針對目標的非地震解釋技術在鄂爾多斯盆地西緣的應用

李明瑞，王學剛，于波，姚志純，張亞東，黃祥虎

（中國石油長慶油田公司勘探事業部，陜西西安 710021）

1 概況

鄂爾多斯盆地西緣古生界發育多套烴源巖[1]、儲層，具備很大的勘探潛力。隨著資料的不斷豐富和地質認識進一步深化，已證實西緣沖斷帶中生界構造油藏、石炭系羊虎溝組致密氣藏、中上奧陶海相頁巖氣發育[2]。但是，該區域地質、地表條件復雜，構造樣式認識不清，地層展布難以落實；加之晚期構造改造強烈，有效圈閉落實難度大[2]。YT1、LT1 等井的鉆探結果與地震預測地層分布不符；過QS2、QS3、QS4 等井的地震反射剖面在深層奧陶系具有“層斷軸不斷”的現象；在沒有鉆井標定的情況下，地震識別奧陶系底時沿強反射軸追蹤會發生竄層。

深層長城系發育具一定生烴潛力的泥巖，J1井長城系含氣，因此，盆地深層元古界作為新層系，勘探潛力大。但盆地鉆達長城系的井較少，現有的二維地震資料深層反射能量弱，深層基底斷裂及地層分布不清楚，基底斷裂對上覆油藏的控藏規律需進一步深化研究。鄂爾多斯盆地西緣僅依靠現有二維地震資料進行系統、深入分析存在一定難度。

因此，本文從非地震、地震、鉆井多種信息入手，提出了以問題為驅動，運用針對目標的解釋性非地震技術思路解決山前、地表、地下雙復雜區的難題，即在非地震資料常規處理的基礎上圍繞地質需求進行針對性處理解釋，把非地震技術用于山前復雜區走滑斷裂和深部地層的識別，實現了鄂爾多斯盆地西緣地震—非地震一體化綜合應用。

2 重磁電技術應用基礎

通過對研究區的1000 余件巖石樣品實測、30 余口井資料的密度、電阻率、磁化率的分析，同時借鑒前人物性分析結果[3-4]，認為鄂爾多斯盆地西緣具有開展重磁電研究工作的物性基礎。

密度連井曲線顯示基底與沉積蓋層、長城系與下古生界、下古生界與上古生界間的密度界面清楚（圖1），深層長城系發育一套低密度地層。

圖1 研究區內密度連井曲線

通過對電測井及地面地質與CEMP 的首支電阻率資料的收集[3-4]、整理和統計分析，認為鄂爾多斯盆地西緣上古生界為一套相對低阻層；下古生界為次高阻層，下古生界地層發育較全時內部具有高低變化特征；薊縣系表現為一套高阻層或次高阻層，長城系為低阻層，太古界與下元古界為基底高阻。

因此，利用重力和時頻電磁可以預測基底頂界、元古界—古生界、上—下古生界區域不整合面的地層分布。

3 針對目標的解釋性非地震技術

針對鄂爾多斯盆地西緣走滑斷裂體系、地層分布、深部結構的識別需求，提出了相應的非地震解釋技術思路和方案（圖2）。主要包括：針對走滑斷裂體系的解釋采用重、磁弱異常增強和體顯示技術；針對地震反射層“層斷軸不斷”的地區，采用時頻電磁目標層精細解釋技術進行目標層精細反演，實現復雜區綜合構造建模；針對深部地層解釋，采用下古生界重力—地震聯合剝層技術、重力波場分離及多界面約束反演技術，研究地層厚度和起伏；運用磁力三維反演技術研究深層的基底性質等。

圖2 非地震解釋技術流程

3.1 多方法識別走滑斷裂體系

走滑調節斷裂是本文研究的一個重點。走滑斷層兩盤順斷面走向相對運動[5]，兩側物性沒有明顯變化，通過觀察被走滑斷層切割的先存斷裂、地形地貌或物探異常的變化等，可以分析和研究走滑斷層。針對走滑斷層兩盤巖石物性差異小、異常顯示弱的難點，先采用重、磁弱異常增強和體顯示技術突出弱異常，再按不同方位進行照明，分析異常分段特征，解決走滑斷裂識別難的問題。鄂爾多斯盆地西緣重力異常呈“反S形”展布，異常寬度變化明顯，推測發育具有走滑性質的橫向調節斷層。為了更加準確反映走滑斷裂的平面分布特征，采用了下述多種方法識別走滑斷裂。

針對走滑調節斷裂的特點，本文提出了按照多種信息“三統一、一參考”的思路，即地質資料、重力異常分區、走滑斷裂錯斷規律相統一，并參考磁力異常分區，對走滑調節斷裂進行解釋。以甜水堡南斷裂為例：露頭顯示南北方向錯斷；剩余重力異常表現為明顯的異常轉換部位；重力線性異常顯示南北方向有斷點，走滑斷裂以北重力異常寬緩、異常走向為北北西向，走滑斷裂以南重力異常緊閉、異常走向為南北向；磁力異常顯示以此條走滑斷裂為界明顯分區（圖3）。

圖3 多信息綜合解釋走滑調節斷裂

3.2 時頻電磁目標層精細解釋

圍繞山前地表及地質復雜區，特別是研究區內的地震反射層“層斷軸不斷”的地區，以及地震資料深層反射能量弱的區域，首先進行時頻電磁井控反演，實現目標層精細反演，在此基礎上進行全層位綜合構造建模。具體步驟為：①通過鉆井電阻率曲線標定電性層；②參考露頭標定，綜合鉆井、地震、地質圖、重力圖，對電阻率剖面構建表層精細模型；③參考淺層地震反射清楚地區，應用斷層相關褶皺等理論從區域構造演化角度指導淺層的構造建模；④橫向建立山前區域構造模式；⑤縱向發揮電法深部勘探優勢建立深層地質模型；⑥實現三維構造模型立體可視化。

3.3 下古生界地層重力—地震聯合剝層

首先利用鉆井、時頻電磁的電性層及地震資料清楚的反射層進行層位約束[6-10]，計算非目的層的重力異常響應；然后利用磁源偽重力巖體校正技術分離出巖性重力異常，消除火成巖等特殊巖性體的影響；最后從重力總場中剝離非目的層和巖性的異常響應，進而獲取反映主要地層分布的重力異常。重點是三維密度體歸一化重力異常提?。旱谝徊交變饶幻芏葰w一化，第二步中上元古界密度歸一化，第三步上古生界地層密度歸一化，第四步中新生界地層密度歸一化。通過上述處理獲得反映下古生界厚度變化的重力異常。

3.4 重力波場分離及多界面約束反演技術

地層密度參數統計表明，縱向發育三個主密度界面分別對應：①中生界底；②上古生界底；③長城系底。采用波場分離和多界面約束反演技術[11-14]以及下古生界地層重力—地震聯合剝層技術，確定不同層系異常埋深，分別獲得了上述三個界面的重力剝層異常分布特征（圖4）。以中生界底為例，反映出該界面埋深在天環坳陷自南向北逐漸抬升。而在西緣沖斷帶中生界殘余厚度差異較大，界面埋深的整體特征與研究區內10口井點實鉆結果吻合度高，界面反演結果可靠。最新鉆探的LT1井證實了重力異常高的區域缺失下古生界，即上古生界鉆穿后進入長城系。

圖4 不同界面的重力剝層異常

3.5 三維磁力反演技術

三維磁力反演方法采用Li 等[15-16]和Li 等[17]提出的重磁數據三維反演方法，利用對模型目標函數約束，同時引入深度加權函數克服位場反演中的“趨膚效應”，反演中能夠對各反演單元進行磁性約束。如果把地下磁性異常體的存在視作其磁性的變化，可以用一個物性函數來表示。通過確定磁性的函數或函數值，達到確定異常體存在及其分布的目的。對于地下三維體，可劃分為一系列的立方體單元，每個單元內部磁性均勻，不同單元具有不同的磁性。根據位場理論，磁性均勻的塊體單元所產生的磁力異常與磁性成正比，比例系數僅與塊體單元的形狀及空間位置有關。當塊體單元大小、位置固定時，比例系數能夠預先確定。磁性是唯一描述地質體的參數，也是唯一需要反演的參數。通過分析認為，研究區發育兩套磁性層，分別是基底磁性層（太古界強磁基底和中下元古界中弱磁性基底）和局部發育的火山巖磁性層。在磁力資料處理中采用多次迭代異常分離技術，獲得局部火成巖體磁異常，再通過磁性體三維反演獲得磁化率的空間分布。三維反演結果（圖5）較直觀地刻畫了磁性體的空間分布特征，反映出磁性體由深到淺的發育情況。

圖5 磁力三維反演磁化率分布圖

4 斷裂和地層的新認識

解釋性非地震技術的應用給該地區斷裂和地層分布帶來了新的認識。走滑斷裂信息的提取深化了鄂爾多斯盆地西緣已有的斷裂體系和構造模式的認識，走滑斷裂的分布得到了后期三維地震資料的證實。電性層分布特征引導了地震資料中深部地層的解釋。

4.1 西緣南段斷裂新認識

前人對鄂爾多斯盆地西緣斷裂系統有所研究?；诟呔戎卮刨Y料，利用本文提出的重力異常立體影像全方位照明技術以及異常特征“三統一、一參考”的原則進行了新一輪分析，系統梳理、解剖了西緣南段斷裂系統。

與已有的斷裂認識相比主要有三點進展（圖6）：

圖6 斷裂分布的新（左）、老（右）解釋結果對比

一是發現了西緣一系列走滑斷裂，深化了盆內走滑斷裂認識，重磁電資料解釋的走滑調節斷裂得到了最新三維地震資料所證實（圖7）。鄂爾多斯盆地西緣上地殼以逆沖為主，伴有走滑斷裂。走滑調節斷裂主要有近東西向、北東向和北西向三組。西緣發育的走滑調節斷裂控制了中生界的分布[18]，中生界作為中央古隆起西側古生界天然氣藏的區域蓋層，厚度較大的分布區保存條件更為有利。此外，高角度走滑調節斷裂能夠溝通深層油源，對中生界油氣藏分布及油氣富集具有一定控制作用。

圖7 新采集的三維地震測線上走滑斷裂特征

二是進一步明確西緣分段式結構。西緣南段受走滑調節斷裂的控制劃分為不同段，各段由于擠壓應力不同，構造樣式、地層發育特征不同。由南向北的構造樣式變化如下：由發育高角度沖斷層和基底卷入構造樣式逐漸變為發育滑脫斷層和逆掩推覆樣式[19]，由斷鼻構造逐漸變為多排隱伏構造。推斷在前鋒帶發育的沿二疊系煤層滑脫斷層下盤發育的多排隱伏構造是下步油氣有利勘探區。下古生界發育斷壘和地塹構造，不同構造段內斷陷展布受不同走滑調節斷裂控制，斷陷內古生界剝蝕程度不同，斷裂與古隆起共同控制了古隆起西側地層的分布。

三是通過重新梳理西緣斷裂系統，進一步落實了西緣與天環坳陷的接觸關系。與以往的認識不同，非地震資料顯示西緣與天環坳陷的邊界斷裂于彭陽東附近斷距逐漸趨于零，不再向南繼續延伸，因此，以往認識的天環坳陷西側邊界應進一步向西擴展。

4.2 地層預測成效以及認識

4.2.1 后期鉆井證實了預測的古生界分布

過QS2、QS3、QS4 井的地震反射剖面在深層奧陶系具有“層斷軸不斷”現象，地震反射層雖然連續，但QS2、QS3、QS4 井鉆探結果證實了同一個反射層屬于不同層位。因此在沒有鉆井標定情況下，利用地震資料識別奧陶系底時沿強反射軸追蹤會發生竄層（圖8）。時頻電磁反演的電阻率剖面反映古隆起西側發育正斷層，斷層東、西兩側地層厚度發生了明顯的變化，古隆起西側下古生界發育于中新元古界裂陷槽背景之上，古隆起上方下古生界減薄或者缺失，時頻電磁預測地層結果進一步被鉆井驗證。斷裂以西，下古生界巨厚，QS3 井實鉆超過600 m；斷裂以東，下古生界厚度薄，QS2 井僅殘存幾十米（圖8）?；诜堑卣鹳Y料成果，在西緣南段上鉆YT3 井，重力剝層異常反映YT3 井下古生界發育厚度較大（圖4b中），時頻電磁目標層精細反演的電阻率剖面圖顯示奧陶系次高阻層（圖9 中O1-O2）巨厚，約2000 m；YT3 井實際鉆揭中上奧陶統厚度為2000 余米，重力和時頻電磁預測結果與實際鉆探結果吻合。同時，YT3 井在奧陶系獲突破，成為盆地首口古生界工業油流井，拉開了古生界石油勘探的序幕，進一步證實了盆地西緣南段古生界油藏的勘探潛力。

圖8 過QS2-QS3-QS4 井地震反射剖面（下）與時頻電磁反演電阻率（上）對比

圖9 過YT3 井的時頻電磁反演電阻率圖

4.2.2 識別了深部長城系地層

古隆起西側深層發育低電阻率和低密度地層，利用重力—地震聯合反演和重力剝層技術刻畫了長城系裂陷槽的分布，在前人認識的基礎上，進一步細化了中上元古界的整體分布，盆地內裂陷成北東—南西向厚薄相間展布。

4.2.3 提供了下步風險井位部署建議

通過對重磁電、地震、鉆井資料等多種信息的一體化研究，分析了鄂爾多斯盆地西緣南段中央古隆起西側的斷裂、古生界分布、長城系裂陷槽的展布特征，結合烴源巖、儲層分布、蓋層條件、斷層及圈閉發育情況等，預測西緣南段三個領域可作為下一步勘探的有利區。

（1）鄂爾多斯盆地中央古隆起對下古生界具有重要控制作用。盆地中東部已經發現下古生界風化殼氣藏和白云巖巖性圈閉氣藏。本文通過分析認為中央古隆起西側下古生界發育，且靠近上古生界煤系源巖成藏條件較為有利，因此，古隆起西側的鼻狀隆起區背景上發育的斷壘和地塹構造是進一步勘探的有利區，同時提供了風險井點位。

（2）鄂爾多斯盆地西緣沖斷帶惠沙斷裂下盤發育的多排隱伏構造是古生界進一步勘探的首選目標。

（3）西緣逆沖斷層具有多層系非常規氣立體勘探的潛力。源巖及蓋層為中上奧陶統、羊虎溝組及太原組暗色泥巖；區內儲層包括烏拉力克組、羊虎溝組及太原組[20]。YT3井向南有古生界地層的分布，儲層和烴源巖均較發育。YT3井南部古隆起的西側，重力導數異常明顯，推斷YT3井南部構造發育，因此，預測YT3井向南古隆起的西側構造圈閉發育區可作為下一步油氣勘探有利區。

5 結論

（1）本文提出的非地震解釋技術思路與方案能夠較好地預測走滑斷裂以及深部地層展布特征，對山前復雜區斷裂系統及深部結構提出了新的認識，在類似的山前復雜區具有借鑒意義。

（2）山前復雜區時頻電磁對中深部地層有很好的響應。地震反射層“層斷軸不斷”的地區，當沒有鉆井標定時，地震反射層雖然連續，但同一個反射層是不同層位的反映，在這種“層斷軸不斷”的地區，時頻電磁反演電阻率能夠引導地震預測地層屬性。

（3）地震深層反射不清晰的區域，時頻電磁與重力資料能夠作為地震資料的有效補充以預測深部地質結構。