韓東，袁向春，胡向陽

呂心瑞，權(quán)蓮順，王英 （中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京100083）

碳酸鹽巖縫洞型油藏由于儲層發(fā)育機制的特殊性，使得其在儲集體表征方面較碎屑巖油藏有很大差異，包括資料的使用，研究思路及采用的技術(shù)方法均有別于后者。筆者以塔河油田7區(qū)為例，采用疊后地震數(shù)據(jù)對研究區(qū)縫洞型儲集體進(jìn)行預(yù)測，效果良好。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

塔河油田主體位于塔里木盆地北部沙雅隆起中段南翼阿克庫勒凸起，包括順托果勒隆起的北部、哈拉哈塘凹陷東部及草湖凹陷西部。研究區(qū)為塔河油田7區(qū)，位于油田已探明儲量區(qū)中部偏北，縫洞發(fā)育系統(tǒng)以南北向、北東向為主，古地貌主要為巖溶斜坡，局部巖溶洼地和巖溶高地，但分布范圍小。

塔河油田縫洞型儲層位于中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖地層，其基質(zhì)巖塊孔滲性極差。奧陶系儲層經(jīng)歷了加里東期和海西早期多期次的構(gòu)造抬升和海平面變化，以及后期構(gòu)造運動的疊加改造，現(xiàn)今有效儲集空間是構(gòu)造作用及巖溶作用形成的溶蝕孔洞和裂縫 （其中溶洞是主要的儲集空間）。這些以次生孔隙為主的的儲滲空間，幾何形態(tài)多樣，大小懸殊，極具非均質(zhì)性。

由于研究區(qū)上奧陶統(tǒng)已缺失，地震剖面上T47界面為奧陶統(tǒng)頂部的巖溶不整合面，上覆地層為石炭系巴楚組泥巖。由于巖性速度上的差異，奧陶統(tǒng)頂面對應(yīng)的地震反射為一高連續(xù)強振幅反射，如圖1所示。其中，不整合面之下的 “串珠狀”反射是塔河油田獨有的、世界范圍內(nèi)罕見的一種地震反射樣式，研究區(qū)鉆井已經(jīng)揭示該類反射多為較大型溶洞發(fā)育的響應(yīng)。

圖1 塔河7區(qū)地震反射剖面

2 縫洞型儲層表征關(guān)鍵點

較常規(guī)碎屑巖油藏，縫洞型油藏儲層發(fā)育模式具有明顯的不同：①平面上，縫洞型油藏儲集體發(fā)育并非受控于原始沉積相，更多的在于巖溶古地貌發(fā)育及后期構(gòu)造運動的影響［7］，因此儲層平面展布非均質(zhì)性更強；②縱向上，研究區(qū)目的層碳酸鹽巖基質(zhì)儲層沉積厚度大，但沉積旋回不明顯，沒有開發(fā)層系的劃分，多以鉆井底部裸眼完井大段進(jìn)行生產(chǎn)。

由于缺少傳統(tǒng)的 “沉積相控”以及縱向開發(fā)層系的劃分，目前研究區(qū)的縫洞型儲層表征主要是根據(jù)鉆錄井顯示及測井響應(yīng)解釋獲得 “巖溶相類型”，并結(jié)合地震資料的儲層預(yù)測結(jié)果以及動態(tài)資料對縫洞儲集體進(jìn)行分類、分尺度的立體刻畫。因此，在儲層建模、表征思路及技術(shù)路線上有別于碎屑巖油藏［8，9］：前者采用成因建模原則和層次建模原則，而后者則以目前較為成熟的等時建模原則為主。

3 縫洞型儲層預(yù)測方法應(yīng)用

到目前為止，碳酸鹽巖儲層預(yù)測的主要方法有：AVO分析、波形分類技術(shù)、地球物理反演技術(shù)、多波多分量地震技術(shù)、頻率差異分析 （FDA）技術(shù)、三維相干體技術(shù)、方位角分析技術(shù)以及常規(guī)地震屬性分析技術(shù)［10］。很多學(xué)者在不同區(qū)域使用不同方法均取得了理想效果，但概括起來預(yù)測對象仍主要圍繞縫洞體成像及裂縫預(yù)測開展［5～10］。從資料使用情況來看，地震數(shù)據(jù)的應(yīng)用仍然以疊后地震資料為主，而針對疊后資料的地震屬性分析技術(shù)以及地球物理反演技術(shù)是現(xiàn)階段碳酸鹽巖縫洞型儲層預(yù)測的兩大主導(dǎo)技術(shù)。其中分頻解釋技術(shù)與地球物理反演技術(shù)由于其得出的成果具有三維的 “空間體概念”，因此在后期的地質(zhì)建模及表征過程中優(yōu)勢明顯。2種方法預(yù)測的成果可以從定性空間識別和定量約束條件2個角度為地質(zhì)建模提供所需的數(shù)據(jù)體。

3.1 分頻解釋技術(shù)定性刻畫儲集體形態(tài)展布

分頻解釋技術(shù)是一種以傅里葉變換、最大熵方法為核心，利用頻譜分解方法進(jìn)行儲層預(yù)測及研究薄層變化的地震解釋技術(shù)。從廣義來說，它也是一種地震屬性分析技術(shù)，但區(qū)別于沿反射層位在一定視窗內(nèi)提取的常規(guī)地震屬性，分頻解釋的結(jié)果能夠在頻率域反映薄層結(jié)構(gòu)以及不同巖相帶的空間演變［11，12］。其基本原理是利用薄層的調(diào)諧反射在頻率域的響應(yīng)特征來提高薄層識別能力，精度上突破了傳統(tǒng)的1／4波長的限制，對此前人研究較多，在此不作贅述［13，14］。其解釋的結(jié)果包括調(diào)諧振幅體和時頻四維數(shù)據(jù)體。調(diào)諧振幅體是同一分析時窗內(nèi)不同頻率下的調(diào)諧振幅響應(yīng)數(shù)據(jù)體，在垂向上以連續(xù)的頻率為單位，對其進(jìn)行層面切片可獲得對應(yīng)頻率下反映該時窗內(nèi)部調(diào)諧振幅的平面圖。時頻四維體是通過連續(xù)提取調(diào)諧振幅體中單一頻率的振幅響應(yīng)，合成的該頻率下指定時間范圍內(nèi)的振幅響應(yīng)數(shù)據(jù)體，垂向上與常規(guī)地震數(shù)據(jù)體單位一致，為地震反射時間。獨立的時頻四維體是分析層段單一頻率的振幅響應(yīng)。

該次研究采用Landmark軟件對目的層進(jìn)行分頻解釋，考慮到T47界面之下儲層的發(fā)育特征和展布關(guān)系，縱向分不同時窗、采用不同計算方法對奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖溶洞型儲集體進(jìn)行預(yù)測與刻畫。

3．1．1 奧陶系頂界面弱反射儲層

T47界面之下20ms范圍對應(yīng)的是古巖溶縫洞系統(tǒng)的表層巖溶帶及部分垂向滲流帶，縱向延伸在一個同相軸范圍之內(nèi)，振幅變化并沒有下部奧陶系內(nèi)幕 “強串珠狀”儲層明顯。由于溶蝕儲層的發(fā)育，會使原始地震反射特征發(fā)生變化，具體表現(xiàn)為T47界面附近對應(yīng)強反射振幅變?nèi)趸蛘叱蔀榭瞻追瓷?，即“強中有弱”現(xiàn)象。從臨近T47界面的井點鉆遇情況來看，該深度區(qū)間縫洞儲集體極為發(fā)育。常規(guī)地震振幅屬性在該區(qū)間上對儲層刻畫效果欠佳，利用Landmark軟件分頻解釋模塊中的最大熵計算法 （適合較小分析時窗）對T47界面以下進(jìn)行小時窗的分頻刻畫，能夠?qū)艓r溶表層儲集層作出清晰的顯示。

圖2是對T47界面以下20ms時窗內(nèi)進(jìn)行分頻解釋后35Hz的調(diào)諧數(shù)據(jù)體切片，可以看出，T47界面以下0～20ms范圍內(nèi)鉆遇溶洞井點與切片異常條帶符合度較高。在該范圍內(nèi)，共有21口井鉆遇溶洞，其中13口井落在地震預(yù)測的弱振幅分布條帶內(nèi)部，5口井位于條帶邊緣，符合率為86%。未在弱反射條帶內(nèi)的井點溶洞發(fā)育規(guī)模普遍較小，多小于2m。弱反射條帶呈南北向及北北東向展布，與該區(qū)古巖溶水系流向相符合。在該范圍內(nèi)，縫洞發(fā)育范圍較大，但是分布較為零散，表現(xiàn)較為明顯的水系有2條。分析認(rèn)為主要是由于臨近表層巖溶帶，水動力較為活躍，受古地貌影響產(chǎn)生的條帶狀水系沿表層峰叢谷地展布的同時，在古地貌低洼部位也有片狀流存在。這使得臨近不整合面的地層整體較奧陶系碳酸鹽巖基質(zhì)儲層 “疏松”，形成的縫洞體多零散展布，而且受斷層發(fā)育影響，其連通關(guān)系較為復(fù)雜。

3．1．2 奧陶系內(nèi)幕強反射儲層

圖2 界面以下0～20ms調(diào)諧振幅體35Hz切片

圖3 界面以下20～80ms調(diào)諧振幅體35Hz切片

3.2 地球物理反演識別大型縫洞體并提供小型縫洞定量表征約束條件

地球物理反演是以鉆井、測井資料為約束，將常規(guī)地震資料的地質(zhì)界面型反射轉(zhuǎn)化為巖性地層剖面的過程。最終得到的結(jié)果是具有地質(zhì)意義的波阻抗數(shù)據(jù)體，同時由于消除了子波旁瓣的影響，最終反演分辨率高于原始地震剖面。

3．2．1 反演方法思路流程

研究區(qū)的縫洞發(fā)育帶較上覆碎屑巖層及奧陶統(tǒng)碳酸鹽基質(zhì)具有低密度低速度的特征，因此在波阻抗表現(xiàn)為低值，這是地球物理反演技術(shù)識別縫洞型油藏儲層發(fā)育的理論基礎(chǔ)。該次研究采用的是疊后約束稀疏脈沖反演方法。該反演方法假設(shè)地下強反射系數(shù)界面不是連續(xù)分布的而是稀疏分布的，其原理是將井阻抗曲線的低通濾波來補充地震數(shù)據(jù)缺少的低頻成分，與基于地震數(shù)據(jù)計算出的相對波阻抗數(shù)據(jù)體融合，得到最終的絕對阻抗體，其反演的流程如圖4所示。

該流程主要包括3個過程：①井震標(biāo)定及子波提??；②建立波阻抗低頻模型；③反演運算，得到相對阻抗體和絕對阻抗體。在井震標(biāo)定獲得時深關(guān)系的同時，可以進(jìn)行子波的提取，代替理論子波以提高井震標(biāo)定和反演的精度。波阻抗低頻模型是在地震解釋層位約束下由井點波阻抗曲線低頻部分進(jìn)行空間插值獲得的波阻抗低頻趨勢，反映的是研究區(qū)的沉積背景，以約束反演結(jié)果的整體趨勢。反演的結(jié)果包括絕對阻抗體、帶通阻抗體以及對絕對阻抗體進(jìn)行低切濾波后與低頻模型合并得到的合并阻抗體。

3．2．2 選取波阻抗截止值雕刻大型溶洞

從絕對阻抗體的井旁道提取波阻抗曲線，統(tǒng)計井點處不同儲集體類型與波阻抗數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。結(jié)合鉆井時放空漏失表以及測井解釋結(jié)論，得到縫洞儲集體與基質(zhì)碳酸鹽巖在阻抗上的門檻值為1．57×107kg／（m2·s），據(jù)此可對目的層縫洞儲集體作出三維雕刻。圖5為反演體的一個過井剖面，可以看出界面以上為一套大的低阻抗地層，不整合面之下80ms范圍內(nèi)是主要的縫洞體發(fā)育范圍，包含古巖溶垂向模式中的表層巖溶帶、垂向滲濾帶、徑流溶蝕帶以及潛流溶蝕帶4個巖溶發(fā)育帶?！按闋睢狈瓷鋵?yīng)的縫洞體形態(tài)刻畫明顯，且除表層巖溶帶外，較深部位的徑流溶蝕帶及潛流溶蝕帶也是儲層發(fā)育的優(yōu)勢帶。界面之下80ms以下地層以高阻抗值的碳酸鹽巖基質(zhì)為主 （深部高阻抗基巖已鏤空）。

3．2．3 沿層波阻抗切片觀察縫洞體分布規(guī)律

圖4 約束稀疏脈沖反演流程圖

圖5 反演波阻抗體儲集體雕刻剖面

圖6 反演波阻抗體沿層切片揭示縫洞垂向發(fā)育規(guī)律

從波阻抗數(shù)據(jù)得到全區(qū)縫洞帶宏觀發(fā)育規(guī)律，結(jié)合井旁道阻抗曲線與井點儲層類型統(tǒng)計出的不同巖溶區(qū)帶反演波阻抗與溶洞發(fā)育的概率曲線，可在建模中加入深度域的反演阻抗體進(jìn)行約束，為儲層三維形態(tài)的表征刻畫提供依據(jù)。

4 儲層預(yù)測方法分析對比

分頻解釋技術(shù)與地球物理反演技術(shù)能從不同的角度提供儲集體發(fā)育信息，但二者由于方法原理和數(shù)據(jù)使用方面存在差異，其預(yù)測結(jié)果也不盡相同。

分頻解釋技術(shù)的優(yōu)勢在于尊重原始地震數(shù)據(jù)，受人為因素影響小，轉(zhuǎn)換至頻率域后可得到高于傳統(tǒng)地震分辨率的解釋結(jié)果。通過與鉆井資料對比可知，能夠刻畫不同頻率強弱反射的邊界，進(jìn)而識別不整合面之下小時窗范圍內(nèi)發(fā)育的小型溶洞或者縫洞發(fā)育帶。不足之處在于其解釋結(jié)果并沒有明確的地質(zhì)含義，需要結(jié)合井點的標(biāo)定以及對研究區(qū)的地質(zhì)認(rèn)識，來進(jìn)行結(jié)果的判斷解釋。最終提供的結(jié)果仍以定性評價為主。

基于波阻抗的地球物理反演技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠得到具有地質(zhì)含義的波阻抗數(shù)據(jù)體，并能夠結(jié)合鉆測井?dāng)?shù)據(jù)建立阻抗數(shù)據(jù)與儲集體類型之間的定量關(guān)系。在對大型 “串珠狀”反射儲集體作出輪廓刻畫的同時，還可提供井間儲層類型刻畫的定量約束條件。不足之處是反演結(jié)果的分辨率及效果受常規(guī)地震資料品質(zhì)的影響，識別小型縫洞效果欠佳。

5 結(jié)語

縫洞型油藏儲集體發(fā)育極具特殊性，較常規(guī)碎屑巖油藏非均質(zhì)性更強，因此其儲層建模及表征工作不能單獨依靠井點數(shù)據(jù)進(jìn)行井間的隨機模擬，而是需要充分利用地震解釋預(yù)測成果作為約束條件。分頻解釋技術(shù)和地球物理反演技術(shù)能夠從不同角度反映縫洞帶平面及縱向縫洞發(fā)育帶的展布規(guī)律，并從定性及定量的角度提供建模所需的井間約束數(shù)據(jù)體。但在進(jìn)行縫洞型油藏三維地質(zhì)建模及表征時，除綜合多種地震儲層預(yù)測結(jié)果，選取合適的井間約束條件外，還要充分利用生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，對模型進(jìn)行修正，以彌補地震儲層預(yù)測成果及建模過程中隨機模擬結(jié)果的不確定性。

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