第43卷第3期物探化探计算技术Vol.43No.3 2021年5月COMPUTING TECHNIQUES FOR GEOPHYSIC A L AND GEOCHEMIC A L EXPLORATION May2021
文章编号：1001-1749(2021)03-0323-08
孙万元，邓勇，胡林，刘仕友，廖键，汪锐
（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，湛江524000）
摘要：基岩潜山油气藏具有背斜构造、整装油气田的特点，具有巨大的勘探潜力。琼东南盆地
深水区钻探W8—1井实钻气层为8&4m，探井揭开深水区基岩潜山勘探的序幕。琼东南盆地
深水区基岩潜山具有埋深浅、风化程度高的特点，潜山埋深约为1000m，风化壳孔隙度达到 23%。上覆泥岩厚度薄与高孔风化壳的储盖组合导致基岩潜山顶界面反射为非波峰反射特征,
需要针对性开展潜山界面识别以及潜山内幕储集性评价。从琼东南盆地基岩潜山岩石物理规律
出发，探索潜山风化壳岩石物理敏感参数，建立不同风化程度地震响应特征模板，应用叠前反演、
AVO分析等多属性综合预测潜山顶界面，运用DBSCAN波形聚类技术扫描潜山内幕与已钻井
类似波形特征区域、变方位角裂缝扫描预测潜山内幕储集性。经多属性联合预测多个潜在有利 放空管目标，钻探W8—3井获得高产气流，证实该技术方法的有效性。
关键词：基岩潜山；松南低凸起；琼东南深水；风化壳顶界面；裂缝预测
中图分类号：P631.4文献标志码:A DOI：10.3969力.issn.1001-1749.2021.03.09
0引言
琼东南深水区勘探储量发现主要集中于中央峡谷区，尤其是深水陵水17—2、陵水25—1两大气田，证实深水区勘探潜力，峡谷外领域亟需获得勘探突破［1—2］。沉积构造演化显示，松南低凸起受到早期古地形和构造运动的控制，崖城组时期中生代岩浆活动形成古潜山，在陵水组时期随海平面上升，松南低凸起大部分淹没水下，形成水下高地，基底形成了一系列的大中型披覆背斜构造。同时地处陵水、北礁、松南、宝岛、长昌5大富生烃凹陷之中，陵水凹陷证实富烃，松南〜宝岛〜北礁凹陷证实生烃，长昌凹陷潜在富烃凹陷，盆地模拟表明，这几个凹陷的烃源岩大部分已经成熟，天然气资源量
超过2.8X1012 m3［-8］。基岩潜山油气藏具有整体成藏的优点，做为勘探新方向，松南低凸起潜山具有巨大的勘探潜力，有效的基岩潜山储层预测和烃类检测评价技术是勘探开发面临的难题。
前人针对基岩潜山地球物理评价做了大量研究［9—13］，王霞等［10］提出地震体属性分析技术及应用对倾角及方位角、相干、曲率、纹理和频谱峰值等体属性，进行了深入的地质和地球物理解读；胡志伟等［11］应用地震多属性联合预测花岗岩平面展布范围；张雨晴等［12］应用花岗岩潜山储层建模表征进行裂缝预测；韩罛等［13］应用体曲率和蚂蚁追踪技术综合预测微断裂。但是针对高孔隙型风化壳（孔隙度大于23%）的风化壳研究较少，尤其是针对高孔隙
收稿日期：2020-06-02
基金项目：“十三五”国家科技重大专项（2016ZX05026—002）
第一作者：孙万元（1986—），男，硕士，工程师，主要从事储层预测与烃类检测方面工作，E-mail：sunwy5@cnooc com 。
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物探化探计算技术
ssnd43 卷
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「-「图1 W — 81井地震相一岩性特征分析
Fig1 Analysisofseismicfacieslithologycharacteristicsofwe l w —81
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伽玛
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含气层非储层
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孔隙型风花壳
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日、站屈
2.2.2.1.
图2 风化壳岩石物理特征分析
Fig2 Physicalcharacteristicsofweatheringcrustrock
（）密度与伽玛交汇；（b ）纵波阻抗与伽玛交汇；（c ）纵波阻抗与伽玛交汇； （d ）纵横波速度比与伽玛交汇；（e ）横波速度与伽玛交汇；（f ）横波阻抗与伽玛交汇
60100 14018060100 140
180 、
60100
140
180风化壳
伽玛伽玛伽玛
型和裂缝型并存的基岩潜山地球物理响应及预测方 法更少。针对充分利用测井资料，分析高孔隙型风
化壳和裂缝型风化壳岩石物理敏感参数，建立地震 响应特征模板，针对海上地震资料创新性地提出变
方位角曲率扫描，开展了针对松南低凸起区潜山的
孔隙、裂缝及流体性质预测研究。
1深水区风化壳地球物理特征
南海西部在松南低凸起Y8 — 1区部署W8 — 1
井，喜获成功，获得高产气流，打开了琼东南勘探新 局面。根据井震标定及测井曲线分析（图1），该区
基岩潜山地震相特征与常规潜山反射特征具有巨大
的差异。从图1中可以看出，碎屑岩顶界面Top — A 位于地震波谷位置，基岩潜山风化壳顶界面Top —B 位于强红轴之上，丁op — C 是为坚硬基岩，风化 壳顶界面与业界常规认识大有差别，造成该现
象的
主要因素即为风化壳风化程度差异。潜山段物性特 征可以看出，潜山顶部风化作用强，孔隙度曲线呈钟 型，主要储集空间以破碎粒间孔、溶蚀孔洞为主；在
潜山中部（Top — C 附近）速度、密度以及电阻率均 存在一个急剧增加的过程，该区属于孔隙带与裂缝
带的过渡带，该区域储集空间为孔隙型与裂隙型并 存；潜山深部风化作用向下呈逐渐减弱趋势，
储层由
3期孙万元，等：琼东南盆地深水区松南低凸起基岩潜山地球物理特征及评价研究
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图3 风化壳AVO 特征与风化程度对应关系 Fig3 Rlationship between AVO characteristics and
weathering degree of crust rock
孔隙型、孔一缝型向裂缝型演变，速度基本稳定在 5 000 m/s 左右。咼风化引起的咼孔隙度是该地区
基岩潜山显著特征，本地区风化壳平均孔隙度达到 23%，而业界常规达到10%以上孔隙度极为优质储
集体，3%以上孔隙度具备储集性，也是其地震相异 于常规认识的主要原因，给基岩潜山的地球物理评
价带来难题。
对典型探井基岩潜山风化壳进行岩石物理分析 （图2），从图2中可以看出，风化壳分带明显，分为
孔隙型风化壳（图中+）和裂缝型风化壳（图中・）两 种类型。其中孔隙型风化壳密度与泥岩盖层叠置, 速度高于泥岩盖层，纵波阻抗略高于泥岩盖层、部分
叠置，低纵横波速度比，高横波速度，高横波阻抗特
征；裂缝型风化壳相对于泥岩盖层，表现为高密度、 高纵横波速度，高纵横波阻抗、低纵横波速度比
特
征，应用多参数低纵横波速度比和较高纵波阻抗可 以有效识别风化壳地层顶界面。
区域岩石物理规律为基岩潜山评价提供了基
directdraw础，琼东南盆地基岩潜山埋藏较浅，约为1 000 m 。 地层埋深浅导致上覆盖层泥岩压实较弱，泥岩速度 整体较低，风化壳在区域上表现为高纵波速度特征。
而密度特征受风化程度影响展布范围较广，其中风
化壳储层表现为低密度，裂缝带储层表现为高密度 特征，同时根据录井分析，该区域盖层泥岩具有可塑
性。岩石物理统计也表明，泥岩的纵横波速度比较
高。风化壳岩石物理敏感参数具有普适性。
获得岩石物理敏感参数即可对其地震响应特征 进行正演，以便为后续目标评价提供基础模板。在 叠前地震响应特征模拟中（图3），从图3中可以看 出，随基岩潜山风化程度增加，孔隙度增加，AV0类
型由I 类AVO 逐步过渡到II 类AVO 特征。在叠
后地震响应特征模拟中，分别建立不同风化程度组 合分析其地震响应特征（图4）。模式A ：地层发育 孔隙型风化壳地层、裂缝型基岩潜山储层和致密基
底的地层组合，其地震相特征表现为弱振幅〜强振
幅双波峰特征，强波峰下存在杂乱反射，平行〜亚平 行同相轴产状，高连续性，弱波峰为II 类AVO 、强 波峰对应I 类AVO 特征，道集能量强。模式B ：地
层发育裂缝型基岩潜山储层和致密基底的地层组
合，地震相特征表现为强振幅单波峰特征，强波峰下 存在杂乱反射，丘状〜亚平行同相轴产状，中等连续
孔隙型风化壳
裂缝型风化壳
致密基岩
图4 风化壳风化模式及其正演模拟
Fig. 4 Forward modelling of different weathering crust rock stratigraphic assemblages
（a ）孔隙+裂缝型风化壳模型；（b ）裂缝型风化壳模型；（c ）孔隙型风化壳模型；
（d ）孔隙+裂缝型风化壳地震特征；（e ）裂缝型风化壳地震特征；（f ）孔隙型风化壳地震特征
梅山组泥岩三亚组泥岩
陵水组泥岩
326物探化探计算技术43卷
图5基岩潜山地球物理评价技术流程
Fig5Thetechnicprocessofgeophysicalevaluation
forbasementburied—hi l s
性，I类AVO特征道集能量强。模式C：地层发育孔隙型风化壳地层和致密基底的地层组合，其地震相特征表现为弱振幅〜强振幅双波峰特征，强波峰下无杂乱反射，平行〜亚平行同相轴产状，高连续性，弱波峰为II类AVO、强波峰对应I类AVO特征，道集能量强。
2基岩潜山内幕储集性评价方法
2.1松南低凸起基岩潜山识别与评价技术流程
根据基岩潜山岩石物理特征，以及基岩潜山地震反射特征规律，建立了适用于琼东南盆地深水区松南低凸起基岩潜山地球物理评价技术流程(图5)，建立了波峰反射特征、高纵波阻抗、低纵横波速度比、〜II类AVO为主的基岩潜山地球物理响应模板，实现了基岩潜山顶界面识别，应用方位角扫描欧拉曲率裂缝描述技术.DBSCAN波形聚类对潜山内幕优质储集体进行评价分析，实现基岩潜山的综合评价。
2.2海洋拖缆资料变方位角曲率扫描技术
曲率是反映空间曲线或曲面弯曲程度的主要指标，地层受到应力作用发生弯曲，一般情况下曲率值高的地区构造应力相对较高，则破碎作用较强，小断层和裂缝较为发育。
基于海洋宽方位资料的曲率是裂缝预测有效技术有段，在实际勘探中受制于采集成本，一般海上地震资料为拖缆资料，对地震资料开展变方位角裂缝扫描，如图6所示，分别选取了三组相互正交的方向开展，其中图6(c)和图6(f)曲率扫描异常最为明
图6变方位角曲率扫描结果
Fig6Variableazimuthcurvaturescanningresults
()15。方位角扫描结果;(b)45°方位角扫描结果；
()75。方位角扫描结果；(d)105°方位角扫描结果；
()145°方位角扫描结果；(f)165°方位角扫描结果
图7变方位角曲率
Fig7Variableazimuthcurvature
(a)75°方位角曲率;(b)160°方位角曲率；(c)欧拉曲率
显，75。方位角，较好刻画北西一南东向曲率异常、北东一南西向曲率异常，与该区构造应力一致，且玫瑰花图与该区域地质构造运动相吻合，最终确定75。、165。优势方位角做为构造应力方向曲率(图7)，计算合成欧拉曲率，用来描述该地层的弯曲程度，最终用以评价裂缝的发育程度。
2.3DBSCAN波形聚类
由于基底潜山顶界面强反射界面，其内幕能量较弱，信噪比低，需要高抗噪性的波形聚类技术, DBSCAN波形聚类是一种典型的基于密度的无监督机器学习的聚类算法，其基于地震波形特征向量展开聚类，并且适应于含噪声的大型空间数据集的聚类分析，综合考虑了地震信号的振幅、相位和频率属性特征，具有更好的抗噪能力和更高的横向分辨率。
在常规波形情况下(图8(a))进行波形聚类分析，一般聚类结果如图8(b)所示，波形具有临近相似性特点，不能准确反映波形空间变化特征,DBSCAN扫描可以有效消除这种现象(图8(c))，可以实现每一个构造点波形相似性分析，满足实际勘探生产需求。在潜山勘探中，优质潜山目标往往具有背斜特征，基于DBSCAN波形聚类能够更好地反映潜山内幕地震反射类型相似性
。
3期孙万元，等：琼东南盆地深水区松南低凸起基岩潜山地球物理特征及评价研究
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图8 DBSCAN 波形聚类对比
Fig8 ComparisonofDBSCAN waveform
clusteringandotherclustering
(a)波形特征；(b)常规聚类结果；
(c )DBSCAN 波形聚类结果
图10 裂缝预测分析
Fig10 Fracturepredictionanalysis
图9波形聚类分析
金福音Fig9 Waveformclusteringanalysis
3实例验证
根据已钻井波形特征，对松南低凸起进行DB
SCAN 波形聚类分析。已钻井W81位于A 区，根
据波形聚类潜在有利区域为B 〜G6个潜在有利区 域（图9）。对潜山内幕进行变方位角曲率分析，预
测裂缝发育程度（图10），根据裂缝预测结果，BCEF
区裂缝发育程度高，BC 区域裂缝发育程度更为明
显，与已钻井区相当，且与构造高度吻合。结合地层 埋深及裂缝发育范围，优选B 区域为潜在勘探目标。
图11 叠前反演分析
Fig 11 Prestackinversionanalysis （a ）纯波地震；（b ）纵波阻抗；（c ）
纵横波速度比
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