王錦喜，張虎權(quán)，陳方方，姚清洲，周俊峰，陳 軍，楊麗莎

（1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 西北分院，蘭州730020；2.中國(guó)石油塔里木油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 庫(kù)爾勒841000）

近年來(lái)，在中國(guó)渤海灣盆地、塔里木盆地、鄂爾多斯盆地和四川盆地等深埋藏碳酸鹽巖油氣勘探相繼取得了重大的突破，在碳酸鹽巖中發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)縫洞型古喀斯特儲(chǔ)集層[1－3]，儲(chǔ)集空間主要為喀斯特孔洞、裂縫等，非均質(zhì)性強(qiáng)；而且碳酸鹽巖儲(chǔ)層往往經(jīng)歷過(guò)多期喀斯特、構(gòu)造作用的疊加與改造，造成儲(chǔ)層的油氣儲(chǔ)集規(guī)律十分復(fù)雜，給勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)了一定的難度。特別是裂縫性儲(chǔ)層，在塔里木盆地塔中與塔北地區(qū)、四川盆地川東地區(qū)、鄂爾多斯盆地塔巴廟地區(qū)等均有發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)成為碳酸鹽巖勘探開(kāi)發(fā)中不可忽視的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層之一[4－8]。但相較孔洞型儲(chǔ)層，裂縫性儲(chǔ)層成因復(fù)雜，地球物理響應(yīng)特征多樣，需要尋找有效的技術(shù)及方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。本文以塔里木盆地北部Y地區(qū)為例，在儲(chǔ)層特征分析的基礎(chǔ)上，選用針對(duì)性的方法，較好解決了裂縫性儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的難題。

1 裂縫性儲(chǔ)層形成機(jī)理及特征

Y地區(qū)位于塔里木盆地塔北隆起英買力低凸起南部，整體表現(xiàn)為一個(gè)寒武系鹽上大型穹窿背斜，是海西期—印支期重復(fù)褶皺變形形成的繼承性古構(gòu)造。奧陶系灰?guī)r頂面構(gòu)造整體形態(tài)表現(xiàn)為一個(gè)大型穹窿背斜（圖1），背斜中部被一組近北東走向的高角度逆斷裂切割。該組斷裂對(duì)構(gòu)造的發(fā)育和形成控制作用較大，背斜西翼、南翼及東翼發(fā)育多條近北東和南北走向的調(diào)節(jié)斷層，使構(gòu)造復(fù)雜化。

圖1 Y地區(qū)奧陶系一間房組頂面構(gòu)造圖Fig.1 Structural map of the top of Ordovician Yijiangfang Formation in Y area

本區(qū)奧陶系碳酸鹽巖基質(zhì)巖塊基本不能作為儲(chǔ)層，基質(zhì)巖塊必須經(jīng)過(guò)構(gòu)造作用的改造產(chǎn)生裂縫，經(jīng)過(guò)地下水的淋濾、溶蝕等作用，使有效孔隙度和滲透率得到改善，形成孔、洞、縫復(fù)合的孔隙空間系統(tǒng)，才能成為良好的儲(chǔ)集巖體[8，9]，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是早期喀斯特與后期斷裂、裂縫疊加構(gòu)造的結(jié)果。

裂縫性儲(chǔ)層的形成與構(gòu)造縫及喀斯特作用密切相關(guān)[10]。沿著斷裂發(fā)育破碎帶，裂縫發(fā)育，形成有效的儲(chǔ)集空間。裂縫除連通孤立孔洞、改善滲透性能外，還直接提供儲(chǔ)集空間，是有效儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵因素。

圖2是Y地區(qū)典型井的巖心照片，可以清晰地看出沿著高角度縫發(fā)育殘留溶蝕孔洞，在裂縫與孔洞組成的儲(chǔ)集體內(nèi)富集油氣。

通過(guò)對(duì)Y地區(qū)多口井的巖心觀察和成像測(cè)井資料的分析研究，對(duì)裂縫傾角、傾向和裂縫充填特征進(jìn)行了細(xì)致描述，初步明確了該區(qū)的裂縫發(fā)育特征。

巖心觀察結(jié)果和成像測(cè)井資料分析結(jié)果表明，該區(qū)裂縫按傾角劃分成3種類型：低角度裂縫（0°～30°）、中角度裂縫（30°～70°）和高角度裂縫（70°～90°）。

本區(qū)低角度裂縫十分發(fā)育，每口井均有發(fā)育，多為成巖縫（圖2所示W(wǎng)1井中近水平狀暗色條帶）；中角度裂縫相對(duì)較少；高角度裂縫較發(fā)育，以W7井為代表，裂縫傾角為80°左右，傾向具西傾和東傾2個(gè)方向，呈共軛發(fā)育的特征。從對(duì)儲(chǔ)集空間的貢獻(xiàn)來(lái)看，高角度裂縫的貢獻(xiàn)較大。

裂縫的走向?qū)τ谘芯苛芽p的發(fā)育機(jī)制和發(fā)育期次有重要的意義，在無(wú)定向取心資料的情況下，成像測(cè)井為研究裂縫走向的重要手段。

從成像測(cè)井資料分析結(jié)果可以看出，奧陶系碳酸鹽巖發(fā)育2組裂縫，一組為近南北走向，另一組為北西西走向；裂縫以南北向分布為主，北西西向裂縫次之（圖3）。

2 儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征分析

借助正演模擬結(jié)果可以從本質(zhì)上解剖儲(chǔ)層地震響應(yīng)的形成機(jī)理[11，12]。正演地質(zhì)模型由實(shí)鉆井資料建立，如W7井（圖4）。根據(jù)單井分析，其裂縫共軛發(fā)育，裂縫集中發(fā)育帶高度50m，裂縫傾角80°，裂縫帶寬度17m，建立了相應(yīng)的模型。

圖2 Y地區(qū)典型井巖心薄片F(xiàn)ig.2 Core slices from typical wells in Y area

圖3 裂縫走向玫瑰花圖Fig.3 Rose diagram of fracture strikes

按照同一個(gè)裂縫性儲(chǔ)層復(fù)合體（高50m，寬17m）、具有相同的圍巖條件（由VSP測(cè)井資料統(tǒng)計(jì)確定灰?guī)r層速度為6100m／s，上覆泥巖層速度為5150m／s，灰?guī)r內(nèi)部縫洞體未充填流體速度由聲波時(shí)差測(cè)井統(tǒng)計(jì)得4400m／s）、其頂界到上覆泥巖底界距離逐漸變化，依次為0m，30m，…，100m，構(gòu)建了多個(gè)儲(chǔ)集體的地質(zhì)－數(shù)學(xué)模型（圖5上圖）。借助Tesseral全波場(chǎng)波動(dòng)方程數(shù)值模擬技術(shù)，并根據(jù)Y地區(qū)野外觀測(cè)系統(tǒng)和地震地質(zhì)條件（包括地表與地下）來(lái)模擬實(shí)際地震記錄。圖5下圖為模擬的疊后偏移成果剖面。由模擬結(jié)果可知：裂縫性儲(chǔ)集體能形成“串珠”反射，“雜亂反射”是儲(chǔ)集體靠近灰?guī)r頂面的反映，證實(shí)裂縫性儲(chǔ)層能形成“串珠”及“雜亂”反射2類地震響應(yīng)。

3 儲(chǔ)層橫向預(yù)測(cè)

如上所述，對(duì)于Y地區(qū)的裂縫型或裂縫－孔洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層，在地震剖面上的響應(yīng)特征為“串珠狀強(qiáng)反射”或“雜亂狀反射”，本文應(yīng)用振幅變化率地震屬性進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖4 W7井單井特征及裂縫模型Fig.4 Characteristics and fracture model of Well W7

圖5 裂縫性儲(chǔ)層正演模型及模擬結(jié)果Fig.5 Forward model and simulated results of fractured reservoirs

振幅變化率與沿層時(shí)窗內(nèi)振幅的橫向變化有關(guān)，而與振幅的絕對(duì)值無(wú)關(guān)，它能很好地將強(qiáng)反射及雜亂狀反射等地震響應(yīng)特征反映出來(lái)。圖6為Y地區(qū)奧陶系一間房組－鷹山組裂縫性儲(chǔ)層預(yù)測(cè)平面圖，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆井吻合好，處于儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)的井一般都能獲得高產(chǎn)，而且儲(chǔ)層分布與裂縫展布一致（圖7），符合儲(chǔ)層沿裂縫發(fā)育的地質(zhì)認(rèn)識(shí)。

圖6 Y地區(qū)一間房組－鷹山組儲(chǔ)層預(yù)測(cè)平面圖Fig.6 Predicted reservoir map of Yijiangfang Formation－Yingshan Formation in Y area

圖7 Y地區(qū)一間房組－鷹山組裂縫預(yù)測(cè)平面圖Fig.7 Predicted fractures map of Yijiangfang Formation－Yingshan Formation in Y area

4 結(jié)論

a.Y地區(qū)為裂縫性儲(chǔ)層，是早期喀斯特與后期構(gòu)造疊加改造的結(jié)果，構(gòu)造縫及喀斯特作用密切相關(guān)，沿著斷裂發(fā)育破碎帶，裂縫發(fā)育，形成有效的儲(chǔ)集空間。

b.Y地區(qū)發(fā)育多角度的裂縫，其中高角度裂縫充填程度較低，對(duì)儲(chǔ)層貢獻(xiàn)較大，在剖面上呈共軛發(fā)育，走向上以南北向和北北西向?yàn)橹鳌?/p>

c.根據(jù)單井建模及模型正演分析，認(rèn)為裂縫性儲(chǔ)層能形成“串珠”及“雜亂”反射2類地震響應(yīng)。利用振幅變化率地震屬性可以準(zhǔn)確刻畫(huà)儲(chǔ)層的分布規(guī)律。儲(chǔ)層分布規(guī)律與裂縫發(fā)育規(guī)律吻合，符合儲(chǔ)層沿裂縫發(fā)育的地質(zhì)認(rèn)識(shí)。

[1]金之鈞.中國(guó)海相碳酸鹽巖層系油氣勘探特殊性問(wèn)題[J].地學(xué)前緣，2005，12（3）：15－22.Jin Z J.Particularity of petroleum exploration on marine carbonate strata in China sedimentary basins[J].Earth Science Frontiers，2005，12（3）：15－22.（In Chinese）

[2]劉樹(shù)根，時(shí)華星，徐國(guó)強(qiáng).渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷孤島下古生界碳酸鹽巖潛山油氣成藏特征[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，34（5）：497－504.Liu S G，Shi H X，Xu G Q.Characteristics of petroleum accumulation of the Gudao Lower Paleozoic carbonate rock buried hill in the Jiyang depression，Bohai Bay basin，China[J].Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆ Technology Edition），2007，34（5）：497－504.（In Chinese）

[3]康志宏，郭春華，伍文明.塔河碳酸鹽巖縫洞型油藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，34（2）：143－146.Kang Z H，Guo C H，Wu W M.Technique of dynamic descriptions to the crack and cave carbonate rock reservoir in the Tahe oil field，Xinjiang，China[J].Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆ Technology Edition），2007，34（2）：143－146.（In Chinese）

[4]鄔光輝，李建軍，盧玉紅.塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶奧陶系灰?guī)r裂縫特征探討[J].石油學(xué)報(bào)，1999，20（4）：19－23.Wu G H，Li J J，Lu Y H.The fracture characteristics of Ordovician limestone in Tazhong No.1fault belt[J].ACTA，1999，20（4）：19－23.（In Chinese）

[5]楊寧，呂修祥，潘文慶.輪南潛山奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育特征[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，19（4）：40－42.Yang N，Lyu X X，Pan W Q.Feature of fracture development in Ordovician carbonate reservoir of Lunnan burial hill[J].Journal of Xi’an Shiyou University（Natural Science Edition），2004，19（4）：40－42.（In Chinese）

[6]周文，張哨楠，李良，等.鄂爾多斯盆地塔巴廟地區(qū)上古生界儲(chǔ)層裂縫特征及分布評(píng)價(jià)[J].礦物巖石，2006，26（4）：54－61.Zhou W，Zhang S N，Li L，et al.The character of Upper Paleozoic reservoir fractures and the evaluation of their distribution in Tabamiao area of Ordos Basin[J].Journal of Mineralogy and Petrology，2006，26（4）：54－61.（In Chinese）

[7]劉宏，蔡正旗，譚秀成，等.川東高陡構(gòu)造薄層碳酸鹽巖裂縫性儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2008，35（4）：431－436.Liu H，Cai Z Q，Tan X C，et al.Forecasting of fracture reservoirs in thin carbonate rocks of precipitous structure belt，East Sichuan[J].Petroleum Exploration and Development，2008，35（4）：431－436.（In Chinese）

[8]劉建新，孫勤華，王錦喜，等.裂縫型儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)優(yōu)選——以塔北地區(qū)奧陶系為例[J].地質(zhì)評(píng)論，2008，54（4）：65－69.Liu J X，Sun Q H，Wang J X，et al.Technique optimum of prediction to fractured reservoirs：An example of Ordovician fractured reservoir in Tabei region，Tarim Basin[J].Geological Review，2008，54（4）：65－69.（In Chinese）

[9]徐國(guó)盛，匡建超，葉斌，等.塔河三號(hào)油田奧陶系溶蝕縫洞儲(chǔ)層識(shí)別與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的建立[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，31（1）：59－65.Xu G S，Kuang J C，Ye B，et al.Establishment of recognition and grade scale of Ordovician corroded fissure cave reservoir in Oil Field Tahe－3，Tarim Ba－sin[J].Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆Technology Edition），2004，31（1）：59－65.（In Chinese）

[10]艾合買提江·阿不都熱和，鐘建華，李陽(yáng)，等.碳酸鹽巖裂縫與巖溶作用研究[J].地質(zhì)評(píng)論，2008，54（4）：485－493.Abdurahman A，Zhong J H，Li Y，et al.Study on effect between karstification and fracture in carbonate rocks[J].Geological Review，2008，54（4）：485－493.（In Chinese）

[11]賀振華，熊曉軍.等時(shí)疊加波動(dòng)方程疊前正演[J].物探化探計(jì)算技術(shù)，2005，27（3）：194－198.He Z H，Xiong X J.Seismic pre－stacking forward modeling based on equal－time stack princi ple and one－way wave equation[J].Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration，2005，27（3）：194－198.（In Chinese）

[12]施澤進(jìn)，陳浩，王長(zhǎng)城.川東南旺隆及周邊地區(qū)T1j2－1－ T1j1儲(chǔ)層地球物理響應(yīng)特征分析[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，36（6）：593－597.Shi Z J，Chen H，Wang C C.Research on geophysical responses for Jialingjiang Formation in Wanglong and surrounding areas，Southeast Sichuan，China[J].Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆ Technology Edition），2009，36（6）：593－597.（In Chinese）