周 妍，孫海霞

（中國(guó)石油吉林油田地球物理勘探研究院，吉林松原138000）

吉林油田的油氣勘探開發(fā)始于上世紀(jì)50年代，隨著勘探開發(fā)的不斷深入，在中央坳陷區(qū)以常規(guī)構(gòu)造油氣藏勘探開發(fā)占主導(dǎo)地位的時(shí)代已過了高峰期，勘探難度越來越大，勘探開發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到裂縫型油氣藏［1-5］。裂縫型油氣藏研究是近幾十年來石油勘探研究的重要領(lǐng)域之一，研究熱點(diǎn)也由成藏條件及規(guī)律［6-7］、儲(chǔ)層裂縫描述［8-10］等向基巖內(nèi)幕裂縫儲(chǔ)集空間延伸。基巖油氣藏的主要儲(chǔ)集空間是裂縫發(fā)育段，為實(shí)現(xiàn)該類油氣藏的有效勘探開發(fā)，需要有效地預(yù)測(cè)裂縫段的發(fā)育情況。

基巖受到后期的壓實(shí)及變質(zhì)，導(dǎo)致原生孔隙相對(duì)不發(fā)育，因此以裂縫型儲(chǔ)層為主。由于受到區(qū)域構(gòu)造的作用，儲(chǔ)層主要為構(gòu)造縫，不同的巖性受構(gòu)造應(yīng)力所產(chǎn)生的變量不同，形成的裂縫發(fā)育程度和密度也不同。

目前常用的識(shí)別和預(yù)測(cè)裂縫的方法、理論和技術(shù)主要分為：

①地質(zhì)方法：巖心或野外露頭觀測(cè)，直觀觀察裂縫的發(fā)育特征。但巖心露頭資料少，測(cè)量不便；

②地震方法：相干、多波勘探技術(shù)，可以全面反映裂縫分布規(guī)律，但預(yù)測(cè)結(jié)果只能得到區(qū)域上裂縫發(fā)育的大體部位，不能精細(xì)地描述出裂縫發(fā)育情況；

③測(cè)井方法：裂縫對(duì)不同的測(cè)井曲線有不同的影響，如雙側(cè)向曲線幅度差受裂縫角度控制、微側(cè)向電阻率曲線會(huì)出現(xiàn)低阻異常、聲波時(shí)差隨裂縫角度的增加而降低等。預(yù)測(cè)精度高卻無法用任何單一常規(guī)測(cè)井方法來識(shí)別裂縫，而且只能應(yīng)用單井，不能對(duì)平面上的裂縫分布做有效預(yù)測(cè)。

1 構(gòu)造演化

梨樹斷陷［11-14］懷德地區(qū)地層結(jié)構(gòu)樣式受控于整個(gè)松遼盆地的形成演化，需要先分析松遼盆地的構(gòu)造特征。

1.1 松遼盆地區(qū)域構(gòu)造特征

松遼盆地屬于大陸板塊內(nèi)裂谷盆地，形成于晚中生代主動(dòng)板塊邊緣的裂谷作用。早二疊世末晚海西運(yùn)動(dòng)使中朝板塊與西伯利亞板塊發(fā)生碰撞，形成統(tǒng)一的歐亞板塊，從晚三疊世以來，松遼盆地形成于環(huán)太平洋構(gòu)造域發(fā)展演化的背景之下，主要受兩種構(gòu)造動(dòng)力控制和影響：

①地殼深部地幔物質(zhì)的熱動(dòng)力變化，上地幔上穹隆引起大陸殼初始張裂，形成一系列NE、NNE 向斷裂；

②太平洋板塊向歐亞大陸東緣俯沖的擠壓作用，形成NE、NNE、NW 向的主斷裂和近SN、近EW向的伴生斷裂。

兩種構(gòu)造動(dòng)力轉(zhuǎn)化造成松遼盆地在發(fā)展演化過程中具有張力和壓力兩重性，整體表現(xiàn)為早期裂谷、中期坳陷、晚期褶皺的構(gòu)造特征。松遼盆地構(gòu)造演化史可分為熱隆升、裂陷、拗陷和萎縮褶皺四個(gè)階段。

1.2 懷德區(qū)域構(gòu)造特征

懷德地區(qū)的形成、演化過程與整個(gè)松遼盆地相同，火石嶺組沉積時(shí)期為初始斷裂形成時(shí)期，此時(shí)早期斷裂開始活動(dòng)，受NW—SE 向拉張應(yīng)力作用，形成一系列NNE、NE 向斷層。采用平衡剖面［15-19］法恢復(fù)懷德地區(qū)的構(gòu)造演化史如圖1，中部基巖潛山帶于斷陷形成前已存在，火石嶺組早期一直出露地表未接受沉積，潛山兩側(cè)為火石嶺組沉積地層；火石嶺組后期，火石嶺組地層沉積覆蓋于基巖潛山上；從沙河子組沉積到現(xiàn)今，基巖潛山帶未遭受破壞，處于構(gòu)造高部位，其主要對(duì)接地層為火石嶺組；東部基巖潛山帶在火石嶺組末期，由于受走滑斷裂的影響，在走滑斷裂東部的上升盤形成基巖潛山帶，沙河子組到嫩江組末期，走滑斷裂多期運(yùn)動(dòng)，走滑斷裂斷距不斷增加，形成現(xiàn)今的構(gòu)造特征。

圖1 懷德地區(qū)構(gòu)造演化史

1.3 懷德基巖現(xiàn)今頂面構(gòu)造特征

懷德基巖經(jīng)過構(gòu)造運(yùn)動(dòng)受NW—SE 向拉張應(yīng)力作用，形成一系列NNE、NE 向主斷裂，后期又產(chǎn)生近NW、近SN 向的伴生斷裂，不對(duì)稱的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)導(dǎo)致局部斷裂具有走滑-拉張性質(zhì)（圖2為垂直斷層走向切剖面）。

圖2 懷德地區(qū)地震剖面

2 優(yōu)勢(shì)巖性預(yù)測(cè)

松遼盆地基底為拼合基底，巖性復(fù)雜，主要為前震旦系花崗片麻巖和片巖、早古生代絹云母-綠泥石片麻巖、石英片麻巖和千枚巖、晚古生代板巖、結(jié)晶灰?guī)r以及分別相當(dāng)于加里東、海西、燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕的花崗侵入巖。梨樹斷陷鉆遇基巖24口井，鉆井揭示基底巖性多樣，主要巖性類別分為火成巖和變質(zhì)巖兩大類，其中板巖、片巖、花崗巖、火山巖均發(fā)育。

2.1 巖性地震響應(yīng)

不同的巖性在地震剖面上會(huì)顯示不同的特征。JG1 井基底巖性為花崗巖，在剖面上分析其地震響應(yīng)特征為中等—弱振幅、低頻、平直連續(xù)，局部甚至表現(xiàn)為空白反射，地震軸構(gòu)造較緩，如圖3所示。

圖3 JG1井井震聯(lián)合剖面

同理，可以得到其他不同巖性的地震響應(yīng)特征：

片巖：弱振幅、低頻、雜亂中等—弱連續(xù)、地震軸構(gòu)造變化較大；

火山巖：弱振幅、低頻、波形雜亂、絮狀反射；

板巖：弱振幅、中高頻、地震軸連續(xù)（圖4）。

圖4 不同巖性的地震響應(yīng)特征

過不同巖性鉆井建立連井剖面，驗(yàn)證其地震響應(yīng)與巖性的關(guān)系，同上述總結(jié)相吻合，響應(yīng)特征明顯，如圖5所示，說明可以利用地震響應(yīng)來進(jìn)行巖性預(yù)測(cè)。

圖5 過不同巖性的地震連井剖面

2.2 多屬性融合劃分巖性

基于上述分析，結(jié)合地震屬性提取（圖6），認(rèn)為單一的地震屬性無法更精細(xì)地識(shí)別巖性。

圖6 懷德地區(qū)不同地震屬性

提取的屬性中平均瞬時(shí)頻率是相位的導(dǎo)數(shù)，表示以時(shí)間為函數(shù)的瞬時(shí)相位的變化率。均方根振幅（RMS）是將振幅平方的平均值再進(jìn)行開方，所以對(duì)特別大的振幅值很敏感。反射強(qiáng)度斜率計(jì)算過程中將每一輸入道進(jìn)行反射強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換，用最小二乘法回歸擬合反射強(qiáng)度值的曲線，其斜率即為所求屬性。主頻F1是能量譜中低頻段的峰值，通過更多的振幅譜特征，主頻系列可以揭示與地層或巖性有關(guān)的頻率趨勢(shì)。

總結(jié)地震響應(yīng)特征，發(fā)現(xiàn)綜合利用兩種或兩種以上的地震屬性，可以將不同的巖性進(jìn)行劃分，因此采用多屬性融合的方法進(jìn)行巖性劃分：振幅統(tǒng)計(jì)類屬性能夠指示反射波強(qiáng)弱，用于地層巖性相變分析，識(shí)別火成巖等；復(fù)數(shù)道統(tǒng)計(jì)類屬性可以幫助分析氣體、巖性、裂縫等特征；頻譜統(tǒng)計(jì)屬性揭示巖性引起的子波變化等。融合過程中優(yōu)選與地震數(shù)據(jù)相關(guān)性最好的屬性，包括RMS、最大波峰振幅、平均波峰振幅、最大絕對(duì)值振幅、主頻系列，得到圖7 所示的巖性劃分剖面。

圖7 巖性劃分剖面

2.3 裂縫優(yōu)勢(shì)巖性確定

梨樹斷陷鉆遇基巖井24口，鉆井揭示基底巖性多樣，儲(chǔ)層類型為裂縫型、孔隙-裂縫型，埋深較淺，一般在1 000～2 000 m，油氣顯示厚度為50～200 m。本區(qū)的花崗巖局部侵入分布范圍相對(duì)集中，并且與基底斷裂的延伸方向及斷裂活動(dòng)特征關(guān)系密切。根據(jù)裂縫常規(guī)測(cè)井識(shí)別方法，總結(jié)了24口井的裂縫發(fā)育程度（表1），發(fā)現(xiàn)花崗巖裂縫發(fā)育較好，是裂縫發(fā)育的優(yōu)勢(shì)巖性。

表1 梨樹斷陷基巖裂縫發(fā)育程度統(tǒng)計(jì)表

3 懷德基巖裂縫預(yù)測(cè)

對(duì)懷德地區(qū)進(jìn)行相干屬性提取時(shí)，發(fā)現(xiàn)工區(qū)的西北部有成片的陰影帶，但構(gòu)造解釋和測(cè)井評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)其裂縫不發(fā)育，對(duì)其進(jìn)行傾角屬性和波形聚類屬性（圖8）分析，發(fā)現(xiàn)西北部?jī)A角較大、波形雜亂，所以相干屬性上會(huì)出現(xiàn)成片區(qū)域，并不是裂縫的存在引起的。

針對(duì)懷德工區(qū)的花崗巖分布帶，采用疊后振幅方位分解法進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)，基本原理為：如果地下存在由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷層和裂縫發(fā)育帶，會(huì)引起地震波速度在空間方向上發(fā)生變化，導(dǎo)致疊后地震數(shù)據(jù)的旅行時(shí)和振幅沿不同的方向發(fā)生變化。如果利用方向?yàn)V波器對(duì)時(shí)間切片或沿層切片進(jìn)行方向分解，可突出這種方向性特征，獲得有助于檢測(cè)裂縫發(fā)育帶的裂縫指示因子及裂縫發(fā)育帶走向，如圖9 所示裂縫發(fā)育帶主要集中于斷層發(fā)育處，裂縫走向主要為NE、NNE 向，與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)分析結(jié)論相符。結(jié)合構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖性預(yù)測(cè)和裂縫預(yù)測(cè)綜合分析，劃分出裂縫發(fā)育區(qū)（圖10）。

圖8 傾角屬性和波形聚類屬性

選取實(shí)鉆井Y17 井進(jìn)行懷德西地區(qū)預(yù)測(cè)的基底裂縫發(fā)育情況驗(yàn)證：深度2 000～2 500 m 棕紅色花崗巖及灰色花崗巖，預(yù)測(cè)結(jié)論為裂縫發(fā)育；圖11的成像測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)顯示為裂縫發(fā)育。因此實(shí)鉆驗(yàn)證符合預(yù)測(cè)結(jié)果。

圖9 裂縫指示因子及裂縫發(fā)育帶走向

圖10 懷德西地區(qū)基底裂縫發(fā)育綜合預(yù)測(cè)成果

圖11 Y17井成像測(cè)井

由此認(rèn)為該方法在懷德西地區(qū)基巖裂縫的識(shí)別與預(yù)測(cè)方面具有較好的應(yīng)用效果，符合地質(zhì)規(guī)律，可以嘗試在其他地區(qū)進(jìn)行推廣驗(yàn)證。

4 結(jié)論

裂縫預(yù)測(cè)是目前深層勘探亟需解決的問題，本文分析了懷德基巖的構(gòu)造演化史，采用多屬性融合法劃分出優(yōu)勢(shì)巖性，進(jìn)行一系列裂縫預(yù)測(cè)研究，通過研究得出以下認(rèn)識(shí)：

（1）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響裂縫走向，裂縫發(fā)育帶主要集中于斷層發(fā)育處；

（2）可以采用多屬性融合的方法劃分不同巖性特征：振幅統(tǒng)計(jì)類屬性識(shí)別火成巖；復(fù)數(shù)道統(tǒng)計(jì)類屬性可以幫助分析氣體、巖性、裂縫等特征；頻譜統(tǒng)計(jì)屬性揭示巖性引起的子波變化等。

（3）井震聯(lián)合分析裂縫發(fā)育優(yōu)勢(shì)巖性為花崗巖，發(fā)育地區(qū)在懷德地區(qū)的中部洼槽帶，由小寬走滑斷層以東至緩坡帶斷塊群。