0 引言

塔里木盆地位于天山、昆仑山和阿尔金山之间，面积约为56×10⁴km²，是大型叠合含油气盆地(古生代克拉通盆地、中—新生代前陆盆地)的典型代表，分为“四隆五坳”共9个一级构造单元，包括38个二级构造单元^[1]。盆地内沉积了自元古界至新生界的厚逾万米地层，蕴含丰富的油气资源。塔里木盆地油气勘探历程可上溯至1950年，截至2019年，盆地累计探明油气地质储量达2.88×10⁹t，是“西气东输”的重要气源地^[2]。

库车坳陷位于塔里木盆地北部，面积约为4.6×10⁴km²，是盆地的一个二级构造单元。尽管表(地表)腹(地下)情况复杂，但库车坳陷烃源充足，赋存的探明天然气地质储量占全盆地的90%以上，成为加快寻找大型油气藏、构建三千万吨大油田的主战场^[3]。库车坳陷构造研究始于1935年，其构造单元可概括为“三带三陷”，即克拉苏构造带、依其克里克构造带、秋里塔格构造带、乌什凹陷、拜城凹陷和阳霞凹陷^[4]。自中生代以来，受南天山复合隆升和造山作用影响，库车坳陷逐渐形成了“北山南盆”的古地理格局，并控制了研究区(中秋里塔格地区)主力勘探目的层(白垩系)的沉积面貌与砂体展布。克拉苏构造带作为库车坳陷次级构造单元，经20余年勘探，相继发现了克拉2等数十个油气藏，是库车坳陷勘探成熟度较高的构造带。

与克拉苏构造带相比，对具有地表、地腹“双复杂”特征的秋里塔格构造带的地质认识程度不高，除早期发现的却勒1油藏、东秋8气藏和迪那2凝析气藏外，油气勘探目标的数量和规模有限。随着地震采集、处理技术的进步，对秋里塔格构造带的认识持续深化，逐渐明确“东、中、西”三分的构造格局^[5]。基于精细构造建模和地震解释，在中秋里塔格地区部署的中秋1井于2018年在6073~6182m井段钻揭白垩系千亿方规模的凝析气藏，取得重大勘探突破，拉开了秋里塔格构造带油气勘探发现的序幕^[6]。

尽管中秋1井取得突破，但随后部署的4口井钻遇的砂岩储层品质低、油气测试效果不佳，储层呈极强的非均质性。对山前复杂构造的地震采集与处理^[7]、构造建模^[8]和区域沉积相恢复^[9]等方面研究较多，鲜有针对白垩系巴什基奇克组有效储层(孔隙度>6%，下同)定量预测的相关研究。前人在砂岩储层厚度预测技术方面已有诸多尝试，如在钻井密度较高地区可以利用井内插法^[10]，在少井或无井区，因地震资料具有一定的横向连续性而被广泛使用^[11]。利用地震资料预测砂岩储层的常用技术和方法包括人工神经网络^[12]、小波变换^[13]、拓频^[14]、叠后反演^[15]、属性回归^[16]等。近年来，随着计算机运算能力和地震采集、处理技术的发展，新兴方法不断涌现^[17]，有效提高了利用地震资料预测储层的效率和精度。尽管如此，仍有诸多不足，如反演方法过于依赖初始模型、多属性回归方法受限于属性之间的线性相关干扰等，这些都会给储层预测带来较大误差。

本文所提地表、地腹“双复杂”是指：中秋里塔格地区地表高陡“刀片山”地貌导致地震资料采集、处理难度大；地腹前陆冲断带构造样式复杂导致地震成像效果差、地震资料信噪比低。这种客观存在的“双复杂”情况，造成地震资料解释多解性强、储层预测干扰因素多。笔者基于新处理的叠后深度域三维地震和钻/测井资料，深度挖掘地震资料中的地质信息，应用地震沉积学方法，分断盘定性恢复岩相分布与演化(为储层预测提供高精度地质模型)，定量计算砂岩有效储层厚度(主因子分析去除属性间线性相关干扰)，探讨了有效储层分布的主控因素。分断盘解释构造可以有效降低连片解释地腹复杂构造的难度，规避了大断裂的影响。多技术、多资料的联合应用，最大限度地降低了储层预测的多解性。本文提出的技术方法和研究流程，对于其他类似地区(如川西北、准南等)的沉积、储层研究具有一定借鉴意义。

1 地质概况

秋里塔格构造带位于新疆阿克苏地区，构造隶属塔里木盆地库车坳陷^[18]，南北宽为6~15km，东西长逾300km，是库车前陆褶皱冲断带东西跨度最长的变形带(图 1)。西邻温宿凸起，西北紧靠拜城凹陷和克拉苏构造带，南接塔北隆起，东至迪那气田。西段呈北西走向，宽约为10km；中东段呈北东东走向，宽约为6km^[5]。本文研究的中秋里塔格段呈北东—南西走向，东西长为120km，南北宽为12km。

钻井揭示，秋里塔格构造带地层自下而上依次为：白垩系舒善河组、巴西改组和巴什基奇克组，古近系库姆格列木群和苏维依组，新近系吉迪克组、康村组和库车组，第四系^[19]。秋里塔格构造带的油气主要赋存于白垩系巴什基奇克组的砂岩储层。目的层巴什基奇克组与上覆库姆格列木群膏盐岩呈角度不整合，与下伏巴西改组整合接触，其顶部埋深为4500~6000m、层厚为300~400m，横向分布稳定。巴什基奇克组岩性以砂砾岩为主、间有泥岩，从底到顶分三段：巴什基奇克组三段(简称巴三段，以砂岩、砾岩为主，夹厚层泥岩)、巴什基奇克组二段(简称巴二段，褐色中细砂岩夹泥岩)和巴什基奇克组一段(简称巴一段，棕褐色中细砂岩，泥岩夹层不发育)。巴二段和巴一段是研究区主力储层段，其中巴一段顶部遭剥蚀，致使其厚度横向变化明显^[3]。

早白垩世，塔里木盆地属内陆干旱环境^[20]。盆地周缘与盆内高差较大，盆缘发育冲积扇/辫状河三角洲粗粒沉积，盆内则是湖相/辫状河三角洲前缘细粒沉积^[21]。巴什基奇克组沉积时期，秋里塔格构造带总体构造稳定，初期气候较潮湿，晚期为干旱—半干旱环境^[22]。陆相湖盆辫状河三角洲和扇三角洲为优势沉积相，物源主要来自温宿凸起、南天山和东南方向^[6]。其中巴二段至巴一段沉积时期，中秋里塔格地区呈多物源混源特征，沉积了辫状河三角洲粉砂岩、细砂岩^[9]。

巴什基奇克组砂岩储层总体发育在辫状河三角洲前缘，以中砂岩为主、细砂岩次之、粗砂岩少见。储层岩石类型为岩屑长石质粉砂岩和细砂岩，石英平均含量为47%、长石(以钾长石为主)平均含量为20%、岩屑(以变质岩屑为主)平均含量为33%。储层压实程度较高，颗粒呈点—线接触，局部为镶嵌状。磨圆度中等，为次圆—次棱角状。巴什基奇克组储层岩心实测孔隙度为9.0%~21.0%，平均为14.9%；渗透率为0.1~987.0mD，平均为4.7mD，为低孔、特低渗孔隙型储层。孔隙类型包括粒间溶蚀扩大孔、残余原生孔、粒缘溶孔和粒间溶孔等^[3]。

2 资料背景和技术方案

本文所用三维地震资料覆盖面积约为790km²，面元尺寸为30m×10m，为叠后深度域数据。目前，研究区及周边共有7口井钻穿巴什基奇克组，其中6口井位于三维地震测网范围内(图 2)，均对这些井的目的层段进行了常规测井(包括声波时差、密度、电阻率、自然伽马等)和孔隙度测井解释，奠定了扎实的资料基础。

“双复杂”导致地震垂向分辨率低，在深度域地震剖面上，巴什基奇克组顶界之下第1个波峰对应厚度约80m，大致对应巴一段全段和巴二段上部，钻井揭示该深度范围是油气显示段。因此，本文选取巴什基奇克组顶面之下80m的深度范围作为研究目标，提取层间地震属性，结合相应深度段井数据分析岩相和储层。在区域挤压背景下，古近系和新近系两套膏盐岩形成大型逆冲构造^[23]，分为上、中、下三个断盘。为了降低地震解释难度和断裂造成的影响，提高岩相和储层研究精度，采用分断盘解释方法解释目的层、恢复岩相、计算储层厚度。

具体研究流程包括：①将零相位地震资料转变为-90°相位；②利用小波变换算法将-90°相位数据体分解为高、中、低三个分频体；③利用分频融合和地层切片技术定性研究岩相平、剖面特征与演化；④利用孔隙度测井曲线计算井点有效储层累计厚度；⑤提取目的层段的层间地震属性；⑥优选与井点有效储层累计厚度相关性好的地震属性分析主因子；⑦将排位靠前的主因子与井点有效储层厚度拟合，得出拟合关系式，定量计算井间有效储层累计厚度；⑧对比定性岩相分布和定量有效储层累计厚度，结合前人认识，探讨有效储层分布的主控因素。

3 岩相特征定性分析 3.1 目的层段常规地震响应

将地震数据体由零相位转换成-90°相位，可以改变地震反射同相轴与地层的对应关系，建立地质和地球物理之间的联系，使地震反射同相轴直接对应地层，而不再是零相位时的地层界面^[24]。这种对应关系的改变，有利于后续层间属性提取和目的层段储层研究^[25]。

通过井震标定，在-90°相位深度域叠后地震剖面上识别出吉迪克组盐顶、吉迪克组底和巴什基奇克组顶3套地质界面(图 3)。古近系库姆格列木群和白垩系对应地震反射同相轴的连续性和振幅总体低于上覆吉迪克组膏盐岩层，目的层段(巴什基奇克组顶面以下80m)对应波峰，这种对应特征可见于研究区内不同位置。

3.2 分频融合表征地层结构

利用基于小波变换的分频技术，将-90°相位、全频段地震数据分解成高、中、低三个分频体，可反映不同调谐频率(即不同规模)的地质体。低频数据体垂向分辨率低，反映大型地质体；高频数据体垂向分辨率高，反映小型地质体。具体而言，在低频地震剖面上，宏观构造格架清晰，大型断裂特征明显(图 4a)。在高频地震剖面上，地震同相轴变细，与单井岩性组合对应关系改善，小型断裂的断点清晰可辨(图 4c)。中频数据体分辨率和反映的地质体规模介于高频和低频之间(图 4b)。

利用RGB融合技术将三种分频体融合，可以同时显示不同规模的地质现象。其中，红色(R)代表低频(厚层)、绿色(G)代表中频(中层)、蓝色(B)代表高频(薄层)。利用该技术，将研究区地震数据体制成融合数据体(图 4d)。纵向上，白垩系地层总体呈红、蓝相间的“三明治式”结构，说明地层厚、薄间互。与上覆地层相比，目的层段的厚层(红色)所占比例更高(图 4d)。横向上，中秋2—中秋102—中秋1—中秋101井区(中盘)白垩系的厚层占比高于东秋8井区(上盘)，体现了地层结构和沉积微相的横向变化。

对比单井岩性和井旁分频融合地震道，发现红色(低频)多对应厚层砂岩，蓝色(高频)则对应泥岩或薄层砂岩(图 5)。中秋102、中秋1、中秋101井和东秋8井均揭示巴一段、巴二段岩性以砂岩为主，含少量薄泥岩夹层，在融合地震道上表现为以暖色调为主的中厚层。相反，中秋2井目的层段泥岩略多，在融合地震道上表现为蓝、绿冷色调的薄砂岩或泥岩。除中秋2井不明显外，其他井中目的层段的地层单层厚度自下而上都有变小(颜色由暖色调变为冷色调)的趋势，表现为正韵律特征。

3.3 岩相平面分布与演化

利用单井岩性标定分频融合体，找到两者的相关性，进而通过RGB分频融合地层切片技术恢复岩相平面分布，已证实这种方法行之有效^[26]。笔者针对目的层段，自下而上制作了4张分频融合地层切片(图 6)。如前所述，融合图中的红色(低频)对应单层厚度大的砂岩，蓝色(高频)对应单层厚度小的砂岩或泥岩，绿色(中频)对应中等层厚的砂、泥岩。依此规律，结合切片特征恢复目的层段在3个断盘的岩相平面分布和演化。

在早期(图 6a)，厚层砂岩在上盘北部和西部大面积发育，零星见于中盘局部；中层砂岩条带状分布于下盘；薄层砂岩位于中盘北部。在中早期(图 6b)，厚层砂岩散布于中盘和下盘局部；中层砂岩广布于上盘和下盘；薄层砂岩仍在中盘北部。在中晚期(图 6c)，厚层连片砂岩仅在下盘中部和中盘中部局部可见；薄层砂岩连片分布于上盘和中盘北部。在晚期(图 6d)，厚层砂岩在下盘大面积发育，在中盘中部和上盘南部局部发育；薄层砂岩位于上盘和下盘北部，少量位于中盘东北部。

总体而言，研究区岩相表现为“早期北厚南薄、中早期南北厚度均衡、中晚期北薄南厚、晚期北部薄中南部厚”的结构特征。上盘位于北部，靠近物源区，岩相连片分布。中盘特别是下盘位于中南部，距北部物源较远，岩相连续性差，呈北东—南西向条带状展布特征。导致这种岩相特征的可能原因为：①沉积方面。北部地区靠近物源，辫状河三角洲平原砂体频繁迁移改道，导致砂体叠置连片；南部地区距物源远，辫状河三角洲前缘砂体可能受湖盆沿岸流再改造，形成平行岸线的滩坝砂。②构造方面。研究区普遍发育北东—南西向走滑断裂，对岩相平面展布具一定的调节作用。

4 有效储层定量计算 4.1 不同岩性波阻抗特征

目的层中的砂、泥岩与GR曲线对应关系良好，即高GR值对应泥岩、低GR值对应砂岩。利用DT和ρ曲线计算了研究区内6口井的声波阻抗(AI)，绘制了GR-AI交会图(图 7)。观察发现，井中GR和AI相关性较差，表明砂、泥岩的波阻抗差异不明显，这可能是因孔隙降低了砂岩的波阻抗所致。

众所周知，地震反射能量取决于界面两侧的波阻抗差，由于研究区砂、泥岩之间波阻抗差异不明显，因此难以利用单一地震属性预测岩性和储层在井间的分布情况。故尝试将多种地震属性线性拟合，进而预测岩性和储层，但效果仍然不佳。为此，本文引入主因子分析技术。

4.2 主因子分析技术预测储层

简言之，主因子分析(PCA)就是通过空间坐标变换降低高维数据集的维数，在损失较少信息的前提下将线性相关的复杂高维数据集简化为线性不相关的简单低维数据集。该技术既可简化拟合运算，又可避免多维地震属性之间的信息冗余^[27]。利用主因子分析技术处理地震属性，将得到的主因子与井点有效储层厚度拟合，然后运用得到的拟合式计算储层平面分布，有效规避了岩性干扰。

实际操作时，首先选取钻井较多的中盘，利用-90°相位地震数据体，针对目的层段提取一系列层间地震属性，选择有效属性与位于中盘4口井(即中秋1、中秋101、中秋102和中秋104)的有效储层累计厚度做相关，挑选相关系数绝对值大于0.6的11种地震属性。这里应该指出，虽然这11种地震属性与有效储层累计厚度的相关性较强，但是它们存在线性相关。如果直接将这些地震属性拟合计算储层厚度，其内在的线性相关性必然造成较大的计算误差。因此，必须首先对这些地震属性(未进行归一化处理)进行主因子分析，以消除内在相关造成的干扰(表 1)。

主因子分析过程将11种地震属性转换成信息不重叠(即线性不相关)的11个主因子，每个主因子均是由参与分析的地震属性按不同权重加权计算而来，权重介于-0.99~0.99 (图 8)。这些线性不相关的主因子占原地震属性信息的百分比逐次降低，排在前面的少数主因子涵盖了多数有效信息。尽管所有主因子均由11种地震属性加权计算得出，但是每个主因子只有一个最大贡献(权重)属性(表 2、表 3)。

为尽可能保留与井点有效储层累计厚度相关性强的地震属性中的有效信息，笔者以主因子信息占比为标准，选择前5个主因子(涵盖95.62%的信息)拟合。拟合过程采用一次多项式多次迭代，将5个主因子与位于中盘4口井的有效储层累计厚度拟合，迭代5001次后，获得较理想的相关系数，确定拟合式

$ \begin{array}{l} y = - 17.03{x_1} - 14.13{x_2} + 35.75{x_3} - \\ \;\;\;\;\;\;11.41{x_4} - 0.41{x_5} + 61.76 \end{array} $

(1)

式中：y为位于中盘4口井的有效储层累计厚度；x₁~x₅为前5个主因子在井点处的数值。

将从中盘计算的前5个主因子x₁~x₅代入式(1)，得到中盘有效储层累计厚度分布(图 9b)。可见，中盘有效储层累计厚度平面分布非均质性强，呈斑块状，厚度为45~75m。其中：中秋102—中秋104一带厚度最大；中秋101井区厚度较小；中秋2井位于中盘外部西南侧，据邻近计算结果推测，其有效储层累计厚度不大。

采用在中盘使用的计算方法和研究流程，分别得到有效储层在上盘(图 9a)、下盘(图 9c)的厚度平面分布。为验证式(1)及研究方法的可靠性，在计算的有效储层累计厚度图上分别提取东秋8井、中秋10井的有效储层厚度，并与该2口井的测井解释(实际)有效储层累计厚度对比，发现计算结果误差很小(东秋8井相对误差为3.16%，中秋10井相对误差为9.68%)。另外，将上盘2口验证井与中盘4口计算井的实测结果和计算结果进行交会，发现两个断盘的数据分布趋势基本一致(图 10)，进一步印证式(1)和研究方法的可靠性。在上盘东秋8—中秋10南侧，受断裂及目的层段之上膏盐岩的综合影响，地震资料品质变差，干扰了储层厚度定量预测精度。因此，在分析上盘有效储层分布主控因素时，应注意由此带来的多解性。

由于逆冲断层的影响，上、中、下三盘边界互相交叠，为了便于分析各个断盘的情况，本文采用南北向拉开显示的方式。与中盘相比，上盘的有效储层累计厚度偏小，但是横向分布更均匀。有效储层累计厚度为50~70m，东北部厚，东南部薄，总体趋势为从北向南变薄。在东秋8井区和中秋10井区，有效储层厚度平面分布非均质性强，大致呈东西向展布。

下盘有效储层累计厚度普遍小于上盘和中盘，介于50~65m，平面分布较均匀。有效储层横向连续性优于中盘，但劣于上盘。由于下盘目的层埋深大而没有井钻遇，故不能验证式(1)的精度。但是上盘、中盘的应用已经证明了式(1)的适用性，因此，下盘有效储层累计厚度结果也较可靠。在广阔的无井区，有效储层累计厚度计算结果还有待于钻井数据的进一步验证。值得注意的是，在上盘无井区储层累计厚度存在“波浪状”展布特征，与构造等值线大致平行，推测可能与该区地层的构造产状有关。

5 有效储层主控因素探讨

图 11展示了秋里塔格构造带巴一段区域沉积相。由图可见，秋里塔格构造带以辫状河三角洲为主，多期三角洲朵体互相叠置、频繁改造，形成大范围连续分布、粒度不一的砂体。尽管区域沉积相类型相似，但是因南天山物源在局部存在特征差异，导致岩相类型多样。在研究区内，沉积亚相主要为辫状河三角洲平原和辫状河三角洲前缘，沉积微相则包括辫状河三角洲水下平原、辫状河三角洲前缘近端和远端。不同的沉积微相必然导致岩相差异，具体体现在岩性(砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩)、结构(砂地比、分选、磨圆)和物性(孔隙度、渗透率)等方面。储层物性受控于沉积和成岩两方面，其中沉积特征对于成岩作用和储层形成演化的影响至关重要^[6-7]。本文结合区域岩相古地理和地震分频融合地层切片，重点探讨岩相对有效储层分布的影响。

从不同时期的岩相分布(图 6)可以看出，研究区内岩相展布方向基本与物源方向一致，反映了沉积对岩相的控制作用。由有效储层在上盘、中盘和下盘的厚度分布(图 9)可见，有效储层与岩相具有较强的相关性。主要表现为：①横向连续性。上盘的岩相分布连续，造成上盘有效储层分布也较连续；中盘岩相分布不连续，有效储层也不连续；下盘岩相和有效储层的连续性介于上盘和中盘之间。②垂向厚度。上盘北部地区砂体在4个演化阶段总体中等偏厚，该区有效储层厚度也较大；中盘中部地区持续发育厚砂岩，有效储层厚度为研究区最大；下盘砂岩总体厚度中等，有效储层厚度也基本介于上盘和中盘之间。虽然4期岩相是基于地层切片技术获取的垂向“片段”，有效储层厚度是整个目的层有效储层的累计厚度，但是两者之间较强的相关性也表明：①岩相的横向连续性决定了有效储层的连续性，厚层有效储层往往发育在中厚层砂岩中。②研究区普遍发育北东—南西向断裂，有效储层厚度在断裂两侧变化明显。因此，断裂对有效储层分布的调整作用同样不可忽视。

应该指出，此处探讨的沉积、砂体和断裂等因素都会影响有效储层分布，但是目前得到的岩相和有效储层分布均基于现有井、震资料。相比而言，有关对这些控制因素在有效储层形成演化中的具体作用过程的探讨，只是提供一种可能，难免有失偏颇。谨望能抛砖引玉，引起相关学者对该区该领域的研究兴趣。

6 结论

(1) 中秋里塔格地区地表山区地貌高陡、地腹冲断构造复杂，采用“分断盘解释研究、多资料手段结合、南北拉开显示”的方法，有效刻画了巴什基奇克组目的层段岩相和地层特征。RGB地震分频融合剖面显示，巴什基奇克组平均地层单层厚度大于上覆古近系。目的层段以中厚层砂岩为主，在融合剖面上表现为低频(红色)，少量薄砂岩层或泥岩层则表现为高频(蓝色)。

(2) 利用主因子分析技术将地震属性转换为主因子，经过与井点实测有效储层(孔隙度＞6%)累计厚度拟合，计算得到目的层段有效储层厚度。在砂岩大面积展布背景上，有效储层横向分布具非均质性。上盘连续性好、厚度大，介于50~65m；中盘连续性差，局部厚达75m，最薄仅45m；下盘有效储层连续性中等，厚度偏小，介于50~60m。

(3) 岩相是控制有效储层横向连续性和厚度的主要因素，厚层连片有效储层见于连续展布的厚层砂岩中，砂岩平面非均质性强导致有效储层横向不连续。北东—南西向断裂也对有效储层分布起调节作用。

(4) 在表腹“双复杂”的中秋里塔格地区，可以利用地震沉积学分断盘定性预测岩相、定量计算有效储层厚度，结果可靠。本文将地震沉积学应用范围从构造简单区的中浅层扩展至表腹“双复杂”区的深层，扩大了应用领域，为具类似背景地区有效储层预测提供了借鉴。