地球物理学进展  2014, Vol. 29 Issue (2): 761-766   PDF    
引用本文
李军, 刘志鹏, 熊利平, 申本科, 王雁刚, 霍红.2014.下刚果盆地盐相关圈闭储层预测[J]. 地球物理学进展,29(2): 761-766, doi: 10.6038/pg20140239  
LI Jun, LIU Zhi-peng, XIONG Li-ping, SHEN Ben-ke, WANG Yan-gang, HUO Hong.2014. Reservoir prediction of salt induced traps in Lower Congo Basin. Progress in Geophysics,29(2): 761-766, doi: 10.6038/pg20140239   
下刚果盆地盐相关圈闭储层预测
李军, 刘志鹏, 熊利平, 申本科, 王雁刚, 霍红    
中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院, 北京 100083
收稿日期: 2013-11-11 修回日期: 2013-12-12 .
基金项目：中国石油化工集团公司科技攻关项目（P10021）和国土资源部项目（GT-YQ-QQ-2008-4-11）联合资助.
作者简介：李 军，男，1976年生，博士，高级工程师，主要从事储层预测工作.（E-mail：lijun2007.syky@sinopec.com）
摘要：下刚果盆地是西非被动大陆边缘系列盆地之一，为一大陆裂谷与被动陆缘盆地形成的叠合盆地.盆地储层为渐新统和中新统的浊积砂体.由于早白垩世末期盆地发育大规模蒸发岩层序，上覆沉积负载与非洲板块西倾使得盐岩塑性流动,造成盐上圈闭形成都与盐活动相关.S区块处于盐岩过渡构造带,由于储层分布受沉积相与盐构造的双重控制,难以准确地预测储层,针对上述难点,此文提出了如下的技术思路及流程,即首先利用地震解释得到目的层构造形态,其次综合利用地震属性和地震分频技术得到砂体分布图及沉积相图,并分析构造和砂体的配置关系,寻找有利圈闭,最后利用avo直接烃检测技术对含油气性进行预测.结果显示预测的有利区与已知油田有着很好的对应，且识别的3个未钻圈闭勘探前景良好.应用效果验证了本技术方法对盐相关圈闭具有很好的适用性，可在同类型圈闭中进一步应用.
关键词： 下刚果盆地     盐岩     圈闭     储层预测     地震    
Reservoir prediction of salt induced traps in Lower Congo Basin
LI Jun, LIU Zhi-peng, XIONG Li-ping, SHEN Ben-ke, WANG Yan-gang, HUO Hong    
Exploration & Production Research Institute, SINOPEC, Beijing 100083, China
Abstract: Lower Congo Basin,which is located in west Africa coast, is a superimposed basin of a continental rift basin and a passive continental margin basin. The principal reservoir is turbidite sands of the Oligocene and Miocene age. A series of evaporite deposits consisting largely of Aptian salts are widespread in the onshore and offshore basins, The westward tilt combined with preliminary sediment loading initiated salt movement,so the principal post-salt plays are salt induced structures. S block is located at the transition zone of salt structure,as distribution of reservoir is controlled by sedimentary facies and salt structure at the same time,which is difficult to predict. This paper puts forward the following ideas to try and deal with these problems：firstly structure maps of target reservoirs can be got from seismic interpretation,secondly seismic attributes and seismic frequency decomposition can predict sand distribution and sedimentary facies. Analysis of the relationship between structure and sand distribution can show prospects location. Lastly hydrocarbon bearing area can be forecasted using AVO technology. The application results show predicted area matches oil discoveries very well, and 3 undrilled traps are favorable traps with a great potential. The effect proves these methods have a good applicability to salt induced traps,so we can use them further in similar traps.
Key words: Lower Congo Basin     salt     trap     reservoir prediction     seismic data    
0 引 言

下刚果盆地是西非被动大陆边缘系列盆地之一，它们为一大陆裂谷与被动陆缘盆地形成的叠合盆地(熊利平等，2005; 林卫东等，2008)，盆地沿刚果(布)、刚果(金)、安哥拉和安哥拉卡宾达地区海岸西侧分布，下刚果盆地北界为马永巴(Mayumba)隆起，南界为安布里什(Ambrizete)隆起，东界为前寒武系基底，西至非洲大陆边缘，大体与3000m海深等值线一致(图 1)，面积约15.3×104 km2.盆地深水面积占盆地面积的57%，深水领域因具有丰富的油气资源和巨大的勘探潜力受到越来越多的关注.下刚果盆地深水领域具有盐岩广泛发育的沉积特征，而盐上圈闭的形成都与盐岩活动相关. 油气勘探需要解决在与盐构造背景下如何发现储集体，如何识别有利圈闭，如何预测出储集体孔隙流体性质等等一系列相关的技术难题.

图 1 下刚果盆地位置图 Fig. 1 Map of location of Lower Congo Basin
1 石油地质特征

盆地主要发育有中生代晚侏罗世-新生代地层，可分为盐下层序、盐岩层和盐上层序三个充填序列(杨晓娟等，2012).盐下层序主要为裂谷期沉积，以砂岩、灰岩、泥岩为主要岩性.盐岩层序为晚阿普特期沉积的蒸发岩，厚几十米到上千米.盐上层序以一套滨岸砂岩﹑泥岩和高能浅滩碳酸盐岩开始，晚白垩世发育页岩和泥灰岩，而始新统的灰岩、粉砂岩及泥灰岩不整合于白垩系之上.渐新世以来，全球海平面降低，古刚果河复活，形成了西非仅次于尼日尔三角洲的巨大的刚果扇体系，是一套以深海页岩夹浊积水道砂体的地层.

烃源岩在盐下及盐上地层中均有分布，最重要的烃源岩为盐下下白垩统湖相页岩：Bucomazi组，TOC平均可达7.3％，以Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ型干酪根为主(张树林等，2009)；盐上烃源岩包括上白垩统-古近系的Iabe和L and ana组海相页岩，其中Iabe页岩TOC值超过10％，具有极好的生油品质.第三系Malembo组的浊积砂体是目前下刚果-刚果扇盆地最重要的储层和产层，平均孔隙度25%~33%(吕福亮等，2007).盐上储层被广泛分布的深海页岩封盖. 2 构造特征 2.1 构造发育史

下刚果盆地经历了四个阶段的构造发育，主要经历了前裂谷、裂谷期、过渡期和被动大陆边缘四个阶段(Anderson et al., 2000; Hempton et al., 1990).

前裂谷阶段指晚侏罗世之前，西非构造稳定，以隆升剥蚀作用为主，局部接受拗陷型沉积，也被称作克拉通阶段.裂谷作用始于晚侏罗世，以局部发育强烈火山活动为标志.早白垩世，形成了一系列裂谷和断陷湖.这些裂谷地堑通常与现今的海岸线近平行，发育湖泊、河流和其它陆相沉积.过渡阶段也被称为“反转、抬升阶段”(熊利平等，2005)，早阿普特期不整合面标志着陆相沉积达到顶峰，洋壳开始形成.准平原化后，阿普特期发生一系列海侵.随着洋壳持续拉开和裂陷带持续发育，洋壳的冷却引发了大幅度的沉降，开始了被动大陆边缘发育阶段.盆地东部盐层之上的沉积负荷因重力滑脱形成了拉张型盐构造，西部则堆积了大量盐体形成了挤压型盐构造(Roberts，1975). 2.2 圈闭特征

下刚果盆地构造以阿普第期盐为界，划分为盐下和盐上两套构造层，二者之间呈现明显不同的特征(刘剑平等，2008; 关利群等，2010).盐上构造层主要受盐运动控制，盐岩基体受西部挤压、东部拉张的构造应力的影响，导致下刚果盆地盐上地层从东向西，分为拉张构造带，过渡构造带(与盐垂向运动有关)，向西为挤压构造带，常形成盐拱袖珍盆地.在拉张带发育褶皱、断块、地垒、地堑和盐筏等构造圈闭，在过渡带发育盐丘上拱背斜、盐侧翼遮挡、龟背斜等圈闭类型，在挤压带发育盐侧翼遮挡、花状构造、构造-岩性复合圈闭等. 本文对盆地各构造带的盐相关圈闭样式进行归纳总结，如图 2所示.

图 2 下刚果盆地盐相关圈闭样式 Fig. 2 Salt induced trap styles of Lower Congo Basin
3 技术思路及方法 3.1 技术思路

本着地质与地球物理技术相结合的思路，以地质规律指导物探特殊处理结果，从研究砂体的展布范围开始，其次分析砂体的沉积规律，最后到对砂体内所含流体的识别.应充分利用地震资料，结合测井资料来进行储层预测，但由于地球物理结果有其多解性，需要在研究过程中从宏观到微观，从定性到定量，多方印证，减少多解性.

具体应用上分为三步，首先对目的层构造进行精细解释，其次利用地震属性预测砂体分布范围，通过地震分频解释结合测井相划分沉积相图，并对砂体厚度进行预测，最后利用AVO直接烃检测技术通过叠前数据对砂体的含油气性进行预测. 3.2 方法适用性研究 3.2.1 地震属性

地震属性指的是由叠前或叠后的地震数据，经过数学变换而导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征的具体测量(黄真萍等，1997; 孟召平等，2006; 王利田等，2006;古发明等，2009; 王开燕等，2013).在储层预测中地震属性因具有快速展示地质体特征的优点被广泛应用.研究工区的地质背景为海相泥岩背景下的浊积砂体，属“泥包砂”的情况，且砂体在地震剖面上表现为强振幅的特征，故本次研究主要用振幅类属性来预测浊积砂体. 3.2.2 分频解释技术

分频解释技术用频率与振幅表征储层的空间变化，它利用离散傅氏变换(DFT)或基于Z变换的最大熵谱方法(MEM)，将地震数据变换到频率域，从而得到地震波的振幅谱和相位谱，由此识别出不同频率域内的地震振幅及相位异常(Partyka et al., 1999; 朱庆荣等，2003; 路鹏飞等，2007; 盛秋红等，2008;刘爱群等，2013).

离散傅立叶(DFT)变换是将时间函数 g(t)(地震时间记录)变换为频率表示G(f)，公式为


其数学表达式为

式中i 为 ; a(j)为地震时间道在样点j 处的振幅值;A(k)为经过傅立叶变换后数据道在频率k处的振幅值; N为时窗内的样点数.

把欧拉等式代入上式可得到


由此计算出振幅谱及相位谱.由于处理后的结果每个单一频率对应的振幅都是调谐振幅，所以地层的时间厚度T=1/(2f)(Partyka et al., 1999).根据此原理可利用储层厚度变化在振幅谱上引起的调谐效应计算储层的时间厚度，实现储层纵向上厚度变化的预测.

本次研究将目的层段短时窗内的地震数据由时间域转换到频率域，生成垂向上频率连续变化的振幅数据体，并计算出该目的层的频率切片，用频率切片即单一频率对应的调谐振幅平面分布特征来观察和描述储层的横向变化，实现储层横向的分布预测. 3.2.3 AVO直接烃检测技术

AVO分析是一项利用振幅随偏移距变化特征来分析岩性和油藏的地震勘探方法(潘仁芳，2006;高建荣等，2006; 宋建国等，2008; 魏超等，2011; 何涛等，2011).AVO的理论基础是Zoeppritz方程(Shuey，1985)，通过简化该方程，获取多种简化近似公式，如Aki Richards公式等，然后通过计算可以得到AVO各种属性参数.其物理意义是:在两种不同岩层之间的界面上，当一种岩层的纵、横波速度之比Vp/Vs与另一种岩层的速度之比明显不同时，其反射系数随入射角(炮检距)而变化，如Aki Richards公式为


式中θ为入射角和透射角的平均值，Vs为横波速度平均值，Vp为纵波速度平均值，ρ为密度平均值，ΔVs为横波速度差，ΔVp为纵波速度差，Δρ为密度差. 4 S应用实例

S区块位于下刚果盆地的南缘，属过渡构造带，水深1200～1600 m.主力产油气层系为第三系的渐新统和中新统.工区已有七口探井及开发井，P、K及W 三个开发油田，三维地震全覆盖，且存在近、中、远三套不同角度数据体.

首先对七口井进行了合成记录的制作，标定了工区内的主要目的层T1等，相当于渐新统中部的反射.T1由一到两个强相位组成，由于为浊积水道与席状砂沉积，厚度不稳定，与上覆、下伏地层呈不整合接触，大部分较容易识别，工区局部区域由于盐刺穿地层而缺失.应用人机交互在全区对目的层进行了追踪，完成断层和层位解释后，经时深转换得到T1层顶界构造图，顶界面深度在-2150~-4700 m左右，最高部位位于工区南部，最低部位在工区东北一侧.断裂多为北东向及近南北向的正断层.有的断裂在平面上弯曲程度很大，呈弧状展布，明显受到盐拱的影响.识别出工区内构造圈闭5个(图 3)，其中1号圈闭为一面断层遮挡，三面盐岩遮挡构造-地层圈闭，2号为断层、盐岩联合遮挡的地层-构造圈闭，3号为盐侧翼遮挡的地层-构造圈闭，4号为盐拱背斜，5号为断背斜.

其次对主要目的层上下开时窗，提取了多种地震属性，如均方根振幅属性、频率属性等等，其中均方根振幅属性对砂体分布有着较好的响应，如图 4所示，图中红色与黄色强振幅显示的区域为砂体的分布范围，由于振幅属性图不能定量地给出砂岩的厚度分布，而且对薄层砂体的响应不敏感，这为准确地划分沉积微相带来了困难，由于地震分频可细致刻画砂体，薄砂体会在一定的频率范围内有所响应，作者对目的层T1进行了5~60 Hz的分频扫描，结果表明T1段在30 Hz及40 Hz的分频振幅图上最清晰(图 5)，由声波测井可知砂体速度在2500~3000 m/s之间，可推算出砂体总体厚度在15.6~18.7 m之间.

在地震属性图的基础上结合分频结果、测井相划分出了T1段的沉积相图(图 6)，其以多个单独发育的浊积水道为特征.沉积微相分为浊积水道、前置扇以及点砂坝等等，其中水道砂体厚度大、物性好，有着极好的储存条件.将砂体的分布范围与构造位置叠合后认为2、4及5号圈闭为有利的岩性-构造复合圈闭.

通过不同角道集数据体对七口井的含油气层的分析后认为储层AVO特征属于“亮点”型，为AVO响应中的第三类，低阻抗的砂体和高阻抗的围岩，砂体含油气后阻抗更低，随入射角增大振幅更强.图 7为远道集数据体与近道集数据体的差异数据体在目的层所提取的AVO属性，红色高值区对应于含油气概率高的分布区，且已知的三个油田范围与高值区有着非常好的对应关系，而2、4及5号圈闭均分布一定范围AVO异常区，预示着良好的勘探前景.

图 3 T1顶面构造图 Fig. 3 Structure map of T1 formation top

图 4 T1段振幅属性图 Fig. 4 Map of amplitude attribute of T1 formation

图 5 T1段(40 Hz)地震分频图 Fig. 5 Map of spectrum decomposition of T1(40 Hz)

图 6 T1段沉积相图 Fig. 6 Map of sedimentary facies of T1 formation

图 7 T1段 AVO属性图 Fig. 7 Map of AVO attributes of T1 formation
5 结 语

5.1 下刚果盆地盐上不同盐构造带发育的圈闭样式不同.在拉张带发育褶皱、断块、地垒、地堑和盐筏等构造圈闭，在 过渡带发育盐丘上拱背斜、盐侧翼遮挡、龟背斜等圈闭类型，在挤压带发育盐侧翼遮挡、花状构造、构造-岩性复合圈闭等.

5.2 浊积砂体受盐岩分布的控制，在盐岩发育区多发育浊积水道及前置扇砂体，砂体延伸方向与盐体走向大致平行.储层与盐相关构造配置较好的圈闭最为有利.

5.3 盐相关圈闭识别和储层预测需利用综合地质地球物理研究方法.通过在研究区的实例应用，证明在地震解释的基础上，分频技术、地震属性、AVO烃类检测等相关技术结合具有很好的适用性，“三步走”研究思路对其它深水盐岩盆地的储层预测具有借鉴意义.

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