張明學, 張 鵬, 胡玉雙

(東北石油大學 地球科學學院， 黑龍江 大慶 163318)

鶯山地區(qū)營城組火山巖儲層的裂縫預測

張明學, 張 鵬, 胡玉雙

(東北石油大學 地球科學學院， 黑龍江 大慶 163318)

火山巖巖石種類復雜多樣，空間分布狀況不均衡，巖性橫向變化快，火山巖油氣藏的勘探難度很大。考慮火山巖的物性致密及受構造運動等因素的影響，通過改造火山巖可為油氣提供良好的儲集體，形成裂縫類油氣藏?；谌S地震資料，采用相干體、傾角檢測、螞蟻體和曲率體屬性方法對鶯山地區(qū)進行裂縫預測。研究表明：研究區(qū)主要發(fā)育有三組拉張性質的斷裂帶，走向分別為北東向、北北東向和近南北向。裂縫預測結果與已有油井資料、解釋成果和實際生產數據相比，該預測方法效果較好。

鶯山地區(qū)； 螞蟻體； 曲率體； 裂縫預測； 火山巖

0 引 言

火山巖巖石種類復雜多樣，空間分布狀況不均衡，巖性橫向變化快[1-2]?；鹕綆r儲層受巖相控制,由于巖相空間變化很快，隨之，儲層物性在空間上的快變化，增加了識別難度。此外，地震波受到火山巖的屏蔽作用，這造成了火山巖內部地震反射特征不明顯和低信噪比,也加大了儲層預測的難度，火山巖勘探技術成為當今石油技術研究的難點[3]?；鹕降臉嬙旎顒訉υ杏蜌獠鼐哂衅茐?、改善和形成的多重效應[4]。經過構造作用改造的火山巖不僅可以為油氣提供良好儲集場所，還可以成為封閉油氣的蓋層，同時火山活動中產生的熱效應對烴源巖有催熟作用[5]?；鹕綆r儲層厚、規(guī)模大、單井產量高、含油氣豐度好，勘探開發(fā)前景巨大。

火山巖儲集層物性致密，巖石脆性，在構造變形過程中會產生大量的構造裂縫，既擴大了儲集空間增加了孔隙度，又連通了原有的孔隙改善了滲透性。裂縫發(fā)育區(qū)不僅是油氣有效的儲集空間，也是油氣運移的主要通道[6-7]，還對油氣成藏與分布起主要控制作用。因此，在火山巖油氣勘探研究中，裂縫的預測成為尋找油氣有利區(qū)的關鍵問題。在我國，裂縫型儲層和數量比例更為突出，其油氣產量占整個石油天然氣產量的一半以上，與裂縫型油氣藏相關的技術研究正成為目前石油領域內的熱點及難點。要把握裂縫型儲層的分布情況，就必須能夠準確預測裂縫的發(fā)育程度和方向。了解巖石中裂縫的發(fā)育特征，對氣藏開采、運移和監(jiān)測等都具有十分重要的意義[8]。

利用鉆井、錄井和測井資料進行火山巖裂縫識別與評價的研究成果較多,在氣田開發(fā)中起到重要的作用，但這些方法只針對有井周圍的裂縫研究有效。對于井間乃至無井區(qū)，基于地震資料預測裂縫的井間分布規(guī)律是一種有效手段，具有實際的應用意義[9-10]。筆者主要基于三維地震資料，采用相干體等多種技術手段對鶯山地區(qū)營城組火山巖裂縫特征進行平面展布預測，分析裂縫的分布規(guī)律，尋找儲集層裂縫分布有利區(qū)，為下一步火山巖油氣藏的勘探和開發(fā)提供依據。

1 地質概況

鶯山斷陷位于松遼盆地北部深層構造東南斷陷區(qū)如圖1所示，與中部對青山凸起和雙城凹陷表現為兩凹一凸的構造格局。鶯山地區(qū)經歷了強烈的構造運動，形成了復雜的斷裂和構造，主要表現為受基底深大斷裂控制的特征。鶯山斷陷營城組地層主要發(fā)育火山巖，根據火山巖噴發(fā)旋回，以明顯的地震反射特征差異和不同的巖性組合為標志，將營城組地層劃分成三個旋回，見圖2。營城組火山巖巖性以酸性流紋巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖等為主，巖相主要有爆發(fā)相和溢流相，具備較好的儲集能力，下部發(fā)育薄層的英安巖和安山巖。鉆井資料顯示，研究區(qū)火山巖發(fā)生強烈的蝕變作用，石英、碳酸鹽等將原有孔隙和裂縫充填，儲層物性條件較差，但由于成巖后生作用強烈，經風化、淋濾、蝕變形成次生溶孔，且裂縫發(fā)育，起到較好的溝通作用，具備較好的儲集能力，因此工區(qū)內火山巖為一套有利儲層。

鶯山斷陷沙河子組巖性以泥巖為主，夾雜細砂巖和泥巖互層，屬湖沼相-扇三角洲相沉積，其間發(fā)育火山巖相，厚度較大，烴源巖地層平均厚度為500 m，分布面積為350 km2，有機質豐度高。營城組火山巖為研究區(qū)深層油氣資源勘探的主力儲集層，沙河子組是主要的烴源巖發(fā)育層系，營城組火山巖直接覆蓋在沙河子組烴源巖之上，在營城組火山巖之上發(fā)育一套厚度穩(wěn)定范圍較大的沉積巖作為蓋層，具備良好的下生上儲式的空間匹配關系，該區(qū)營城組火山巖儲層為以裂縫-孔隙型雙重介質為主的低孔低滲非均質儲層。

圖1 鶯山地區(qū)構造位置

裂縫一般具有多尺度性，其本身可以作為油氣儲集的空間，也可以對儲層進行后期改造，作為油氣運移的通道，研究裂縫的發(fā)育程度對油氣的聚集和產出意義重大。應用地震資料開展儲層預測具有橫向分辨率高、實現井間分布描述、宏觀分布規(guī)律清楚等特點，裂縫發(fā)育帶往往會引起地震波出現異常(振幅、頻率、相位等特征發(fā)生變化)[11-12]。因此，選用敏感的地球物理方法，檢測地震波振幅、頻率、相位等屬性的異常變化，可以較好地預測裂縫發(fā)育帶，研究裂縫特征。

圖2 火山巖噴發(fā)旋回劃分

2 疊后地震資料裂縫預測

2.1 相干體及傾角檢測技術識別裂縫

相干體技術是通過地震信息得到各道之間的相關性，以對比每一地震道與周圍地震道的波形相似性，從而描述地層、巖性的橫向非均勻性。目前較好的相干算法主要為基于地震波能量歸一化的多道相關性計算。大尺度的相干屬性提取能有效指導斷層解釋，判斷斷層組合以及相互切割關系，而小尺度的相干能反映出在大斷裂旁存在的裂縫發(fā)育區(qū)。傾角檢測技術利用的是最大相似的平滑程度和傾角值，在三維數據體中，通過計算同相軸的梯度，可以得到地層的局部傾角，也可以得到某一點振幅的方差，在地層中有裂縫、斷層和巖性等異常變化時，會使振幅方差變大，這樣就可以達到裂縫識別發(fā)育帶的目的。

基于三維地震數據進行相干體計算及傾角檢測，分別提取旋回I、旋回II和旋回III的相干切片和傾角檢測圖。從提取的相干體沿層切片和傾角檢測結果顯示來看，以旋回III為例，在旋回III的相干體切片上，研究區(qū)中部和南部出現大片陰影帶，見圖3a，為相關性較差的區(qū)域，預測為裂縫相對發(fā)育的區(qū)域，而在旋回III傾角檢測圖上相應的部位出現白色和暗色條帶,如圖3b所示，為傾角值發(fā)生突變的部位，預測為裂縫相對發(fā)育的區(qū)域，與相干體結果顯示出相同的規(guī)律，驗證了相干體預測裂縫分布區(qū)域的合理性。使用相干體和傾角檢測相結合的方法，初步了解了研究區(qū)裂縫的分布規(guī)律。

a 相干體切片

b 傾角檢測

2.2 螞蟻體技術識別裂縫

螞蟻算法基于疊后地震資料微裂縫預測技術，對小尺度裂縫的識別有很好的效果。它是以螞蟻計算方法的正反饋特性為依據，建立具有群體智能優(yōu)化搜索方法的模型，進行斷裂的追蹤和識別。地震勘探研究中，在地震數據體或相干體中散播大量的電子螞蟻，使某單個螞蟻沿滿足條件處追蹤，同時釋放信息素，吸引其它螞蟻依次往下追蹤，直到不再滿足條件時停止追蹤。在計算得到初始螞蟻屬性后，根據其相干顯示結果，統(tǒng)計出大斷層走向、傾向和傾角等產狀要素信息，分析區(qū)域的構造應力場特征，初步得到裂縫的整體空間展布形態(tài)。然后通過過濾原則(如當上覆地層重力和壓力為主要影響因素時，裂縫和小斷層以在垂向上發(fā)育為主；同時，層位痕跡一般為低傾角響應，因此各方向均需濾去較小的傾角)，得到最終的預測結果。

通過上述方法得到研究區(qū)螞蟻屬性體，分析發(fā)現：在剖面上，裂縫特征清晰，裂縫表現為高角度、雜亂分布的特征；提取各旋回的沿層切片(以旋回II為例)，在螞蟻體屬性切片上，可見明顯的裂縫分布(黑色為裂縫)，裂縫主要集中在工區(qū)中北部和南部，呈北北東、北東和近南北向的三組條帶狀分布的特征，如圖4所示。

圖4 旋回II螞蟻體切片

2.3 曲率體屬性識別裂縫

地層在受力過程中發(fā)生褶皺或彎曲變形，曲率體屬性與裂縫兩者之間的關系就是這一過程的反映，因此構造曲率是研究脆性地層形變構造裂縫的一種有效方法，它能夠比較準確地反映和預測構造裂縫的分布特征。但是由于單純基于等時構造的二維層面曲率屬性由于沒有利用數據體的方位信息，因而對噪聲十分敏感。等時構造圖的構建受多因素的影響，容易產生層位交點的非閉合現象，因此，二維曲率屬性準確性和精度常常不能滿足要求。

研究中，所采用的三維曲率體屬性直接由疊后地震數據體的方位信息計算得到，可以準確刻畫地下地質體構造形態(tài)、地層彎曲變形程度、區(qū)域應力場分布及斷裂特征。以旋回II為例，研究區(qū)北部、中部、南部成片的混雜的密集區(qū)(曲率值較大)，為裂縫發(fā)育的條帶，這與上述螞蟻體屬性預測的裂縫分布規(guī)律相一致，見圖5。

圖5 旋回II曲率屬性體切片

3 裂縫預測效果

利用相干體、傾角檢測、曲率體和螞蟻體屬性多種技術相結合，完成對研究區(qū)營城組地層3個旋回裂縫發(fā)育帶的預測研究。在旋回Ⅰ，裂縫發(fā)育區(qū)主要分布在工區(qū)北部，在構造圖上等值線密度由高到低的轉換部位以及斷裂的交叉部位，表現為受構造和火山機構共同控制的特征；YS2和YS4井北部，在構造圖上等值線密度高，構造變化快部位，表現為受構造作用的高導縫特征；而東南角和西南角，在構造圖上等值線密度不高、構造變化緩慢部位，表現為受火山機構和深大斷裂控制的特征。工區(qū)中部裂縫不發(fā)育。在旋回Ⅱ，裂縫發(fā)育區(qū)主要分布在工區(qū)中北部和南部，在工區(qū)中北部，在構造圖上等值線密度由高到低的轉換部位、工區(qū)斷裂帶及其交叉部位，表現為受構造和火山口雙重控制特征；工區(qū)南部，主要在工區(qū)大斷層以及小斷層控制下的斷裂帶兩端及其交叉部位，表現為受構造和火山口雙重控制特征；與旋回I相比，裂縫帶范圍有所減小，北部裂縫帶有向西遷移的趨勢。在旋回Ⅲ，裂縫發(fā)育區(qū)主要分布在工區(qū)西北部和南部，在工區(qū)西北部，在構造圖上等值線密度高，構造變化快部位，表現為受構造作用的高導縫特征；工區(qū)南部，在構造圖上等值線密度由高到低的轉換部位、工區(qū)斷裂帶及其交叉部位，表現為受構造和火山口雙重控制特征。

裂縫預測結果結合該區(qū)構造特征研究表明，研究區(qū)發(fā)育三組走向為北北東、北東和近南北向的裂縫帶，即西部裂縫帶、中部裂縫帶和東部裂縫帶，如圖6所示。

圖6 斷裂平面分布

4 裂縫預測效果分析

鶯山地區(qū)營城組火山巖儲存FMI測井信息見表1。FMI成像圖見圖7。利用FMI測井解釋結果，可以得到裂縫的傾向、走向和傾角等信息以及高分辨率井壁圖像，對井點周圍的儲層裂縫研究十分有效[13]。通過分析研究區(qū)已有FMI測井資料發(fā)現(表1，圖7)，YS2井和YS4井裂縫發(fā)育程度較高，密度較大，SS10井裂縫不發(fā)育。其中，YS2井高導縫和微裂縫較為發(fā)育，斷層走向為北西-南東向；YS4裂縫類型以高導縫為主，走向近東西向?？傮w看來，裂縫的主要類型為高導縫，斷層伴生的張性縫和微裂縫在斷裂密集區(qū)有一定程度的發(fā)育。對比預測結果可以發(fā)現，裂縫的分布及密度與FMI測井解釋結果基本一致。

圖7 鶯深2井FMI成像

YS2和YS4井區(qū)斷裂發(fā)育程度高，而SS10井周圍斷裂不發(fā)育。表2是研究區(qū)生產數據。表2顯示，YS2和YS4井試油結果為氣水同層，SS10井為差氣層，說明預測結果和單井產能相吻合。

表1 地層劃分及參數

表2 鶯山地區(qū)營城組火山巖儲層試油信息

Table 2 Testing information table of volcanic reservoirs of Yingcheng formation Yinngshan area

井號試油井段層號Vw/m3Vg/m3試油結果YS23770.2～3786.26123.2102362氣水同層YS44253.6～4270.310216.642067氣水同層SS102696.4～2712.17302037差氣層

5 結 論

(1) 綜合利用相干體、傾角檢測、曲率體和螞蟻體相結合的方法可以有效預測鶯山地區(qū)火山巖儲層裂縫的分布特征，預測結果的實現過程完全基于地震資料，人為因素少，結果較為客觀，結合已有井資料表明預測效果較好。

(2) 基于地震數據得到的火山巖儲層裂縫預測結果橫向分辨率高，實現了井間裂縫預測，并具有裂縫空間分布規(guī)律清楚的特點。

(3) 研究區(qū)發(fā)育三組裂縫密集帶，即西部裂縫帶、中部裂縫帶和東部裂縫帶，走向分別為北東向、北北東向和近南北向。在營城組地層的各旋回中，裂縫帶表現出不同的特征，并具有向西遷移的趨勢。裂縫的主要類型為高導縫，斷層伴生的張性縫和微裂縫有一定程度的發(fā)育。

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(編輯 晁曉筠 校對 李德根)

Prediction of fractures of volcanic reservior of Yingcheng Formation in Yingshan area

ZhangMingxue,ZhangPeng,HuYushuang

(College of Earth Sciences Institute, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China)

The exploration of volcanic rock reservoir is rendered more difficult by the underlying characteristics behind volcanic rocks, such as more complex and diverse types, unbalanced regional distribution, lithology laterally quick change. Despite the large density，volcanoes, subjected to the action of factors such as tectonic transformation, tend to produce the epigenetic cracks, contributing to an improved permeability condition of volcanic rocks. The modified volcanic rocks occur as good reservoirs for oil and gas, forming fracture reservoir. This paper introduces the prediction of fracture in Yingshan area in the study area, using 3D seismic data, together with coherence, dip detection, ant and curvature attributes. The study shows that developed in the study area are mainly three tensile fault zones with the trend of NNE, NE, and nearly NS. Comparing the prediction results with well data, interpretation results, production data, and the actual production data yields a better prediction result.

Yingshan area; ant cube; curvature cube; fracture prediction; volcano rock

2016-07-29；

2017-03-28

東北石油大學研究生創(chuàng)新科研項目(YJSCX2016-006NEPU)

張明學(1961-)，男，遼寧省建平人，教授，博士，研究方向：層序地層學和地震資料綜合解釋研究，E-mail:zmxdqpi@163.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2017.05.010

P631.4

2095-7262(2017)05-0493-06

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