆谌侵耷熬?。Cleia組發(fā)育大套的泥巖，沉積環(huán)境已經(jīng)由三角洲過渡到了淺海環(huán)境，主要為大面積的淺海陸架沉積，以陸架泥巖為主，局部發(fā)育淺海陸架砂巖。該井的目的層段Cleia組、Elang組和Plover組，從下至上水體逐漸變深，在S1井區(qū)逐漸出現(xiàn)了分流河道、河口壩、水下分流河道和淺海陸棚泥，以分流河道微相最為典型。

圖2 S1井層序地層格架及沉積相精細(xì)解剖Fig.2 Stratigraphic framework and sedimentary facies of well S1

2.2 古地貌與物源分析

古地貌是控制盆地后期沉積體系發(fā)育與分布的主要因素之一，在某種程度上同時(shí)也影響著后期油氣成藏要素中的儲(chǔ)蓋組合。本次研究以盆地沉降史回剝?yōu)榧夹g(shù)核心[8]，結(jié)合構(gòu)造演化分析，恢復(fù)N區(qū)塊關(guān)鍵界面的古地貌形態(tài)，劃分古地貌單元、分析古地貌對(duì)砂體分布的影響，為沉積體系分析提供依據(jù)。圖3是N區(qū)塊Cleia組底界的古地貌圖。可以看到這一沉積時(shí)期地形發(fā)生了較大變化，研究區(qū)西部開始逐漸抬升，因此Sahul臺(tái)地范圍逐漸增大，階地范圍縮小，在臺(tái)地和階地之間，發(fā)育有一個(gè)高度不大的低凸起，在靠近Malita地塹附近仍舊存在幾個(gè)地勢(shì)相對(duì)較低的低洼區(qū)，而且深度加深。

N區(qū)塊周邊單井相和古地貌分析結(jié)果結(jié)合物源方向[5]，可以發(fā)現(xiàn)，Lower Plover時(shí)期，沉積物主要來自西北部Sahul臺(tái)地之上，Upper Plover時(shí)期三角洲物源供給持續(xù)穩(wěn)定，該時(shí)段沉積具有繼承性。到Elang和Cleia時(shí)期西北部物源繼續(xù)供應(yīng)但是明顯比Upper Plover時(shí)期變?nèi)?，此時(shí)N區(qū)塊開始接受來自南部Darwin陸架物源和東北部Abadi高地物源供給（圖4）。因此，該時(shí)期N區(qū)塊處于多物源控制時(shí)期，能看到三角洲遠(yuǎn)源、近源和水下分流河道沉積。

圖4 Cleia時(shí)期N區(qū)塊物源示意圖Fig.4 Provenance of Block N in Cleia Period

2.3 沉積體系分析

在全區(qū)古地貌分析[9]基礎(chǔ)上，對(duì)N區(qū)塊內(nèi)三維工區(qū)的Cleia組古地貌形態(tài)進(jìn)行了恢復(fù)（如圖5a所示）。該時(shí)期高低起伏明顯、隆洼格局顯著。低洼區(qū)集中在東部和南部的三個(gè)區(qū)域。高地區(qū)發(fā)育在西部邊界附近，范圍較為局限。高地區(qū)與低洼區(qū)之間為過渡區(qū)。從三維區(qū)內(nèi)侏羅系Plover組到Cleia組古地貌形態(tài)整體演化過程分析認(rèn)為，西部有一個(gè)逐漸抬升的過程，牛津到白堊期間（Oxfordian-Cretaceous），已經(jīng)出現(xiàn)了低凸起，這與區(qū)域古地貌（圖3）變化一致，為N區(qū)塊三維區(qū)巖性圈閉的找尋指示了方向。

圖3 N區(qū)塊Cleia組底界古地貌圖Fig.3 Paleogeomorphologic map of the bottom boundary of Cleia Formation for Block N

到Cleia時(shí)期，西北部物源已經(jīng)消亡，N區(qū)塊物源供給主要為南部Darwin陸架物源和Abadi高地物源。在海侵體系域時(shí)南部和東部的低洼區(qū)靠近物源，直接接受沉積物沉積。根據(jù)Cleia組地震均方根振幅屬性（圖5b）和Cleia組地震相（圖5c）分析認(rèn)為，Cleia時(shí)期N區(qū)塊三維區(qū)東側(cè)形成大量前緣砂壩（圖5d）。

圖5 N區(qū)塊內(nèi)三維區(qū)的Cleia組沉積體系分析a. 古地貌,b. 均方根振幅屬性,c. 地震相分布,d. 沉積體系平面展布。Fig.5 Sedimentary system analysis of Cleia Formation for the 3D area of N blocka. paleogeomorphology,b. root mean square amplitude attribute,c. seismic facies distribution,d. plane distribution of sedimentary system.

3 巖性圈閉識(shí)別

3.1 巖性圈閉的地震剖面特征

從過N區(qū)塊及其東南方向區(qū)塊內(nèi)的S1井、S2井和ES1井的地震剖面（圖6）可以看出：N區(qū)塊內(nèi)發(fā)育古生代、中生代和新生代古、新近紀(jì)沉積的地層，其中目的層段為侏羅系，自下而上包括下侏羅統(tǒng)Malita組、Lower Plover組，中侏羅統(tǒng)Upper Plover組和Elang組，上侏羅統(tǒng)Cleia組。

圖6 過S1井、S2井和ES1井的地震剖面Fig.6 Seismic profile of well S1,S2 and ES1

基于高分辨率層序地層的沉積體系空間配置關(guān)系分析認(rèn)為，N區(qū)塊三維區(qū)的東北邊緣Cleia組可能發(fā)育來自東北物源沉積的一套巖性圈閉。從地震剖面特征來看，N區(qū)塊三維區(qū)的東北邊緣Cleia組的頂部存在一個(gè)上傾尖滅體，如圖7a所示。從聯(lián)絡(luò)測(cè)線上可以看到，地層西高東低、該尖滅體由東向西尖滅在Cleia組的頂部，再往西部分被削蝕，沿主測(cè)線方向橫穿上傾尖滅體的剖面依然表現(xiàn)為進(jìn)積體，發(fā)育范圍局限于Cleia組的頂部，進(jìn)積體在主測(cè)線剖面上向兩邊減薄，如圖7b所示。

圖7 過Cleia組巖性圈閉的地震剖面a. 聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向,b. 主測(cè)線方向。Fig.7 Seismic profile passing through lithologic trap of Cleia Formationa. direction of crossline,b. direction of main line.

在N區(qū)塊三維區(qū)內(nèi)通過對(duì)巖性體進(jìn)行精細(xì)解釋，得到Cleia組巖性圈閉厚度圖及最大負(fù)振幅地震屬性，厚度從北東往西南方向由60 m逐漸尖滅（圖8a）。從最大負(fù)振幅地震屬性圖（圖8b）上可以看出此巖性圈閉分布范圍。

圖8 Cleia組巖性圈閉厚度圖（a）和最大負(fù)振幅地震屬性圖（b）Fig.8 Lithologic trap in the Cleia Formationa. thickness map,b. maximum negative amplitude seismic attribute map.

3.2 基于疊前同時(shí)反演的儲(chǔ)層及含油氣性預(yù)測(cè)

巖性圈閉是隱蔽圈閉的一種類型，它是砂體尖滅于非滲透性泥巖中形成，為了提高預(yù)測(cè)精度，采用疊前同時(shí)反演技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層巖性及含油氣性預(yù)測(cè)[10-14]。要開展工區(qū)內(nèi)疊前同時(shí)反演，有兩個(gè)難點(diǎn)：區(qū)塊內(nèi)沒有鉆井資料和實(shí)驗(yàn)室?guī)r石彈性參數(shù)數(shù)據(jù)。因此利用周邊已鉆井S1井的測(cè)井資料進(jìn)行巖石物理[15]彈性參數(shù)交會(huì)分析和橫波預(yù)測(cè)，為疊前同時(shí)反演和解釋奠定基礎(chǔ)。

3.2.1 巖石物理參數(shù)分析

利用S1井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)（包含縱波、橫波、密度等主要測(cè)井曲線）確定主要目的層段氣砂、水砂和泥巖的彈性參數(shù)范圍（表1）。對(duì)目的層段不同組的波阻抗、泊松比、縱橫波速度比和密度分別與縱波阻抗進(jìn)行交會(huì)分析，從圖9可以看出縱橫波速度比、泊松比是識(shí)別巖性和流體最敏感的參數(shù)。

圖9 Cleia組巖石物理參數(shù)交會(huì)分析Fig.9 Intersection analysis of petrophysical parameters of the Cleia Formation

表1 Cleia組巖石物理參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of petrophysical parameters of Cleia Formation

3.2.2 虛擬井橫波預(yù)測(cè)

根據(jù)過N區(qū)塊和S1井的二維地震測(cè)線反演結(jié)果，建立N區(qū)塊內(nèi)的虛擬井，提取縱波阻抗，得到虛擬井的縱波速度（圖10a）。圖10b為合成記錄與地震標(biāo)定剖面，主要目的層段合成記錄與地震道的波組對(duì)應(yīng)關(guān)系較好。

圖10 虛擬井井震標(biāo)定a. 虛擬井縱波曲線，b. 合成記錄標(biāo)定剖面。Fig.10 Well seismic calibration of virtual wella. P-wave curve,b. synthetic record calibration section.

虛擬井橫波估算[16-18]方法需要依靠工區(qū)東南部S1井進(jìn)行分析。擬合橫波的公式有很多，譬如Castagna等由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)導(dǎo)出了著名的“泥巖線”公式：Vs=0.862Vp?1.172，Han（1986）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室超聲波數(shù)據(jù)獲得經(jīng)驗(yàn)公式：Vs=0.794Vp?0.787。通過試驗(yàn)表明，用Castagna泥巖線公式擬合的橫波與實(shí)測(cè)較為接近（圖11a），其中黑色為實(shí)測(cè)橫波曲線。

通過分析S1井縱波及橫波速度的關(guān)系，最終選擇乘冪方程建立改進(jìn)的Castagna橫波預(yù)測(cè)關(guān)系式見圖11b，用于虛擬井的橫波速度預(yù)測(cè)，并取得了較好的效果。

圖11 橫波預(yù)測(cè)a. 擬合橫波與實(shí)測(cè)橫波的對(duì)比，b. 橫波與縱波的擬合關(guān)系式。Fig.11 S-wave predictiona. comparison between simulated S-wave and measured S-wave,b. fitting relationship between S-wave and P-wave.

3.2.3 疊前同時(shí)反演

在巖石物理分析和橫波預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)此巖性圈閉嘗試?yán)茂B前不同偏移距疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行疊前同時(shí)反演[19]，進(jìn)行巖性及含油氣性預(yù)測(cè)，其目的是對(duì)巖性圈閉的儲(chǔ)層發(fā)育情況及含油氣性進(jìn)一步落實(shí)，降低疊后反演及預(yù)測(cè)的不確定性風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于Cleia組巖性圈閉的儲(chǔ)層及含油氣性預(yù)測(cè)，我們從過此巖性體的聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向Vp/Vs（縱、橫波速度比）剖面可以看出，其為一套向上傾尖滅的砂體（圖12a），但從主測(cè)線方向線上可看出此巖性體的巖體是有明顯變化的，表明了其明顯的橫向泥質(zhì)含量變化引起的非均質(zhì)性，沿此巖性體提取的Vp/Vs平面圖（圖12b）上也表明此巖性體不是非常均一。

圖12 Cleia組巖性圈閉儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果a. Vp/Vs屬性剖面圖，b. Vp/Vs屬性平面圖。Fig.12 Prediction results of lithologic trap reservoir in Cleia Formationa. Vp/Vs attribute section,b. Vp/Vs attribute plane.

利用AVO流體因子屬性對(duì)此巖性圈閉進(jìn)行了含油氣性預(yù)測(cè)。Cleia組巖性圈閉范圍與Cleia組地層的高位體系域分布范圍大致吻合，其儲(chǔ)集體類型可能是東北部物源控制下的三角洲河口壩和水下分流河道砂體。新發(fā)現(xiàn)的有利區(qū)面積較大，有較好的含油性顯示（圖13）。

圖13 Cleia組巖性圈閉AVO流體因子含油氣性預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.13 Prediction results of AVO fluid factor of lithologic trap in the Cleia Formation

4 巖性圈閉初步評(píng)價(jià)

對(duì)于N區(qū)塊而言，主要研究層段為侏羅系，生油層主要是Echuca Shoals組、Cleia組、Elang組、Plover組；儲(chǔ)層主要是Elang組、Plover組、Cleia組；白堊系泥巖是區(qū)域蓋層、Cleia組泥巖蓋層、上Plover組中泥巖蓋層。因此分為兩套生儲(chǔ)蓋組合：上組合、下組合。本次研究中識(shí)別出的Cleia組巖性圈閉屬于上組合，同時(shí)它有屬于自生自儲(chǔ)的生儲(chǔ)蓋組合。結(jié)合相關(guān)資料[20-21]對(duì)識(shí)別的Cleia組巖性圈閉進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以看到三維區(qū)既有構(gòu)造成藏（背斜），又有Cleia巖性成藏（地層尖滅），見圖14巖性圈閉地質(zhì)剖面。不整合面、斷層和橫向展布的砂體構(gòu)成了油氣輸送通道。在巖性圈閉成藏中，油氣聚集在上傾尖滅的地層中。利用石油天然氣行業(yè)圈閉評(píng)價(jià)規(guī)范進(jìn)行了Cleia 組巖性圈閉資源量的計(jì)算，其資源量為1.46 TCF（1個(gè)TCF表示1萬億立方英尺）。

圖14 N區(qū)塊Cleia組巖性圈閉地質(zhì)剖面Fig.14 A geological section of the lithologic trap of Cleia Formation in Block N

5 結(jié)論

針對(duì)澳大利亞波拿巴盆地N區(qū)塊僅有二維、三維地震數(shù)據(jù)而無鉆井資料的條件下開展識(shí)別巖性圈閉提出了有效的研究思路，并取得了一定效果。

（1）根據(jù)N區(qū)塊周邊已鉆井確立了層序地層格架，并結(jié)合古地貌、物源分析和沉積體系研究確定了N區(qū)塊可能發(fā)育巖性圈閉的有利部位。

（2）基于N區(qū)塊鄰區(qū)已鉆井的巖石物理分析和疊前同時(shí)反演是預(yù)測(cè)巖性圈閉的有效手段。認(rèn)為縱橫波速度比是該地區(qū)識(shí)別巖性的敏感參數(shù)，AVO流體因子是N區(qū)塊流體識(shí)別最敏感的參數(shù)，可以有效地對(duì)N區(qū)塊巖性圈閉進(jìn)行儲(chǔ)層和含油氣性預(yù)測(cè)。

（3）N區(qū)塊巖性圈閉識(shí)別，不僅擴(kuò)大了區(qū)塊資源規(guī)模，而且拓展了區(qū)塊的勘探目標(biāo)類型，使其具備了勘探價(jià)值。