中拐凸起石炭系火山巖油藏滾動勘探關(guān)鍵技術(shù)

汪莉彬, 馬愛鈺，黃 程，羅 鑫

(中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

1 研究背景

近年來，準(zhǔn)噶爾盆地在火山巖油氣藏勘探中取得重大突破[1-3]，相繼發(fā)現(xiàn)一批火山巖油氣田，火山巖油氣藏普遍具有巖性復(fù)雜多變、成藏條件復(fù)雜、成藏規(guī)模大等特點。準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起中拐凸起西與紅車斷裂帶、東與達巴松凸起、北與克百斷裂帶和瑪湖凹陷、南與沙灣凹陷和盆1井西凹陷為鄰(圖1)，兩面鄰凹，為一大型繼承性鼻狀隆起構(gòu)造，構(gòu)造位置優(yōu)越，成藏條件有利，是油氣聚集的有利指向區(qū)，也是目前勘探、評價的熱點區(qū)域[4-5]，研究顯示，該區(qū)石炭系存在高產(chǎn)工業(yè)油藏，油藏規(guī)模大，也是未來油氣勘探的有利領(lǐng)域；但從目前已完鉆井來看，該區(qū)石炭系火山巖油藏控藏因素復(fù)雜，油氣水分布規(guī)律不清楚，斷裂刻畫多解性強，單井產(chǎn)量存在巨大差異；火山巖巖性復(fù)雜，為多期火山噴發(fā)疊加而成，火山巖巖性識別多解性強，很難用地震相特征刻畫火山巖圈閉；火山爆發(fā)相、溢流相及火山沉積相均有成藏，利用一般的地震反演技術(shù)預(yù)測儲層有利區(qū)有一定困難。這些核心的問題嚴重影響了該區(qū)石炭系油藏的勘探工作，經(jīng)過近幾年的探索，結(jié)合中拐凸起石炭系油藏的復(fù)雜地質(zhì)特征，優(yōu)選出幾種適于該區(qū)石炭系火山巖油藏的滾動勘探關(guān)鍵技術(shù)。

圖1 中拐凸起位置

在總結(jié)前人研究方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合中拐凸起石炭系火山巖油氣藏勘探成果，首先從該區(qū)石炭系油藏的控藏因素著手，對已知油藏進行解剖，理清控藏因素；其次，從成藏背景入手，利用古地貌恢復(fù)技術(shù)準(zhǔn)確刻畫中拐凸起石炭系的古構(gòu)造，搞清油氣分布規(guī)律；再次以構(gòu)造精細解釋為根本，利用切片解釋和相干技術(shù)相結(jié)合精細解釋斷裂斷點及平面組合，尋找控油氣斷層；而后，通過分析多口井低產(chǎn)原因，在疊后屬性基礎(chǔ)上，結(jié)合疊前各向異性反演，有效預(yù)測了該區(qū)石炭系儲層裂縫發(fā)育規(guī)律，明確裂縫控制油氣局部豐度以及影響單井產(chǎn)量的原因；最后綜合應(yīng)用這幾項關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)選出古潛山與現(xiàn)構(gòu)造高部位相匹配的裂縫發(fā)育帶為有利區(qū)進行部署工作，取得了良好滾動勘探效果。

2 火山巖油藏滾動勘探技術(shù)

2.1 古地貌恢復(fù)技術(shù)復(fù)原古構(gòu)造特征

古構(gòu)造，特別是與油氣生成、運移高峰期適時匹配形成的古構(gòu)造，不僅為古油氣的運移創(chuàng)造了便利通道，而且為古油氣的聚集成藏提供了必要的條件和場所，控制了古油氣藏的形成與分布，對現(xiàn)今油氣藏形成與分布也有重要影響。

中拐凸起是在區(qū)域構(gòu)造背景影響下，在石炭紀(jì)末期形成的古凸起，石炭系現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)整體表現(xiàn)為軸部向東南傾的鼻狀構(gòu)造，西高東低，局部發(fā)育斷鼻、斷背斜。古構(gòu)造對古今油氣藏分布的控制作用已被生產(chǎn)實踐所證實[6-7]。因此，利用古地貌恢復(fù)技術(shù)對中拐凸起在二疊系上烏爾禾組沉積晚期的古構(gòu)造特征進行了精細刻畫。通過研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)石炭系在海西期發(fā)育2個繼承性古潛山構(gòu)造(圖2a)，被2條區(qū)域性大斷裂夾持。從過中拐凸起南部JL10井古潛山的地震剖面來看(圖2b)，2條區(qū)域性大斷裂溝通了油源，控制地層分布，上烏爾禾組大套泥巖直接覆蓋在石炭系地層之上，與石炭系形成良好的儲蓋組合。

實際勘探結(jié)果表明，研究區(qū)石炭系油藏的分布宏觀上受到古潛山的控制，古構(gòu)造控制了成藏有利區(qū)，且古潛山規(guī)模越大，保存的油氣藏油柱高度越大。如JL10井位于該區(qū)范圍最大的一個古潛山高部位(圖2a)，該井在石炭系試油2層均獲工業(yè)油流，油層底距石炭系頂?shù)目缍葹?30 m，也是該區(qū)油柱高度最大的一口井。

2.2 利用切片解釋和相干技術(shù)相結(jié)合，精細解釋斷裂及其平面組合

石炭系頂界受到風(fēng)化剝蝕作用，地震響應(yīng)特征復(fù)雜，規(guī)律性差，斷裂刻畫困難。通過對該區(qū)塊已知油藏的解剖認為，其石炭系油藏為古潛山背景下受一系列斷裂切割形成的具有不同油水界面的斷塊油藏，因此，斷裂的精細解釋極為關(guān)鍵。為了準(zhǔn)確解釋斷裂的斷點及平面組合，在構(gòu)造解釋過程中采用切片解釋和相干體解釋技術(shù)相結(jié)合，綜合識別斷點，做到斷點閉合，斷裂平面組合更合理。

解釋主斷層時充分利用水平切片和面塊切片。在水平切片或面塊切片上，主要斷層兩側(cè)的地層產(chǎn)狀、傾角以及巖性會有較大的變化，其地震反射特征也會有明顯的差別，因此，可以根據(jù)同相軸的振幅、頻率、連續(xù)性以及延伸方向等變化較好地識別出大斷層，水平切片和面塊切片大大有助于構(gòu)造解釋[8-12]。

解釋小斷裂時主要采取相干技術(shù)[13-16]，即對地震數(shù)據(jù)體進行“求異去同”或“求同存異”的求取和分析，其突出了非一致性的諸如斷層或者是巖性邊界的反應(yīng)，而弱化了橫向一致性的地層反應(yīng)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造中存在異常，反射波在相鄰地震道之間傳播時，頻率、振幅、相位等就會產(chǎn)生不同程度的變化。相干分析技術(shù)在地震資料品質(zhì)基本保證的情況下，能準(zhǔn)確、客觀地刻畫地質(zhì)構(gòu)造異常單元所產(chǎn)生的頻率、振幅、相位等反射波變化，在較短時間內(nèi)有效完成三維地震資料的解釋工作。

圖2 中拐凸起二疊系古構(gòu)造解釋成果

從沿層切片(圖3a)和地震相干屬性(圖3b)分析來看，斷裂特征與石炭系構(gòu)造解釋吻合程度較好(圖3c)。該區(qū)斷裂受到擠壓應(yīng)力作用，斷裂性質(zhì)均為逆斷裂，地震剖面上斷裂特征清晰，斷距明顯(圖3d，剖面位置見圖3c)。

2.3 利用疊前各向異性反演技術(shù)預(yù)測儲層裂縫發(fā)育特征

基于疊后資料的地震預(yù)測法能夠反映一部分斷層和裂縫的信息，但是多解性較強，僅限于刻畫大尺度的斷裂，對細微的裂縫預(yù)測較為困難[17-18]。疊前資料包含了豐富的角道集信息，信息量大，可以半定量地預(yù)測裂縫密度及方向，預(yù)測精度相對于疊后資料有較大程度提高[19-20]。因此，針對火山巖目標(biāo)，在疊后屬性基礎(chǔ)上，利用新采集的全方位疊前道集數(shù)據(jù)開展疊前各向異性反演。從區(qū)域平面裂縫預(yù)測屬性圖(圖4a)來看，石炭系的裂縫發(fā)育區(qū)主要集中在中東部和南部，與斷裂的走向和組合的匹配性較好，在古潛山高部位裂縫相對較為發(fā)育(圖4b)。

3 滾動勘探關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用效果分析

古構(gòu)造與現(xiàn)今構(gòu)造匹配區(qū)域是有利滾動勘探目標(biāo)區(qū)帶。如探井G148井雖然在現(xiàn)今構(gòu)造上位于JL115井的高部位(圖3c)，但卻位于古構(gòu)造的低部位，試油獲干層；而在古潛山高部位新部署的JL115評價井(圖4b)，在石炭系試油獲日產(chǎn)13.04 t/d的工業(yè)油流；另外部署的探井及評價井JL10、JL11、JL103等在石炭系試油均獲工業(yè)油流(表1)，進一步說明古潛山主體是有利的油氣富集區(qū)，且古潛山規(guī)模越大，保存的油氣藏油柱高度越大。

圖3 中拐凸起南部地震地質(zhì)解釋成果

從斷裂解釋及其組合特征看，新解釋成果更具合理性。如JL5井在石炭系鉆遇花崗巖，完鉆后試油2層均為水層，研究人員普遍認為該斷塊含油性不好，為水層，造成勘探工作暫停。通過對比斷裂前后解釋結(jié)果認為，JL5井南還存在一條東西向斷裂，其斷點清晰可靠，斷距較大(圖5)，將研究區(qū)切割為多個斷塊，并對油氣成藏具有控制作用。后期在JL5井(圖3c)所處的南斷塊新部署的JL116評價井在石炭系試油獲日產(chǎn)30.61 t/d的高產(chǎn)工業(yè)油流(表1)，證明JL5井南斷裂的存在及其控藏作用。

研究區(qū)石炭系火山巖儲層中裂縫預(yù)測結(jié)果與單井試油成果吻合率高。從已完鉆井試油成果看(表1)，石炭系火山巖儲層裂縫發(fā)育的區(qū)帶單井產(chǎn)量高；反之，試油獲低產(chǎn)。如在JL15井(圖3c)所處斷塊中，探井JL15井石炭系裂縫不發(fā)育，在石炭系中試油僅獲日產(chǎn)油1.97 t/d，日產(chǎn)氣5 860 m3/d(表1)；后期通過疊前各向異性反演技術(shù)提高石炭系火山巖儲層裂縫反演預(yù)測精度，在JL15井構(gòu)造低部位的裂縫發(fā)育區(qū)(圖4a)部署的JL123評價井，石炭系火山巖儲層試油獲日產(chǎn)氣20 150 m3/d的工業(yè)氣流(表1)。

綜上所述，中拐凸起石炭系油氣藏受古構(gòu)造、斷裂、裂縫三大因素控制，古構(gòu)造是油氣局部富集的主控因素，斷裂對油藏起切割遮擋的作用，裂縫控制油氣局部豐度并影響單井產(chǎn)量。綜合運用古地貌恢復(fù)、切片與相干分析、疊前各向異性反演等技術(shù)，開展研究區(qū)石炭系火山巖油氣藏滾動勘探是可行的。通過對該技術(shù)成果的推廣應(yīng)用，先后在研究區(qū)石炭系古潛山與現(xiàn)今構(gòu)造高部位相匹配的裂縫發(fā)育帶部署探井、評價井8口均獲工業(yè)油氣流，勘探成功率為100%，實現(xiàn)了中拐凸起南部石炭系油氣藏的連片，取得了較好的滾動勘探成果。上述幾項關(guān)鍵技術(shù)對中拐凸起帶乃至盆地內(nèi)石炭系古潛山型火山巖油氣藏的滾動勘探具有指導(dǎo)意義。

圖4 中拐凸起石炭系裂縫平面屬性預(yù)測與古構(gòu)造恢復(fù)成果對比

井號試油井段/m日產(chǎn)油/(t·d-1)日產(chǎn)氣/(m3·d-1)日產(chǎn)水/(m3·d-1)儲層巖性裂縫發(fā)育程度結(jié)論備注G148JL11JL10JL103JL5JL153083～33050.28安山巖不發(fā)育干層3056～307217.611478026.29英安巖發(fā)育油水同層3138～315617.283130安山巖發(fā)育油層3312～331915.31274024.78火山角礫巖發(fā)育油水同層3118～313027.434340安山巖發(fā)育油層2930～29400.023.08花崗巖不發(fā)育水層3347～336314.24花崗巖不發(fā)育水層2910～29401.975860安山巖不發(fā)育氣層這幾口井屬于關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用中部署的井JL115JL116JL121JL122JL123JL124JL125JL1272996～305013.041340安山巖發(fā)育油層2938～296430.6117970安山巖發(fā)育油層3103～302626.816110安山巖發(fā)育油層2801～28286.08玄武巖發(fā)育油層3010～30182.3020150安山巖發(fā)育氣層2750～279435.1113820英安巖發(fā)育油層2816～28273.5127590玄武巖發(fā)育氣層2812～28369.861328 安山巖發(fā)育油層這幾口井屬于技術(shù)成果推廣應(yīng)用部署的井,故圖上未出現(xiàn)所有井名

4 結(jié) 論

(1) 中拐凸起石炭系油氣藏受古構(gòu)造、斷裂、裂縫三大因素控制，古構(gòu)造是油氣局部富集的主控因素，斷裂對油藏起切割遮擋的作用，裂縫控制油氣局部豐度并影響單井產(chǎn)量。

(2) 通過古地貌恢復(fù)研究認為，古構(gòu)造往往具有繼承性，中拐凸起石炭系的古構(gòu)造控制了成藏有利區(qū)，且古潛山規(guī)模越大，保存的油藏高度越大。

圖5過JL116—JL5井三維地震地質(zhì)解釋剖面

(3) 采用切片解釋和相干體解釋技術(shù)相結(jié)合，可更有效地解決研究區(qū)因石炭系頂界受風(fēng)化剝蝕作用而造成的地震響應(yīng)特征復(fù)雜、規(guī)律性差、斷裂刻畫多解性強等技術(shù)難題。

(4) 中拐凸起平面裂縫發(fā)育區(qū)主要集中在研究區(qū)中東部和南部，與斷裂的走向和組合的匹配性較好，利用疊前各向異性反演可有效預(yù)測該區(qū)石炭系裂縫發(fā)育特征。

(5) 運用古地貌恢復(fù)、切片與相干分析、疊前各向異性反演等技術(shù)集成，在中拐凸起開展古潛山油氣藏滾動勘探是可行的，應(yīng)用效果較好，該方法可推廣應(yīng)用于類似成藏背景的油氣藏勘探評價中。