0 引言
本文聚焦塔里木盆地古城地区主力产层（奥陶系鹰三段）中的硅质问题[17]，利用高分辨率地震数据和钻测井资料，运用地震沉积学相关技术手段，结合地质和地球物理方法，定量预测了奥陶系鹰三段硅质平面分布；并进一步结合研究区构造背景和断裂体系情况，探讨了硅质分布的主控因素。研究结论对于古城地区的硅质含量认识评价和深层碳酸盐岩油气勘探均具有重要意义。
1 地质概况
研究区作为塔里木盆地的一部分，在漫长的地质演化过程中历经加里东、海西、印支、燕山和喜马拉雅多期构造运动。总体上分为4期，即早—中寒武世、中—晚奥陶世、志留纪—泥盆纪、石炭纪—白垩纪[19]。现今的构造面貌在加里东晚期至海西早期基本确定，之后的构造运动仅起到了微调作用，因此构造演化表现为早期形成、初期定型、中后期稳定的特征。
古城地区因构造运动影响而整体缺失泥盆系和志留系，自下而上依次发育古生界寒武系、奥陶系和石炭系，中生界三叠系和白垩系以及新生界古近系[20]。依据碳氧同位素、地震、测井等资料，将古城地区的奥陶系自下而上划分为4个三级层序。其中，下部的层序1和层序2为海平面下降旋回，发育白云岩；上部的层序3和层序4为海平面上升旋回，发育灰岩[21]。奥陶系自下而上包括蓬莱坝组、鹰山组、一间房组、吐木休克组和却尔却克组共5个，其中，位于中下奥陶统的鹰山组发育2个三级层序，SQ1大致与鹰山组下段对应、SQ2与鹰山组上段对应[22]。烃源岩方面，中寒武统和中下奥陶统形成于斜坡—盆地沉积相，构成研究区的主力烃源岩，而盆地范围内的主力烃源岩（下寒武统玉尔吐斯组烃源岩）在古城地区不甚发育[23]。
本文研究目的层为鹰山组，其自下而上进一步分为鹰四段、鹰三段、鹰二段和鹰一段。其中，鹰一段和鹰二段岩性以泥晶或者亮晶颗粒灰岩、藻黏结岩、泥晶灰岩为主，总厚度约为250 m，灰岩孔隙度为0~2%，平均为0.77%，渗透率平均为0.06×10-3 μm2。鹰三段和鹰四段岩性以泥晶灰岩、白云质灰岩为主，白云岩也较为常见。白云岩的孔隙度为0~4.65%，平均为1.21%，渗透率平均为0.48×10-3 μm2。古城地区多口探井证实，鹰三段白云岩储层最具潜力，是研究区的主力产层段。
2 数据与方法
2.1 数据情况
本文研究选用的三维地震覆盖面积约为1 400 km2，有效地震数据范围为1 150 km2（图2），面元大小为25 m×25 m，采样间隔为4 ms。该地震数据频带宽度为0~45 Hz，在目的层（奥陶系鹰山组）的主频为22 Hz。计算可得，该主频所对应的地震垂向时间域分辨率为11.4 ms。通过统计研究区范围内声波时差（平均为155.84 μs/m），可算得鹰山组的速度约为6 416.84 m/s。由此可知，目的层段地震垂向深度域分辨率为73.15 m。针对鹰三段而言，根据声波时差计算，其地震速度约为6 600 m/s，对应的地震主频仍为22 Hz，因此鹰三段的地震垂向深度域分辨率为75.24 m。
本文研究选取了三维地震测网范围内钻穿目的层的井共12口，每口井都有声波时差、密度、自然伽马、井径等常规测井数据，这为研究区范围内精细井震标定、选准目的层提供了资料基础。由于古城地区硅质含量普遍较高，因此对这些井中的8口井还进行了硅质含量（SiO2，%）测井，为本文的研究提供了极其珍贵的一手资料。
2.2 研究方法
本文研究主要采用地震沉积学理论和技术。地震沉积学是继地震地层学与层序地层学之后，产生的一个新兴学科，主要是利用地震资料研究沉积岩和沉积作用，属于沉积学的一个分支学科。目前，地震沉积学重点通过地震岩性学和地震地貌学的分析研究，对岩性、沉积体系成因演化以及盆地充填史进行系统分析[24]。实际研究过程中，使用到的主要研究技术包括：-90°相位旋转、频谱分解、属性提取、RGB三色融合、主因子分析、回归拟合等。
结合本文的研究目标，综合以上技术方法的特点，拟定了针对性的“八步法”研究流程（图3）。
第一步：从井资料出发，统计了8口井的硅质含量测井数据，然后根据岩心资料，进行了标定并明确了解释硅质含量的测井曲线门限值。据此，解释了每口井中的高硅质含量岩石累计厚度，这一指标为后续多属性的有效性优选和多因子回归拟合运算提供了可靠依据。
第二步：从地震资料出发，通过精细的合成记录进行了目的层标定与解释，明确了研究区内鹰三段在地震资料上表现出来的平剖面分布情况。
第三步：利用相位旋转技术，将零相位地震数据体转化成-90°相位地震数据体。这一转化之后，地震同相轴与地层的对应关系更加简单和直接。
第四步：利用小波频谱分解技术，将-90°相位地震全频数据体分解成高、中、低3个频道的地震分频数据体。
第五步：对3个地震分频数据体分别进行振幅属性提取，然后将振幅属性进行RGB三元色融合，得到研究区的断裂和储层定性分布图。
第六步：对高频道地震分频数据体进行多属性提取，利用井点高硅质含量岩石厚度优选与其相关性较好的地震属性，进行主因子分析。
第七步：利用主因子分析结果中的前2个主因子，与井点处高硅质含量岩石厚度进行回归拟合运算，利用拟合关系式，通过前2个主因子，计算获得高硅质含量岩石厚度定量分布图。
第八步：综合对比分析第五步和第七步得到的断裂储层定性分布图和硅质含量定量分布图，探讨硅质平面分布特征与主控因素。
3 结果分析
3.1 井资料计算井点高含硅质岩石厚度
图4 研究区地震测网范围内8口井硅质含量Fig.4 SiO2 content in the eight wells within the 3D seismic survey |
表1 鹰三下亚段单井高硅质岩、地层和储层厚度统计Table 1 Statistics of siliceous rock, strata, and reservoir thickness in O1 y 3 L |
| 井名 | 高硅质岩 厚度/m | 地层厚度/m | 储层厚度 （φ>2%）/m |
|---|---|---|---|
| gc7 | 34.63 | 147.50 | 12.75 |
| gc8 | 7.13 | 135.75 | 14.75 |
| gc9 | 25.13 | 137.25 | 24.75 |
| gc10 | 78.38 | 169.00 | 13.88 |
| gc12 | 89.50 | 154.13 | 1.25 |
| gc13 | 62.00 | 166.13 | 3.00 |
| gc14 | 88.38 | 156.50 | 16.38 |
| ct1 | 0.00 | 89.00 | — |
将硅质含量测井数值大于10%所对应的层段厚度累加，即可获得高硅质含量岩石累计厚度（表1）。从统计结果来看，古城地区8口已有钻井中高硅质含量岩石厚度介于7.13~89.50 m之间，平均厚度为55.02 m。计算获得的单井厚度作为标定地震属性、进而利用地震属性和主因子预测硅质平面分布，意义重大。
3.2 高硅质含量岩石厚度定量分布
基于相位旋转之后的地震数据体，通过小波变换算法，进行频谱分解。根据古城地区奥陶系鹰山组的地层厚度统计，发现该区厚、中、薄层的厚度分别约为165 m、80 m和55 m。利用声波时差测井，计算鹰三段的速度约为6 600 m/s，因此，3个级别厚度地层所对应的地震调谐频率分别为10 Hz、21 Hz、30 Hz（图6）。
从地震剖面上看，低频地震数据主要反映了厚层和主要构造特征，高频数据体主要反映薄层和更精细构造的特点。在纵向分辨率方面，高频资料明显更优，特别是在低频和全频资料上不清晰的许多微小断裂凸显。低频数据体的纵向分辨率较低，主要反应的是大型断裂的分布情况。
得到前2个主因子之后，即可利用这2个主因子在井点处的数值进行井震数据拟合。通过井资料和主因子分析结果之间的回归拟合，获取相关性最好的拟合关系式[式（1） ]。
将该拟合公式再应用到2个主因子上，即可计算获得高硅质含量岩石厚度平面分布（图9）。值得指出的是，该平面分布图是二氧化硅含量超过10%以上地层的累计厚度，跟实际的硅质含量分布并非严格对应，但却一定程度上反映了高硅质含量岩石的平面分布情况。
本文中，高硅质含量岩石的厚度用颜色表示。其中，厚层用暖色调表示，薄层则用冷色调表示。总体而言，厚度值从0~150 m，大部分厚度介于50~120 m之间。硅质含量的分布具有明显的分带性，大体走向呈南北向。最低值出现在研究区的东南角，厚度大的分布则比较分散，在研究区的中部和西部均有。
3.3 储层断裂定性分布
从分频融合振幅属性图上，可以看到南北向的地质体展布情况非常清晰。其中，厚储层（红色，最东侧的红色条带除外，因为该条带是灰岩岩相部分）与薄储层（蓝色）呈条带状间互分布。gc12井—gc7井—gc14井所在的条带为台缘带礁滩体，响应最为突出，是厚储层发育的最有利区域。而gc8井—gc11井一线则是主台缘带靠盆地一侧，位于台缘外斜坡位置，储层不甚发育。同样，在研究区西侧的广大区域，整体以蓝绿色调为主，说明储层厚度以薄层或者中层为主。
4 讨论
完成硅质含量定量分布预测和储层断裂定性判别研究之后，观察对比2张定性和定量图件，不难发现断裂、硅质含量和储层三者之间存在明显但却复杂的相关性。为了更好地探讨三者之间的关系，本文在此分别探讨硅质分布与断裂的关系、硅质分布与储层的关系。希望通过对比，找到硅质分布的控制因素，探讨硅质含量对于储层发育的影响。
4.1 硅质含量受控于断裂
断裂附近，高硅质含量岩石厚度明显大于断裂之间的稳定地区。在两组断裂交汇处附近，厚度异常高，表明2组断裂共同控制了硅质含量的分布。这种分布特征从一个侧面证实了硅质来源于深部而非沉积成因，也与古城地区明显高于盆地其他地区的地温梯度一致。实际上，断裂特别是具有长期活动史的断裂对于硅质的控制作用，在其他地区也有报道[28]。
4.2 硅质含量影响储层发育
对比硅质定量分布和储层定性分布，发现硅质与储层之间的关系比较复杂（图11）。3组白色箭头标注了断层在平面和剖面上的位置，断裂附近的高硅质含量岩石厚度大。虽然硅质与储层平面分布具有一定的伴生关系，但是仔细观察，发现高硅质含量岩石厚的地区，储层并不厚。反而是在高硅质含量岩石由厚转薄的地区，储层厚度有增大的趋势。这一特点，在gc12井—gc7井—gc14井区尤为明显。
应该指出，深层古老海相碳酸盐岩储层的形成与分布受控因素多、成岩演化复杂，在漫长地质历史时期中，多种因素共同控制了其空间展布。而硅质含量对于有利储层的影响，是众多干扰因素之一。本文仅仅展现了硅质对碳酸盐岩储层控制的冰山一角，限于文章讨论主题和篇幅，不做进一步探讨。
5 结论
利用三维地震和井资料，采纳地震沉积学相关理论技术方法，制定了“八步法”研究流程，定量计算了高硅质含量岩石厚度、定性预测了储层平面分布及断裂展布情况。研究取得如下几点认识：
--引用第三方内容--
（1）塔里木盆地古城地区主力勘探层系为鹰三段，硅质主要发育在下部（即鹰三下亚段），鹰三上亚段基本不发育。
（2）鹰三下亚段硅质含量测井数值超过10%可解释为高硅质含量岩石，井中统计的高硅质含量岩石厚度介于7.13~89.50 m之间，平均厚度为55.02 m，而地震资料计算的厚度最大可超过100 m。
（3）硅质含量平面分布明显受控于断裂，断裂发育的地方厚度大，多条断裂交会处尤其厚，这也是古城地区硅质为深源成因的一个佐证。
（4）硅质与储层分布并非简单线性关系，经观察，储层往往发育在高硅质含量岩石由厚转薄的地区。
甘公网安备 62010202000678号
