南陽凹陷馬店地區(qū)微斷層綜合識(shí)別技術(shù)及效果

張永華,楊云飛，張 悅，王 治，鄭凱文，郭 毅

(1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院,河南鄭州 450000;2.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠)

南陽凹陷馬店地區(qū)微斷層綜合識(shí)別技術(shù)及效果

張永華1,楊云飛1，張 悅2，王 治1，鄭凱文1，郭 毅1

(1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院,河南鄭州 450000;2.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠)

針對馬店地區(qū)復(fù)雜小斷塊油藏特點(diǎn)，依據(jù)三維地震與鉆井資料，以地質(zhì)模式為指導(dǎo)、正演模擬分析為手段開展微斷層研究工作。選取穩(wěn)定的湖相泥巖作為標(biāo)志層，在等時(shí)地層格架下開展小層精細(xì)對比；通過多井層位綜合標(biāo)定，保證地質(zhì)分層在同一地震反射同相軸上；以三維可視化為基礎(chǔ)，結(jié)合方差體、相干體精細(xì)識(shí)別微小斷層；以井約束變速成圖技術(shù)確定微幅度構(gòu)造形態(tài)，發(fā)現(xiàn)落實(shí)斷塊圈閉33個(gè)；在已發(fā)現(xiàn)圈閉上部署的井位均鉆遇油層并獲工業(yè)油流，取得了良好勘探效果。

馬店地區(qū)；微斷層；復(fù)雜小斷塊；斷層識(shí)別

1 研究區(qū)概況

馬店地區(qū)位于南陽凹陷東部，處在張店鼻狀構(gòu)造與唐河低凸起之間，為應(yīng)力轉(zhuǎn)化部位，斷裂發(fā)育。西南部緊鄰凹陷生油中心牛三門生油次凹，儲(chǔ)層主要受東北部張店三角洲砂體控制，儲(chǔ)層巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，儲(chǔ)層物性較好。砂體與斷層的有效配置，使深凹區(qū)的油氣向張店鼻狀構(gòu)造與唐河低凸起方向匯集式運(yùn)移，該區(qū)成為油氣運(yùn)移的主要指向區(qū)，在圈閉高部位易形成復(fù)雜斷塊油藏[1-3]。該區(qū)主要目的層段為核桃園組核二段(EH2)、核三段(EH3)，埋深在2 144～2 800 m，是增儲(chǔ)上產(chǎn)的有利區(qū)。

受當(dāng)時(shí)設(shè)備與技術(shù)的限制，早期地震資料不能滿足復(fù)雜斷裂帶解釋需求。為了發(fā)現(xiàn)更多石油地質(zhì)儲(chǔ)量，2011年在馬店地區(qū)部署了150 km2高精度三維地震，為進(jìn)一步落實(shí)該區(qū)復(fù)雜斷裂構(gòu)造提供了較好的基礎(chǔ)資料。本文以高精度三維地震資料為基礎(chǔ)，通過復(fù)雜小斷層的落實(shí)和儲(chǔ)層研究工作，優(yōu)選圈閉鉆探取得了良好的勘探效果。

2 勘探難點(diǎn)

馬店地區(qū)處于應(yīng)力集中帶，斷裂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，油層沿?cái)鄬痈卟课痪奂?，不同油層、圈閉高位呈“疊瓦狀”展布，識(shí)別小于10 m的微小斷層面臨諸多難題。

2.1 斷裂復(fù)雜

受南陽凹陷邊界斷裂影響，斷裂在平面、剖面上的組合復(fù)雜，尤其是馬店主體部位的西側(cè)與東側(cè)，斷裂的展布和組合特征差異大。緊鄰張店鼻狀構(gòu)造帶的西部區(qū)域，主要發(fā)育近東西向南掉正斷層；東部靠近唐河低凸起斷層以北東向北掉斷層為主；在馬店地區(qū)主體部位，近東西向南掉正斷層與北東向北掉正斷層相互交切，地層構(gòu)造變化劇烈且破碎，產(chǎn)生一系列斷層，繼承性相對較差。

2.2 儲(chǔ)集層縱橫向變化快

馬店區(qū)塊處于張店三角洲前緣相帶，三角洲砂體由北東向南西延伸，湖水的周期性進(jìn)積與退積所形成的部分河道砂體和河口壩砂體相互疊置，不同砂體交互穿插，使沉積特征復(fù)雜化。同時(shí)，由于斷層多，部分標(biāo)志層被斷掉，小層對比難度大。

2.3 含油面積小、含油高度低

馬店區(qū)塊斷塊縱向上含油層系較多，所發(fā)現(xiàn)油藏為層狀邊水油藏，油層分布受斷層控制，油層基本分布在斷塊高部位，各層沿?cái)鄩K圈閉高位呈“疊瓦狀”分布，含油面積小，含油高度低。

3 地震地質(zhì)綜合描述

針對構(gòu)造破碎、微小斷層識(shí)別難度大，以三維地震資料為基礎(chǔ)，以地質(zhì)模式為指導(dǎo)，應(yīng)用相干體分析技術(shù)，并結(jié)合井震資料落實(shí)小斷層、識(shí)別圈閉[1-5]。

3.1 儲(chǔ)層組劃分及對比

以EH21、EH22、EH23、EH31亞段底界穩(wěn)定湖相泥巖作為標(biāo)志層，在等時(shí)地層格架下，對砂層組統(tǒng)一劃分。小層劃分在標(biāo)準(zhǔn)層與砂層組控制下逐級旋回對比，把沉積旋回對比與三角洲亞相和微相劃分有機(jī)結(jié)合起來[4-6]。

不同斷塊間砂層組內(nèi)部的小層由于斷層錯(cuò)斷，導(dǎo)致砂層反射特征與厚度的變化。在對比過程中，首先選橫向相對穩(wěn)定的巖性段作為標(biāo)志層，對比大套的砂層組，再對各小層細(xì)致對比。按照相控思想，分析馬店地區(qū)斷層兩盤地層的厚度變化規(guī)律，研究構(gòu)造位置對沉積厚度的影響，采用沉積旋回對比和地震反射特征分析的方法，統(tǒng)一劃分不同斷塊之間的小層，從而達(dá)到精確劃分地層、識(shí)別斷點(diǎn)的目的。通過地層精細(xì)劃分對比，將EH2段Ⅱ油組劃分14個(gè)小層、EH2段Ⅲ油組劃分11個(gè)小層、EH3段Ⅰ油組劃分16個(gè)小層。

3.2 多井層位綜合標(biāo)定[6-8]

層位標(biāo)定是復(fù)雜斷塊油藏構(gòu)造解釋的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 為了保證層位、斷點(diǎn)解釋準(zhǔn)確,在標(biāo)定過程中,首先對聲波曲線進(jìn)行環(huán)境校正，對地震資料主頻進(jìn)行分析，從井旁地震道提取時(shí)變子波,把標(biāo)準(zhǔn)層對準(zhǔn)確后，再對目標(biāo)層段油層進(jìn)行標(biāo)定。通過不斷微調(diào)整合成記錄制作參數(shù)和標(biāo)定速度,提高合成記錄與井旁地震道相關(guān)性。為了保證儲(chǔ)層及油層標(biāo)定的合理性，通過連井線剖面的追蹤、對比，檢查不同井同一層位界面是否閉合，進(jìn)而確定單井標(biāo)定的合理性。如果界面閉合則標(biāo)定合理，否則應(yīng)該進(jìn)行復(fù)查與調(diào)整，以此來提高地震地質(zhì)層位的標(biāo)定精度。圖1是多井聯(lián)井標(biāo)定剖面,從圖中看出L16、N75、N137、N66等井的地質(zhì)分層都在統(tǒng)一的同相軸上。

圖1 多井聯(lián)井標(biāo)定剖面

3.3 微斷層識(shí)別與描述[9]

馬店地區(qū)大的斷裂基本落實(shí),關(guān)鍵是低序級的微斷層(即斷距為10 m左右的斷層)、小斷塊的識(shí)別與落實(shí)工作。利用高精度三維地震資料與鉆井資料，精細(xì)識(shí)別描述低序級微斷層，使小斷塊在空間上精確定位。

3.3.1 斷裂構(gòu)造樣式

馬店地區(qū)斷裂的形成受控于邊界斷裂，由于邊界斷裂具有分段性，導(dǎo)致斷裂的展布方向不同。微斷層的形成與大斷層具有伴生關(guān)系[7,8]。從斷層的剖面形態(tài)分析看,馬店地區(qū)主要發(fā)育“Y”型、反“Y”型及“Y”型與反“Y”型復(fù)合斷裂樣式(圖2)。根據(jù)復(fù)雜斷塊所處的構(gòu)造位置,結(jié)合斷層樣式指導(dǎo)斷裂解釋, 按照“切片定走向、剖面定傾向”的解釋原則，對微斷層進(jìn)行預(yù)測,使解釋的復(fù)雜斷層交切關(guān)系符合地質(zhì)規(guī)律。

圖2 馬店地區(qū)斷裂樣式

3.3.2 正演模擬[10]

為了保證描述微斷層的可靠性，以該區(qū)高精度三維地震觀測系統(tǒng)參數(shù)為依據(jù)，通過正演模擬評價(jià)地震資料識(shí)別復(fù)雜斷塊的能力。為此，根據(jù)馬店地區(qū)地質(zhì)情況設(shè)計(jì)了斷距為10,20,30 m，斷面傾角30°的斷裂模型。結(jié)合鉆井的聲波測井資料，計(jì)算出目的層的地層速度，分別取主頻為20，25，30 Hz雷克子波，對剖面加入4%的隨機(jī)噪聲，利用射線追蹤法進(jìn)行正演模型分析研究。分析表明，地震子波頻率為25 Hz時(shí),10 m斷距僅能看到微弱的扭動(dòng)；地震子波頻率為30 Hz時(shí),10 m斷距能看到比較明顯的扭動(dòng)。該區(qū)三維地震資料主頻在25～30 Hz之間，剖面上同相軸微小的扭動(dòng)可能是斷層的表現(xiàn)。受各種噪音影響，實(shí)際地震資料對斷層識(shí)別能力要比理想模型有所降低，但不同地震子波主頻的正演模擬為小斷裂量化解釋提供了依據(jù)。

3.3.3 三維立體解釋[11]

為查清復(fù)雜斷裂帶斷裂特征、識(shí)別微小斷層，從井出發(fā),沿任意線剖面、水平切片進(jìn)行立體解釋[9-11]。充分利用鉆井的地質(zhì)分層、斷點(diǎn)深度,不斷調(diào)整地震剖面上小斷層的斷點(diǎn)位置，做到地質(zhì)與地震的統(tǒng)一。同時(shí)，通過計(jì)算地震反射同相軸傾角和方位角，突出相鄰道之間地震信號(hào)的非相似性，產(chǎn)生相干數(shù)據(jù)體,進(jìn)行斷層識(shí)別,落實(shí)斷裂的展布及斷層的組合關(guān)系。圖3是馬店地區(qū)1 690 ms相干時(shí)間切片，反映了小斷層的變化，準(zhǔn)確確定了斷裂展布。

3.3.4 井約束變速成圖[12]

馬店區(qū)塊處在構(gòu)造轉(zhuǎn)換區(qū)，受斷裂及地層結(jié)構(gòu)的影響，速度在橫向上變化較大。為了搞準(zhǔn)復(fù)雜小斷塊的高點(diǎn)，利用地震資料處理得到的速度譜資料建立初始速度模型，用精細(xì)解釋的T41，T42，T4，T51地震反射層位進(jìn)行控制,以地震測井、VSP等資料作標(biāo)定,按照層位控制法建立三維速度場。利用速度場對T0圖進(jìn)行時(shí)-深轉(zhuǎn)換,形成構(gòu)造圖。由于受地震分辨率的影響，依據(jù)地震資料編制的構(gòu)造圖，斷面寬度、延伸長度、構(gòu)造深度等方面存在局部誤差。利用井鉆遇的斷點(diǎn)位置、地質(zhì)分層、斷距等數(shù)據(jù)對構(gòu)造圖進(jìn)行修正，提高構(gòu)造成圖精度。

4 應(yīng)用效果

5 結(jié)論

(1)針對復(fù)雜斷裂帶的特點(diǎn)，在儲(chǔ)層組劃分及對比過程中，以穩(wěn)定湖相泥巖或頁巖作為標(biāo)志層，在等時(shí)地層格架下，采用沉積旋回對比和地震反射特征分析的方法，統(tǒng)一劃分不同斷塊之間的小層。

(2)為了保證目的層位標(biāo)定的合理性，采用多井層位綜合標(biāo)定技術(shù)，通過連井剖面的追蹤、對比，不同井的地質(zhì)分層都在統(tǒng)一的地震同相軸上。

(3)根據(jù)斷層的剖面形態(tài)分析確定斷裂構(gòu)造樣式，根據(jù)復(fù)雜斷塊所處的構(gòu)造位置,結(jié)合斷層樣式指導(dǎo)斷裂解釋。

(4)根據(jù)地震資料的反射特征，利用正演模擬技術(shù)識(shí)別微小斷層，為小斷裂量化解釋提供了依據(jù)。

(5)從井出發(fā),利用地震數(shù)據(jù)體及相干數(shù)據(jù)體沿任意剖面、水平切片進(jìn)行立體解釋，識(shí)別小斷層。

(6)為了搞準(zhǔn)復(fù)雜小斷塊的高點(diǎn)，利用速度譜地震測井、VSP等資料建立三維速度場,進(jìn)行變速成圖。利用井鉆遇的斷點(diǎn)位置、層位深度、斷距等數(shù)據(jù)對構(gòu)造圖進(jìn)行校正，提高構(gòu)造成圖精度。

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編輯：張 凡

1673-8217(2017)02-0038-03

2016-07-27

張永華，教授級高級工程師，1965年生，1988年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油物探專業(yè)，長期從事地震資料解釋與儲(chǔ)層預(yù)測工作。 基金項(xiàng)目:中石化股份公司科技項(xiàng)目“南陽凹陷新領(lǐng)域油氣成藏條件研究” (P 15099)。

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A