疊后地震儲層預(yù)測技術(shù)在縫洞型儲層表征中的應(yīng)用

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(jī)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?yàn)橹?，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(yùn)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(qiáng)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(dú)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(diǎn)

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(yùn)動的影響［7］，因此儲層平面展布非均質(zhì)性更強(qiáng)；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(shí)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(shí)頻四維數(shù)據(jù)體。調(diào)諧振幅體是同一分析時(shí)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(shí)窗內(nèi)部調(diào)諧振幅的平面圖。時(shí)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(shí)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(shí)間。獨(dú)立的時(shí)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(shí)窗、采用不同計(jì)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(qiáng)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(qiáng)反射振幅變?nèi)趸蛘叱蔀榭瞻追瓷?，即“?qiáng)中有弱”現(xiàn)象。從臨近T47界面的井點(diǎn)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(jì)算法 （適合較小分析時(shí)窗）對T47界面以下進(jìn)行小時(shí)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)，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(qiáng)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(shí)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(qiáng)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(bǔ)充地震數(shù)據(jù)缺少的低頻成分，與基于地震數(shù)據(jù)計(jì)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)定及子波提取；②建立波阻抗低頻模型；③反演運(yùn)算，得到相對阻抗體和絕對阻抗體。在井震標(biāo)定獲得時(shí)深關(guān)系的同時(shí)，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(diǎn)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(jì)井點(diǎn)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(shí)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(diǎn)儲層類型統(tǒng)計(jì)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(qiáng)弱反射的邊界，進(jìn)而識別不整合面之下小時(shí)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(diǎn)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(jià)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(shí)，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(qiáng)，因此其儲層建模及表征工作不能單獨(dú)依靠井點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行井間的隨機(jī)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(shí)，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(bǔ)地震儲層預(yù)測成果及建模過程中隨機(jī)模擬結(jié)果的不確定性。

［1］王振卿，王宏斌，龔洪林 ．地震相干技術(shù)的發(fā)展及在碳酸鹽巖裂縫型儲層預(yù)測中的應(yīng)用 ［J］．天然氣地球科學(xué)，2009，20（6）：977～981．

［2］劉立峰，孫贊東，楊海軍，等 ．縫洞型碳酸鹽巖儲層地震屬性優(yōu)化方法及應(yīng)用 ［J］．石油地球物理勘探，2009，44（6）：747～754．

［3］龍建東，徐安娜，李明 ．縫洞型碳酸鹽巖內(nèi)部局域振幅橫向差異性儲層預(yù)測法 ［J］．石油地球物理勘探，2003，38（1）：58～61．

［4］韓革華，漆立新，李宗杰，等 ．塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞型儲層預(yù)測技術(shù) ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2006，27（6）：860～870．

［5］莫午零，吳朝東 ．碳酸鹽巖風(fēng)化殼儲層的地球物理預(yù)測方法 ［J］．北京大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2006，44（6）：704～707．

［6］李新華，魯新便，何成江，等 ．塔河油田碳酸鹽巖縫洞儲集體地震反射特征量化識別研究與開發(fā)應(yīng)用 ［J］．石油天然氣學(xué)報(bào) （江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2012，34 （8）：78～83．

［7］劉學(xué)利，汪彥 ．塔河縫洞型油藏溶洞相多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)建模方法 ［J］．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2012，34（6）：53～58．

［8］魯新便，趙敏，胡向陽，等 ．碳酸鹽巖縫洞型油藏三維建模方法技術(shù)研究——以塔河奧陶系縫洞型油藏為例 ［J］．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2012，34 （2）：193～198．

［9］侯加根，馬曉強(qiáng)，劉鈺銘，等 ．縫洞型碳酸鹽巖儲層多類多尺度建模方法研究——以塔河油田四區(qū)奧陶系油藏為例 ［J］．地學(xué)前緣，2012，19 （2）：59～66．

［10］劉春園，魏修成，徐勝峰，等 ．地球物理方法在碳酸鹽巖儲層預(yù)測中的應(yīng)用綜述 ［J］．地球物理學(xué)進(jìn)展，2007，22（6）：1815～1822．

［11］龔洪林，王振卿，蔡剛，等 ．分頻解釋技術(shù)在碳酸鹽巖儲層預(yù)測中應(yīng)用 ［J］．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2007，29（S1）：5～9．

［12］張延章，尹壽鵬，張巧玲，等 ．地震分頻技術(shù)的地質(zhì)內(nèi)涵及其效果分析 ［J］．石油勘探與開發(fā)，2006，33（1）：64～66．

［13］張亞中，趙裕輝，魯新便，等 ．頻譜分解技術(shù)在塔里木盆地北部TH地區(qū)碳酸鹽巖縫洞型儲層預(yù)測中的應(yīng)用 ［J］．石油地球物理勘探，2006，41 （S1）：16～20．

［14］朱慶榮，張?jiān)竭w，于興河，等 ．分頻解釋技術(shù)在表征儲層中的運(yùn)用 ［J］．礦物巖石，2003，23（3）：104～108．