楊平 ，孫贊東，梁向豪，李海銀，但光箭

（1. 中國石油大學(xué)（北京）；2. 中國石油東方地球物理公司；3. 中國石油塔里木油田公司）

0 引言

塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖地層埋深一般超過5 500 m，儲(chǔ)集空間主要為溶洞和溶縫[1]。規(guī)模較大的縫洞儲(chǔ)集體通常被稱為縫洞體，在致密灰?guī)r地層中非均勻分布，在地震剖面上表現(xiàn)為“串珠狀反射”，是目前碳酸鹽巖勘探開發(fā)的主要鉆探目標(biāo)[2]。盡管鉆探“串珠狀反射”的井一般都能獲得較高的初期產(chǎn)量，但只有不到 40%的井能夠保持穩(wěn)產(chǎn)。這些穩(wěn)產(chǎn)井的總產(chǎn)量約占工區(qū)油氣總產(chǎn)量的 50%以上，直接影響工區(qū)整體開發(fā)效益，被稱為高效井[3-4]。為了提高高效井預(yù)測(cè)成功率，前人主要從解釋方法入手進(jìn)行各種探索[5]，但一直未能有效解決這一問題。這是因?yàn)樵谠缙诘牡卣鹳Y料上，高效井與低效井所對(duì)應(yīng)的“串珠狀反射”并無明顯差異。直到2008年，隨著地震資料品質(zhì)的不斷提高和鉆井資料的不斷豐富，才逐步認(rèn)識(shí)到不同縫洞體在大小、結(jié)構(gòu)、裂縫發(fā)育程度、與周邊儲(chǔ)集層的連通關(guān)系、含油氣性等方面均存在差異，因而造成了儲(chǔ)集單元之間含油氣規(guī)模的差異，并最終導(dǎo)致了單井油氣產(chǎn)量的不同。因此，要解決縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層“高產(chǎn)而不穩(wěn)產(chǎn)”的問題，就必須從相似的串珠狀反射入手，發(fā)現(xiàn)并量化上述差異。早期研究受限于地震資料的保幅性、偏移精度以及解釋技術(shù)水平，并不能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。本文提出了以全方位高密度地震采集為基礎(chǔ)、疊前保幅深度偏移為核心、縫洞儲(chǔ)集層量化描述為重點(diǎn)的一體化地震技術(shù)對(duì)策，通過研究縫洞體儲(chǔ)集空間的大小、縫洞體之間的連通關(guān)系以及縫洞體的含油氣性等關(guān)鍵問題，優(yōu)選含油氣規(guī)模較大的縫洞單元作為鉆探目標(biāo)，可有效提高高效井預(yù)測(cè)成功率。

1 技術(shù)對(duì)策

1.1 高效井的4種模式

要實(shí)現(xiàn)碳酸鹽巖油氣藏的高效開發(fā)，首先需要對(duì)高效井的基本特征進(jìn)行歸納和總結(jié)，并建立高效井所在縫洞體儲(chǔ)集單元的基本模式。筆者通過對(duì)研究區(qū)多口已鉆井進(jìn)行綜合對(duì)比分析，總結(jié)出高效井的 3個(gè)基本特征：①儲(chǔ)集空間大，有足夠的油氣儲(chǔ)量；②整體滲透性好，能夠快速實(shí)現(xiàn)油水疏導(dǎo)與分異；③水體不活躍，井眼不直接與地層水溝通。其中第①條最重要，是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)。據(jù)此建立了縫洞體儲(chǔ)集單元的 4種基本模式，如圖1所示。

圖1 縫洞體儲(chǔ)集單元的4種基本模式示意圖

1.2 關(guān)鍵問題分析

由高效井特征及圖 1可見，高效井勘探開發(fā)一方面需要研究地震反射串珠本身，推測(cè)儲(chǔ)集體體積、孔隙度、含油氣性等，并預(yù)測(cè)其儲(chǔ)量；另一方面還要研究目標(biāo)串珠周緣裂縫、溶洞的發(fā)育狀況，以及彼此間的連通關(guān)系，推測(cè)整個(gè)連通縫洞單元的儲(chǔ)量規(guī)模[6]。因此，問題核心在于小尺度地質(zhì)體（溶洞、裂縫）的精細(xì)、保幅成像以及定量描述。

分析認(rèn)為，工區(qū)前期研究一方面偏重于對(duì)串珠振幅強(qiáng)弱的分析而忽略了對(duì)串珠大小的研究，另一方面受裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)水平的限制無法準(zhǔn)確進(jìn)行縫洞單元?jiǎng)澐?，故不能可靠落?shí)儲(chǔ)集單元（縫洞體或縫洞單元）的儲(chǔ)量規(guī)模，也就不能有針對(duì)性地落實(shí)高效井的井位。

1.3 技術(shù)思路及對(duì)策

由于主要研究目標(biāo)（溶洞和裂縫）埋藏很深、尺度很小，加上地震響應(yīng)對(duì)小尺度地質(zhì)體有明顯的放大效應(yīng)[7]，要實(shí)現(xiàn)小尺度地質(zhì)體精細(xì)、保幅成像以及定量描述，單靠發(fā)展地震處理與解釋技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)，必須通過采集、處理、解釋相互配套，形成一體化的完整解決方案，才能從根本上解決碳酸鹽巖縫洞體油氣藏高效勘探開發(fā)的難題?；谏鲜稣J(rèn)識(shí)，本文提出了針對(duì)縫洞型碳酸鹽巖高效勘探開發(fā)的地震技術(shù)對(duì)策：通過面向疊前偏移的全方位高密度地震采集獲得均勻、密集采樣的原始地震數(shù)據(jù)，通過疊前保幅深度偏移獲得縫洞體的儲(chǔ)集層及流體特征，并通過縫洞儲(chǔ)集層量化描述落實(shí)儲(chǔ)集層規(guī)模、物性、裂縫發(fā)育程度、與周邊儲(chǔ)集層的連通關(guān)系、含油氣性等信息，計(jì)算儲(chǔ)集體的含油氣規(guī)模，優(yōu)選出高效井位。

2 關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用效果

2.1 全方位高密度地震采集

Seggern利用數(shù)值模擬方法研究了觀測(cè)方式對(duì)成像結(jié)果的影響[8]，結(jié)果表明采樣率不均勻以及非全方位觀測(cè)均會(huì)對(duì)成像結(jié)果造成影響。對(duì)于縫洞體及其周緣的裂縫、孔洞這樣的小尺度地質(zhì)體而言，這種影響是非常巨大的。因此地震資料采集必須面向疊前偏移的需求，采用全方位高密度觀測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)地震采集數(shù)據(jù)在三維空間連續(xù)、均勻、對(duì)稱分布。同時(shí)，這種觀測(cè)方式對(duì)偏移過程中的假頻、頻散等問題都有很好的抑制作用，還有利于提高地震資料的橫向分辨率[9]，對(duì)裂縫預(yù)測(cè)非常有利。

全方位勘探比窄方位勘探成本要高許多，但“不能獲得地質(zhì)信息的三維是最昂貴的三維”[10]。特別是對(duì)于縫洞型碳酸鹽巖而言，其他觀測(cè)方式均不能滿足高精度成像的需求，并由此導(dǎo)致鉆井風(fēng)險(xiǎn)的提高。因此很有必要采用這種觀測(cè)方式。

圖2是哈7井區(qū)寬方位（橫縱比為0.58，72次覆蓋，25 m×25 m面元）與全方位資料（225次覆蓋，15 m×15 m面元）的相干體地震屬性對(duì)比圖，由圖可見，除了由于覆蓋次數(shù)的增加使得信噪比明顯提高以外，全方位地震資料對(duì)河道、斷裂的刻畫更加清晰（如圖中藍(lán)、綠色虛線框所示），對(duì)縫洞體的刻畫也更加全面、準(zhǔn)確。同時(shí)串珠狀反射的輪廓更加清晰、圓滑，與斷裂、河道的接觸關(guān)系也更加明確，老資料中不清楚的的串珠也變得清晰（如圖中紅色虛線框所示）。地震資料質(zhì)量的提高無疑會(huì)對(duì)縫洞關(guān)系的研究起到很大幫助。

2.2 逆時(shí)偏移和分方位處理

圖2 寬方位三維與全方位三維相干體地震屬性對(duì)比圖

地震資料處理偏移方法是影響資料成像效果最重要的因素。近年來，針對(duì)縫洞儲(chǔ)集層的地震偏移技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從疊后到疊前、從時(shí)間域到深度域、從各向同性到各向異性、從積分法到波動(dòng)方程的 4個(gè)轉(zhuǎn)變，串珠成像也隨之從無到有、從偏到準(zhǔn)、從不保幅到保幅，成像精度不斷提高。

逆時(shí)偏移是目前最能滿足精細(xì)、保幅成像要求的偏移方法。圖3是哈7井區(qū)積分法偏移與逆時(shí)偏移剖面對(duì)比，由圖可見逆時(shí)偏移很好地消除了偏移噪聲，繞射波更加收斂，串珠狀反射得到了很好的聚焦，這對(duì)研究縫洞體體積非常有利。

圖3 積分法偏移處理與逆時(shí)偏移處理剖面對(duì)比

圖4 是哈7井區(qū)積分法偏移與逆時(shí)偏移振幅地震屬性對(duì)比圖，鉆井揭示 H701井、H7-3井、H7-4井分別為高產(chǎn)井、低產(chǎn)井與干井，圖4a中3口井所在的串珠反射分別是強(qiáng)、中、弱振幅，圖4b中3口井所在的串珠分別是強(qiáng)、強(qiáng)、中振幅，可見逆時(shí)偏移資料的振幅地震屬性與實(shí)際更加吻合，保幅性更好。串珠狀反射是縫洞體物性及含油氣性的綜合響應(yīng)[7]，因而地震資料的保幅性對(duì)儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)及油氣檢測(cè)至關(guān)重要。理論研究和實(shí)際資料都表明，逆時(shí)偏移處理資料具有更好的保幅性。

為使在解釋階段利用方位各向異性進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)的結(jié)果更可靠，還需進(jìn)行分方位角疊前偏移處理，得到4～6個(gè)不同方位角上的限方位角地震偏移數(shù)據(jù)體。分方位角處理的重點(diǎn)是要正確反映不同方位角之間地震屬性的相對(duì)關(guān)系，既要消除不同方位上面元屬性差異帶來的不同，又要保持地層各向異性特征引起的差異。全方位高密度地震采集為分方位角處理和各向異性裂縫預(yù)測(cè)提供了較好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖4 逆時(shí)偏移與積分法偏移振幅地震屬性對(duì)比圖

2.3 儲(chǔ)集層定量描述

通過上述步驟得到高品質(zhì)地震資料后，就可進(jìn)行縫洞儲(chǔ)集層定量描述，主要研究縫洞體儲(chǔ)集空間的大小、縫洞體之間的連通關(guān)系以及縫洞體的含油氣性等問題。

筆者通過對(duì)孔隙體的定量雕刻計(jì)算縫洞體儲(chǔ)集空間的大小，主要包括深度域孔隙體描述、儲(chǔ)集空間雕刻以及容積計(jì)算和校正 3個(gè)環(huán)節(jié)。縫洞體的含油氣性預(yù)測(cè)包括疊后與疊前兩種，前者主要利用頻譜衰減原理，后者主要分析儲(chǔ)集層的AVO特征。油氣檢測(cè)與構(gòu)造、斷層研究相結(jié)合，能夠有效避免直接鉆遇水層。

判別縫洞體之間連通性的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)用1口井開采多個(gè)串珠的油氣，裂縫預(yù)測(cè)結(jié)果是判別縫洞體連通性的主要依據(jù)。相干與曲率分析是最常見的兩種疊后裂縫預(yù)測(cè)方法，效果較好但精度仍顯不足。疊前裂縫預(yù)測(cè)是指利用裂縫介質(zhì)的各向異性特征預(yù)測(cè)裂縫的方向和密度[11]，理論上具有更高的精度，實(shí)際應(yīng)用也取得了較好效果，但也存有一定弊端。圖 5是H601-2井區(qū)與 H7-4井區(qū)各向異性裂縫預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)結(jié)果，預(yù)測(cè)圖中 H601-2井區(qū)裂縫方向比較雜亂（見圖5a），與實(shí)測(cè)H601-2井區(qū)僅發(fā)育兩組裂縫（見圖5b）出入較大，而H7-4井裂縫預(yù)測(cè)圖中裂縫方向（見圖5c）與實(shí)測(cè)結(jié)果（見圖5d）基本一致。裂縫密度預(yù)測(cè)方面，實(shí)測(cè)資料與生產(chǎn)曲線均表明H601-2井比H601-6井裂縫發(fā)育，與預(yù)測(cè)結(jié)果（見圖5a）不吻合。這是因?yàn)榛诟飨虍愋缘牧芽p預(yù)測(cè)實(shí)際上檢測(cè)的是介質(zhì)的各向異性強(qiáng)度，而不是真正的裂縫密度。單組縫（H7-4井）要比多組縫（H601-2）的各向異性程度更強(qiáng)，但并不表示其裂縫密度就更高?？梢姡壳盎诟飨虍愋越橘|(zhì)理論的疊前裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)只適用于單組、定向排列的垂直裂縫，而不適用于多組、多向的復(fù)雜裂縫的預(yù)測(cè)[7-11]。

因此，筆者采用疊前與疊后相結(jié)合的裂縫綜合預(yù)測(cè)方法：充分考慮兩類技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足，以疊后預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，以疊前成果為補(bǔ)充，使預(yù)測(cè)結(jié)果在合理的基礎(chǔ)上能夠盡可能提高預(yù)測(cè)精度。

圖5 H601-2井與H7-4井裂縫預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比

圖6 哈601井區(qū)縫洞單元?jiǎng)澐旨皢尉a(chǎn)曲線

在裂縫預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行縫洞單元?jiǎng)澐郑梢院芎玫亟忉屢雁@井的生產(chǎn)情況[2-3,5-6,12-13]。圖6a是哈601井區(qū)縫洞單元?jiǎng)澐謭D，H601-6井及 H601-2井在不改變生產(chǎn)方式的情況下都出現(xiàn)了產(chǎn)量增加的現(xiàn)象（見圖6b，6c），說明在生產(chǎn)過程中溝通了其他的縫洞體，與裂縫預(yù)測(cè)結(jié)果吻合。這兩口井均為累計(jì)產(chǎn)量大于5×104t的高效井，這同時(shí)也證明了圖1中高效井縫洞體儲(chǔ)集單元模式的合理性。

在哈 7井區(qū)，將儲(chǔ)集空間大小計(jì)算、縫洞單元?jiǎng)澐忠约坝蜌鈾z測(cè)結(jié)果相結(jié)合，將 221個(gè)縫洞體劃分為95個(gè)縫洞單元，其中I類單元24個(gè)，在鉆遇I類單元的9口井中，有5口井達(dá)到高效井的指標(biāo)，高效井預(yù)測(cè)成功率得到明顯提高，證實(shí)了該套技術(shù)的有效性。

3 結(jié)論

塔里木盆地縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層由于尺度小、埋深大、非均質(zhì)性強(qiáng)，需要非常精細(xì)的地震勘探技術(shù)才能有效解決高效勘探開發(fā)難題。“高產(chǎn)而不穩(wěn)產(chǎn)”是縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層開發(fā)普遍存在的問題，本文針對(duì)縫洞型儲(chǔ)集層高效開發(fā)提出的以全方位高密度地震采集為基礎(chǔ)、疊前保幅深度偏移為核心、縫洞儲(chǔ)集層量化描述為重點(diǎn)的一體化地震技術(shù)對(duì)策，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)縫洞體的精細(xì)研究和對(duì)縫洞單元的準(zhǔn)確劃分，進(jìn)而為落實(shí)目標(biāo)的含油氣規(guī)模、指導(dǎo)高效井位部署提供重要依據(jù)。

[1] 鄒才能, 李啟明, 鄔光輝, 等. 塔里木盆地寒武—奧陶系碳酸鹽巖基本特征與勘探方向[J]. 新疆石油地質(zhì), 2009, 30(4): 450-453.Zou Caineng, Li Qiming, Wu Guanghui, et al. Characteristics and exploration direction of Cambrian-Ordovician carbonate rocks in Tarim Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2009, 30(4): 450-453.

[2] Yang Ping, Sun Zandong, Liu Yonglei, et al. Origin and architecture of fractured-cavernous carbonate[J]. The Leading Edge, 2012, 31(2):140-159.

[3] 杜金虎, 周新源, 李啟明, 等. 塔里木盆地碳酸鹽巖大油氣區(qū)特征與主控因素[J]. 石油勘探與開發(fā), 2011, 38(6): 652-661.Du Jinhu, Zhou Xinyuan, Li Qiming, et al. Characteristics and controlling factors of the large carbonate petroleum province in the Tarim Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration and Development,2011, 38(6): 652-661.

[4] 王光付. 溶洞型碳酸鹽巖油藏高效開發(fā)實(shí)踐: 以塔河油田11區(qū)為例[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2008, 29(5): 703-708.Wang Guangfu. Efficient development of vuggy carbonate reservoirs:An example from the Block 11 of Tahe oilfield[J]. Oil & Gas Geology, 2008, 29(5): 703-708.

[5] 任愛軍. 塔河油田托甫臺(tái)區(qū)塊縫洞型碳酸鹽巖油藏開發(fā)技術(shù)研究[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào), 2011, 33(6): 304-306.Ren Aijun. Development techniques research of fractured-vuggy carbonate reservoir in Tuofutai area of Tahe oilfield[J]. Journal of Oil and Gas Technology, 2011, 33(6): 304-306.

[6] 陳志海, 馬旭杰, 黃廣濤. 縫洞型碳酸鹽巖油藏縫洞單元?jiǎng)澐址椒ㄑ芯? 以塔河油田奧陶系油藏主力開發(fā)區(qū)為例[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2007, 28(6): 847-855.Chen Zhihai, Ma Xujie, Huang Guangtao. Research on the fracturevug unit division of fractured-vuggy carbonate rock oil pools: An example from the Ordovician oil pools in the principle producing area of Tahe oilfield[J]. Oil & Gas Geology, 2007, 28(6): 847-855.

[7] Yang Ping, Liu Yonglei, Li Haiyin, et al. Fractured-vuggy reservoir characterization of carbonate, Tarim Basin, Northwest China[C]. De Molen: EAGE Extend Abstract, 2011: 116.

[8] Seggern D V. Depth-imaging resolution of 3D seismic recording patterns[J]. Geophysics, 1994, 59(3): 564-567.

[9] 馬在田. 地震偏移剖面的假頻、頻散和橫向分辨力[J]. 石油地球物理勘探, 1982, 21(4): 16-29.Ma Zaitian. The alias, frequency dispersion and lateral resolution of migrated seismic section[J]. Oil Geophysical Prospecting, 1982,21(4): 16-29.

[10] Cordsen A. Narrow-versus wide-azimuth land 3D seismic surveys[J].The Leading Edge, 2002, 21(8): 764-770.

[11] 尹志恒, 狄?guī)妥? 李向陽, 等. 國外應(yīng)用縱波各向異性技術(shù)檢測(cè)裂縫的研究進(jìn)展[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2011, 29(30): 73-79.Yin Zhiheng, Di Bangrang, Li Xiangyang, et al. Progress in P-wave anisotropy technology for fracture detection[J]. Science &Technology Review, 2011, 29(30): 73-79.

[12] 周世新, 宋振響, 王保忠, 等. 塔里木盆地深層碳酸鹽巖中有機(jī)質(zhì)特征[J]. 石油勘探與開發(fā), 2011, 38(3): 287-293.Zhou Shixin, Song Zhenxiang, Wang Baozhong, et al. Organic matter in deep carbonate rocks of the Tarim Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2011, 38(3): 287-293.

[13] 羳暁桭, 柄淓凷, 槍治淓, 箥. 墰爭姁雒絗佴趄億霢岞狕忝否昉褞搃劒侸疄[J]. 硏洕匴揾乪彜吭, 2011, 38(6): 716-724.Luo Chunshu, Yang Haijun, Li Jianghai, et al. Characteristics of high quality Ordovician reservoirs and controlling effects of faults in the Tazhong area, Tarim Basin[J]. Petroleum Exploration and Development,2011, 38(6): 716-724.