发布时间：2020-01-18所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： 摘要：塔里木盆地哈拉哈塘地区二叠系发育大规模火山活动，为准确了解厚层火山岩对下伏地层地震成像的影响，在实际钻测井资料及三维地震资料的基础上，建立寒武系白垩系简化地质模型，并采用有限差分法求解弹性波波动方程，开展波动方程正演模拟，真实还原地
摘要：塔里木盆地哈拉哈塘地区二叠系发育大规模火山活动，为准确了解厚层火山岩对下伏地层地震成像的影响，在实际钻测井资料及三维地震资料的基础上，建立寒武系—白垩系简化地质模型，并采用有限差分法求解弹性波波动方程，开展波动方程正演模拟，真实还原地震成像过程，明确二叠系火成岩体对下伏地层地震成像的影响，以期对哈拉哈塘地区古生界油气勘探开发起到一定的借鉴作用。结果表明：高速、高密度的二叠系英安岩对下伏地层地震成像有屏蔽作用，下伏地层反射波振幅强度相对于覆盖区外围明显减弱;由于岩性的横向突变，致使其下伏地层的地震成像形态发生明显变形及构造异常，而并非断裂带或火山通道的地震响应;杂乱反射带及火成岩下伏区域奥陶系大型缝洞集合体波场复杂，成像速度较难准确求取，存在偏移假象，“串珠状”地震反射难以收敛。
关键词：二叠系;火成岩体;地震成像;正演模拟;碳酸盐岩
0引言
哈拉哈塘地区位于塔里木盆地塔北隆起中部哈拉哈塘凹陷，北接轮台凸起，南靠满加尔凹陷，西抵英买力低凸起，东临轮南低凸起，是油气运移的有利指向区，蕴藏着丰富的油气资源，年产石油超百万吨，目前已成为塔里木盆地重点勘探区[1，2]。哈拉哈塘地区二叠系发育大规模火山活动，属裂谷火山岩特征的板内火山岩，是早二叠世大火成岩省后期热事件的产物[3-6]，多旋回的火山喷发使火成岩体岩性平面上存在突变现象，哈拉哈塘中部区域主要为火山爆发相和溢流相，外围区域主要为火山沉积相[7，8]。火成岩的存在对地震波具有强烈的屏蔽和吸收作用，常出现强反射和多次波，同时也伴随强转换波出现，从而使波场复杂化，造成下伏地层地震资料品质较差，严重制约了对下伏油气藏的认识[9-12]。
由于研究区高速、高密度二叠系火成岩体的存在，导致岩性在纵、横向上发生剧烈变化，致使其下伏地层地震成像形态发生明显变形及构造异常，且杂乱反射带及火成岩下伏区域奥陶系大型缝洞集合体波场复杂，存在偏移假象。本文在精细地质建模与弹性波波动方程正演模拟的基础上，真实还原地震成像过程，明确二叠系火成岩体对下伏地层地震成像的影响，以期对哈拉哈塘地区古生界海相地层勘探开发起到一定的借鉴作用。
1弹性波波动方程正演模拟
弹性波波动方程正演模拟就是假设地下地质情况为已知，应用地震波的运动学和动力学基本原理，模拟出所给地质模型的地震响应[13]。正演全流程主要包括地质模型建立、弹性波波动方程正演计算和地震数据处理3个部分(图1)[14-16]。
1.1地质模型建立
环哈拉哈塘地区二叠纪岩浆岩通过垂直的火山通道到达地表，在地表形成了一层平行分布的喷发岩[7];其存在2次火山喷发旋回，形成下部玄武岩、上部英安岩或单一英安岩的垂向火山喷发序列[17]。
为了保证正演模拟具有针对性，建立模型时主要参考哈拉哈塘地区实际地震、钻井、测井资料来确定主要参数，并采用交互式手绘多边形的方式建立简化地质模型(图2)。
统计4口井的实际测井资料，确定白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系、泥盆系、志留系、奥陶系(包括桑塔木组、一间房组、鹰山组、蓬莱坝组)及寒武系上、中、下统的地层厚度与平均速度。其中，确定二叠系火成岩体中英安岩平均速度为5068m/s，外围区火山碎屑岩平均速度为4218m/s。
为明确火成岩体对奥陶系大型缝洞集合体地震成像的影响，依据实际钻井资料，模型中奥陶系一间房组及鹰山组中模拟排列8个溶洞储集体，英安岩覆盖区正下方3个，英安岩与火山碎屑岩边界处正下方2个，外围区3个，其中规模均设置为30m×30m;并根据声波、密度曲线等测井资料，确定其纵波速度为3001m/s。即该8个溶洞储集体的规模大小、速度及密度均设定为一致。
该模型横向长度范围设为-6000～18000m，纵向深度范围设为4000～10000m。采用点震源进行激发，依据哈拉哈塘地区深层实际地震资料，主频定为30Hz，炮距为100m，道距为25m，最大炮检距为6000m。采集参数的设置满足了对火成岩下伏地层的照明要求。
1.2弹性波波动方程正演计算
在模型建立的基础上，采用弹性波波动方程进行全波场数值模拟。依据虎克定律和牛顿第二定律导出各向同性、完全弹性、非均质介质中的波动方程式为：
2、正演模拟结果与分析
2.1二叠系火成岩体对下伏地层构造成像的影响
火成岩具有高速、高密度的特点，其对下伏地层具有明显的屏蔽作用，使得下伏地层地震成像形态发生明显变形，甚至与原构造相反。由克希霍夫叠前时间域偏移记录(图4)可见，火成岩覆盖区地层反射同相轴发生明显上移，相对于外围区，其同相轴凸起幅度有所增加;由于火成岩的屏蔽作用，其下伏地层反射波振幅强度明显减弱;奥陶系灰岩顶界地震反射同相轴横向变化剧烈。这种现象对构造解释将会产生严重误导。
2.2二叠系火成岩体造成的断裂假象
由波场快照可见，在英安岩与火山碎屑岩交界处，由于两者波阻抗差异较大，地震波场产生了明显的绕射现象(图5)。英安岩边缘以下地层反射同相轴发生错断，出现类似于断层及断层破碎带的杂乱反射带，深达基底，且越深入下部地层，杂乱反射带越宽(图4)。该地震成像特征不仅可见于哈拉哈塘三维区实际地震剖面(图6)，在二叠系相干属性平面图中的“双轨”状环形断裂(图7)中也有所呈现。单从地震反射同相轴的错断上判断，很容易将该破碎带解释为断裂破碎带或者岩浆通道。
在地质现象中，鲜有环形断裂出现，而断裂呈环形且表现为“双轨”的平面形态则几乎不可能存在(图7)。松辽盆地火山岩正演模拟也发现了类似现象，随着火成岩体厚度增大，下伏连续地层反射中断现象更加明显，以致出现断层和假构造现象[19]。
从二叠系相干属性平面图中可以发现多处明显的环形火山口(图7)，该成像应为二叠纪火山喷发的通道，火山口周边均为英安岩，向远端过渡为火山碎屑岩，这种模式符合正常的火山喷发模式。而如果将杂乱反射带认定为火山通道，则火山通道一侧为英安岩，另一侧为火山碎屑岩，明显与火成岩地质发育模式不符。
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断裂体系对奥陶系碳酸盐岩储层的发育与油气成藏具有至关重要的作用[20]。断裂活动会导致次一级断裂及裂缝发育、深部热流体上涌、表生岩溶作用深度加大，进而改善碳酸盐岩储集性能[21，22]。哈拉哈塘地区海相油气的来源主要为中、上奥陶统烃源岩和寒武系烃源岩[1，2，23-25]，北东向和北西向走滑断裂带主断裂经历多期活动，对哈拉哈塘地区油气纵向运移起到了至关重要的作用，近年来哈拉哈塘地区也已形成了以断裂为核心的井位部署思路，并取得了良好的勘探实效。因此明确该杂乱反射带是否为深大断裂对哈拉哈塘地区油气勘探具有重要的意义。
2.3二叠系火成岩体对奥陶系大型缝洞集合体成像的影响
塔里木盆地碳酸盐岩作为增储上产的重要领域，其钻探目标的选择多为串珠状反射，而二叠系火成岩体的存在对奥陶系缝洞型储层的地震成像产生了一定的影响。碳酸盐岩溶洞与地层的强波阻抗界面会形成多次绕射，对这些多次波进行克希霍夫叠前时间域偏移成像，可在垂直方向形成多个强能量团，即“串珠”(图4)。
从波场快照(图5)上可以发现，几个大型缝洞集合体在地震剖面上均产生了明显的绕射现象。克希霍夫叠前时间域偏移剖面上，英安岩覆盖区外围奥陶系大型缝洞集合体绕射收敛较好，形成较为规则的“串珠”状地震反射;而覆盖区及杂乱反射带大型缝洞集合体绕射波相对丰富，收敛程度较低(图4，图6)。
3结论
(1)由于高速、高密度的火成岩对下伏地层的屏蔽作用，哈拉哈塘地区二叠系英安岩覆盖区下伏地层反射波振幅强度相对于外围区明显减弱;同时由于岩性的横向突变，火成岩下伏地层的地震成像形态发生明显变形，甚至与原构造相反。
(2)正演结果表明英安岩边缘以下地层反射同相轴发生错断，出现类似于断层及断层破碎带的杂乱反射带，深达基底，且越深入下部地层，杂乱反射带越宽。哈拉哈塘地区地震剖面上从二叠系向下显示的杂乱反射带，以及二叠系相干属性平面图中呈环带型展布的杂乱反射带，均是由二叠系火成岩速度突变、地震多次波造成的成像特征，而并非断裂带或火山通道造成的地震响应，对沟通深部油源及改善碳酸盐岩储层没有作用，在勘探开发部署时应注意。
(3)二叠系英安岩覆盖区外围奥陶系大型缝洞集合体绕射收敛较好，形成较为规则的“串珠”状地震反射，而其覆盖区及杂乱反射带大型缝洞集合体波场相对复杂，成像速度求取困难，绕射波难以完全收敛。
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