王保才,劉 軍,馬靈偉,李宗杰,鐘學(xué)彬

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開發(fā)研究院,新疆烏魯木齊830011;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球物理與空間信息學(xué)院,湖北武漢430074)

塔中順南地區(qū)位于塔里木盆地腹部,區(qū)域構(gòu)造位置位于塔中1號(hào)斷層下盤、滿加爾坳陷南斜坡,南與卡塔克隆起相連,東與古城墟隆起相鄰?？碧窖芯勘砻?該區(qū)奧陶系碳酸鹽巖具有儲(chǔ)層發(fā)育的地質(zhì)條件及成藏基礎(chǔ),儲(chǔ)集空間類型以巖溶縫洞為主,勘探已在奧陶系碳酸鹽巖多個(gè)層系鉆遇儲(chǔ)層和油氣,展示該區(qū)良好的勘探開發(fā)前景[1-2]。但奧陶系碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層埋藏深度大(>6500m),地質(zhì)情況復(fù)雜,巖溶發(fā)育強(qiáng)度總體較弱[3-4],儲(chǔ)層厚度不大,儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層段地球物理特征差異小[5],加之深層地震反射信號(hào)弱,信噪比低,反射特征不明顯,給儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特征認(rèn)識(shí)及有效預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)帶來諸多難題[6-7]。

針對(duì)研究區(qū)域目標(biāo)儲(chǔ)層反射特征不清及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大等問題,基于順南地區(qū)三維地震資料,在研究目標(biāo)儲(chǔ)層反射特征的基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)內(nèi)鉆井、測(cè)井及地質(zhì)綜合解釋等資料,分層系建立符合地下地質(zhì)特征的縫洞型儲(chǔ)層地震地質(zhì)模型[8-10],采用非均勻介質(zhì)波動(dòng)方程并基于交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分格式進(jìn)行數(shù)值模擬[11-13],正演模擬觀測(cè)系統(tǒng)依據(jù)實(shí)際野外采集參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),通過改變儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)形態(tài)、空間發(fā)育規(guī)模、發(fā)育位置(碳酸鹽巖頂部、中部及內(nèi)幕)等因素來研究目標(biāo)儲(chǔ)層響應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特征,進(jìn)而建立順南地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層地震識(shí)別模式,力求為該區(qū)不同層系內(nèi)縫洞型儲(chǔ)層的有效預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域地質(zhì)背景及地震響應(yīng)特征

表1 塔中順南地區(qū)奧陶系巖石物理參數(shù)

注:“▽”表示地層未鉆穿。

圖1 順南地區(qū)奧陶系過SN1-SN5-SN4井地震時(shí)間偏移剖面

2 理論模型建立及地震響應(yīng)特征分析

結(jié)合鉆井、測(cè)井及地震解釋資料,依據(jù)研究區(qū)域奧陶系地層結(jié)構(gòu)及各地層巖石物理參數(shù),建立一間房組內(nèi)部不同位置發(fā)育厚度為25m縫洞型儲(chǔ)層模型(圖2)。儲(chǔ)層等效速度為5600m/s;上覆良里塔格組速度為4950m/s;恰爾巴克組厚度為20m,速度為5235m/s;一間房組厚度為122m,速度為5950m/s;下伏鷹山組速度為5980m/s。

依據(jù)實(shí)際地震資料目標(biāo)層位地震子波類型及頻譜特征,正演模擬采用主頻為22Hz雷克子波。

圖2 一間房組內(nèi)部不同位置儲(chǔ)層發(fā)育的理論模型及模擬地震記錄a 無儲(chǔ)層發(fā)育; b 頂部?jī)?chǔ)層發(fā)育; c 中部?jī)?chǔ)層發(fā)育; d 底部?jī)?chǔ)層發(fā)育; e 模擬地震記錄疊合顯示

3 實(shí)際儲(chǔ)層模型建立及地震響應(yīng)特征分析

3.1 一間房組縫洞型儲(chǔ)層模型及地震響應(yīng)特征分析

利用非均勻介質(zhì)波動(dòng)方程進(jìn)行正演模擬計(jì)算,正演模擬采用與地震資料采集接近的觀測(cè)系統(tǒng):炮間距50m,道間距50m,排列長(zhǎng)度5950m,滿覆蓋次數(shù)為60次;地震激發(fā)子波為主頻22Hz雷克子波。

3.2 奧陶系內(nèi)幕縫洞型儲(chǔ)層模型建立及地震響應(yīng)特征分析

順南地區(qū)奧陶系鷹山組及蓬萊壩組地層較厚,各地層之間及儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層之間巖石物性差異不大(表1),實(shí)際地震剖面中奧陶系內(nèi)幕主要表現(xiàn)為弱—中強(qiáng)反射特征,縫洞型儲(chǔ)層地震波場(chǎng)特征十分復(fù)雜。為了建立奧陶系內(nèi)幕縫洞型儲(chǔ)層與地震響應(yīng)波場(chǎng)特征之間的關(guān)系,建立如圖4a所示的儲(chǔ)層模型,各地層厚度及巖石物理參數(shù)與一間房組縫洞型儲(chǔ)層模型一致。

奧陶系內(nèi)幕縫洞型儲(chǔ)層模型設(shè)計(jì)(圖4a)及其研究目的如下。

1) 設(shè)計(jì)了8個(gè)發(fā)育規(guī)模不等的孤立縫洞單元(縱、橫向尺度分別為:①10m×20m;②10m×20m;③20m×20m,④20m×40m,⑤20m×80m,⑥20m×200m;⑦20m×200m;⑧40m×200m),其中縫洞體單元①的充填等效速度為2000m/s,⑦的充填等效速度為4800m/s,其余的均為5200m/s;目的是研究不同發(fā)育規(guī)模孤立縫洞體單元的地震響應(yīng)波場(chǎng)特征。

2) 設(shè)計(jì)了3個(gè)不同發(fā)育規(guī)模的縫洞群,縫洞群A的單個(gè)縫洞體發(fā)育規(guī)模約為8m×40m,縫洞群B的單個(gè)縫洞體發(fā)育規(guī)模約為12m×100m,縫洞群C的單個(gè)縫洞體發(fā)育規(guī)模約為15m×200m;縫洞體充填等效速度均為5600m/s;目的是研究不同發(fā)育規(guī)模縫洞群產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場(chǎng)特征。

3) 設(shè)計(jì)了3條不同斷距和不同樣式的斷裂帶,F1和F3均為縱向斷距40m的正斷層,F1斷裂寬度為50m,F3斷裂寬度為20m;F2為縱向斷距0的走滑斷層[15],斷裂寬度為50m;斷裂帶內(nèi)充填速度為5700～5900m/s;目的是研究高角度、不同斷距及不同樣式斷裂帶產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場(chǎng)特征。

圖4 奧陶系內(nèi)幕縫洞型儲(chǔ)層模型及地震響應(yīng)特征a 奧陶系內(nèi)幕縫洞型儲(chǔ)層模型; b 正演模擬偏移剖面; c 正演偏移剖面中提取的均方根振幅曲線(歸一化后)

圖4b為奧陶系內(nèi)幕縫洞型儲(chǔ)層模型正演模擬數(shù)據(jù)的偏移剖面,可以看出:

1) 不同發(fā)育規(guī)模的孤立縫洞體單元在地震剖面上對(duì)應(yīng)為“串珠狀”反射特征,串珠狀反射能量強(qiáng)弱與縫洞體空間發(fā)育規(guī)模正向相關(guān)(圖4c),即縫洞體發(fā)育縱、橫向尺度越大對(duì)應(yīng)串珠狀反射能量越強(qiáng)(②—⑥與⑧對(duì)比);相同發(fā)育規(guī)模縫洞體與圍巖波阻抗差異越大對(duì)應(yīng)串珠狀反射能量越強(qiáng)(①與②,⑥與⑦對(duì)比);同時(shí),在地震剖面上縫洞體識(shí)別能力不僅與縫洞體空間發(fā)育規(guī)模有關(guān),還與縫洞體內(nèi)充填的速度大小有關(guān),充填速度越小在地震剖面上可識(shí)別縫洞體規(guī)模越小(①與②對(duì)比)。

2) 小規(guī)模(8m×40m)縫洞群在地震剖面上對(duì)應(yīng)為雜亂弱反射特征(圖4b中A位置),隨著縫洞群規(guī)模增加,縫洞體之間產(chǎn)生的繞射波相互干涉,在地震剖面上形成雜亂中強(qiáng)振幅異常(圖4b中B—C位置)。

3) 高角度正斷層在地震剖面上存在明顯的同相軸錯(cuò)斷;對(duì)于斷裂寬度較大的斷裂帶,由于斷裂帶與兩側(cè)圍巖存在波阻抗差異,表現(xiàn)為沿?cái)嗔褞чL(zhǎng)“串珠狀”振幅異常(圖4b中F1與F3對(duì)比);走滑斷層無縱向斷距在地震剖面上為空白反射(圖4b中F2)。

可見,正演模擬結(jié)果與實(shí)際地震剖面中斷裂帶反射特征吻合。

4 奧陶系縫洞型儲(chǔ)層地震識(shí)別模式建立

基于以上非均勻介質(zhì)正演模擬結(jié)果建立了順南地區(qū)奧陶系頂部(一間房組)及內(nèi)幕(鷹山組、蓬萊壩組)縫洞型儲(chǔ)層與地震響應(yīng)特征之間的關(guān)系,結(jié)合實(shí)際地震剖面的精細(xì)解釋,歸納并建立了順南地區(qū)奧陶系縫洞型儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征及識(shí)別模式(表2)。

表2 塔中順南地區(qū)奧陶系縫洞型儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征及識(shí)別模式

5 結(jié)束語

建立復(fù)雜儲(chǔ)層與其地震響應(yīng)之間的關(guān)系是利用地震資料進(jìn)行碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征識(shí)別與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的關(guān)鍵,正演模擬技術(shù)為研究塔中順南地區(qū)奧陶系縫洞型儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征提供了一種方便有效的手段?；谡菽M結(jié)果的對(duì)比分析,可以建立縫洞型儲(chǔ)層的地震識(shí)別模式,有利于提高研究區(qū)域縫洞型儲(chǔ)層波場(chǎng)特征的認(rèn)識(shí),降低儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。然而,由于碳酸鹽巖自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及地下地質(zhì)體異常的多解性,地震識(shí)別模式并不是一成不變的,后續(xù)應(yīng)結(jié)合更多的新鉆井資料,對(duì)塔中順南地區(qū)奧陶系縫洞型儲(chǔ)層地震識(shí)別模式作進(jìn)一步驗(yàn)證和完善。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王從鑌,龔洪林.塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖石地球物理特征研究[J].石油物探,2009,48(3):290-293

Wang C B,Gong H L.Study on petrophysical characteristics of Ordovician carbonate reservoir in central Tarim basin[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2009,48(3):290-293

[2] 趙迎月,顧漢明,李宗杰,等.塔中地區(qū)奧陶系典型地震體地震識(shí)別模式[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版),2010,40(6):1262-1270

Zhao Y Y,Gu H M,Li Z J,et al.The seismic wave field recognition mode of typical geological bodies in the ordovician in Tazhong area[J].Journal of Jilin University(Earth seismic edition),2010,40(6):1262-1270

[3] 焦存禮,何碧竹,邢秀娟,等.塔中地區(qū)奧陶系加里東中期Ⅰ幕古巖溶特征及控制因素研究[J].中國(guó)石油勘探,2010(1):21-26

Jiao C L,He B Z,Xing X J,et al.Characteristics and controlling factors of Palaeo-karstification in middle Caledonian in Tazhong area[J].China Petroleum Exploration,2010(1):21-26

[4] 王世星,曹輝蘭,靳文芳,等.碳酸鹽巖縫洞系統(tǒng)地震響應(yīng)特征分析和塔中卡1區(qū)縫洞儲(chǔ)層預(yù)測(cè)[J].石油物探,2005,44(5):421-427

Wang S X,Cao H L,Jin W F,et al.Seismic response and prediction of fracture-cavity system in carbonate reservoir:a case study in the Ka-1 field[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2005,44(5):421-427

[5] 宋桂橋,馬靈偉,李宗杰.基于隨機(jī)介質(zhì)正演模擬的塔中順南地區(qū)風(fēng)化殼儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征分析[J].石油物探,2013,52(3):307-312

Song G Q,Ma L W,Li Z J.The analysis of seismic response characteristics of weathered crust reservoir based on random medium forward modeling in Tazhong Shunnan area[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2013,52(3):307-312

[6] 任麗丹,王保才,劉軍.頻率衰減梯度屬性在塔中卡塔克1區(qū)塊儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2012,34(12):59-63

Ren L D,Wang B C,Liu J.Application of frequency attenuation gradient in reservoir prediction in Block Kartake 1 of Tazhong area[J].Journal of Oil and Gas Technology,2012,34(12):59-63

[7] 楊江峰,關(guān)達(dá),朱文斌,等.塔里木盆地塔中卡1區(qū)三維工區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用[J].石油與天然氣地質(zhì),2012,33(1):61-68

Yang J F,Guan D,Zhu W B,et al.Carbonate reservoir prediction technology and its application in Ka-1 3D acreage in Tazhong area,Tarim Basin[J].Oil&Gas Geology,2012,33(1):61-68

[8] 蔡成國(guó),趙迎月,顧漢明.塔河油田三疊系儲(chǔ)層地震正演模擬及應(yīng)用研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2008,30(3):92-94

Cai C G,Zhao Y Y,Gu H M.Research and application of seismic forward modeling of Triassic reservoir in the oilfield[J].Journal of Oil and Gas Technology,2008,30(3):92-94

[9] 馬靈偉,顧漢明,趙迎月,等.應(yīng)用隨機(jī)介質(zhì)正演模擬刻畫深水臺(tái)緣礁碳酸鹽巖儲(chǔ)層[J].石油地球物理勘探,2013,48(4):583-590

Ma L W,Gu H M,Zhao Y Y,et al.Sculpturing platform-edge reef carbonate reservoirs in deep-water with random media forward modeling[J].Oil Geophysical Prospecting,2013,48(4):583-590

[10] 張旭光.玉北地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征研究[J].石油物探,2012,51(5):493-500

Zhang X G.Study on seismic response characteristics of carbonate reservoir in Yubei area[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2012,51(5):493-500

[11] 閔小剛,顧漢明,朱定.塔河油田孔洞模型的波動(dòng)方程正演模擬[J].勘探地球物理進(jìn)展,2006,29(3):187-191

Ming X G,Gu H M,Zhu D.Wave equation forward modeling of cavern models in Tahe oilfield[J].Progress in Exploration Geophysics,2006,29(3):187-191

[12] 李國(guó)平,程利敏,孟令媛,等.非均勻介質(zhì)交錯(cuò)網(wǎng)格高階差分地震波數(shù)值模擬[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2010,32(4):220-224

Li G P,Cheng L M,Meng L Y,et al.High-order staggered grid difference seismic wave simulation in heterogeneous media[J].Journal of Oil and Gas Technology,2010,32(4):220-224

[13] 李宗杰.正演模擬驗(yàn)證疊前彈性阻抗反演在碳酸鹽儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].石油物探,2013,52(3):323-328

Li Z J.Application of pre-stack elastic impedance in carbonate reservoirs prediction based on forward modeling technology[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2013,52(3):323-328

[14] 錢榮鈞.對(duì)地震切片解釋中一些問題的分析[J].石油地球物理勘探,2007,42(4):482-487

Qian R J.Analysis of some issues in interpretation of seismic slices[J].Oil Geophysical Prospecting,2007,42(4):482-487

[15] 楊圣彬,劉軍,李慧莉,等.塔中北圍斜區(qū)北東向走滑斷裂特征及其控油作用[J].石油與天然氣地質(zhì),2013,34(6):797-802

Yang S B,Liu J,Li H L,et al.Characteristics of the NE-trending strike-slip fault system and its control on oil accumulation in north peri-cline area of the Tazhong paleouplift[J].Journal of Oil and Gas Technology,2013,34(6):797-802