基于逆斷層斷塊控制的“體控法”反演預測石炭系火山巖巖性

宋志華 ,張鑫 ,姚茂敏，魏晨成

（1.成都理工大學地球物理學院，四川 成都 610059;2.中國石油新疆油田分公司勘探事業(yè)部，新疆 克拉瑪依 834000）

目前，準噶爾盆地西北緣紅車斷裂帶周緣石炭系發(fā)現了一系列油藏，但主要集中在北部斷階區(qū)的頂界風化帶，而南部地區(qū)勘探程度較低。石炭系頂部及附近巖性預測存在較大困難，火山巖圈閉目標落實程度較低，火山巖巖性及儲層分布特征不清晰。前期研究成果認為，紅車斷裂帶石炭系油藏為斷層及火山巖巖性巖相雙重控制的塊狀油藏，但后期鉆探并未完全驗證。因此，本次研究提出了以二級斷塊為單元的“體控法”反演（即：較大斷距的二級斷層控制的斷塊，三級斷塊為小斷距斷層控制，可忽略斷距的影響）。實際應用結果表明，該方法可提高火山巖儲層預測精度，對油藏描述及鉆探目標優(yōu)選具有一定指導意義。

1 體控反演思路及工作流程

火山巖儲層的分布及物性受多種因素控制?；鹕綆r常具有多個火山口，儲層巖性變化快，非均質性強，預測難度較大[1]?；鹕綆r巖體一般表現為丘狀地質結構外形，且一般地區(qū)均會形成多個火山巖體的縱向或側向疊加。

1.1 體控反演原理

體控反演原理是基于火山巖巖體的丘狀反射外形，而現有反演軟件均基于層狀地質模型進行運算。早期部分研究者在火山巖儲層預測過程中，僅采用火山巖地層的頂底層位控制反演流程，反演結果表現為“層狀儲層”特征，不符合火山巖丘狀的地質模型[2]。而一般地區(qū)的體控反演是在識別火山巖巖體頂底界面基礎上，將不同的火山巖巖體頂底界面進行層位解釋，形成多火山巖巖體地質模型（獨立火山巖巖體內幕反射與頂界面反射產狀近平行，符合層狀地質模型），即可進行獨立火山巖巖體的反演運算。在完成反演后，再利用Jason反演軟件反演體的數據合并功能，形成完整的反演數據體。

1.2 二級斷塊反射層劃分原則

研究區(qū)為西部隆起帶，主要發(fā)育逆斷層，斷層劃分為3個級別，一級斷層屬控陷斷裂，為本次反演的邊界位置，一般斷距可達1 000～1 500 m以上；二級斷層屬控圈斷裂，一般斷距為500～1 000 m；三級斷層屬派生斷層，斷距一般小于200 m。

1.3 斷塊反演約束條件

本次研究區(qū)目的層屬下石炭統火山巖，火山巖巖體發(fā)育受斷塊控制，除考慮巖體頂底界面解釋，還需要考慮二級逆斷層斷塊對火山儲層反演的影響。本區(qū)火山巖巖體發(fā)育特點為在二級斷塊范圍內縱向疊加發(fā)育，特別提出了二級斷塊控制下的體控反演思路。對于無井鉆遇的火山巖巖體，據同期火山巖巖體巖性組合類似特點，據地震相特征的相似性選取鄰井的電性曲線建立模擬井位控制反演運算。對于獨立斷塊，由于獨立火山巖巖體展布范圍較小，內幕無較大相變，本次未考慮相變反演。火山巖巖體規(guī)模大、火山相帶分布明顯區(qū)域，需不同相帶均有控制井位，無井區(qū)域可根據地震相對比，利用鄰井曲線建立模擬井。

1.4 體控反演思路

準噶爾盆地西北緣紅車斷裂帶周緣石炭系內幕構造產狀及斷裂展布復雜，尤其是局部發(fā)育大斷距逆斷層，同一套地層具上下重復出現的特征，不能簡單使用地層頂底界面進行全區(qū)儲層反演（同一地震解釋層位名不能上下重復出現）；若僅用不整合面層位控制反演處理，則無法保證石炭系內幕儲層產狀的突變效果，且不能區(qū)分斷塊間儲層的變化關系。而基于逆斷層斷塊控制的“體控法”反演技術的優(yōu)點在于結果更符合火山巖儲層地質模型，可進一步提高儲層預測精度。

1.5 體控反演工作流程

具體操作流程如下：在每個二級斷塊內利用多個反射層位將二級斷層轉換為層位文件，共同參與控制進行某個斷塊的獨立反演處理。最后，將各個二級斷塊的反演結果進行疊加合并，形成一個完整的反演數據體，可保證逆斷層多斷塊的反演效果，凸顯斷塊間儲層變化關系，保證儲層預測產狀與地震產狀一致（圖1）。

圖1 逆斷層斷塊控制的“體控法”反演工作流程Fig.1 Inversion flow chart of"volume control method"for reverse fault block control

2 “體控法”反演在紅車斷裂帶火山巖儲層預測的應用效果

2.1 儲層電性特征分析

通過測井曲線與火山巖儲層對比敏感性分析，認為GR曲線對火山巖巖性具有一定響應，火山巖基本屬低GR特征，但幅度異常程度略有變化，但GR曲線與儲層不具備響應特征；同時，確定了針對火山巖儲層敏感性，認為聲波、密度和波阻抗曲線對于儲層敏感性較好，表現為低密度、低阻抗特征[2-6]，其中,波阻抗曲線響應特征最好。綜合認為，利用波阻抗反演預測火山巖儲層是比較有效的方法（圖2）。

圖2 儲層測井敏感性分析Fig.2 Sensitivity analysis of reservoir logging

在初步利用測井曲線識別儲層敏感性的基礎上，進一步運用多井測井綜合解釋及試油成果,針對石炭系建立波阻抗與儲層的交匯關系，以綜合解釋的油層和水層作為儲層，以綜合解釋的干層和致密層作為非儲層，建立波阻抗和聲波速度的交匯分析圖，確立阻抗識別儲層標準（圖3）。

圖3 波阻抗與聲波交匯分析圖Fig.3 analysis diagram of wave impedance and sound wave intersection

2.2 反演效果分析

從研究區(qū)內一條EW 向連井地震剖面可看出（圖4），紅車斷裂帶發(fā)育大量逆斷層且斷距巨大。斷層兩側地層產狀和地震反射特征變化較大，且每個斷塊內幕的地層產狀也是變化的[7-10]，認為利用石炭系頂面層位控制進行統一反演處理是不可行的。因此，提出了以二級斷塊控制的體控反演，即對每個斷塊進行獨立反演，將各個斷塊的反演結果進行合并，形成一個完整的反演數據體。

圖4 CH712-CH30連井地震解釋剖面圖Fig.4 seismic interpretation profile of ch712-ch30 well connection

按照波阻抗識別儲層門限值，將波阻抗反演結果的色標7 500～12 500 值域范圍設置為紅色反映儲層；綠色代表超低阻抗的非儲層；藍色代表高阻抗的非儲層。利用二級斷塊控制的“體控法”反演，可清晰識別不同斷塊的儲層分布產狀，儲層展布與地震相位產狀具有很好的吻合關系，還可清楚的識別斷塊間儲層變化和接觸關系（圖5）。

從對比圖中可看出（圖5）：若不采用“體控法”反演，僅采用石炭系頂面層位進行反演控制，預測儲層與石炭系內幕地震地層產狀不完全一致，橫向上表現為不同斷塊之間的儲層連通，與火山巖儲層實際的地質認識不相符。因此，認為以逆斷層斷塊內幕火山巖巖體頂底界面層位控制的“體控法”反演結果更符合火山巖儲層發(fā)育的地質認識，適用于該區(qū)的儲層預測[16-20]。

圖5 石炭系爆發(fā)相與火山沉積相裂縫照片對比圖Fig.5 Comparison of fracture photos of Carboniferous explosive facies and volcanic sedimentary facies

2.3 有利區(qū)預測

據本區(qū)鉆井認為，并非所有預測的儲層都可形成油藏，儲層必須與構造、烴源巖，油氣運移具有良好的匹配關系才能形成有利的油藏聚集。從平面屬性圖中可看出（圖6），紅色區(qū)代表儲層發(fā)育的有利阻抗屬性區(qū)，CH712 井東側的紅色區(qū)及CH30井所在紅色區(qū)對應火山隆起區(qū)，與近火山口相是相對應的。據前述火山巖相分析認為，近火山口相是儲層物性發(fā)育較好的部位，因此認為本次反演結果與火山儲層的地質認識是一致的。

圖6 CH712-CH30井區(qū)石炭系頂面0～80 ms儲層預測分布圖Fig.6 Predicted distribution map of 0～80ms reservoir on the top of Carboniferous System in well block ch712-ch30

本次利用體控法反演，針對研究區(qū)的2 個三維工區(qū)，建立了2 個反演工區(qū)，通過有利目標區(qū)優(yōu)選，從北部的CH477 井區(qū)到南部的HG1 井南地區(qū)共完成920 km2的儲層反演預測，以指導本區(qū)的目標優(yōu)選。由于石炭系內幕儲層展布復雜，不易定量成圖，本次主要通過局部屬性和剖面對比進行定性分析。目前，對比最新完鉆的CP13井和CH11井反演成果，CP13井綜合解釋含油儲層97.3 m，與反演認識的儲層發(fā)育情況相同；CP11井反演確認目的層發(fā)育火山巖地層（南部鄰井CH68 井石炭系上部發(fā)育砂礫巖、底部發(fā)育火山巖），完鉆后已證實上述結論，CP11井在目的層鉆遇中基性火山巖為主，包含玄武質安山巖、玄武巖、凝灰?guī)r等，且綜合解釋53 m差油層的儲層。因此，認為本次反演方法對于巖性及儲層認識具較好的指導作用。

3 結論

準噶爾盆地西北緣地區(qū)火山巖巖體發(fā)育并受大斷距逆斷塊控制，火山巖儲層分布受火山巖巖性及逆斷層控制，不同火山體、不同斷塊之間儲層不連通，早期常規(guī)反演不能解決斷塊、火山體之間的儲層連通關系。本次首次提出了以二級斷塊及火山頂底界面層位控制的“體控反演”法，預測儲層分布符合地質規(guī)律，鉆井驗證結果準確，CP13 井獲得高產油氣流。因此，認為“體控反演”法是適合丘狀復雜火山巖體、復雜逆斷層發(fā)育區(qū)儲層預測的有效方法，可劃分不同火山巖巖體、斷塊的儲層單元的儲層分布情況，在解決復雜火山巖巖體儲層識別方面具較好的推廣應用價值，對鉆井部署和氣藏描述具有良好研究和應用前景。