0 引言
塔里木盆地是我国最大的内陆含油气叠合盆地，经过多年勘探，在塔河、轮南、塔中地区发现了多个大中型油气田。近10年来，经过地质理论认识探索和地震、钻井等技术攻关，在塔里木盆地塔北、塔中两大古隆起间的低隆部位，顺北、果勒和富满地区的超深层古老碳酸盐岩层系中获得重大勘探突破，在7 000 m以深获得高产轻质油，刷新了石油地质学的传统认识［1-3］。多年的勘探实践表明，盆地内碳酸盐岩油气藏基本都是依附大型走滑断裂带发育。走滑断裂对于中下奥陶统碳酸盐岩储层的形成、改造具有重要的作用：其不仅是大气淡水渗滤及岩溶作用发生的有利部位，同时也是埋藏期溶蚀作用发生的有利部位，控制大型缝洞型储集体的形成［4］。因此，厘清走滑断裂带空间分布情况以及碳酸盐岩优质储层的展布对于塔里木盆地的油气勘探评价具有十分重要的意义。随着顺北地区向西勘探部署，发现在上奥陶统内广泛发育厚层状或多层密集发育的侵入岩，对下伏目的层内断层和储层的地震识别造成较大影响，但目前国内外相关论文就火成岩对下伏地层成像影响的讨论很少。前人曾结合地震、钻井及正演总结过碳酸盐岩走滑断裂及储层的地震响应特征［5-9］，但均未考虑侵入岩的发育对储层成像的影响。本文研究通过对上奥陶统内发育的侵入岩特征的总结，奥陶系内断裂、储层地震响应的分析再结合正演模拟，基本明确了上覆侵入岩对下伏储层内断层、储层成像的影响情况。
1 区域地质背景
依据顺托果勒隆起区不整合发育情况、断裂构造样式及地层厚度变化特征，反映顺北地区共经历了加里东期、海西期、印支—燕山期、喜马拉雅期4个阶段的构造演化，其中加里东期、海西期构造运动对奥陶系的储层及火成岩的形成影响较大；后期构造运动对深层奥陶系的构造格局及储层改造影响相对较小。
在加里东构造运动早期，塔里木盆地处于拉张构造背景，构造格局较平稳，早寒武世形成一套局限台地—蒸发台地的海相暗色泥岩及碳酸盐岩沉积，在晚寒武世—中奥陶世形成一套巨厚开阔台地—局限台地碳酸盐岩稳定沉积。在加里东构造运动中期Ⅱ—Ⅲ幕（晚奥陶世），顺北地区水体加深，发育台地—陆棚沉积，沉积岩性为巨厚灰色泥岩（厚约950 m），区域构造性质背景转换为近南北向挤压应力背景，在奥陶系—寒武系发育大量北西向和北东向走滑断层，控制溶蚀作用顺走滑断裂发生，造成中奥陶统顶部内幕形成一系列顺走滑断层发育的缝洞型储层［10-12］。石炭纪至二叠纪的晚海西构造运动，导致整个塔北地区隆升、出露地表，顺北地区由早期的海相沉积逐步转为内陆湖盆沉积；同时，众多地区在抬升的过程中伴随着剧烈的岩浆喷发和侵入活动，形成塔里木大火成岩省，是我国境内发现的2个重要的二叠纪大火成岩省之一［13］，不仅有大规模的溢流相玄武岩喷发，还有复杂多样的侵入岩及其组合。
剖面反映顺北地区A井区上奥陶统发育形态多样的侵入岩，其岩性主要为辉绿岩，推断就形成于这一时期，其分布受断裂控制特征明显，从地幔沿深大走滑断裂侵入，在顺北地区表现为上奥陶统的大规模侵入，表现为斜切地层侵入或顺层间裂隙侵入，空间上，形成单层或多层与地层产状一致或斜切特征的侵入岩体（图2）。
2 关键问题、研究思路及技术措施
为分析侵入岩对断层、储层成像影响，提高识别精度，本文研究采用钻井储层、地震反射特征及正演相结合的研究思路，根据钻井揭示的缝洞型储层、侵入岩，进行地震标定，总结地震反射特征，建立侵入岩与缝洞型储层叠置发育的地质—地球物理模型并进行正演模拟，总结不同情况下侵入岩的地震响应特征及其对下伏目标层内断层及储层成像的影响，为顺北地区及地质特征相类似地区的断裂刻画和有效储层预测提供理论和技术上的支撑。
3 侵入岩发育特征
3.1 侵入岩钻井—地震特征标定对比
本文论述主要基于顺A井区典型钻井及三维地震资料，该区上奥陶统内侵入岩广泛发育，与泥岩围岩（GR=100 API）对比，辉绿岩在测井上主要表现为低自然伽马（39 API）特征，与灰岩自然伽马值接近等。研究区包括2口典型钻遇侵入岩井位，其中，A井在上奥陶统下部的良里塔格组钻遇厚约70 m的侵入岩，地震剖面显示为双强相位反射，侵入岩顶部对应地震剖面上的上部强波峰，底部对应中部强波谷的下零相位，侵入岩主体对应中部强波谷，侵入岩西边界部位造成地震相位的错断特征；A井西侧为单波峰连续反射，分析认为代表正常界面反射或发育较薄层状侵入岩（图3）。
另外，B井在桑塔木组钻遇4层侵入岩，厚度为7.6~78 m不等，井—震标定明确侵入岩顶面均对应地震剖面强反射波峰；其中，顶部侵入岩厚为78 m，形成的反射能量最强，中部2套侵入岩相对较薄，形成中强反射；底部侵入岩厚为34 m，对应邻近T7 4之上的强波谷。综上所述，侵入岩在地震上主要表现为异常地震强反射。
3.2 侵入岩地震相特征
（1）顺层状：岩浆沿着上下围岩的交界面侵入，最终侵入岩与上下围岩地层呈整合形态产出，这种形态主要分布在侵入岩体的中部和下部，属于深层侵入。
（2）穿层状：岩浆侵入时斜穿围岩地层，与地层面形成一定的角度，常常呈锐角状，也有高角度，一般作为浅层侵入岩的补给通道出现在侵入体的中下部。
（3）阶梯状：类似于上述2类的复合体，由多个小型的顺层状和穿层状岩体组成的类似阶梯的形状，与穿层状类似，常常出现在侵入体的中部。
（4）茶碟状：由水平状侵入岩和向两侧斜穿上倾岩体组成，常呈对称状产出，也是侵入体中常见的形态，多出现在侵入体的中上部，属于浅成侵入体的一部分，在研究区内多处可见。
（5）“V”字形状：与上述茶碟状类似，只是中间水平部分比较短，也属于浅成侵入体的一部分，在研究工区侵入体中部比较发育。
（6）岩盖状：下平顶凸，由岩浆持续侵入形成，在研究区比较少见，只在研究区西南角侵入体底部发育小型的被断层强烈错断的岩盖。
4 侵入岩对储层成像影响正演模拟
4.1 正演模拟关键步骤
4.1.1 地质模型建立
根据钻井信息确定基础地层、侵入岩及缝洞体的速度及密度信息。研究区中奥陶统一间房组灰岩顶界面在地震剖面为较强波峰反射，对应地震T7 4反射层，可作为标志层；结合方波化分析，奥陶系不同岩性段的声波速度分别为：T7 4界面以上的桑塔木组泥岩声波速度为5 200 m/s；良里塔格组—恰尔巴克组灰岩地层声波速度为5 900 m/s；T7 4界面以下一间房组和鹰山组上段石灰岩声波速度为6 000 m/s；侵入岩主要在桑塔木组—良里塔格组发育，依据钻井定义其声波速度为5 500 m/s。缝洞体一般表现为充填和未充填特征，充填缝洞一般发育硅质、方解石等固体充填物，依据钻井充填型缝洞声波速度为5 800~5 900 m/s；未充填缝洞一般含油、水等流体，实际模型一般参考钻井曲线，未充填缝洞声波速度取值4 500 m/s（图4）。
4.1.2 地震采集模拟
在建立地质模型过程中，将模型剖面网格密度设为2 m×2 m，以确保采集精度；同时，参考野外实际采集观测系统，将采集参数设置为：炮间距为50 m，道间距为50 m，等效排列长度为4 000 m，利用Tesseral 2-D软件，采用基于交错网格有限差分的波动方程数值模拟技术，模拟野外放炮采集，得到炮集记录。
4.1.3 地震资料处理
使用GeoDepth地震资料专业处理软件系统，参照实际地震资料频谱，设置处理成像子波参数为：主频20 Hz，频宽40 Hz；对炮集记录进行深度偏移处理获得深度域偏移剖面。
4.2 侵入岩地震响应特征正演分析
4.2.1 不同产状侵入岩地震响应特征
实际地震剖面显示上奥陶统侵入岩表现为多种产状，本文研究按照平均厚度为30 m，从水平产状到垂直产状，设计不同产状的侵入岩，正演结果表明中低倾角侵入岩表现为地震强反射。随着倾角变陡，侵入岩反射能量减弱，且由于中高角度的侵入岩切割多个层段，侵入岩与地层的相对阻抗变化，在地层界面反射部位可形成地震相位错断、弯曲等特征，容易被识别为具有一定宽度的大型主干走滑断层。
4.2.2 侵入岩对多次波形成的影响
4.2.3 侵入岩对界面反射及缝洞体反射的影响
实际地震数据在中奥陶统顶面对应的T7 4反射层多出现异常相位错断，认为与相邻发育的侵入岩的边界相关；另外，部分中奥陶统顶部串珠状反射的上波峰变小，认为与侵入岩的多次波掩盖作用有关。为了分析这种影响特征，首先设计在中奥陶统无侵入岩发育的缝洞体模型，缝洞体规模设计参数为：体高100 m、体宽80~120 m、内部的孔洞直径为5~10 m、裂缝宽度为2~3 m、裂缝长度为20~80 m，进而在距离上奥陶统良里塔格组底面0 m、20 m、40 m、60 m、80 m分别设计发育厚度为10 m、30 m、50 m的侵入岩模型。最终通过这2类模型对比，用以分析侵入岩发育变化对串珠状反射的影响程度。
对比无侵入岩发育的缝洞体正演地震剖面［图7（a）］，当层状侵入岩厚度为10 m，且距离良里塔格组底0~20 m时，T7 4反射层（O2顶）对应波峰具有轻微下凹特征，对强串珠状反射影响较小［图7（b）］；当层状侵入岩厚度为30 m，且距离良里塔格组底0~20 m时，T7 4反射层下凹特征明显，侵入岩边界部位形成肉眼可识别的相位错断特征，中部强串珠状反射的上波峰明显变小［图7（c）］；当层状侵入岩厚度为50 m，且距离良里塔格组底0~20 m时，T7 4反射层下凹特征更加明显，当侵入岩距离良里塔格组底40 m时，亦可影响T7 4反射层形成下凹，且上波谷形成上凸特征，很容易被识别为断层特征，当侵入岩距离良里塔格组底60~80 m时，对T7 4反射层无明显影响，而是在上奥陶统（O3 s）下部形成双强相位反射，与A井对应的侵入岩反射特征相同［图7（d）］。
另外，通过统计编制层状侵入岩不同厚度及到T7 4距离与假断层“断距”之间的关系交会分析图，分析认为，水平层状侵入岩厚度越大、距离T7 4越近，假断层的“断距”越大，在此情况下，对下伏串珠状反射的能量影响也越明显。
在实际地震资料分析过程中，可以根据假断层的断距识别，反推预测侵入岩厚度及到T7 4距离，进而分析侵入岩对串珠状反射的振幅的影响程度。
4.2.4 过典型井正演模型地震响应特征
根据前述地震标定及正演明确上奥陶统异常强振幅即代表火成岩发育，因此利用振幅属性预测研究区上奥陶统火成岩在研究区平面上具有成片、广泛发育的特征（图10）。为了进一步明确侵入岩反射之下的层状反射含多次波，进行了侵入岩发育部位和无侵入岩发育部位的单炮对比，在有侵入岩发育部位，单炮记录显示侵入岩体反射系数较强、特征平缓，明显可见多次波发育特征，在无侵入岩发育部位，多次波特征不明显。
5 结论
上奥陶统发育侵入岩是塔里木盆地顺北地区西部的典型特征，且规模巨大，产状多变，根据正演模拟分析，了解了侵入岩的地震反射特征、分布特征以及不同产状的侵入岩会产生的地震反射假象特征。
（1）研究区侵入岩岩性以辉绿岩为主，主要在上奥陶统发育，形态多样，表现为顺层状、穿层状、 阶梯状、茶碟状、“V”字形和岩盖状等，地震反射能量强，总体易于识别。高陡产状侵入岩不易形成明显界面反射，且被侵入岩占据的空间位置，地层界面消失，也不能形成正常反射，因此高陡产状的侵入岩在地震剖面一般可形成弱线性反射，与走滑断层形成的反射也容易混淆。
（2）侵入岩与围岩较大的层速度差造成侵入岩在地震上形成异常强反射，并造成侵入岩形成相位“时移”，由此，在地震剖面多见相位的“错断”特征，并易被识别成断层；结合该认识，可利用地震识别的侵入岩及平面地震属性分析侵入岩形成的相干属性异常，判断是否为断层。
（3）从地震波传播机制分析，侵入岩与围岩形成强阻抗界面，地震波在侵入岩中传播会产生全程或层间多次反射波，与一次反射波互相干涉叠加，使强反射层下方岩层反射波的信息变弱，频谱及波形特征也会发生改变，产生多次反射或层间虚反射，在一次波解释困难、压制多次波不足的情况下，处理结果则易形成异常层状多次波反射假象；顺北地区巨厚近水平层状侵入岩容易造成多次波形成，虽然现今对于消除多次波已经具有成熟的地震处理技术，但是研究区由于多次波与地层反射重叠，或与储层形成的反射类似，不易被识别发现。
（4）缝洞型储层在地震剖面上主要表现为串珠状反射特征，串珠状反射能量的强弱和缝洞单元体的孔洞规模及充填性类型密切相关，缝洞不发育或者填充度高，物性就会变差，形成的串珠状反射能量就会很弱，而且研究区由于侵入岩的广泛发育，形成了速度异常和多次波的异常，对走滑断裂及缝洞型储层的地震成像造成了很大的干扰，影响了该类储层的识别精度。
（5）正演分析表明，缝洞型储层串珠状反射特征的振幅能量强弱主要取决于洞穴规模及填充程度，洞穴规模增加，反射能量增强，填充程度越高，反射能量越弱；近水平状侵入岩以地震强能量反射特征为主，边界部位可造成地震相位错断，邻近上奥陶统底面的上覆厚层状侵入岩，会在中奥陶统顶部形成较强多次波，对缝洞型储层的串珠状反射特征具有掩盖作用和能量补充作用。
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