路鵬程，彭傳平，但光箭，閆順來(lái)，張亮亮，李相文

(1.西安石油大學(xué)，陜西西安 710000；2.中國(guó)石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司)

哈得遜地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層地震相研究

路鵬程1，2，彭傳平2，但光箭2，閆順來(lái)2，張亮亮2，李相文2

(1.西安石油大學(xué)，陜西西安 710000；2.中國(guó)石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司)

哈得遜地區(qū)碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)集類型非常復(fù)雜，而且儲(chǔ)集體規(guī)模變化大，儲(chǔ)層在地震剖面上呈現(xiàn)出多樣性。為了弄清本區(qū)塊儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特征，以及各類儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)的地震相分布的范圍，通過(guò)對(duì)已鉆井儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)標(biāo)定，總結(jié)出碳酸鹽巖儲(chǔ)層在地震剖面上所對(duì)應(yīng)的三種地震相，即串珠相、片狀相和雜亂相，應(yīng)用敏感屬性對(duì)三類地震相，儲(chǔ)層進(jìn)行了識(shí)別和區(qū)分，預(yù)測(cè)各類儲(chǔ)層發(fā)育的規(guī)律及規(guī)模，對(duì)下一步井位部署和儲(chǔ)量標(biāo)定有很好的指導(dǎo)作用。

哈得遜地區(qū)；碳酸鹽巖；地震相；振幅變化率

1 問(wèn)題的提出

哈得遜區(qū)塊奧陶系一間房組～鷹山組碳酸鹽巖巖石密度大(大于2.7 g/cm3)，地震波傳播速度高(縱波傳播速度一般大于5 500 m/s)，波阻抗值大；同時(shí)碳酸鹽巖埋藏深、厚度大，巖石組分變化小，各類巖石速度差異小，地層界面波阻抗差異小，奧陶系內(nèi)幕主要為不連續(xù)弱振幅反射或雜亂狀弱振幅反射。當(dāng)碳酸鹽巖發(fā)育縫洞體時(shí)，地層密度和地震波傳播速度變低、波阻抗降低，特別是在溶洞被油氣水充填后，變得更低，與周圍巖石的波阻抗差異增大。由于地震波的繞射和反射形成振幅相對(duì)較強(qiáng)的反射軸，地震波的能量隨儲(chǔ)層孔隙度的增大而增強(qiáng)。對(duì)于地震波高頻成分來(lái)說(shuō)，單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)越多，能量衰減的次數(shù)也就越多，能量損失總量也就越大。高頻成分通過(guò)縫洞體時(shí)能量很快衰減，甚至消失。碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)層具有明顯的中強(qiáng)振幅、低頻、高吸收的地震響應(yīng)特征，因此研究?jī)?chǔ)層的地震響應(yīng)特征對(duì)油田井位部署和儲(chǔ)量研究有很大的指導(dǎo)作用。

2 儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征研究[1-4]

2.1 地震串珠相儲(chǔ)層

奧陶系一間房組～鷹山組碳酸鹽巖由于曾經(jīng)大面積遭受強(qiáng)烈剝蝕和風(fēng)化、淋濾，以及受后期構(gòu)造活動(dòng)等因素影響，發(fā)育了規(guī)模大、分布廣、儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)的縫洞型儲(chǔ)集層。通過(guò)對(duì)已鉆井地震特征分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳酸鹽巖儲(chǔ)集體發(fā)育達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，在地震疊后數(shù)據(jù)體上常表現(xiàn)為以波谷-波峰或波谷-波峰-波谷組成的低頻率、較強(qiáng)振幅反射，即所謂的串珠狀反射；鉆井結(jié)果和地震標(biāo)定表明，當(dāng)鉆遇具有這種地震反射特征的地層時(shí)會(huì)出現(xiàn)氣測(cè)升高、溢流、井漏、鉆具放空等現(xiàn)象。串珠狀反射是碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層的地震綜合響應(yīng)，是油氣儲(chǔ)滲的主要空間，是目前哈得遜區(qū)塊鉆探的主要反射類型。串珠狀反射反映的是大型洞穴、縫洞集合體、裂縫密集帶的整體地震特征，而不是某個(gè)單一地質(zhì)特征的地震響應(yīng)，所以單從串珠形態(tài)上很難判識(shí)地質(zhì)體的組成(單個(gè)大型洞穴、縫洞集合體、裂縫密集帶)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該反射類型是哈得遜區(qū)塊目前鉆探的主要目標(biāo)。

2.2 地震片狀相儲(chǔ)層

當(dāng)碳酸鹽巖儲(chǔ)集體規(guī)模較大且平面分布遠(yuǎn)大于縱向時(shí)，在地震疊后數(shù)據(jù)體上常表現(xiàn)為低頻率、強(qiáng)波谷/峰反射，即所謂的片狀強(qiáng)反射。哈得遜區(qū)塊片狀反射比較發(fā)育，下步將是重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的類型。

2.3 地震雜亂相儲(chǔ)層

當(dāng)碳酸鹽巖單個(gè)儲(chǔ)集體規(guī)模較小且多個(gè)小規(guī)?？p洞體不連續(xù)發(fā)育時(shí)，在地震疊后數(shù)據(jù)體上表現(xiàn)為雜亂狀反射特征。well3井鉆遇雜亂反射類型儲(chǔ)層且已經(jīng)獲得高產(chǎn)油氣流。今后哈得遜區(qū)塊針對(duì)該反射類型的深入探索將大有可為。

由此可見(jiàn)，本區(qū)塊奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層在地震上的表現(xiàn)主要有三種地震相：串珠相、片狀相、雜亂相，這三種地震相在碳酸鹽巖中都獲得了油氣突破。弄清儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特征對(duì)井位部署以及儲(chǔ)量研究有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

3 儲(chǔ)層地震相識(shí)別技術(shù)[5-12]

3.1敏感屬性選擇

根據(jù)地震反射原理，對(duì)各種地震屬性進(jìn)行提取分析，最終得到能區(qū)分和識(shí)別三類地震相儲(chǔ)層的敏感屬性，分別是振幅變化率和相干屬性。地震串珠相反射是洞穴型儲(chǔ)層在地震剖面上的一種響應(yīng)特征，常規(guī)地震剖面上串珠相反射清楚，但串珠相邊界難以識(shí)別。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，最有效、最直接、最敏感的振幅類屬性是振幅變化率屬性，該屬性可以有效地檢測(cè)串珠相反射在三維空間的能量包絡(luò)面，但相干能量屬性對(duì)串珠相儲(chǔ)層識(shí)別效果不明顯。

片狀相反射是指具有片狀特征的中等能量地震反射，這種反射特征常見(jiàn)于斷裂附近，是巖溶大片連片發(fā)育的表現(xiàn)。片狀反射以連續(xù)性反射為特征，同相軸振幅強(qiáng)，連片發(fā)育，在相干剖面上表現(xiàn)為高相干特征；在振幅變化率屬性上表現(xiàn)為中等能量特征。兩種屬性對(duì)片狀相儲(chǔ)層都能較好地刻畫(huà)。

當(dāng)碳酸鹽巖單個(gè)儲(chǔ)集體規(guī)模較小并不連續(xù)分布時(shí)，在地震疊后數(shù)據(jù)體上表現(xiàn)為雜亂狀反射特征。地震雜亂反射會(huì)使地震反射的振幅和反射結(jié)構(gòu)變化較快，因此描述雜亂反射的地震屬性需要能夠反映地震反射振幅的變化，同時(shí)還能描述局部地層產(chǎn)狀的變化。對(duì)地震屬性的分析研究表明，與不規(guī)則雜亂反射相關(guān)的幾何屬性包括地震非連續(xù)屬性和相干能量屬性。雜亂反射程度越高、非連續(xù)性越強(qiáng)，相干能量屬性值越小。圖1是過(guò)well2井三維地震剖面、振幅變化率剖面和相干能量剖面，常規(guī)剖面雜亂，在振幅變化率剖面上表現(xiàn)為中等值(圖中紅色分布區(qū)域)，同時(shí)在相干能量屬性剖面上表現(xiàn)為大值(圖中黑色分布區(qū)域)。振幅變化率和相干這兩種屬性均能很好地識(shí)別雜亂反射和連續(xù)性反射。

圖1 過(guò)well2井三維地震剖面與振幅變化率剖面、相干能量剖面

3.2 反射地震相分析

用相干能量和振幅變化率屬性進(jìn)行地震相交會(huì)分析(圖2)，可以提取出與裂縫發(fā)育相關(guān)的串珠相反射，從而達(dá)到檢測(cè)和識(shí)別儲(chǔ)層的洞穴系統(tǒng)的目的。圖版中紅色對(duì)應(yīng)著較大的相干能量值和振幅變化率值，代表串珠相反射特征，黃色和綠色對(duì)應(yīng)著較小的振幅變化率值，代表非串珠相反射特征。總的來(lái)說(shuō)串珠相反射是振幅變化率強(qiáng)、相干能量強(qiáng)。哈得遜區(qū)塊完鉆井17口，13口為串珠相反射鉆探，其中11口井發(fā)生放空漏失，如well1鉆至井深6 419.35 m放空0.3m，且發(fā)生強(qiáng)烈漏失，累計(jì)漏失鉆井液為1 194 m3；well8井在目的層放空8.9 m。綜合分析認(rèn)為，這兩口井均鉆遇洞穴型儲(chǔ)層，鉆井過(guò)程中出現(xiàn)強(qiáng)烈放空漏失現(xiàn)象代表洞穴規(guī)模大、串珠狀反射振幅變化率也大，目前鉆探串珠狀反射的井對(duì)應(yīng)振幅變化率值最小為4 530。此外，通過(guò)振幅變化率與相干能量交會(huì)表明，代表洞穴型儲(chǔ)層的串珠狀反射的振幅變化率門(mén)檻值絕大部分大于2 000，門(mén)檻值為2 000～4 530段的串珠相反射則代表部分小規(guī)模的洞穴型儲(chǔ)層。

圖2 哈得遜地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖振幅變化率與相干屬性交會(huì)圖版

片狀相反射在交會(huì)圖中主要位于黃色部位，振幅變化率值處于520～2 000之間，相干能量值大于110。 由于地震噪聲的影響，單一地震幾何屬性不能完全描述地震不規(guī)則雜亂反射特征。地震相分析提供了綜合應(yīng)用多種地震屬性的有效方法，包括聚類分析和判別分析。通過(guò)聚類分析可以把反映同一地質(zhì)特征和地球物理特征的地震屬性分成不同的類，使同一個(gè)類中的對(duì)象有很大的相似性，而不同類之間的對(duì)象有大的差異性。判別分析可以通過(guò)在兩個(gè)或更多的數(shù)據(jù)特征的基礎(chǔ)上，判別一個(gè)單獨(dú)類型的歸屬問(wèn)題，是一種多變量統(tǒng)計(jì)分析方法。這樣，具有同一片狀反射地震特征的數(shù)據(jù)就可以通過(guò)地震相分析提取出來(lái)，在相干和振幅變化率屬性交會(huì)圖中，綠色部分反映雜亂狀反射，其振幅變化率值處于520～2 000之間，相干能量值小于110。

3.3 地震相預(yù)測(cè)

利用以上技術(shù)對(duì)哈得遜地區(qū)三類儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測(cè)，見(jiàn)圖3?？梢钥闯?，哈得遜地區(qū)串珠相儲(chǔ)層非常發(fā)育，在該區(qū)共識(shí)別串珠相儲(chǔ)層252個(gè)，面積大約14.84 km2。通過(guò)片狀反射地震相的識(shí)別，在哈得遜地區(qū)共識(shí)別出片狀相反射儲(chǔ)層30個(gè)，面積17.7 km2，主要分布在研究區(qū)西部和中部。 雜亂相儲(chǔ)層主要沿?cái)嗔?、裂縫及構(gòu)造褶皺區(qū)，共識(shí)別出雜亂相儲(chǔ)層面積69.9 km2。

圖3 哈得遜地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖串珠、片狀、雜亂地震相平面圖

4 認(rèn)識(shí)及結(jié)論

哈得遜地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層類型多樣，表現(xiàn)在地震上主要有三種地震相：串珠相、片狀相、雜亂相，三種地震相儲(chǔ)層所反映的儲(chǔ)集體類型是不同的。針對(duì)不同類型的儲(chǔ)層對(duì)地震的響應(yīng)有差異的特點(diǎn)，應(yīng)用地震敏感屬性對(duì)三類地震相進(jìn)行區(qū)分和識(shí)別，相干屬性和振幅變化率屬性交會(huì)能很好地區(qū)別三類地震相儲(chǔ)層，弄清了各類地震相儲(chǔ)層的分布規(guī)律和發(fā)育規(guī)模，對(duì)油田下一步井位部署和儲(chǔ)量研究有很好的指導(dǎo)作用。

(1)針對(duì)目前研究成果，串珠相、雜亂相儲(chǔ)層主要發(fā)育在斷裂附近，尤其是串珠相儲(chǔ)層儲(chǔ)集類型主要為洞穴型儲(chǔ)層，井位部署應(yīng)主要針對(duì)這類地震相儲(chǔ)層，其它兩類地震相儲(chǔ)層可以探索性開(kāi)發(fā)；

(2)通過(guò)對(duì)三類地震相儲(chǔ)層進(jìn)行識(shí)別并刻畫(huà)，該區(qū)共發(fā)育儲(chǔ)層體282個(gè)，面積102.44 km2，為儲(chǔ)量研究工作奠定了一定的基礎(chǔ)。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)03-0052-04

2015-01-06

路鵬程，工程師，1980年生，2004年畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué)地球物理學(xué)專業(yè)，西安石油大學(xué)在職研究生，主要從事地震資料解釋與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。

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