岩浆岩三维精细刻画
——黄河口凹陷南斜坡渤中34-9油田的发现*

郭 涛 杨 波 陈 磊 杨海风 王孝辕 刘庆顺 涂 翔

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300452)

岩浆岩三维精细刻画
——黄河口凹陷南斜坡渤中34-9油田的发现*

郭 涛 杨 波 陈 磊 杨海风 王孝辕 刘庆顺 涂 翔

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300452)

黄河口凹陷南斜坡渤中34-9构造区历经30年勘探一直没有获得突破，究其原因，主要是区内岩浆岩分布对下伏地层地震反射能量产生屏蔽作用，导致构造落实程度较低，对岩浆岩发育规律及控藏作用认识不清。通过地震、地质综合研究与岩浆岩三维精细刻画，获得了以下认识及成果：①渤中34-9构造区岩浆岩火山主喷发时间为东营组沉积时期，围区东营组岩浆岩岩性主要为玄武岩；火山活动总体表现为多期喷发、区域式喷发特点，在渐新世晚期喷发强度最大，且主要以夏威夷型火山喷发模式为主；主要由火山通道相、溢流相、爆发相3类亚相组成，其中溢流相分布最为广泛。②方差属性对火山通道相极为敏感，均方根振幅属性对溢流相较为敏感，基于此对火山通道和溢流岩浆的刻画采取了不同的地震数据拾取方式，并通过数据体拼接，实现了研究区岩浆岩火山通道相、溢流相空间展布的三维定量表征。③岩浆岩发育区封盖条件优越，可以联合断层进行侧封；火山通道相岩浆岩会占据一定储层空间，但是借助精细刻画可以规避钻探风险；岩浆岩发育早于主成藏期，不会破坏晚期油气藏。④岩浆岩发育区可能是协助断层封堵、解决南斜坡侧封不利的优势区带，据此提出了靠近岩浆岩布井的思路，从而有效指导了渤中34-9构造区的勘探部署，并首次在渤海海域发现了岩浆岩下的大中型优质油气田。

黄河口凹陷南斜坡；渤中34-9构造区；岩浆岩；三维精细刻画；溢流相；成藏影响；大中型优质油气田

1953年，委内瑞拉拉帕斯油田获得商业产能，引起了业界对岩浆岩油气藏的重视。目前世界上已发现300多个和岩浆岩有关的油气藏，以早期大型侵入体油气藏较为常见[1-2]，且岩浆岩储层分布范围广、喷发期次少、厚度较大、易识别刻画。然而，新生代晚期喷发的岩浆岩研究难度较大，针对“岩浆岩+被岩浆岩所搅扰的碎屑岩”形成的复杂地质体的勘探成功案例较少，这是因为晚期喷发的岩浆岩喷发期次多、单层厚度薄、碎屑岩混杂特征杂乱、刻画困难，且涉及油气成藏条件多样，远超出常规储层研究的范畴[3-6]。

渤中34-9构造区位于黄河口凹陷东洼南部斜坡带上(图1)。从20世纪80年代起，渤中34-9构造区历经30年的对外合作及自营勘探均未获得突破(2012年之前没有钻井)，仅在围区发现渤中35-2、渤中34-6、34-7、垦利6-1等中小型油田和含油气构造，探明储量仅2 700万m3。究其原因主要有：岩浆岩对下伏地层地震反射能量产生屏蔽作用，造成目的层反射波组较弱且杂乱；区内岩浆岩厚度平面上分布不均、速度变化大，造成局部地震反射畸变，产生地震解释陷阱，构造落实程度较低；区内岩浆岩控藏研究薄弱，发育规律不清，油气勘探进入传统认为的“勘探禁区”，风险高、难度大；单纯依靠地球物理手段进行构造解释，困难较大[7-8]。

图1 渤中34-9构造区构造位置

针对渤中34-9构造区勘探现状，从岩浆岩特征入手，利用特定的地球物理技术[9-15]对工区内岩浆岩进行精细刻画，进一步分析了该区岩浆岩对区域成藏的影响，提出了靠近岩浆岩布井的思路，有效指导了勘探部署，并且在渤海海域首次发现了岩浆岩下的大中型优质油气田。

1 渤中34-9构造区岩浆岩特征

渤中34-9构造所在的渤南探区岩浆岩特点为：①岩浆岩全部发育在新生界，说明喷发时间整体较晚，从整个渤南探区来看，从黄河口凹陷北部到莱州湾凹陷东洼，岩浆岩分布层位从沙河街组逐渐变浅到馆陶组，喷发时间西北早、东南晚(图2)，分布层系多、展布范围广。②岩浆岩岩性一致，以玄武岩及安山玄武岩为主，井壁取心显示岩性非常坚硬、致密。另外，渤中34-9构造围区的渤中34-6、34-7构造钻井已揭示岩浆岩主要位于东营组，岩浆岩岩性主要为玄武岩，判别其喷发温度高、黏度低、层薄、流动性好，整体喷发能量比较低，说明渤中34-9构造区火山主喷发时间为东营组沉积时期。

图2 渤南探区岩浆岩地层分布(剖面位置见图1)

渤中34-9构造区发育多条近东西向的持续性活动伸展大断裂，受其控制，该区火山活动强烈，总体表现为多期喷发、区域式喷发特点，在渐新世晚期喷发强度最大，最大面积达到60 km2，喷发方式表现为沿深大断裂呈串珠状分布的区域式喷发(图3)。

图3 渤中34-9构造区火山口串珠状分布

渤中34-9构造围区已钻井揭示东营组岩浆岩成分相对单一，其中喷发玄武岩占86%，代表火山大范围喷发的凝灰岩类仅占14%。对照Chough和Sohn[16]对不同火山的分类(图4)，认为渤中34-9构造围区东营组岩浆岩符合夏威夷型火山喷发特征，喷发特点为喷发能量低、火山碎屑类物质波及范围小，岩浆以喷泉的形式外溢，极少发生大规模的爆发，主要以溢流相为主。

图4 火山岩喷发类型[16]

通过已钻井标定，在渤中34-9构造区共识别出3种岩浆岩相(表1)：①火山通道相。火山通道为深部岩浆上涌至地表的主要通道，岩性以玄武岩为主，顶部为火山碎屑岩。地震相特征表现为中低频弱振幅，外形呈倒锥状，内部结构多为同相轴上提或下拉，也见杂乱反射，在火山口、火山机构下部常见。②溢流相。岩性以玄武岩为主，层状或片状覆盖大面积地区，夏威夷型火山喷发特征决定了溢流相为构造区最重要的一种亚相。地震相特征表现为低频强振幅，层状连续反射，在剖面上特征明显，在火山机构低部常见。③爆发相。岩性以火山碎屑岩为主，粒度较粗。火山碎屑岩的来源有2种，一种是岩浆在地表之下处于高压，上涌至地表压力释放，气体溢出，爆炸导致早期岩浆岩的破碎而形成火山碎屑岩；另一种是岩浆喷发至空中冷凝后落回地表形成火山弹等火山碎屑岩。回落的火山碎屑岩在火山口附近堆积成丘状，在地震剖面上可见丘型反射特征，同相轴表现为中低频中强振幅断续反射。爆发相在本构造区相对不发育，只在火山口附近少量存在。

表1 渤中34-9构造区3种岩浆岩亚相

Table 1 Three subfacies of magmatic rocks in BZ34-9 structure

2 渤中34-9构造区岩浆岩精细刻画

2.1 火山通道相

火山通道相岩浆岩与围岩地震响应存在差异，在地震剖面上表现为圆柱状杂乱反射特征，在最大振幅属性切片上表现为椭圆状低振幅异常，在相干时间切片上表现为低相干值。从图5可以看出，方差属性对渤中34-9构造火山通道相极为敏感，25 Hz分频方差属性可以较好地识别火山通道相;地震剖面上火山通道相呈现出倒锥状的特点，方差切片呈现坨状展布特点；火山通道相横截面积自下而上逐渐增大，表明晚期活动逐渐增强。

2.2 溢流相

溢流相岩浆岩与围岩物性差别较大，在地震剖面上表现为强振幅特征。从图6可以看出，均方根振幅属性对渤中34-9构造溢流相较为敏感，沙河街组沉积期火山活动主要以中心式喷发为主，平面上火山口呈圆片状零星分布，玄武岩溢流范围局限；至东营组沉积期火山活动逐渐加剧，可见中心式和裂隙式喷发模式，大规模喷发形成了广泛溢流相玄武岩地层；至东一段沉积末期火山活动逐渐停止，可见少量的火山小规模活动。

图5 渤中34-9构造火山通道相地震剖面及25 Hz分频方差属性切片

图6 渤中34-9溢流相均方根振幅属性切片

2.3 三维刻画

综上所述，对研究区内火山通道相和溢流相岩浆的三维刻画应采取不同的地震数据拾取方式。根据方差数据体对火山通道相进行刻画：首先进行方差计算，得到地震数据的方差体，再对方差体剖面进行分级显示，并对其中的低相干值进行拾取，得到火山通道形态。根据均方根振幅数据体对溢流相进行刻画：首先利用GeoFrame软件GeoViz模块分析溢流相岩浆岩与围岩振幅差异，得到溢流相岩浆岩主体、边缘及围岩的振幅分布范围；然后对地震数据体进行振幅分级显示，进行溢流相岩浆岩的刻画。最后，对拾取的火山通道相数据体和溢流相数据体进行拼接，得到火山的整体形态，完成岩浆岩的三维刻画，很好地刻画岩浆岩的外部形态(图7)。

图7 渤中34-9构造溢流相及火山通道相岩浆岩三维刻画

3 勘探实践——渤中34-9油田的发现

通过地质、地震综合研究，分析了岩浆岩对区域成藏的影响，认为：

1) 岩浆岩发育区封盖条件优越，可以联合断层进行侧封。

研究区岩浆岩为晚期快速喷发，致密的玄武岩没有经历后期大规模的构造运动，裂缝不发育；而且夏威夷型火山喷发模式导致粒度较粗的爆发相相对不发育，喷出岩性整体封盖性能好，为研究区岩浆岩控圈奠定了良好基础。

研究区控圈断层断距小，这类小断层通常不足以达到控制圈闭的级别，故构造圈闭面积较小。然而，研究区广泛分布的岩浆岩使小断层控制构造圈闭的可能性增大，因为当断距小于有效储层厚度时，会造成侧封不足，但是沿断裂上涌的致密岩浆岩却可以弥补这一缺陷(图8)。

图8 渤中34-9构造区岩浆岩控圈模式

在岩浆岩控圈模式的指导下重新进行了构造解释，结果表明研究区构造圈闭整体受火山张拱作用影响，次级断层以火山口为中心呈放射状分布，整体形态呈现“螃蟹状”的构造特征(图3)，东营组及沙河街组圈闭面积合计达70 km2。

2) 火山通道相岩浆岩会占据一定储层空间，但是借助精细刻画可以规避钻探风险。

研究表明，溢流相岩浆岩常与碎屑岩储层互层发育，导致油气储集空间被大量占据，降低了原储层有效厚度，而火山通道相岩浆岩也会占据储层的纵向空间。最新识别成果表明，渤中34-9构造区主要目的层为古近系东三段、沙一段和沙二段，而研究区火山活动始于沙河街组沉积期，集中在东二段上亚段沉积期，因此溢流相不会对主要目的层产生太大的影响；火山通道相虽然从沙河街组到东二段上亚段沉积期都有发育，会占据主要目的层一定的储层空间，但火山通道相平面分布局限，借助对火山口的精细识别和刻画，钻井时完全可以规避钻入火山通道的风险。所以，岩浆岩的存在对研究区主要目的层的储层影响不大。

3) 岩浆岩发育早于主成藏期，不会破坏晚期油气藏。

根据流体包裹体并结合埋藏史分析，认为黄河口凹陷不同区域油气成藏期集中在10 Ma以来，为晚期快速成藏，而该区新生代火山活动主要集中在渐新世30 Ma左右，故研究区不存在岩浆活动破坏古油藏的条件。

通过上述分析，认为黄河口凹陷南斜坡岩浆岩发育区可能是协助断层封堵、解决侧封不利的优势区带，提出了靠近岩浆岩布井的思路。2012年12月，在岩浆岩边界、侧封条件较好的位置钻探BZ34-9-1井，发现油气层厚度达93.5 m，创黄河口凹陷近10年单井发现之最；证实钻前岩浆岩预测准确，主要发育在东一段与东二段上亚段，对东三段和沙河街组油层起盖层作用。2014—2015年，根据岩浆岩刻画成果，继续对渤中34-9构造进行评价，共钻探评价井6口，其中BZ34-9-5、BZ34-9-6井发现油层厚度均超过百米，从而首次在渤海海域发现了岩浆岩下的大中型优质油气田。

4 结论

1) 渤中34-9构造区岩浆岩特征为：①火山主喷发时间为东营组沉积时期，围区东营组岩浆岩岩性主要为玄武岩。②火山活动总体表现为多期喷发、区域式喷发特点，在渐新世晚期喷发强度最大，且主要以夏威夷型火山喷发模式为主。③主要由火山通道相、溢流相、爆发相3类亚相组成，其中溢流相分布最为广泛。

2) 在渤中34-9构造区，方差属性对火山通道相极为敏感，均方根振幅属性对溢流相较为敏感。基于此，对火山通道和溢流岩浆的刻画采取了不同的地震数据拾取方式，并通过数据体拼接，实现了研究区岩浆岩火山通道相、溢流相空间展布的三维定量表征。

3) 渤中34-9构造区岩浆岩对区域成藏的影响主要表现在：①岩浆岩发育区封盖条件优越，可以联合断层进行侧封。②火山通道相岩浆岩会占据一定储层空间，但是借助精细刻画可以规避钻探风险。③岩浆岩发育早于主成藏期，不会破坏晚期油气藏。

4) 综合分析认为，渤中34-9构造区岩浆岩发育区可能是协助断层封堵、解决南斜坡侧封不利的优势区带，据此提出了靠近岩浆岩布井的思路。从而有效指导了渤中34-9构造的勘探部署，并首次在渤海海域发现了岩浆岩下的大中型优质油气田。

[1] 江怀友，鞠斌山，江良冀，等．世界火成岩油气勘探开发现状与展望[J].特种油气藏，2011，18(2)：1-6．

Jiang Huaiyou,Ju Binshan,Jiang Liangji,et al.Current situation and prospect of global igneous reservoir exploration and development [J].Special Oil & Gas Reservoirs,2011,18(2):1-6.

[2] KAWAMOTO T.Distribution and alteration of the volcanic reservoir in the Minami-Nagaoka gas field [J].Journal of the Japanese Association for Petroleum Technology,2001,66(1):46-55.

[3] 赵建章，石彦民，孙维昭，等．海南福山凹陷火成岩分布特征及对油气勘探的影响[J]．中国石油勘探，2007，12(1)：38-42．Zhao Jianzhang,Shi Yanmin,Sun Weizhao,et al.Distribution of igneous rock and its effect on petroleum exploration in Fushan Sag [J].China Petroleum Exploration,2007,12(1):38-42.

[4] 石胜群．火成岩地表复杂区地震资料的构造解释与应用[J].沉积与特提斯地质，2008，28(3)：84-88．

Shi Shengqun.Tectonic interpretation of the seismic data from the volcanic terraces in the Maichen Depression [J].Sedimentary Geology and Tethyan Geology,2008,28(3):84-88.

[5] 郝沪军，张向涛．重磁资料在潮汕坳陷中生界油气勘探中的应用[J].中国海上油气(地质)，2003，17(2)：128-132．

Hao Hujun,Zhang Xiangtao.An application of gravimetric and magnetic data in Mesozoic petroleum exploration in Chaoshan Depression,South China Sea [J].China Offshore Oil and Gas(Geology),2003,17(2):128-132.

[6] 石彦民，吴炜强，刘菊，等．福山凹陷浅表层火成岩对地震资料品质的影响浅析[J].华南地震，2007，27(3)：9-15．

Shi Yanmin,Wu Weiqiang,Liu Ju,et al.Preliminary analysis of the influence of near-surface or shallow layer lava in Fushan Sag to seismic data quality [J].South China Journal of Seismology,2007,27(3):9-15.

[7] 杨树春，仝志刚，贺清，等．潮汕坳陷中生界生烃历史及火成岩侵入影响分析：以LF35-1-1井为例[J].中国海上油气，2008，20(3)：152-156．Yang Shuchun,Tong Zhigang,He Qing,et al.Mesozoic hydrocarbon generation history and igneous intrusion impacts in Chaoshan Depression,South China Sea:a case of LF35-1-1 well[J].China Offshore Oil and Gas,2008,20(3):152-156.

[8] 邓运华．渤海二次勘探成效分析[J].中国海上油气，2005，17(3)：145-147．

Deng Yunhua.An result analysis for the second round of petroleum exploration in Bohai Bay [J].China Offshore Oil and Gas,2005,17(3):145-147.

[9] 杨占龙，郭精义，陈启林，等．银根盆地查干凹陷火山沉积岩岩相特征及其识别标志[J].沉积学报，2005,23(1)：67-71．

Yang Zhanlong,Guo Jingyi,Chen Qilin,et al.Volcanic sedimentation petrography facies,identification and oil-gas bearing,Chagan Depression,Yin’gen Basin [J].Acta Sedimentologica Sinica,2005,23(1):67-71.

[10] 钟广法，邓常念，周志松．塔中地区火成岩的地震相及圈闭特征[J].江汉石油学院学报，1997，19(3)：34-37．Zhong Guangfa,Deng Changnian,Zhou Zhisong.Seismic facies and trap types of igneous rocks in TZ area,Tarim Basin [J].Journal of Jianghan Petroleum Institute,1997,19(3):34-37.

[11] 陈钢花，范宜仁，代诗华．火山岩储层测井评价技术[J].中国海上油气(地质)，2000，14(6)：422-428．

Chen Ganghua,Fan Yiren,Dai Shihua.An evaluation technique for volcanic reservoir using well-logging data [J].China Offshore Oil and Gas(Geology),2000,14(6):422-428.

[12] 潘保芝，闫桂京，吴海波．对应分析确定松辽盆地北部深层火成岩岩性[J].大庆石油地质与开发,2003,22(1):7-9．

Pan Baozhi,Yan Guijing,Wu Haibo.Determining lithology of igneous rocks in deep northern Songliao Basin using correspondence analysis [J].Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing,2003,22(1):7-9.

[13] 夏步余，谌廷姗．地震技术在火成岩发育区开发中的应用[J].石油物探，2002，41(4)：4-9．

Xia Buyu,Chen Tingshan.Application of seismic methods in the development of igneous rock reservoirs[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2002,41(4):4-9.

[14] 邱燕，赵国勇，田根海，等．尚店北地区火成岩地震勘探方法[J].石油地球物理勘探，2008，43(增刊2)：59-62．

Qiu Yan,Zhao Guoyong,Tian Genhai,et al.Method of seismic exploration for igneous rock in Shangdianbei area [J].Oil Geophysical Prospecting,2008,43(S2):59-62.

[15] 陈海云，林春明，张云银，等．济阳拗陷新生代火成岩的识别[J].石油地球物理物探，2005，40(6)：663-669．

Chen Haiyun,Lin Chunming,Zhang Yunyin,et al.Identification of Cenozoic igneous rocks of Jiyang Depression [J].Oil Geophysical Prospecting,2005,40(6):663-669.

[16] SOHN Y K,CHOUGH S K.The Udo tuff cone,Cheju Island,South Korea:transformation of pyroclastic fall into debris fall and grain fall on a steep volcanic cone slop[J].Sedimentology,1993,40(4):769-786.

(编辑：冯 娜)

3D fine description of magmatic rocks: the discovery of BZ34-9 oilfield in the southern slope of Huanghekou sag

Guo Tao Yang Bo Chen Lei Yang Haifeng Wang Xiaoyuan Liu Qingshun Tu Xiang

(TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China)

Few exploration breakthroughs are made in BZ34-9 tectonic region in the southern slope of Huanghekou sag in recent 30 years because the magmatic rocks shield seismic reflection energy of underlying formation in the study area, which leads to the uncertainty of structure trap identification and the less understanding of magmatic rocks development pattern and control of reservoir forming. With the comprehensive research of geophysics, geology and 3D fine description of magmatic rocks, the following understandings and achievements are generalized: ①in BZ34-9 tectonic region, the main volcano eruption stage is during the Dongying Formation sedimentary period and basalt is its main magmatic rock; with the general characteristics of multistage and regional eruption, the volcanic activities become most furious during Late Oligocene with its major eruption model of Hawaii type; BZ34-9 tectonic region mostly develops volcano channel, overflow and explosive subfacies in which overflow subfacies distribute widely. ②the variance attribute is sensitive to volcano channel subfacies, and the RMS attribute is sensitive to overflow subfacies. So the different seismic picking up patterns to describe the volcano channel subfacies and overflow subfacies can be chosen, and the data volume is stitched, thus achieving the 3D quantitative characterization. ③sealing condition in magmatic rocks zone is superior by combining with small faults to side-seal. Magmatic rocks with volcano channel subfacies can take over some reservoir spaces, but the drilling risk can be avoided by using fine description. Magmatic rocks development stages occur before major hydrocarbon accumulation, so they don’t destroy the late reservoirs. ④magmatic rocks development area may be a favorable zone to solve the side-seal problem in the southern slope of Huanghekou sag. Based on this point, the idea of placing well close to the magmatic rocks development zone is proposed, which effectively guides the discovery of a high quality large-medium scale oilfield under the magmatic rocks in BZ34-9 structure.

the southern slope of Huanghekou sag; BZ34-9 structure; magmatic rock; 3D fine description; overflow subfacies; accumulation effect; high quality large-medium scale oilfield

郭涛，男，高级工程师，2008年毕业于中国地质大学(北京)海洋地质专业，获硕士学位，主要从事石油地质研究工作。地址：天津市塘沽区闸北路1号渤海石油研究院(邮编：300452)。E-mail:guotao2@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)02-0071-07

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.02.008

TE132

A

2015-07-16 改回日期：2015-12-03

*“十二五”国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发(编号：2011ZX05023-002)”部分研究成果。

郭涛,杨波,陈磊，等.岩浆岩三维精细刻画——黄河口凹陷南斜坡渤中34-9油田的发现[J].中国海上油气，2016,28(2)：71-77.

Guo Tao,Yang Bo,Chen Lei,et al.3D fine description of magmatic rocks: the discovery of BZ34-9 oilfield in the southern slope of Huanghekou sag[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(2):71-77.