準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)風(fēng)城組云質(zhì)巖致密油特征及“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)

張國(guó)印，王志章，郭旭光，周柯全，潘 潞，孫 樂(lè)

(1.中國(guó)石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249； 2.中國(guó)石油 新疆油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

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準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)風(fēng)城組云質(zhì)巖致密油特征及“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)

張國(guó)印1，王志章1，郭旭光2，周柯全2，潘 潞1，孫 樂(lè)1

(1.中國(guó)石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249； 2.中國(guó)石油 新疆油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

瑪湖凹陷西斜坡云質(zhì)巖致密油是準(zhǔn)噶爾盆地近年來(lái)的重要勘探領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)烏夏地區(qū)風(fēng)城組云質(zhì)巖特征分析，對(duì)云質(zhì)巖致密油發(fā)育的主控因素進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)為風(fēng)城組地層發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，其巖性、物性以及裂縫發(fā)育程度共同決定了致密油“甜點(diǎn)”分布。根據(jù)基質(zhì)孔隙與裂縫的配置關(guān)系，將致密油“甜點(diǎn)”類(lèi)型分為孔隙型、裂縫型及孔隙-裂縫型。通過(guò)地震巖石物理分析和正演模擬進(jìn)行地震敏感參數(shù)分析，確定“甜點(diǎn)”的巖性、物性、厚度及圍巖特征對(duì)地震響應(yīng)的影響，在此基礎(chǔ)上選擇有效的致密油“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)方法，運(yùn)用地震多屬性分析技術(shù)，預(yù)測(cè)云質(zhì)巖分布有利區(qū)；利用波阻抗反演以及隨機(jī)模擬反演技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層物性參數(shù)進(jìn)行反演，預(yù)測(cè)孔隙發(fā)育有利區(qū)；以礦物成分脆性指數(shù)評(píng)價(jià)法和螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)，預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育有利區(qū)。綜合巖性、物性、裂縫預(yù)測(cè)成果，劃分Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)“甜點(diǎn)”有利區(qū)，為該地區(qū)下一步致密油勘探提供依據(jù)。

云質(zhì)巖；甜點(diǎn)；致密油；風(fēng)城組；準(zhǔn)噶爾盆地

近年來(lái)，準(zhǔn)噶爾盆地致密油勘探取得突破，以吉木薩爾凹陷蘆草溝組和瑪湖凹陷西斜坡風(fēng)城組致密云質(zhì)巖油藏為代表。烏夏地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷西斜坡，靠近哈拉阿拉特山地區(qū)，發(fā)育烏夏斷裂(圖1)，二疊系風(fēng)城組頂面埋深3 000～4 500 m，厚度500～1 500 m，發(fā)育大量云質(zhì)巖，斷裂帶儲(chǔ)層受改造作用明顯，斜坡帶地區(qū)物性較差，形成典型源-儲(chǔ)共生型致密油藏。2011年，新鉆井風(fēng)南7井在風(fēng)城組三段(風(fēng)三段)獲得工業(yè)油流，預(yù)示著烏夏地區(qū)云質(zhì)巖致密油勘探進(jìn)入新階段。風(fēng)城組多套層系云質(zhì)巖均有不同程度含油，老井試油均有油氣顯示，如何在分布廣、厚度大的云質(zhì)巖中尋找可用于工業(yè)開(kāi)采的致密油“甜點(diǎn)”是致密油勘探的關(guān)鍵。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Structural location of Wuxia area,the Junggar Basin

“甜點(diǎn)”一詞廣泛應(yīng)用于頁(yè)巖油氣、致密油氣和煤層氣等非常規(guī)油氣領(lǐng)域中[1-9]。2000年美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局把“甜點(diǎn)”定義為可以持續(xù)提供30年產(chǎn)量的致密砂巖氣區(qū)塊[1]。張金川等認(rèn)為“甜點(diǎn)”是致密砂巖氣藏內(nèi)部孔、滲物性相對(duì)發(fā)育處的天然氣濃集區(qū)帶[2]。楊瑞召等認(rèn)為，在頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)中的“甜點(diǎn)”，是指那些具有低地應(yīng)力各向異性的天然裂縫發(fā)育區(qū)或者容易被壓裂技術(shù)改造的“脆性”頁(yè)巖發(fā)育區(qū)[3]。本文認(rèn)為，所謂致密油“甜點(diǎn)”，即在致密儲(chǔ)層背景下，能夠提供較高工業(yè)產(chǎn)能的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。具體是指儲(chǔ)層物性相對(duì)較好、含油性較好、具有一定厚度和范圍的油氣聚集區(qū)。

致密儲(chǔ)層的基質(zhì)孔隙和裂縫的發(fā)育程度共同決定了致密油藏能否高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，裂縫(天然裂縫或人工裂縫)在改善儲(chǔ)層孔滲特征方面具有極大貢獻(xiàn)[8-9]。因此，按照基質(zhì)孔隙與天然裂縫的配置關(guān)系，將致密油“甜點(diǎn)”分為：孔隙型、裂縫型和孔隙-裂縫型。

1 風(fēng)城組致密油特征

二疊系風(fēng)城組是準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖地區(qū)的主力烴源巖層，沉積環(huán)境以半封閉堿湖的淺湖-半深湖為主，泥巖與白云巖互層發(fā)育，形成典型的源-儲(chǔ)共生型云質(zhì)巖致密油藏。致密儲(chǔ)層原油性質(zhì)較好，密度較低，約為0.88 g/cm3。致密油“甜點(diǎn)”的發(fā)育受巖性、物性以及烴源巖特征控制。

1.1 巖性特征

風(fēng)城地區(qū)巖性相對(duì)復(fù)雜，陸源碎屑巖、碳酸鹽巖、火山碎屑巖及過(guò)渡性巖類(lèi)混合發(fā)育，主要巖性有：泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖、白云質(zhì)粉砂巖、蒸發(fā)巖類(lèi)(富含硅硼鈉石、碳鈉鈣石等礦物)、泥巖、沉凝灰?guī)r、白云石化沉凝灰?guī)r、凝灰?guī)r。巖石礦物組成主要有：白云石、長(zhǎng)石、石英、方解石、泥質(zhì)以及其他礦物類(lèi)型。云質(zhì)巖是致密油發(fā)育有利儲(chǔ)層，云質(zhì)巖是指泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖、白云質(zhì)粉砂巖、白云石化沉凝灰?guī)r等過(guò)渡性巖類(lèi)，其中白云質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)白云巖為最有利儲(chǔ)層巖性(圖2)。

1.2 物性特征

風(fēng)城組巖性致密，孔隙度和滲透率普遍偏低。其中，孔隙度小于10%，滲透率小于1×10-3μm2的儲(chǔ)層樣本約占85%。儲(chǔ)層的含油性受物性制約較小，不同物性?xún)?chǔ)層均不同程度含油，孔隙度大的儲(chǔ)層含油性相對(duì)較好(圖3)。針對(duì)研究區(qū)孔、滲特征，選用統(tǒng)計(jì)法確定孔隙度下限[10-11]。當(dāng)孔隙度下限為3%時(shí)，累計(jì)產(chǎn)能丟失20%；當(dāng)孔隙度下限為5%時(shí)，樣品丟失80%，累計(jì)產(chǎn)能丟失40%(圖4)。孔隙度大于5%、滲透率小于1×10-3μm2為孔隙型“甜點(diǎn)”；孔隙度小于5%，滲透率大于1×10-3μm2為裂縫型“甜點(diǎn)”；孔隙度大于5%，滲透率大于1×10-3μm2為孔隙裂縫型“甜點(diǎn)”。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)風(fēng)城組不同巖石類(lèi)型含油性特征Fig.2 Oil-bearing property of different rock types of the Fengcheng Formationin in Wuxia area,the Junggar Basin

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)風(fēng)城組物性特征與含油性關(guān)系Fig.3 Relationship between physical property and oil-bearing property of the Fengcheng Formationin in Wuxia area,the Junggar Basin

該地區(qū)云質(zhì)巖儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型有粒間孔、晶間孔、溶蝕孔與裂縫等。粒間孔為壓實(shí)作用下殘余的原生粒間孔隙，晶間孔為由于白云石重結(jié)晶形成的孔隙，粒間孔與晶間孔孔徑小、滲透性較差。溶蝕孔隙為白云石、長(zhǎng)石、石膏、碳酸鈉鈣石、硅硼鈉石、火山凝灰物質(zhì)[12-13]等易溶性礦物發(fā)生溶蝕作用形成的次生孔隙；裂縫類(lèi)型主要有斜交縫、直劈縫、充填縫，充填縫或半充填縫是一種無(wú)效縫，不能做為儲(chǔ)層流體的滲濾通道。張開(kāi)的裂縫不僅可以作為儲(chǔ)集空間，還可以作為流體運(yùn)移通道，溝通溶蝕孔隙形成有效儲(chǔ)集空間，并對(duì)溶蝕起到促進(jìn)作用。溶蝕孔和裂縫為研究區(qū)主要的儲(chǔ)集空間。

1.3 烴源巖特征

據(jù)前人研究成果，風(fēng)城組半深湖相的細(xì)粒沉積為該地區(qū)的主力烴源巖[14-15]。風(fēng)城組烴源巖有機(jī)碳含量(TOC)高，在0.48%～4.01%，平均為1.15%；成熟度中等，鏡質(zhì)體反射率(Ro)在0.56%～0.90%，平均為0.69%；干酪根類(lèi)型為Ⅰ型和Ⅱ型生油型干酪根。風(fēng)城組烴源巖可評(píng)價(jià)為好-最好的烴源巖，為風(fēng)城組致密油的形成提供有利條件。風(fēng)城組白云巖為準(zhǔn)同生白云巖和后生白云石化成因[16-17]，白云巖與泥巖緊鄰互層發(fā)育。烴源巖的生排烴作用使油氣近源運(yùn)移至相鄰的白云巖儲(chǔ)集空間，同時(shí)廣泛發(fā)育的微裂縫可以作為油氣運(yùn)移通道，為致密油成藏提供有利條件。白云巖與泥巖互層發(fā)育的云質(zhì)巖層段為有利勘探目標(biāo)。

2 地震敏感參數(shù)分析

研究區(qū)風(fēng)城組云質(zhì)巖致密油特征復(fù)雜，致密油孔隙型“甜點(diǎn)”的巖性、物性、厚度和圍巖特征對(duì)地震振幅、頻率和相位響應(yīng)的影響不清。地震敏感參數(shù)分析，即在明確巖石物理參數(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)一維單井正演特征標(biāo)定和二維理論模型正演“甜點(diǎn)”地震敏感參數(shù)分析，進(jìn)而為致密油“甜點(diǎn)”的預(yù)測(cè)方法提供依據(jù)。

圖4 統(tǒng)計(jì)法確定“甜點(diǎn)”標(biāo)準(zhǔn)Fig.4 Criteria for ‘sweet spot’ identification with statistical method

2.1 地震巖石物理分析

利用巖心和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行地震巖石物理分析，云質(zhì)巖和砂礫巖表現(xiàn)為高密度、低聲波時(shí)差、高阻抗特征，波阻抗分布區(qū)間在11 250～15 500 g/cm3·m/s；泥巖和沉凝灰?guī)r表現(xiàn)為低密度、高聲波時(shí)差、低阻抗特征，阻抗范圍在6 000～12 000 g/cm3·m/s；蒸發(fā)巖表現(xiàn)為低密度、低聲波時(shí)差、中-低阻抗特征，阻抗區(qū)間在10 000～12 000 g/cm3·m/s(圖5)。未區(qū)分巖性時(shí)孔隙度與波阻抗相關(guān)性差，僅對(duì)云質(zhì)巖統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)孔隙度與波阻抗之間存在較好相關(guān)性(圖6)。將云質(zhì)巖致密油“甜點(diǎn)”的孔隙度下限定為5%，則 “甜點(diǎn)”的聲波時(shí)差分布區(qū)間在195～230 μs/m，阻抗分布區(qū)間在11 500～13 000 g/cm3·m/s。

2.2 一維單井正演標(biāo)定

通過(guò)對(duì)風(fēng)南1井綜合解釋?zhuān)_定“甜點(diǎn)”位置及特征，利用主頻為18 Hz零相位正極性Ricker子波制作該井合成地震記錄，與井旁道地震記錄對(duì)比分析。風(fēng)三段“甜點(diǎn)”位于二疊系風(fēng)城組三段三亞段頂部與二疊系風(fēng)城組三段一亞段泥巖段接觸的部分，物性好，厚度大，表現(xiàn)為中阻抗特征，位于地震強(qiáng)波峰位置；風(fēng)二段內(nèi)甜點(diǎn)相對(duì)風(fēng)三段物性較差，厚度較薄且分散分布，同樣表現(xiàn)為高阻抗背景下相對(duì)低阻抗特征，位于地震弱波谷位置(圖7)。

2.3 二維模型正演分析

建立“甜點(diǎn)”物性變化的正演模型，設(shè)計(jì)了五種甜點(diǎn)物性模型，“甜點(diǎn)”孔隙度分別為3% (聲波時(shí)差193.5 μs/m),5% (聲波時(shí)差199 μs/m),7% (聲波時(shí)差205 μs/m),9% (聲波時(shí)差213 μs/m)和11% (聲波時(shí)差222 μs/m)。根據(jù)實(shí)際地層情況，設(shè)計(jì)兩種甜點(diǎn)分布模式模型：泥巖-上甜點(diǎn)-云質(zhì)巖模型(風(fēng)三段)和云質(zhì)巖-下甜點(diǎn)-云質(zhì)巖模型(風(fēng)二段)。云質(zhì)巖阻抗值14 000 g/cm3·m/s，泥巖阻抗值11 000 g/cm3·m/s，碎屑巖阻抗值12 200 g/cm3·m/s。從正演結(jié)果可以看出(圖8)，上甜點(diǎn)模型對(duì)應(yīng)波峰，下甜點(diǎn)模型對(duì)應(yīng)波谷；上、下甜點(diǎn)模型的地震振幅響應(yīng)均隨物性變好而增大，但下甜點(diǎn)模型的振幅增加率要大于上甜點(diǎn)模型。巖性造成的阻抗差異遠(yuǎn)大于物性變化造成的阻抗差異，振幅屬性對(duì)巖性最為敏感，同時(shí)巖性差異會(huì)掩蓋物性差異對(duì)振幅的影響。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)風(fēng)城組主要巖性波阻抗圖版Fig.5 P-impedance charts of the main lithologies of the Fengcheng Formationin in Wuxia area,the Junggar Basin

綜合分析，地震振幅響應(yīng)對(duì)云質(zhì)巖儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”巖性、物性、厚度及圍巖特征的變化最為敏感，巖性對(duì)振幅影響最大。風(fēng)三段為泥巖-“甜點(diǎn)”-云質(zhì)巖的分布模式，且“甜點(diǎn)”厚度較大，物性好，響應(yīng)為強(qiáng)波峰特征；風(fēng)二段為云質(zhì)巖-“甜點(diǎn)”-云質(zhì)巖的分布模式，且“甜點(diǎn)”厚度較小，物性相對(duì)差，響應(yīng)為弱波谷特征。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)云質(zhì)巖孔隙度與波阻抗關(guān)系圖版Fig.6 Charts for correlation between porosity and p-impedance of dolomitic rocks in Wuxia area,the Junggar Basin

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)風(fēng)南1井合成記錄標(biāo)定Fig.7 Synthetic seismogram calibration of Well Fengnan 1 in Wuxia area,the Junggar BasinP1f 3(1).二疊系風(fēng)城組三段一亞段；P1f 3(3).二疊系風(fēng)城組三段三亞段；P1f 2(1).二疊系風(fēng)城組二段一亞段；P1f 2(2).二疊系風(fēng)城組二段二亞段；P1f 2(3).二疊系風(fēng)城組二段三亞段；P1f 1.二疊系風(fēng)城組一段

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)“甜點(diǎn)”物性模型正演分析Fig.8 Seismic forward modeling analysis of physical models of ‘sweet spot’ in Wuxia area, the Junggar Basina.孔隙度模型;b.正演剖面;c.正演響應(yīng)分析

3 致密油“甜點(diǎn)”分布預(yù)測(cè)

在前述地震敏感性分析的基礎(chǔ)上，分別應(yīng)用地震多屬性分析技術(shù)、波阻抗反演、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)隨機(jī)模擬反演技術(shù)、脆性指數(shù)評(píng)價(jià)法以及螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)，對(duì)風(fēng)三段致密儲(chǔ)層的巖性、物性及裂縫發(fā)育特征進(jìn)行預(yù)測(cè)[18-19]。

3.1 地震多屬性分析技術(shù)

為了達(dá)到更好的有利區(qū)預(yù)測(cè)效果，本文采用敏感振幅屬性分析和多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)波形聚類(lèi)方法。通過(guò)前文分析，影響振幅屬性變化的因素包括儲(chǔ)層的巖性、物性、厚度、圍巖特征和含油氣性等，其中巖性對(duì)振幅屬性影響最大。優(yōu)選特征突出的均方根振幅、標(biāo)準(zhǔn)偏差、絕對(duì)振幅積分和算術(shù)平均振幅屬性進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)波形聚類(lèi)，得到三類(lèi)波形。振幅類(lèi)屬性以及波形聚類(lèi)結(jié)果可以較為清楚的反映云質(zhì)巖分布有利區(qū)，通過(guò)測(cè)井信息標(biāo)定，A類(lèi)、B類(lèi)和C類(lèi)波形為有利波形，云質(zhì)巖發(fā)育，而D類(lèi)波形云質(zhì)巖不發(fā)育或受斷裂影響難以識(shí)別(圖9)。

3.2 地震反演技術(shù)

通過(guò)地震巖石物理分析以及正演模型，賦予了地震信息較為明確的地質(zhì)含義。本文采用約束稀疏脈沖反演(CSSI)來(lái)進(jìn)行波阻抗反演。約束稀疏脈沖反演假設(shè)地層反射系數(shù)非連續(xù)而稀疏分布，測(cè)井資料起著低頻趨勢(shì)和阻抗范圍的約束。按照稀疏的原則抽取反射系數(shù)序列，求取地震道與合成記錄的殘差，修改反射系數(shù)序列，如此重復(fù)迭代，得到最佳逼近原始地震道的反射系數(shù)序列，求得相對(duì)波阻抗。最后用CSSI的帶限波阻抗與Earth Model模塊低頻部分合并求得絕對(duì)波阻抗。

孔隙度反演則是在建立孔隙度與波阻抗統(tǒng)計(jì)關(guān)系的基礎(chǔ)上(圖6)。利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)序貫高斯同位協(xié)同模擬隨機(jī)反演方法，井間協(xié)同波阻抗數(shù)據(jù)體，對(duì)孔隙度進(jìn)行隨機(jī)模擬反演。以11500 g/cm3·m/s作為云質(zhì)巖阻抗下限值，對(duì)泥巖和蒸發(fā)巖進(jìn)行鏤空，在高阻抗云質(zhì)巖背景下進(jìn)行孔隙度反演(圖10)。從反演結(jié)果可以看出，風(fēng)城組多套層系發(fā)育云質(zhì)巖孔隙型“甜點(diǎn)”，老井試油均有油氣顯示，儲(chǔ)層改造潛力大。其中，以P1f3(3)上部“甜點(diǎn)”厚度最大，物性最好，最為穩(wěn)定，且已在風(fēng)南7井獲得工業(yè)油流。以孔隙度5%作為下限，得到P1f3(3)云質(zhì)巖孔隙型“甜點(diǎn)”分布(圖11)。

3.3 裂縫有利區(qū)預(yù)測(cè)

風(fēng)城組云質(zhì)巖儲(chǔ)層致密，其孔、滲特征受控于裂縫發(fā)育情況。裂縫發(fā)育程度由地層所受構(gòu)造應(yīng)力作用和地層巖石脆性共同決定。地層巖石脆性越大，越容易形成裂縫，同時(shí)也有利于儲(chǔ)層后期壓裂改造。烏夏地區(qū)受多次構(gòu)造應(yīng)力影響，發(fā)育一系列北東或北東東走向斷層、裂縫帶以及廣泛發(fā)育的微裂縫，裂縫發(fā)育區(qū)控制油氣高產(chǎn)區(qū)，在斷裂帶發(fā)育裂縫型“甜點(diǎn)”油藏。本部分從巖石脆性和天然裂縫發(fā)育帶預(yù)測(cè)兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)P1f 3(3)波形聚類(lèi)平面分布Fig.9 Plain view of wave form clustering of P1f 3(3)in Wuxia area, the Junggar Basin

圖10 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)波阻抗反演剖面(a)與孔隙度反演預(yù)測(cè)剖面(b)Fig.10 P-impedance inversion section(a)and porosity inversion section(b)in Wuxia area,the Junggar BasinP1f 3.二疊系風(fēng)城組三段；P1f 2.二疊系風(fēng)城組二段；P1f 1.二疊系風(fēng)城組一段

圖11 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)風(fēng)城組P1f 3(3) “甜點(diǎn)”(孔隙度>5%)厚度分布Fig.11 Isopach of ‘sweet spot’ of P1f 3(3)(por>5%)in Wuxia area,the Junggar Basin

3.3.1 脆性有利區(qū)預(yù)測(cè)

巖石脆性受巖石成分的影響。風(fēng)城組云質(zhì)巖主要由白云石(2%～80%)、泥質(zhì)(10%～85%)、硅質(zhì)(0～40%)、砂質(zhì)(石英、長(zhǎng)石、巖屑)及灰質(zhì)或鹽堿類(lèi)礦物成分組成。其中，白云石、硅質(zhì)含量越高，泥質(zhì)含量越低，巖石脆性越大。因此構(gòu)造脆性敏感指數(shù)：BI=(白云石+硅質(zhì))/(白云石+硅質(zhì)+泥質(zhì))。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，脆性指數(shù)BI越大，泊松比變小，楊氏模量變大，巖石脆性越大(圖12)。利用隨機(jī)模擬反演方法對(duì)巖石脆性進(jìn)行預(yù)測(cè)，從P1f3(3)巖石脆性指數(shù)預(yù)測(cè)平面分布圖可以看出(圖13)，巖石脆性有利區(qū)與云質(zhì)巖有利區(qū)具有相關(guān)性，巖石脆性受巖性影響較大。

3.3.2 螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)裂縫識(shí)別

螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)以蟻群算法為原理[20]，在地震數(shù)據(jù)體中撒播大量的“人工螞蟻”進(jìn)行追蹤，當(dāng)有螞蟻發(fā)現(xiàn)滿(mǎn)足預(yù)設(shè)的斷裂條件時(shí)將“釋放”某種信號(hào)，召集該區(qū)域其他的螞蟻集中對(duì)該斷裂進(jìn)行追蹤，直到完成該斷裂的追蹤和識(shí)別。基于這種算法的追蹤技術(shù)可以突出地震數(shù)據(jù)的不連續(xù)性，通過(guò)調(diào)節(jié)螞蟻邊界、螞蟻?zhàn)粉櫰?、螞蟻步長(zhǎng)、允許非法步數(shù)、必要合法步數(shù)和終止條件等參數(shù)，不僅可以對(duì)斷裂進(jìn)行追蹤識(shí)別，而且可以對(duì)肉眼難以識(shí)別的中、大尺度的裂縫或裂縫帶進(jìn)行識(shí)別。以風(fēng)南7井為例，將螞蟻?zhàn)粉櫫芽p識(shí)別結(jié)果與成像測(cè)井識(shí)別裂縫進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果符合率較高，說(shuō)明螞蟻?zhàn)粉欁R(shí)別的裂縫較為可靠(圖14)。提取螞蟻體層內(nèi)積分厚度圖(圖15)，可以看出，斷裂帶或緊鄰斷裂位置裂縫最為發(fā)育，裂縫帶控制了油氣高產(chǎn)區(qū)分布，其中以風(fēng)3井風(fēng)三段單井試油產(chǎn)能最高日產(chǎn)85.7 m3。風(fēng)南斜坡帶裂縫距離斷裂帶較遠(yuǎn)，但巖石脆性大，發(fā)育中小尺度裂縫的可能性仍較大。按照裂縫的發(fā)育程度，可以分為裂縫發(fā)育帶、裂縫次發(fā)育帶以及裂縫欠發(fā)育帶。

圖12 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)脆性指數(shù)與彈性參數(shù)關(guān)系圖版Fig.12 Charts for correlation between brittleness index and elastic parameters in Wuxia area,the Junggar Basina.脆性指數(shù)-泊松比關(guān)系;b.脆性指數(shù)-楊氏模量關(guān)系

圖13 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)風(fēng)城組P1f 3(3)巖石脆性指數(shù)預(yù)測(cè)平面分布Fig.13 Brittleness index map of P1f 3(3)in Wuxia area,the Junggar Basin

圖14 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)螞蟻?zhàn)粉櫫芽p預(yù)測(cè)剖面Fig.14 Ant track section for fracture prediction in Wuxia area,the Junggar Basin

3.4 有利區(qū)綜合評(píng)價(jià)

綜合考慮風(fēng)三段巖性、孔隙度、裂縫帶、脆性特征及各因素間的配置關(guān)系，進(jìn)行“甜點(diǎn)”有利區(qū)評(píng)價(jià)，將“甜點(diǎn)”發(fā)育有利區(qū)分為Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)3種類(lèi)型。Ⅰ類(lèi)有利區(qū)，即孔隙裂縫型或裂縫型“甜點(diǎn)”，以云質(zhì)巖為主，巖石脆性大，多位于斷縫帶或斷縫帶附近，但分布范圍有限，且探明率高；Ⅱ類(lèi)有利區(qū)，即孔隙型“甜點(diǎn)”，以云質(zhì)巖為主，巖石脆性大，裂縫次級(jí)發(fā)育，已鉆井多有油氣顯示，為下一步重點(diǎn)勘探評(píng)價(jià)領(lǐng)域；Ⅲ類(lèi)“甜點(diǎn)”有利區(qū)，云質(zhì)巖發(fā)育厚度較薄脆性較差或裂縫欠發(fā)育，油氣顯示不明顯，該類(lèi)有利區(qū)可以作為進(jìn)一步勘探的潛力區(qū)(圖16)。

4 結(jié)論

1) 烏夏地區(qū)風(fēng)城組發(fā)育典型源-儲(chǔ)共生型致密油藏，致密油“甜點(diǎn)”的發(fā)育受控于地層巖性、物性以及裂縫發(fā)育程度；根據(jù)基質(zhì)孔隙度與裂縫的配置關(guān)系，將致密油“甜點(diǎn)”類(lèi)型分為孔隙型、裂縫型及孔隙-裂縫型。

圖15 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)風(fēng)城組P1f 3(3)螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)識(shí)別裂縫發(fā)育特征Fig.15 Fracture characteristics identified by ants tracking technology in Wuxia area,the Junggar Basin

圖16 準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)風(fēng)城組P1f 3(3)有利區(qū)分布Fig.16 Distribution of play fairways of P1f 3(3)in Wuxia area,the Junggar Basin

2) 通過(guò)地震敏感性分析，影響地震屬性變化的因素包括“甜點(diǎn)”的巖性、物性、厚度、圍巖特征和含油氣性等，其中巖性對(duì)振幅屬性影響最大；風(fēng)三段頂部“甜點(diǎn)”厚度較大，物性好，響應(yīng)為強(qiáng)波峰特征；風(fēng)二段“甜點(diǎn)”厚度較小，物性相對(duì)差，響應(yīng)為弱波谷特征。

3) 總結(jié)了適用于該地區(qū)的風(fēng)城組風(fēng)三段致密油“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)方法。采用敏感振幅屬性分析、多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)波形聚類(lèi)方法，預(yù)測(cè)云質(zhì)巖分布有利區(qū)；利用波阻抗反演以及地質(zhì)統(tǒng)計(jì)隨機(jī)模擬反演技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層物性參數(shù)進(jìn)行反演，預(yù)測(cè)孔隙度分布有利區(qū)；以螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)和礦物成分脆性指數(shù)評(píng)價(jià)法預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育有利區(qū)。

4) 綜合考慮巖性、孔隙度、裂縫帶、脆性特征及各因素間的配置關(guān)系，將“甜點(diǎn)”發(fā)育有利區(qū)分為Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)3種類(lèi)型，指導(dǎo)進(jìn)一步勘探。

[1] Popov M A,Nuccio V F,Dyman T S,et al.Basin-centered gas system of the U.S.[R].USGS,2000.

[2] 張金川,金之鈞,龐雄奇，等.深盆氣成藏條件及其內(nèi)部特征[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2000,22(3):210-214. Zhang Jinchuan,Jin Zhijun,Pang Xiongqi,et al.Formation condition and internal features of deep basin gas accumulations[J].Petroleum Geology& Experiment,2000,22(3):210-214.

[3] 楊瑞召,趙爭(zhēng)光,龐海玲，等.頁(yè)巖氣富集帶地質(zhì)控制因素及地震預(yù)測(cè)方法[J].地學(xué)前緣，2012,19(5)：339-347. Yang Ruizhao,Zhao Zhengguang,Pang Hailing,et al.Shale gas sweet spots:Geological controlling factors and seismic prediction methods[J].Earth Science Frontiers,2012,19(5)：339-347.

[4] 斯春松,陳能貴,余朝豐，等.吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組致密油儲(chǔ)層沉積特征[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2013,35(5):528-533. Si Chunsong,Chen Nenggui,Yu Chaofeng,et al.Sedimentary characteristics of tight oil reservoir in Permian Lucaogou Formation,Jimsar Sag[J].Petroleum Geology & Experiment,2013,35(5):528-533.

[5] 劉貽軍.鄂爾多斯盆地東緣二疊系煤層氣開(kāi)發(fā)”甜點(diǎn)”地區(qū)基本地質(zhì)特征分析[J].地學(xué)前緣,2011,18(4):219-223. Liu Yijun.Geological characteristics of the ‘sweet spot’ of Permian coal bed methane exploitation in the eastern margin of the Ordos Basin[J].Earth Science Frontiers,2011,18(4):219-223.

[6] 許杰,董寧,朱成宏,等.致密砂巖地震預(yù)測(cè)在水平井軌跡設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].石油與天然氣地質(zhì),2012,33(6):909-913. Xu Jie,Dong Ning,Zhu Chenghong,et al.Application of seismic data to the design of horizontal well trajectory in tight sandstone gas reservoirs[J].Oil& Gas Geology,2012,33(6):909-913.

[7] Gading,Marita,Lars Wensaas,Paul Collins.Methods for seismic sweet spot identification,characterization and prediction in shale plays[J].Unconventional Resources Technology Conference.2013.

[8] 楊升宇,張金川,黃衛(wèi)東,等.吐哈盆地柯柯亞地區(qū)致密砂巖氣儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”類(lèi)型及成因[J].石油學(xué)報(bào),2013,34(2):272-282. Yang Shengyu,Zhang Jinchuan,Huang Weidong,et al.‘Sweet spot’ types of reservoirs and genesis of tight sandstone gas in Kekeya area,Turpan-Hami Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2013,34(2):272-282.

[9] 劉麗芳,張金川,卞昌蓉.根緣氣“甜點(diǎn)”資源結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法[J].天然氣工業(yè),2006,26(2):49-51. Liu Lifang,Zhang Jinchuan,Bian Changrong.Resource construction assessment methods for sweet spots in source-contaction gas[J].National Gas Industry,2006,26(2):49-51.

[10] 郭睿.儲(chǔ)集層物性下限值確定方法及其補(bǔ)充[J]．石油勘探與開(kāi)發(fā)，2004，31(5)：140-1431. Guo Rui.Supplement to determining method of cut-off value of net pay[J].Petroleum Exploration and Development,2004，31(5)：140-143.

[11] 楊通佑，范尚炯，陳元千,等．石油及天然氣儲(chǔ)量計(jì)算方法[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1991. Yang Tongyou,Fan Shangjiong,Yang Yanqian,et al.Method of petroleum reserves estimation[M].Beijing:Petroleum Industry Press,1991.

[12] 殷建國(guó),丁超,辜清,等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣烏風(fēng)地區(qū)風(fēng)城組白云質(zhì)巖類(lèi)儲(chǔ)層特征及控制因素分析[J].巖性油氣藏,2012,24(5):83-88. Yin Jianguo,Ding Chao,Gu Qing,et al.Reservoir characteristics and controlling factors of dolomitic rocks of Fengcheng Formation in Wufeng area,northwestern margin of Juggar Basin[J].Lithologic Reservoirs,2012,24(5):83-88.

[13] 朱世發(fā),朱筱敏,吳冬,等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣下二疊統(tǒng)油氣儲(chǔ)層中火山物質(zhì)蝕變及控制因素[J].石油與天然氣地質(zhì),2014,(1):77-85. Zhu Shifa,Zhu Xiaomin,Wu Dong,et al.Alteration of volcanics and its controlling factors in the Lower Permian reservoirs at northwestern margin of Junggar Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,(1):77-85.

[14] 匡立春,唐勇,雷德文,等.準(zhǔn)噶爾盆地二疊系咸化湖相云質(zhì)巖致密油形成條件與勘探潛力[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2012,39(6):657-667. Kuang Lichun,Tang Yong,Lei Dewen,et al.Formation conditions and exploration potential of tight oil in the Permian saline lacustrine dolomitic rock,Junggar Basin,NW China [J].Petroleum Exploration and Development,2012,39(6):657-667.

[15] 張善文.準(zhǔn)噶爾盆地哈拉阿拉特山地區(qū)風(fēng)城組烴源巖的發(fā)現(xiàn)及石油地質(zhì)意義[J].石油與天然氣地質(zhì),2013,34(2):145-152. Zhang Sanwen.Identification and its petroleum geologic significance of the Fengcheng Formation source rocks in Hala'alt area,the northern margin of Junggar Basin [J].Oil & Gas Geology,2012,34(2):145-152.

[16] 馮有良,張義杰,王瑞菊,等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣風(fēng)城組白云巖成因及油氣富集因素[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2011,38(6):685-692. Feng Youliang,Zhang Yijie,Wang Ruiju,et al.Dolomites genesis and hydrocarbon enrichment of the Fengcheng Formation in the northwestern margin of Junggar Basin [J].Petroleum Exploration and Development,2012,38(6):685-692.

[17] 薛晶晶,孫靖,朱筱敏,等.準(zhǔn)噶爾盆地二疊系風(fēng)城組白云巖儲(chǔ)層特征及成因機(jī)理分析[J].現(xiàn)代地質(zhì),2012,26(4):755-761. Xue Jingjing,Sun Jing,Zhu Xiaomin,et al.Characteristics and formation mechanism for dolomite reservoir of Permian Fengcheng Formation in Junggar Basin[J].Geoscience,2012,26(4):755-761.

[18] 雷德文,文曉濤,丁靖,等.地震方法識(shí)別烏夏斷裂帶風(fēng)城組白云質(zhì)灰?guī)r裂縫[J].新疆石油地質(zhì),2011,32(5):525-527. Lei Dewen,Wen Xiaotao,Ding Jing,et al.Seismic detection method for identification of fractures in Fengcheng dolomitic limestone in Wuerhe-Xiazijie fault belt,Junggar Basin[J].Xinjiang Petroleum Geology,2011,32(5):525-527.

[19] 趙玉紅,任云鵬,侯磊,等.地震屬性對(duì)云質(zhì)巖儲(chǔ)層識(shí)別的探討[J].工程地球物理學(xué)報(bào),2013,10(6):891-895. Zhao Yuhong,Ren Yunpeng,Hou Lei,et al.Discussion on seismic attributes of dolomitic rock reservoir identification[J].Chinese Journal of Engineering Geophysics,2013,10(6):891-895.

[20] Dorigo M,Maniezzo V,Colorni A.Ant system:optimization by a colony of cooperating agents[J].Systems,Man,and Cybernetics,Part B:Cybernetics,IEEE Transactions on,1996,26(1):29-41.

(編輯 張玉銀)

Characteristics and ‘sweet spot’ prediction of dolomitic tight oil reservoirs of the Fengcheng Formation in Wuxia area,Junggar Basin

Zhang Guoyin1,Wang Zhizhang1,Guo Xuguang2,Zhou Kequan2,Pan Lu1,Sun Le1

(1.CollegeofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249，China;2.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,XinjiangOilfieldCompany,PetroChina,Karamay,Xinjiang834000,China)

Dolomitic tight oil reservoir in west slope of the Mahu Sag has become an important exploration domain in the Junggar Basin in recent years.Based on characteristic analysis of the dolomitic rock of the Fengcheng Formation in Wuxia area,we summarized the controlling factors of dolomitic tight oil reservoir development,and concluded that high quality source rocks occur in the Fengcheng Formation,and the distribution of‘sweet spot’ was jointly determined by lithology,porosity and fracture development.According to the association of matrix porosity and fracture,the ‘sweet spots’ were divided into porosity type,fracture type and porosity-fracture type.The influences of lithology,porosity,thickness,surrounding rock of ‘sweet spot’ to seismic responses were studied through seismic petrophysical analysis and seismic forward modeling on sensitive parameters.On this basis,effective tight oi ‘sweet spot’ prediction methods were selected and seismic multi-attribute analysis technique was used to predict the distribution of favorable dolomitic rocks.The distribution of favorable porosity was predicted by using acoustic impedance inversion and stochastic simulation inversion technique.The distribution of favorable fractures was predicted by using mineral composition brittleness index evaluation method and ant tracking technology.The ‘sweet spots’ of type-Ⅰ, type-Ⅱ and type-Ⅲ were identified based on integration of lithology,porosity,fracture prediction results.These study results provide the basis for further tight oil exploration in the region.

dolomitic rock,sweet spot,tight oil,Fengcheng Formation,Mahu Sag,Junggar Basin

2014-08-09;

2014-11-05。

張國(guó)印(1989—)，男,碩士研究生，油氣儲(chǔ)層地質(zhì)。E-mail：guoyinzh@126.com。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2011ZX05008-004-60-64)。

0253-9985(2015)02-0219-11

10.11743/ogg20150206

TE132.2

A