西湖凹陷天台西地区火成岩的识别及其在勘探中的应用

2018-01-12周静毅段文豪刘明阳全心怡

海洋石油 2017年4期

周静毅，段文豪，刘明阳，全心怡

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）

天台西地区位于东海西湖凹陷保俶斜坡中南部，横跨保俶斜坡和三潭深凹，总面积1 170 km2。北部紧邻天外天、残雪等油气田及孤山含油气构造，具有优越的含油气条件。

天台西工区紧邻平湖构造带南端，东部紧贴苏堤构造带，南部衔接初阳构造带，其成生、发育必定和相邻构造带上的其它区块有一定的相似性，同时由于所处的地理位置不同，与其它区块的地质特征必然也不相同。天台西地区的沉积特征与其它地区类似，即发育有良好的生储盖层，寻找油气藏的关键依然是寻找圈闭。工区内部构造不发育，主要有平南南端的御笔亭和净心亭局部等构造，断块型构造及其它型式的构造在天台西地区不发育，寻找纯构造型的油气藏从目前勘探状况来看不太现实，因此，研究的重点为寻找与岩浆岩有关的复合型油气藏。通过对该区的地质认识[1-2]及前期的二维地震资料解释发现，工区内存在较强烈的后期岩浆岩侵入，构造岩浆活动较为剧烈，火成岩规模较大，时代较新，岩体为中新世末期龙井运动或冲绳海槽运动的产物，可能对储层的储集性产生一定影响以及对早期形成的油气藏具有改造作用。鉴于海上钻探的高成本，对于与岩浆岩有关的圈闭评价，就显得尤为重要。通过利用地震属性对岩浆岩进行准确识别和刻画，并开展与岩浆岩有关的圈闭研究，从而增加圈闭储备。

1 岩浆岩的识别

1.1 岩浆岩反射特征

火成岩从类型上可以分为侵入岩和喷发岩，喷发岩直接喷出地表，故所含的热量和上部挥发组分大量散失，仅对其下伏地层产生轻微的接触变质作用；而侵入岩由于没有喷发出地表，对周围的围岩产生高温影响较重。

天台西三维工区火成岩十分发育，且喷发型和侵入型均较多，由于工区内没有钻井，故在钻井上没有证实，但是在GSH-1井龙井组钻遇一套17 m厚的玄武岩，在地震剖面上可以看到其地震特征为一套强振幅反射同相轴，其下无明显的火山通道反射特征，测井效应上表现为伽马的低值异常和高电阻率的异常特征（图1）。

天台西三维工区喷发岩由于其速度、密度比围岩大，故其与上下层沉积岩有较大的波阻抗差，一般表现为一套振幅较强的反射波同相轴，由于对其下部地层有一定的屏蔽作用，所以喷发岩的火山通道一般不易识别。而侵入岩有明显的火山通道，通道内部反射杂乱，振幅较弱，连续性差，外部形态为一烟囱的刺穿形态，火山通道顶部为一套振幅较强的蘑菇状或板状的反射轴。

图1 GSH-1井玄武岩地震特征及测井解释特征图（曲线从左到右分别是DT曲线、GR曲线、DEN曲线）

从图2地震剖面图上可以看出岩浆沿断裂向上以喷发及侵入的形式进入地层，规模大，单个岩体以不规则多边形状出现。在地震剖面上一般以丘状、柱状、蘑菇状、似层状等特殊反射结构形态出现。从时频分析结果可以看出地震剖面上红色同相轴在时频分析图上对应着强能量，火成岩表现为强振幅（图3）。

1.2 利用地震几何属性识别岩浆岩

目前所提取的地震属性大致可以分为物理属性和几何属性两种[5-6]。物理属性是指能反映与地震波的传播特征、岩性及油气等各种物理参数相关的属性，如三瞬属性、波形属性等，这些属性的计算通常由单道时间序列的计算来完成；几何属性是指能反映地质体空间几何特征的属性，通过计算道与道之间各种性质的变化，从而达到判识地层或反射界面的空间连续性和倾向倾角等几何特征。

1.2.1 相干属性识别火成岩

火成岩在相干体切片上也有较清晰的反映，一般以黑麻饼形式表现（图4）。

图2 侵入型和喷发型岩浆岩

图3 岩浆岩的时频分析结果

图4 相干切片

1.2.2 最大相似度倾角属性识别岩浆岩

相似度的计算是由计算2个相邻道之间的相关系数发展而来的可以计算多个相邻道的相似程度，其定义为：

式中：S ( t )为t时刻的相似度值，是t时刻不同时间延迟的瞬时相似度值S ( t, τ )之和；N为计算相似度的时窗，其大小根据地震频带而定，一般选取40~80 ms，频带越宽，时窗越短；M为计算相似度所采用的相邻地震道数目，选取时要考虑地震信噪比、反射界面弯曲程度和横向连续性等，对于信噪比高、界面曲率小、连续性好的地震数据体，M值可取小一些，实际应用中，一般分别在主测线方向和联络测线方向选取3~5个地震道即可达到较好的效果，选择地震道太多会影响输出结果的横向连续性。fm为第m个地震道集数据；τ为时间延迟；相似度值反映了所计算的地震道与相邻各道的相关程度，相似度越大说明地层横向连续性越好。

在式（1）中，计算不同时间延迟τ下的瞬时相似度值可以获取最大的一个S ( t, τ )，称之为t时刻的最大相似度。设与最大相似度对应的τ为τ0，τ0则反映所计算的地震道上下滑动τ0个时间间隔后才能与相邻地震道达到最好的相关，计算τ0与地震道间距的比值，该比值反映了地层倾角的相对大小，称之为最大相似度倾角，用d ( t )表示。

从最大相似度倾角平面图5可以看到火成岩的当时喷发的火山口的位置，如红圈内箭头所指的地方，指示着火成岩向上喷发所在的位置；同时在红圈内所看到的黑色边界指示着火成岩横向侵入的范围。

从不同位置的地震剖面上（图6）可以看出火成岩在纵向和横向发育情况和最大相似度倾角能够很好的对应起来。L3 120地震剖面反映的是火成岩横向侵入的边界；L3 180地震剖面反映的是火山口位置和横向侵入边界；L3 220地震剖面反映的也是火成岩横向侵入的边界。

图5 最大相似度倾角属性

图6 最大相似度倾角属性及其对应的地震剖面

2 岩体的形成时间

岩浆岩的活动区域主要位于工区的中部和西部，在工区东部的凹陷部位几乎没有岩浆岩发育。以前的研究认为[3]，在东海西湖凹陷喜山期是主要岩浆岩活动期，根据岩体在地震剖面中出现的层段、形状及侵蚀状态，大部分为喷发岩或沿断层带呈裂隙状分布的侵入岩。整个西湖凹陷岩浆岩的发育按形成时间的先后，分为喜山早、中、晚3个活动期次[7-10]（表1）。

从地震资料解释成果来看，断裂活动未对岩体造成任何破坏和影响，相反，岩体对断层造成切割和破坏，这说明岩浆的侵入应发生在断裂系统形成之后。

喜山早期岩浆岩活动于古新世—始新世，在剖面上未穿透始新统；喜山中期岩浆岩活动于渐新世—中新世，在剖面上穿始新统、未穿中新统（图7，未刺穿T2

0）；喜山晚期岩浆岩活动于上新世—第四纪，在剖面上刺穿中新统（图7，刺穿T20）。玉泉运动奠定了本工区的基本构造格局，喜山晚期岩浆岩活动对工区的构造进行了重塑，形成了断裂和火成岩共同控制作用的断块构造。由此，可推测岩浆活动应该发生在玉泉运动之后，而后来的龙井运动使得盆地发生整体区域的沉降，对构造和岩浆的活动影响非常小。喜山中期的岩体穿过T30反射层（地震反射界面与地层界面对应关系见表1），以蘑菇状、岩柱状或层状等不规则形态出现，分别以喷发和侵入的形式穿刺入各地层层序之中（图7），活动较为强烈，规模大；喜山晚期岩体穿刺T20波组进入上新世地层之中或穿刺T20沿层面溢出，且T20以上断裂系统不发育。因此，可以认为岩体的形成时间为玉泉运动之后，龙井运动之前，即渐新世—中新世末时期。

表1 天台西三维工区地震波组和地质属性表

图7 天台西地区火成岩发育的地震反射特征

3 与岩浆岩有关的圈闭

天台西工区发育的构造圈闭，以断鼻/断块圈闭为主，受始新世断陷时期北东向反向正断裂系统的控制，在始新世发育一些小型的断鼻构造，中新世末伴随着较强烈的岩浆活动，使得早期形成的断鼻构造受岩体的侵入影响，形成受岩体与反向正断层联合控制的断块圈闭，因此，区内的圈闭主要是岩体和断层联合遮挡形成的圈闭。纵向上，古新统、始新统宝石组、平湖组及渐新统花港组均有圈闭发育。各圈闭变化面积较大，最大圈闭面积达到33.5 km2，最小圈闭面积仅1.39 km2，主要发育与岩体有关的构造圈闭有6个（表2），例如，净心亭南构造在始新世时期为面积较小的圈闭，由于后期岩浆岩的活动最终形成以断裂和岩体联合形成的较大面积的断块圈闭。

表2 T32岩体与断层联合遮挡圈闭面积及幅度

4 岩浆岩活动对成藏的意义

由于岩浆岩本身的致密性，可以作为良好的盖层，同时对于从底部直通上来的岩浆岩岩株，也可作为侧向封堵，与断层联合遮挡形成圈闭，对油气的保存产生正面的影响。

天台西工区内圈闭多以断裂和岩浆岩联合形成的断块/断鼻型圈闭为主，断鼻圈闭形成于始新世，断块圈闭最终定型于中新世末。断块圈闭最终定型时期略晚于平湖组大量排烃时期，推测充注条件可能会受到一定影响。早始新世末，古新统、始新统宝石组、平湖组断鼻圈闭形成，但面积较小，三潭深凹平湖组和宝石组烃源岩于渐新世末进入生油高峰期，排出的油气沿平湖组连续砂体和断层持续充注进入早期形成的断鼻圈闭当中，形成早期油藏，在岩浆岩的活动过程中，会对早期形成的油气藏有破坏作用，对原有的断鼻圈闭进行改造，形成以断裂和岩体联合形成的断块圈闭。之后，随埋深增大，三潭深凹平湖组和宝石组烃源岩开始排气，并在早中新世末达到排气高峰，圈闭进行充注，与早期油藏混合形成凝析气藏（图8）。