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1、高分辨率层序地层学在泌阳凹陷碱矿勘查中的应用 陈建立 河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院 摘 要： 文章根据泌阳凹陷钻井、地球物理测井、三维地震方面的资料分析, 通过地震资料解译、层位综合标定、层位和断层精细解释、速度场建立、构造图制作, 构建了泌阳凹陷高分辨率层序地层格架。将泌阳凹陷核一段至核三上段划分为3 个长期、7 个中期基准面旋回。含碱岩系主要分布于核桃园组中, 与层序单元具有很好的对应关系, 典型界面的地层切片和沉积体系识别显示, 泌阳凹陷自核一段至廖庄组安棚次凹一直发育, 到核三段逐渐萎缩;确定了核桃园组含碱岩系地层主要位于凹陷东南部深凹区的分布区域, 可以指导钻井的部署。关键
2、词： 泌阳凹陷; 地震解释; 层序地层学; 地层切片; 含碱岩系; 河南省; 作者简介：陈建立 (1966) , 男, 教授级高级工程师, 1989 年毕业于西安地质学院, 现任职于河南省地矿局第一地质勘查院, 长期从事地质勘查和科研工作。通信地址:河南省郑州市高新区莲花路 56 号 4013 室;邮政编码:450001;E-mail:;收稿日期：2016-06-17An application of the high resolution sequential stratigraphy to trona prospecting in Biyang DepressionCHEN Jianli
3、No.1 Institute of Geology and exploration, Henan Geology and exploration Bureau; Abstract： Based on data of drilling, geophysical well logging and the three dimensional seismic survey the seismic data are interpreted, the horizons calibrated comprehensively, horizons and faults interpreted refinedly
4、, velocity field established and structural map drawn then high resolution sequence stratigraphic framework of Biyang Depression built.From the first Member to Upper Member of third Member of Hetaoyuan Formation in Biyang Depression is divided into 3 long term, 7 mid-term base-level cycles.The alkal
5、i-bearing rock series is mainly distributed in the Hetaoyuan Formation and well corresponded with the sequential unit and developed from the first Member to Upper Member of third Member of Hetaoyuan Formation to Anpeng sub-depressio of Liao Zhuang formation shown by typical interface of strata slici
6、ng and sedimentary system in then pinched out at third Member of Hetaoyuan Formation.Location of the alkali-bearing rock series of Hetayuan formation in the deep part of the depression would guide to lay out drill holes.Keyword： Biyang Depression; seismic interpretation; sequence stratigraphy; strat
7、igraphic slice; alkalibearing rock series; Henan province; Received： 2016-06-170 引言泌阳凹陷为南襄盆地一个次级构造单位, 位于河南省西南部的唐河县和泌阳县境内, 系中新生代的富油气、盐类矿产的箕状断陷盆地, 面积约 1 000km, 沉积沉降中心位于边界断裂交汇处的安棚安店一带1 (图 1) 。控盆断裂唐河栗园断裂和 NE 向的基底断裂泌阳栗园断裂控制着该断陷盆地的形成和发展演化。其演化过程可划分为 3 个阶段:晚白垩世的初始断陷期 (玉皇顶大仓房组沉积时期) 、古近系的主坳陷期 (核桃园组廖庄沉积时期) 、萎缩
8、坳陷期 (新近纪第四纪时期) 1-2。近年来, 地震勘查技术不断发展, 在我国油气勘查中起到了十分重要的作用, 在层序地层学中的应用显示出其精确的优势3-5。层序地层学在碱矿勘探中的应用很少, 更缺乏深入的研究。泌阳凹陷为富油气凹陷, 拥有高分辨率的三维地震资料, 具备高分辨率层序地层学在天然碱矿中应用研究的良好条件。泌阳凹陷天然碱层主要分布于核桃园组核一段、核二段白云岩中;天然碱层与地层相比较薄, 但岩性特征相似1-2。本文将通过泌阳凹陷地震资料解释、层序地层学分析, 综合分析地震、钻井、测井资料, 建立层序地层以及目的层的沉积学精细解释, 分析安棚皮冲次凹、安店程店次凹的沉积相, 借助层序
9、地层分析确定含碱岩系、推断碱层可能的分布, 以期确定钻井位置。图 1 泌阳凹陷构造单元划分图 Fig.1 Sketch showing tectonic division in Biyang depression 下载原图1 三维地震解释1.1 地震资料解释1.1.1 原始资料品质分析采集的高精度三维地震数据, 其地震的主频 40Hz, 频宽 10120Hz, 满足构造解释要求。频谱分布范围较大, 有利于开展属性分析、频谱分解、地震反演等工作。研究了全区 100 余口探井的测井曲线、井斜轨迹、岩屑录井、测井综合解释及32 口井的 VSP 资料等相关的资料。每口井都搜集到了全井段的 AC、GR、
10、RT、SP等常规曲线, 并对分段的曲线进行合理拼接, 将个别奇异值修改到合理的值域内或剔除。凹陷中心系较为稳定的深湖相沉积, 为含碱岩系分布区域, 断裂不发育, 地震反射同向轴展布稳定, 易于追踪;但凹陷周围多物源、多期次的沉积特征, 给层位标定、地层追踪对比带来很多假象。结合地质背景, 通过加密解释、反复标定, 以地质模式为指导在单井连井闭合标定的基础上, 采用“点、线、面、体”相结合的三维地震资料精细解释方法, 提高了研究精度和层位解释的合理性。1.1.2 地质层位标定合成地震记录的制作是层位准确标定的关键。由于研究区声波时差资料较全, VSP 资料相对较少, 本次采用以声波时差曲线合成记
11、录标定为主、用 VSP 时深进行校验的方式, 以保证时深资料的丰度和时深关系的精度。制作合成地震记录的过程是:由测井声波、密度计算出波阻抗反射系数, 并根据声波资料反映的时深关系将其转换至时间域, 再从井旁地震道中提取与反射系数褶积后跟井旁地震道最佳逼近的地震子波, 将信息进行合成。(1) 地震信息的合成:经过反复实验对比, 从井旁地震道提取的子波信息的合成记录与井旁地震道具有较好的相关性。该方法是, 通过计算地震道和由用户定义的最佳地震道及时间域所得的反射系数曲线的光谱分割, 产生一个子波, 从地震信息中提取频率和相位信息。利用已有地质分层情况, 根据地震频谱特征, 以理论雷克子波作为合成记
12、录的子波, 对 VSP 速度进行地震反射层位的标定, 当其与实际地震记录基本一致时, 提取地震子波, 对相应的目的层段进行精细标定以及子波的精细提取。通过对全区 100 余口井的合成记录 (图 2) , 提高了研究精度和验证分层的正确性。(2) 编辑时差曲线:依据标准层地震反射特征 (H33) , 参考 VSP 资料邻井、标准井的时深关系, 考虑井眼、泥浆滤液对声波、密度测井资料的影响, 对时差曲线适当编辑 (拉伸、压缩或删除) 。(3) 连井标定:在单井标定的基础上, 对同一剖面的多个钻井相应层位进行确定, 作为编辑时差曲线的依据, 并对连井标定时发现存在标定异常的一些井进行必要的处理 (图
13、 3) 。(4) 时深曲线对比分析:一定区域范围内的速度应该是稳定的, 除非存在一些速度异常体, 因此一定区域内的时深关系应该是相似的, 变化不会太大。将区内临近的多口井的时深关系在 CheckShot 中进行对比分析, 对速度变化剧烈 (异常) 的井单独分析, 保证了标定的精度, 也为准确的速度场建立奠定了基础, 保证全区时深关系的准确性。(5) VSP 资料的应用:由于声波时差曲线的测量受到井径变化、岩层厚度变化、泥浆侵入等因素的影响, 以及测量过程中的时间累积误差, 使得测量结果存在较大误差。相比而言, VSP 资料的误差较小, 标定精度较高。此次研究搜集了研究区内 32 口井的 VSP
14、 时深资料。有 VSP 资料的测井, 用 VSP 时深校正声波时差时深, 建立的速度场更精确。(6) 地震与地质要统一:在标定过程中地震地质充分结合, 逐一分析每一口井每一条曲线的特征以及连井标定在地震上的横向连续性, 反复论证每口井每个分层的正确性, 根据实际情况, 修正分层方案, 调整合成记录;参考地震同相轴, 为个别曲线特征不明显的井的地层对比划分和标定提供重要信息。图 2 泌 354 井地震合成记录 Fig.2 Seismic synthetic record of bi354drill hole 下载原图图 3 泌 77泌 94泌 205泌 202 连井标定剖面 Fig.3 The
15、integrated bi354-bi94-bi205-bi202dril holes calibration section 下载原图综上所述, 依据波形、相位、能量特征相近的原则, 通过对标志层和目标层的标定, 使地震与地质充分联动, 最终实现较精确的标定, 并得到了本井的平均速度。1.1.3 层位精细解释为研究地质构造、地层的岩性和厚度, 并为地震反演地质模型的建立做准备, 以地质模式为指导在单井连井闭合标定的基础上, 开展点、面、体相结合的三维地震资料精细解释。针对研究区分布范围广、物源来源多、地震反射特征在横向上变化较大的特点, 采取加密解释、反复标定并结合地质背景, 研究确定层位解
16、释方案。对资料不全的地方用手动的方法进行解释, 其它采用自动追踪解释。解释过程中, 利用调整色标的分辨率来调整层位的闭合精度, 缩小层位闭合误差, 以保证后期属性提取、频谱分解等地层预测手段应用时的精确性。多种方法综合应用最终完成核桃园组 H1、H21、H22、H23、H31、H32、H33、H34 顶底面解释, 解释密度22。1.1.4 断层精细解释构造解释过程中, 首先确定出断裂系统, 然后填充地质层位, 以“切片定走向、剖面定倾向、共同定产状”的原则进行精细解释。断层在剖面上往往表现为:反射波同相轴错断, 反射同相轴突然增减或消失, 波组间隔突变, 反射同相轴形状突变, 反射零乱或出现空白带, 标准反射同相轴发生分叉、合并、扭曲、强相位转换以及异常波的出现等。本次断层解释主要利用相干切片、时间切片等技术手段, 共解释 6 个目的层, 发现断层 20 多条。该区主要发育 NE 向和 NW 向 2 组
