深水鹽下湖相碳酸鹽巖縫洞地震預(yù)測(cè)
——以巴西桑托斯盆地F油田為例

黃文松，徐 芳，劉成彬，黃繼新，趙俊峰，郭松偉，李云波

［1. 中國石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083； 2. 中油國際（巴西）公司，里約熱內(nèi)盧 巴西 22250-040］

桑托斯（Santos）盆地是巴西最大的海岸盆地之一，現(xiàn)今水深約1 800～2 200 m。F 油田位于桑托斯盆地東北部（圖1a），主要目的層為鹽下（鹽巖沉積之下）的下白堊統(tǒng)巴雷姆階-阿普特階Guaratiba 群碳酸鹽巖沉積（圖1b），主力含油層自下而上分為Itapema（簡(jiǎn)稱ITP）組（可分為上、下兩個(gè)亞組，即上ITP 與下ITP）和Barra velha（簡(jiǎn)稱BVE）組（也可分為上、下兩個(gè)亞組，即上BVE 與下BVE）（圖1c），埋藏深度大于5 000 m，為典型的深水鹽下湖相碳酸鹽巖油藏［1-2］。

圖1 桑托斯盆地F油田位置及其地層單元?jiǎng)澐諪ig.1 Location and stratigraphic units of the F oilfield，Santos Basin

全球范圍內(nèi)的鹽下碳酸鹽巖油藏資源豐富，儲(chǔ)層類型多樣：如全球最大的油田——沙特阿拉伯的蓋瓦爾油田［3］，其中主力儲(chǔ)層Khuff層為晚二疊世沉積，主要孔隙類型為印?？紫逗土ｉg孔隙，孔隙度變化范圍為5%～30%［4］；又如位于濱里海盆地讓納若爾油田，主力儲(chǔ)層為鹽下的石炭系灰?guī)r，儲(chǔ)層類型以孔隙型和裂縫-孔隙型為主［5］；國內(nèi)鹽下碳酸鹽巖油田以塔里木盆地塔河油田為典型，目的層奧陶系埋深大于5 000 m，儲(chǔ)層孔隙度較低，基質(zhì)不具備儲(chǔ)集性，巖溶特征明顯，儲(chǔ)集類型以溶洞和裂縫為主，具有“串珠狀”地震強(qiáng)反射特征［6-7］。

受區(qū)域古地貌的控制，桑托斯盆地是全球關(guān)注的鹽下湖相碳酸鹽巖熱點(diǎn)研究區(qū)域［1-8］。桑托斯盆地F油田沉積環(huán)境復(fù)雜，多種巖相復(fù)雜發(fā)育，整體上以百米級(jí)厚層湖相碳酸鹽巖為主。其中，BVE 組主要以湖相疊層石灰?guī)r和顆?；?guī)r為主［2］，ITP組主要以介殼灰?guī)r為主［8］，泥巖和泥晶灰?guī)r呈薄層發(fā)育；且由于火山作用，巖漿沿大型斷裂等通道運(yùn)移至碳酸鹽巖地層之中，形成輝綠巖和玄武巖等火山巖（圖1b）。

除巖性多樣外，F(xiàn) 油田的儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間同樣呈多種類型復(fù)合發(fā)育的特征。儲(chǔ)集空間整體以孔隙為主，孔隙度集中分布在8%～20%，物性較好。且受溶蝕、壓溶、壓實(shí)、白云巖化等多種復(fù)雜成巖作用和多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，自下而上形成了ITP 組底界、ITP 組頂界、上BVE 亞組底界和頂界4 個(gè)不整合面（圖1c），小型的溶蝕孔洞和裂縫較發(fā)育，孔徑一般在毫米級(jí)左右，體現(xiàn)了較強(qiáng)的儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征。

盡管研究區(qū)儲(chǔ)層以孔隙為主，發(fā)育的溶蝕孔洞及裂縫規(guī)模小，但其對(duì)儲(chǔ)層的改善以及油藏開發(fā)都起到一定的影響作用，因此對(duì)該類小型溶蝕孔洞及裂縫的空間分布預(yù)測(cè)尤為重要。然而，受巨厚鹽丘以及復(fù)雜成巖作用等因素的共同制約，鹽下碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)層預(yù)測(cè)一直以來就是難點(diǎn)，針對(duì)該類型儲(chǔ)層的研究較少，且經(jīng)井震標(biāo)定，研究區(qū)縫洞的地震響應(yīng)特征又不明顯，這為本區(qū)縫洞儲(chǔ)層預(yù)測(cè)帶來極大的挑戰(zhàn)。因此，基于本區(qū)鹽下碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育特點(diǎn)，如何充分利用地質(zhì)信息，加強(qiáng)井震結(jié)合，深度挖掘地震特征，提高儲(chǔ)層中小型縫洞的預(yù)測(cè)精度成為關(guān)鍵。為規(guī)避厚層鹽巖對(duì)其下巖層的屏蔽效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)可以提高地震勘探數(shù)據(jù)的分辨率?；谥匦绿幚淼牡卣鹳Y料，本文在常規(guī)裂縫與孔洞研究基礎(chǔ)上，融合地震反演、地震屬性及構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)信息，提出了針對(duì)此種鹽下湖相碳酸鹽巖的縫洞儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法，并在桑托斯盆地F 油田應(yīng)用，結(jié)果表明該方法適于此類碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層的表征與預(yù)測(cè)。

1 地震資料特點(diǎn)

研究區(qū)發(fā)育巨厚鹽丘（圖2a），厚度普遍大于2 000 m。鹽下目的層地震成像受鹽丘的屏蔽影響，地震反射信號(hào)弱，分辨率低，地震資料優(yōu)勢(shì)頻帶僅分布在10～40 Hz，主頻15 Hz（圖2b），碳酸鹽巖內(nèi)部成像不清晰。另外，受鹽巖速度影響，時(shí)間域地震剖面反映的鹽下地層構(gòu)造形態(tài)往往存在畸變。為減弱鹽巖對(duì)下伏碳酸鹽巖儲(chǔ)層研究的影響，本次研究主要采用深度域地震資料，但因地震資料信噪比低，分析認(rèn)為該地震資料不能較好的滿足小型縫洞的精細(xì)預(yù)測(cè)需求。

圖2 桑托斯盆地F油田反映鹽丘特征的地震資料頻譜分析Fig.2 Spectrum analysis of seismic data indicating salt domes，F(xiàn) oilfield，Santos Basin

該區(qū)多種巖性復(fù)雜發(fā)育，而溶蝕孔洞的發(fā)育及分布主要與碳酸鹽巖儲(chǔ)層相關(guān)聯(lián)。根據(jù)灰?guī)r（疊層石灰?guī)r/顆?；?guī)r、介殼灰?guī)r）、泥巖和火成巖（輝綠巖和玄武巖）對(duì)應(yīng)的地震響應(yīng)特征分析結(jié)果（圖3），除輝綠巖具有中高頻及強(qiáng)振幅的特征外，玄武巖和泥巖的地震反射特征均與灰?guī)r在一定程度上相混淆，即很難基于地震信息落實(shí)灰?guī)r儲(chǔ)層的分布范圍，進(jìn)而明確溶蝕孔洞的發(fā)育規(guī)律。

圖3 桑托斯盆地F油田不同巖性對(duì)應(yīng)的地震響應(yīng)特征Fig.3 Analysis of seismic response characteristics corresponding to different lithologies，F(xiàn) oilfield，Santos Basin

2 縫洞地震預(yù)測(cè)方法

受限于縫洞系統(tǒng)分辨率小于地震資料分辨率，利用目前的地震技術(shù)方法檢測(cè)和識(shí)別單個(gè)較小的縫和溶蝕孔洞是難以達(dá)到預(yù)期效果的，導(dǎo)致用地震資料預(yù)測(cè)此類儲(chǔ)層與計(jì)算儲(chǔ)量誤差較大［9］。但當(dāng)空間某一區(qū)域的裂縫、溶蝕孔洞比較集中時(shí)，相鄰地震道間會(huì)表現(xiàn)為較明顯的差異性，由多個(gè)溶蝕孔洞或裂縫組成的發(fā)育帶是可以識(shí)別與檢測(cè)的［10］。

有關(guān)縫洞儲(chǔ)層識(shí)別與檢測(cè)的地震預(yù)測(cè)方法，前人已開展了許多有益研究。例如，可以通過模型正演，綜合利用地震參數(shù)提取、振幅變化率計(jì)算、相干體分析、波阻抗反演及波形分析等方法開展縫洞型儲(chǔ)層預(yù)測(cè)［6］；也有人提出利用相干體分析、振幅屬性提取、多尺度裂縫檢測(cè)、頻率差異分析和波阻抗反演等技術(shù)聯(lián)合來預(yù)測(cè)碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)層［11］。除利用傳統(tǒng)的傾角和方位角等幾何層位屬性進(jìn)行小斷層與裂縫研究外，還可以利用地震相干性、譜分解及地震橫波方位各向異性等信息來檢測(cè)小斷層和裂縫分布［12-13］。也可以基于地震和井間資料，開展多尺度縫洞綜合預(yù)測(cè)［14］，即利用AVAZ 方位各向異性特征，優(yōu)選頻率衰減梯度屬性并結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)微尺度和中尺度裂縫的分布。利用疊后地震屬性、方差、曲率和蟻群算法對(duì)宏觀裂縫分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，并利用地震成像數(shù)據(jù)的瞬時(shí)峰值頻率來預(yù)測(cè)洞穴的分布。同時(shí)地震撓曲度屬性也可用于描繪細(xì)微斷層和裂縫［15］。還可以基于RTM3D數(shù)據(jù)體，通過提取相似的不連續(xù)屬性，來預(yù)測(cè)斷層和裂縫的分布［16］。另外，依據(jù)斷裂地質(zhì)特征及地震識(shí)別模式，可以優(yōu)選趨勢(shì)面、提取螞蟻體和最大似然體等敏感屬性，對(duì)小尺度縫洞進(jìn)行描述和評(píng)價(jià)［17］。通過井震結(jié)合的地震多屬性融合縫洞體系綜合預(yù)測(cè)，將地震屬性的裂縫預(yù)測(cè)結(jié)果與成像測(cè)井提取的裂縫孔隙度通過交會(huì)圖分析確定屬性有效范圍，再對(duì)有效范圍內(nèi)的地震屬性值進(jìn)行融合，形成最終的裂縫預(yù)測(cè)結(jié)果［18］。

上述地震方法利用疊前及疊后地震資料，從多種地震屬性到波阻抗反演以及地震屬性與單井裂縫參數(shù)交會(huì)綜合分析，對(duì)縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層進(jìn)行了定性到半定量-定量的預(yù)測(cè)和描述。但對(duì)本區(qū)縫洞系統(tǒng)研究而言，主要受3個(gè)方面因素的制約：①縫洞系統(tǒng)不是主要的儲(chǔ)層儲(chǔ)集類型，僅局部發(fā)育，因此分布規(guī)律非常復(fù)雜；②缺乏露頭數(shù)據(jù)，對(duì)于研究區(qū)碳酸鹽巖縫洞發(fā)育分布規(guī)律研究而言，僅通過巖心、薄片及FMI成像測(cè)井資料，屬于有限的標(biāo)定資料且缺少裂縫相關(guān)參數(shù)的定量描述；③研究區(qū)縫洞發(fā)育的地質(zhì)尺度非常小，巖性多樣，地震資料識(shí)別與預(yù)測(cè)的精度不滿足。

為提高縫洞儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度，針對(duì)研究區(qū)縫洞發(fā)育特點(diǎn)，采取井震相結(jié)合，以消除泥巖及火成巖的巖性影響為前提，充分利用巖心、FMI測(cè)井等資料以及生產(chǎn)漏失等信息，融合地震波阻抗反演、地震屬性提取等多種地震技術(shù)手段，綜合分析地震信息異?？赡鼙磉_(dá)的地質(zhì)信息，探索了一套適用于鹽下多巖性發(fā)育背景下的小尺度湖相碳酸鹽巖縫洞預(yù)測(cè)的方法（圖4）。

該方法以深度域地震資料為基礎(chǔ)，對(duì)地震資料進(jìn)行拓頻處理后，開展地震反演預(yù)測(cè)巖性并進(jìn)行儲(chǔ)層特征分析，分析巖性體的分布規(guī)律；運(yùn)用地震屬性分析方法預(yù)測(cè)溶孔溶洞預(yù)測(cè)，分析溶孔溶洞的分布規(guī)律；利用巖心、薄片及FMI 測(cè)井信息，結(jié)合構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、裂縫屬性及似然體屬性，分析裂縫分布與走向規(guī)律；最終分析縫洞儲(chǔ)層形成與分布的主控因素（圖4）。

圖4 基于多巖性發(fā)育條件的縫洞預(yù)測(cè)綜合研究方法與流程Fig.4 Workflow for fracture and vug prediction in a multi-lithology setting

2.1 地震資料優(yōu)化處理

目前F 油田已進(jìn)入開發(fā)階段，小尺度碳酸鹽巖縫洞系統(tǒng)的刻畫對(duì)油田開發(fā)尤為重要，需要對(duì)已有深度域地震資料進(jìn)一步優(yōu)化處理，拓寬地震資料頻帶寬度、提高預(yù)測(cè)精度。

常用的地震資料拓頻方法有子波反褶積技術(shù)［19］、譜反演拓頻技術(shù)［20］以及譜藍(lán)化拓頻技術(shù)［21］等。具體來講，子波反褶積技術(shù)是通過壓縮地震記錄中的地震子波，壓制交混回響和層間短周期多次波，從而提高垂向時(shí)間分辨率，但其存在著很多局限性和缺陷，如噪音的帶入。譜反演技術(shù)是在疊后地震數(shù)據(jù)體基礎(chǔ)上，直接反演出時(shí)間域的全頻帶反射系數(shù)序列數(shù)據(jù)，分辨率很高，許多地質(zhì)現(xiàn)象的細(xì)節(jié)得以呈現(xiàn)，更適用于對(duì)薄層地質(zhì)體或油藏圈閉的精細(xì)識(shí)別。而譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)是先恢復(fù)地震勘探數(shù)據(jù)中嚴(yán)重衰減的高頻部分，然后利用更高的頻率對(duì)應(yīng)更高振幅的這種藍(lán)譜特征，將恢復(fù)后的地震勘探數(shù)據(jù)與從測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中獲得的反射系數(shù)相匹配，從而提高地震勘探數(shù)據(jù)的分辨率。通過該技術(shù)處理后的地震振幅譜曲線形態(tài)與地層反射系數(shù)保持一致，在提高分辨率的同時(shí)又不會(huì)提高噪聲的影響，又可以提高地層反射系數(shù)的保真度。

考慮到本區(qū)目的層位于巨厚鹽丘之下，原始地震資料信噪比較低（圖5a），為避免高頻噪聲的增強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)更適合此種條件。因?yàn)榻?jīng)譜藍(lán)化拓頻技術(shù)處理后，地震剖面分辨率和帶寬有所提高，地震剖面同相軸更精細(xì)，有效頻帶范圍內(nèi)的高頻弱信號(hào)能量強(qiáng)度得到增加，同時(shí)又能基本保持原始地震勘探數(shù)據(jù)的信噪比、振幅和時(shí)頻特性（圖5b）。

圖5 桑托斯盆地F油田疊后深度域地震資料拓頻前（a）和拓頻后（b）及頻帶分布對(duì)比（c）Fig.5 Comparison of seismic data before（a）and after（b）frequency extension and frequency band distribution in post stack depth domain（c），F(xiàn) oilfield，Santos Basin

2.2 裂縫地震預(yù)測(cè)方法

受構(gòu)造和成巖雙重作用影響，研究區(qū)裂縫發(fā)育復(fù)雜，規(guī)模不等。巖心觀察可以識(shí)別出構(gòu)造縫、層間縫、溶蝕縫和縫合線等多種成因縫。從裂縫發(fā)育規(guī)模看，主要分為兩種類型（圖6）：①大型裂縫，延伸長度在米級(jí)以上，近直立發(fā)育，斷面平整（圖6a），F(xiàn)MI 圖像呈高角度暗色正弦曲線（圖6b），主要為構(gòu)造縫；②小型裂縫，延伸長度在米級(jí)以下，又可劃分為規(guī)則縫（圖6c）和不規(guī)則縫（圖6d）兩類。小型規(guī)則縫成組出現(xiàn)，構(gòu)造傾向相對(duì)統(tǒng)一，具有明確的方向性；不規(guī)則小型裂縫方向不明確，斷裂面不平整，多與溶蝕作用關(guān)聯(lián)。

圖6 桑托斯盆地F油田巖心與FMI測(cè)井信息識(shí)別裂縫發(fā)育特征規(guī)模Fig.6 Images and FMI data showing the characteristics and scale of fractures，F(xiàn) oilfield，Santos Basin

結(jié)合地震疊前反結(jié)果的前提下，本文主要基于疊后地震資料進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)。但單靠疊后地震屬性僅能定性地預(yù)測(cè)裂縫的強(qiáng)度分布，因此，在多種地震屬性優(yōu)選預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，聯(lián)合構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)進(jìn)行構(gòu)造成因縫模擬，不僅能實(shí)現(xiàn)大、中小尺度的裂縫強(qiáng)度預(yù)測(cè)，還能夠?qū)︻A(yù)測(cè)的裂縫成因進(jìn)行分類，更加細(xì)致地描述裂縫的空間發(fā)育規(guī)模及成因。

2.2.1 裂縫疊后地震屬性預(yù)測(cè)

裂縫的地震識(shí)別主要有相干、邊緣檢測(cè)、曲率、螞蟻體、對(duì)稱性等方法，這些地震屬性都是基于地震反射同相軸的不連續(xù)或地震波形的彎曲變化來預(yù)測(cè)裂縫分布［22］。但本區(qū)這3 種屬性指示裂縫精度均較低，大尺度裂縫（斷層）的成像不清，裂縫發(fā)育空間位置不明確，因此常規(guī)地震屬性對(duì)于這種鹽下低分辨地震資料裂縫分布識(shí)別并不適用。

近些年來，最大似然體地震屬性也逐漸的應(yīng)用到裂縫檢測(cè)中［23-24］。它是Hale在研究斷面提取和斷距估算時(shí)提出的一種高精度地震屬性［25］，它預(yù)測(cè)裂縫的理論基礎(chǔ)仍然是同相軸的不連續(xù)性，考慮到噪音和地層巖性突變也會(huì)造成同相軸的不連續(xù)，因此，在提取最大似然體屬性之前首先要對(duì)原始地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波，去除隨機(jī)噪音，壓制非斷裂引起的同相軸不連續(xù)，提升裂縫的成像效果。

研究區(qū)連井最大似然體屬性裂縫識(shí)別剖面（圖7）表明：數(shù)值越大裂縫發(fā)育的可能性越大。從井上巖心裂縫及生產(chǎn)漏失等資料標(biāo)定分析可得，A 井鉆至5 637 m 時(shí)發(fā)生泥漿漏失與預(yù)測(cè)的裂縫分布相匹配，C井在5 713 m發(fā)育斜交構(gòu)造縫與預(yù)測(cè)結(jié)果相符。因此，最大似然體屬性指示裂縫效果好，相對(duì)較好地彌補(bǔ)了鹽下低分辨地震資料識(shí)別裂縫的不足。

圖7 桑托斯盆地F油田最大似然體地震屬性剖面（過A井—C井）Fig.7 Maximum likelihood bulk seismic attribute profile cross wells A and C，F(xiàn) oilfield，Santos Basin

2.2.2 基于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的裂縫模擬

構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是導(dǎo)致構(gòu)造形變和斷裂的應(yīng)力場(chǎng)。構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)模擬預(yù)測(cè)方法從裂縫發(fā)育形成的地質(zhì)力學(xué)成因出發(fā)，探討裂縫發(fā)育控制因素及其與局部構(gòu)造的聯(lián)系［26］。

構(gòu)造應(yīng)力是影響裂縫發(fā)育的重要因素，構(gòu)造變形在地層內(nèi)部引起應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生各種不同的裂縫組系。按照彈性薄板理論，針對(duì)背斜等張裂縫的構(gòu)造，從構(gòu)造力學(xué)出發(fā)，利用地層的幾何信息（構(gòu)造面）、巖性信息（速度、密度）估算出地層的應(yīng)力場(chǎng)，包括地層面的曲率張量、變形張量和應(yīng)力場(chǎng)張量，從而得到主曲率、主應(yīng)變和主應(yīng)力。進(jìn)一步，通過三者與裂縫密度、裂縫方向之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來預(yù)測(cè)裂縫的空間展布［27-29］。

通過該技術(shù)模擬的裂縫為構(gòu)造成因縫，可用來分析本區(qū)構(gòu)造成因縫的分布規(guī)律。因?yàn)橥ǔ?gòu)造縫強(qiáng)度分布與斷層密切相關(guān)，即：距離斷層越近，裂縫強(qiáng)度越大；斷層斷距越大，形成的構(gòu)造裂縫強(qiáng)度越大。

2.3 溶蝕孔洞地震預(yù)測(cè)方法

研究區(qū)溶蝕孔洞主要為4種類型（圖8），即溶孔不發(fā)育（圖8a）、溶孔零星發(fā)育（圖8b）、溶孔密集發(fā)育（圖8c）以及溶洞發(fā)育（圖8d），表明了研究區(qū)受控于沉積和成巖雙重作用，溶蝕孔洞發(fā)育規(guī)模不等，空間分布規(guī)律復(fù)雜。

通常來講，利用地震屬性定性進(jìn)行溶蝕孔洞預(yù)測(cè)都是基于地震數(shù)據(jù)直接進(jìn)行的?？紤]到本區(qū)巖性多樣，地震響應(yīng)復(fù)雜，提出了基于灰?guī)r分布范圍內(nèi)的溶蝕孔洞敏感屬性預(yù)測(cè)方法。

2.3.1 灰?guī)r巖性識(shí)別及預(yù)測(cè)

通過井上巖石物理參數(shù)交會(huì)（圖9）可以得出如下規(guī)律：①火成巖總體呈高阻抗特征，灰?guī)r的縱、橫波阻抗參數(shù)與致密灰?guī)r、泥巖和火成巖均存在一定范圍的重疊（圖9a，b）；②孔隙度大于6.5%定義為灰?guī)r儲(chǔ)層，孔隙度與密度（波阻抗）有較好的相關(guān)性（圖9c）；③灰?guī)r的CGR 參數(shù)較低，與其他巖性有較好的區(qū)分（圖9d）。

圖9 桑托斯盆地F油田不同巖性的巖石物理響應(yīng)特征Fig.9 Petrophysical response characteristics of different lithologies，F(xiàn) oilfield，Santos Basin

采用單一阻抗參數(shù)已不能滿足灰?guī)r的識(shí)別及預(yù)測(cè)需求，需聯(lián)合孔隙度參數(shù)反演（圖10a）、波阻抗反演（圖10b）和CGR 擬聲波反演（圖10c）等地震反演，并基于不同巖性識(shí)別的門檻值過濾技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)灰?guī)r儲(chǔ)層（綠色）的分布規(guī)律進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)（圖10d），從而在灰?guī)r分布范圍內(nèi)進(jìn)行溶蝕孔洞的描述。

圖10 桑托斯盆地F油田地震信息綜合巖性預(yù)測(cè)Fig.10 Comprehensive lithology prediction based on seismic data，F(xiàn) oilfield，Santos Basin

2.3.2 溶蝕孔洞預(yù)測(cè)敏感屬性優(yōu)選

理論上來講，當(dāng)碳酸鹽巖中有溶蝕孔洞發(fā)育時(shí)，必然會(huì)引起地震振幅發(fā)生變化。鑒于目的層處于鹽下，地震資料分辨率低，溶蝕孔洞發(fā)育規(guī)模小，本次研究對(duì)比分析了多種類型數(shù)據(jù)，如振幅類、能量類和振幅變化類的地震屬性，以尋求某一對(duì)本區(qū)溶蝕孔洞相對(duì)敏感的地震屬性。其中，地震振幅變化率屬性作為一種非均勻儲(chǔ)層描述的手段，目前已經(jīng)成為碳酸鹽巖溶洞預(yù)測(cè)的重要技術(shù)手段，尤其針對(duì)“串珠狀”的大型溶洞預(yù)測(cè)效果最佳，溶洞越發(fā)育，振幅變化率值越大［29-33］。針對(duì)本區(qū)小型溶蝕孔洞的預(yù)測(cè)，在振幅變化率屬性成熟應(yīng)用的基礎(chǔ)上，考慮到均方根振幅（RMS 振幅）對(duì)振幅的變化更加敏感，本次研究提出采用RMS 振幅變化率屬性，根據(jù)這些反射振幅的高強(qiáng)突變信息來預(yù)測(cè)溶洞發(fā)育區(qū)。通過大量的巖心及薄片的標(biāo)定對(duì)比發(fā)現(xiàn)RMS 振幅變化率屬性對(duì)本區(qū)的小型溶蝕孔洞比較敏感，預(yù)測(cè)結(jié)果與井上吻合度較高。

綜上，本文提出的縫洞儲(chǔ)層的識(shí)別與預(yù)測(cè)方法，在資料處理時(shí)選用了針對(duì)鹽下儲(chǔ)層受鹽巖影響大，選用譜藍(lán)化拓頻處理方法；并從巖性體預(yù)測(cè)、溶蝕孔洞預(yù)測(cè)、裂縫預(yù)測(cè)3 個(gè)方面選用不同的技術(shù)系列開展針對(duì)性研究，最后進(jìn)行有機(jī)融合。其中，巖性預(yù)測(cè)把疊前反演與疊后聲波反演結(jié)合起來；溶蝕孔洞預(yù)測(cè)通過地震振幅與能量信息優(yōu)選敏感地震屬性進(jìn)行預(yù)測(cè)；而裂縫預(yù)測(cè)把構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與最大似然屬性結(jié)合起來。這樣的預(yù)測(cè)方法既體現(xiàn)了多種信息的綜合利用，又對(duì)鹽下湖相碳酸鹽巖儲(chǔ)層有很強(qiáng)的針對(duì)性。

3 縫洞地震預(yù)測(cè)效果

3.1 裂縫分布地震預(yù)測(cè)

研究區(qū)BVE 組和ITP 組均可見高角度縫和斜交縫，高角度縫基本為大型裂縫，貫穿深度大，斜交縫多成組出現(xiàn)。高強(qiáng)度裂縫主要密集分布在控構(gòu)造斷層以及背斜頂部，呈條帶狀展布（圖11）。結(jié)合分析認(rèn)為，藍(lán)色趨勢(shì)線表征的主應(yīng)力最強(qiáng)，表明構(gòu)造成因裂縫發(fā)育，且裂縫強(qiáng)度與斷層密切相關(guān)，即距離斷層越近，裂縫強(qiáng)度越大；斷層斷距越大，形成的構(gòu)造縫強(qiáng)度也越大。

圖11 桑托斯盆地F油田裂縫分布與構(gòu)造疊合圖Fig.11 Fracture distribution map with structures overlaid，F(xiàn) oilfield，Santos Basin

基于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)模擬，按裂縫發(fā)育強(qiáng)度應(yīng)變值統(tǒng)計(jì)目的層裂縫發(fā)育程度（圖12a）與裂縫走向分布（圖12b）。不同區(qū)域裂縫走向略有不同，但總體呈近南北向和北東向兩組方向，與巖心顯示的裂縫成組發(fā)育，兩組產(chǎn)狀裂縫切割明顯的特征相符，這也與研究區(qū)主要受裂谷期NWW 向和漂移期NEE 向兩期次構(gòu)造應(yīng)力相關(guān)，表明裂縫發(fā)育以構(gòu)造成因?yàn)橹鳌?/p>

圖12 桑托斯盆地F油田裂縫走向統(tǒng)計(jì)Fig.12 Statistics of fracture strike，F(xiàn) oilfield，Santos Basin

3.2 溶蝕孔洞分布地震預(yù)測(cè)

溶蝕孔洞主要是受溶蝕性成巖作用為主，有的相對(duì)獨(dú)立發(fā)育，也有的局部連片發(fā)育。溶蝕孔洞主要集中分布在上ITP 亞組頂不整合面附近，發(fā)育較多小型溶洞。在裂谷期，本區(qū)發(fā)育多條早期斷裂，控制著局部凹陷和背斜構(gòu)造，形成了裂谷時(shí)期古構(gòu)造的高低地貌。3個(gè)亞組（上BVE、下BVE 和上ITP）中發(fā)育在古構(gòu)造高及斜坡區(qū)（圖13），表明了溶蝕作用與古構(gòu)造關(guān)系密切，古構(gòu)造高是控制溶蝕成巖作用及溶蝕孔洞發(fā)育的主控因素之一。

圖13 桑托斯盆地F油田溶蝕孔洞分布與古構(gòu)造疊合圖Fig.13 Dissolution of pores and vugs superimposed on paleo-structures，F(xiàn) oilfield，Santos Basin

另外，早期斷裂和裂縫是地下水運(yùn)動(dòng)的主要通道，促進(jìn)了巖溶作用的發(fā)育，使得溶蝕作用常沿著斷裂和裂縫發(fā)育。構(gòu)造軸部區(qū)發(fā)育裂縫，溶蝕作用相應(yīng)發(fā)育，空間上呈現(xiàn)出分區(qū)、分帶特征（圖14a），發(fā)育的近南北和北東向溶蝕孔洞條帶和裂縫發(fā)育帶相吻合，說明構(gòu)造斷裂和裂縫對(duì)溶蝕孔洞的發(fā)育具有較強(qiáng)的控制作用，如A 井FMI 測(cè)井（圖14b）資料所示，也驗(yàn)證了明顯的沿裂縫發(fā)生溶蝕作用生成小型溶蝕孔洞的特征。

圖14 桑托斯盆地F油田裂縫與溶蝕孔洞分布平面疊合圖Fig.14 Map showing distribution of dissolution pores，vugs and fractures，F(xiàn) oilfield，Santos Basin

4 結(jié)論

1）桑托斯盆地F 油田受復(fù)雜沉積和成巖雙重作用影響，深水鹽下湖相碳酸鹽巖的縫洞規(guī)模小且發(fā)育不典型，預(yù)測(cè)難度大。本次研究在常規(guī)縫洞預(yù)測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，聯(lián)合構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)裂縫模擬和最大似然屬性進(jìn)行不同成因裂縫分布的預(yù)測(cè)；融合地震數(shù)據(jù)拓頻，地震反演和均方根振幅變化率屬性預(yù)測(cè)小型溶蝕孔洞的分布，形成了一套適用于本區(qū)鹽下多巖性多儲(chǔ)集類型的湖相碳酸鹽巖小型縫洞預(yù)測(cè)技術(shù)和方法，包括巖性分布、溶蝕孔洞分布及裂縫分布預(yù)測(cè)3個(gè)主要部分。

2）本區(qū)裂縫成因類型較多，但基本以構(gòu)造成因縫為主，其發(fā)育強(qiáng)度與斷層及構(gòu)造主應(yīng)力相關(guān)。溶蝕縫是背斜頂部的構(gòu)造縫受后期溶蝕作用所形成，與小型溶蝕孔洞伴生發(fā)育。裂縫以大型高角度縫和相互切割的斜交縫為主，增強(qiáng)了高孔隙度儲(chǔ)層的空間溝通和導(dǎo)流能力，對(duì)生產(chǎn)起著重要的作用。

3）研究區(qū)深水鹽下湖相碳酸鹽巖儲(chǔ)層的溶蝕孔洞主要受古構(gòu)造和斷裂、裂縫兩主控因素影響，集中分布在下BVE 亞組和上ITP 亞組不整合面附近，空間分布在古構(gòu)造高及斜坡區(qū)，呈近南北和北東向條帶特征。