順北5號帶“斷溶體油藏”的雙相介質(zhì)模型特征

李 偉，趙永興

（1.中石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.吉奧索特北京科技有限公司，北京 102218）

目前，斷溶體的地質(zhì)成因研究與發(fā)育模式[1]、成藏控制因素和成藏期次方面[2]研究等已取得了長足的進步，在斷溶體的地震預(yù)測方面則形成了張量屬性定輪廓、振幅屬性定邊界、融合雕刻定體積的方法技術(shù)體系[3-4]。斷溶體實際上是由固體和烴類流體組成的雙相介質(zhì)，受控于縫洞類型的差異，烴類流體的占比存在很大的變化。常用的地震屬性方法雖然對斷溶體的分布與刻畫起到了很好的作用，但未能很好地識別出油氣產(chǎn)量各不相同的洞穴、孔洞和裂縫型等斷溶體。因此，為了更好地指導斷溶體油氣勘探，可以借助于雙相介質(zhì)模型來論述它們的特征與差異，為不同類型斷溶體油藏的地質(zhì)解釋提供案例支撐和理論依據(jù)。

順北5號帶“斷溶體”油藏位于順托果勒低隆北緣，主要發(fā)育在奧陶系中統(tǒng)一間房組、鷹山組。目前認為斷溶體油藏的儲集空間由斷裂帶附近洞穴、孔洞、巨縫和微裂縫組成[5-9]。本文以順北5號帶“斷溶體”油藏為例，通過測井資料和地震資料來論述該區(qū)斷溶體的雙相介質(zhì)模型特征，以期深化斷溶體油氣藏的勘探認識。

1 “斷溶體”油藏的雙相介質(zhì)模型分析

雙相介質(zhì)理論模型來源于1956年的BIOT 理論。雙相介質(zhì)模型即飽和流體多孔介質(zhì)，分為巖石骨架的固相和孔隙內(nèi)的流相兩部分[10]，與單一介質(zhì)模型相比，雙相介質(zhì)模型典型地質(zhì)特點表現(xiàn)為儲層段孔隙度高、流體充注較好，測井曲線上表現(xiàn)為聲波時差高異常，密度曲線低異常，其他巖性指示曲線基本一致，造成雙相介質(zhì)模型低速異常的主要原因來自于孔隙內(nèi)的低速流體。順北地區(qū)斷溶體灰?guī)r是單相介質(zhì)，而油藏充注儲集空間屬于雙相介質(zhì)模型，如果不考慮模型的差異，直接應(yīng)用速度褶積模型，會得出與實際地震響應(yīng)不一致的結(jié)果，從而造成解釋工作的偏差。

在灰?guī)r斷裂系統(tǒng)中，可劃分為破碎帶、斷層核兩部分。斷面附近的破碎帶受應(yīng)力影響，孔洞縫等次生孔隙發(fā)育較好，因此遠離斷面的基質(zhì)灰?guī)r主體孔隙致密，缺乏流體可判定為單一介質(zhì)；斷面和兩盤破碎帶孔洞縫發(fā)育區(qū)，孔隙發(fā)育，流體充注度高，可劃分為雙相介質(zhì)模型。斷溶體的洞穴、溶孔等不同的儲集體類型都屬于雙相介質(zhì)模型（見圖1）。典型測井特征為斷溶體油藏存在與流體相關(guān)的低速異常。

以順北5 井為例，該井奧陶系分別鉆遇桑塔木組、一間房組和鷹山組，其中一間房組和鷹山組聲波時差降低，速度升高，電阻升高。該井向主斷面?zhèn)茹@過程中，分別發(fā)生二次放空漏失，第二次放空漏失后投產(chǎn)，目前日產(chǎn)80m3/d，累產(chǎn)2.8×104m3，累產(chǎn)氣180×104m3。

根據(jù)順北5井多曲線交匯圖（圖2），一間房和鷹山段灰?guī)r巖性表現(xiàn)為低GR（低于20），速度介于4300～6400m/s。經(jīng)統(tǒng)計，單一介質(zhì)的基質(zhì)灰?guī)r速度介于5700～6400m/s，低于6000m/s以下的低速異常對應(yīng)裂縫和孔洞發(fā)育段，低速異常來自于雙相介質(zhì)模型中灰?guī)r內(nèi)孔隙度和流體影響。在交匯圖右側(cè)的曲線投影上，4300～5700m/s的速度異常點分別對應(yīng)解釋中的三個裂縫和孔洞發(fā)育區(qū)。順北5 斷溶體油藏低速異常與孔隙度發(fā)育和流體充注相關(guān)，符合雙相介質(zhì)模型的特征。注意順北5 井奧陶系井段4300～5700m/s 的速度異常樣點表現(xiàn)為均勻連續(xù)性，說明在雙相介質(zhì)模型中孔隙發(fā)育類型多樣，伽馬值和速度值交會未能很好地區(qū)分開斷溶體的類型。

2 “斷溶體油藏”的測井模型評價標準

斷熔體油藏主要儲集空間目前分為洞穴、孔洞和裂縫，以往主要依靠鉆井放空漏失等資料來判斷，方法單一不精確。

根據(jù)單井灰?guī)r段速度異常值和孔隙度值，確立了灰?guī)r不同儲集體類型的孔隙度評價標準，根據(jù)鉆測錄井情況，進一步確立不同灰?guī)r儲集體的評價速度標準類型。由于不同儲集體類型在孔隙度上存在一定的重合，因此該模型能夠提供粗略的快速識別儲集體類型的實用手段。

根據(jù)順北地區(qū)29 口單井速度的統(tǒng)計和分析（表1），部分井由于放空漏失的原因無法取得測井曲線。根據(jù)速度曲線，順北地區(qū)5號帶該地區(qū)共分為三類儲集體類型（見圖3），具體為：

表1 順北地區(qū)單井速度統(tǒng)計表

（1）溶洞巨縫型：速度小于3500m/s，受溶洞和巨縫的影響，灰?guī)r骨架的速度權(quán)重較低，一般可大致判斷為流體的速度。

（2）溶孔型：速度介于3500～4500m/s 之間，孔隙度較高、一類儲集體，分布在次級斷裂面附近，與斷裂型伴生，也是主要儲集體類型之一。

（3）裂縫型：速度介于4500～5200m/s，孔隙度較低、二類儲層，不是主要儲集體，成藏性較弱，主要起溝通作用。

3 “斷溶體”油藏的地球物理響應(yīng)標準

根據(jù)Biot 理論關(guān)于雙相介質(zhì)模型的地球物理響應(yīng)，地震波在傳播中除了與巖石骨架相關(guān)的第一縱波外，還存在于流體相關(guān)的第二縱波。流體的第二縱波和巖石骨架的第一縱波相互獨立，受流體速度較低的影響，第二縱波表現(xiàn)為負極性、強亮點和低頻特征，因此雙相介質(zhì)模型的地球物理特征表現(xiàn)為主頻降低、低頻增強、高頻衰減等特征。

斷溶體油藏褶積模型[10]：

不考慮流體：單相介質(zhì)模型：

考慮流體：雙相介質(zhì)模型：

式中：Φ——孔隙度；

W——子波；

R——反射系數(shù)，其中灰?guī)r內(nèi)幕巖石反射系數(shù)為零值，褶積模型主要與孔隙內(nèi)流體相關(guān)。

3.1 斷溶體油藏正演模型和地震評價標準

針對灰?guī)r不同儲集體類型對應(yīng)的速度正演模型，存在隨著低速異常的升高、孔隙度加大，對應(yīng)的正演模型振幅和能量值增強（見圖4）。

根據(jù)實際響應(yīng)的測量，斷溶體油藏評價標準為：洞穴型順北1 井低速異常（2924m/s）處對應(yīng)振幅最強主頻20Hz，振幅52000；孔洞型順北71 井低速異常（4700m/s）處對應(yīng)振幅值居中，主頻14Hz，振幅25000；裂縫型順北52A 井低速異常（5200m/s）對應(yīng)振幅值最弱，主頻20Hz，振幅10000。從正演模型上分析，洞穴型、孔洞型和裂縫型儲集體在能量上具有不同量級的差異性。

3.2 斷溶體油藏的實際地震響應(yīng)特征

地震剖面上斷溶體油藏具有串珠狀特征，能量類表現(xiàn)為亮點異常，T74表現(xiàn)為強軸亮點錯斷和缺失，相干和傾角類表現(xiàn)為強相干特征；洞穴和空洞表現(xiàn)為振幅雜亂反射，中強能量亮點特征；基質(zhì)灰?guī)r內(nèi)幕由于缺乏阻抗界面，表現(xiàn)為弱振幅和弱亮點特征。

以順北5井為例（見圖5）：常規(guī)剖面T74一間房組頂為強同相軸波峰，T76 上鷹山組底對應(yīng)中等振幅波峰，T80蓬萊壩組頂對應(yīng)中等幅度波谷。常規(guī)剖面上，難以區(qū)分各標志層同相軸橫向振幅特征差異，因此難以實現(xiàn)順北5斷裂帶的描述和評價。

優(yōu)勢主頻成像能量剖面能夠觀察到順北5 斷裂的亮點差異特征，首先垂向斷裂面在T74 同相軸形成了整齊的破裂斷面，T76、T80同相軸分別出現(xiàn)亮點中斷、錯斷等特征，在順北5斷裂帶上還存在大量弱振幅的亮點特征，分析為破碎帶中孔隙發(fā)育取得裂縫、孔洞發(fā)育區(qū)，亮點屬性為灰?guī)r斷裂帶的斷面描述和孔洞發(fā)育評價提供了量化標準和手段。

為了驗證順北5 斷裂帶是否存在雙相介質(zhì)模型的地震響應(yīng)特征，分別選取了T76 斷層不同位置的時頻分析，能夠很清楚地觀察到斷面附近的亮點特征主頻低于內(nèi)幕的亮點特征，證實了雙相介質(zhì)模型符合灰?guī)r斷溶體油藏的地質(zhì)特點。

根據(jù)時頻分析圖（見圖6），T76上遠離斷層內(nèi)幕端波形，主頻分別為18Hz 和22Hz，振幅5000 和4000，靠近斷層附近和內(nèi)部的樣點主頻分別為15Hz、14Hz 和15Hz，振幅為8000、7000 和10000，證實了順北5 斷裂帶內(nèi)部表現(xiàn)為低頻異常亮點特征，符合雙相介質(zhì)模型的響應(yīng)規(guī)律。

通過對不同儲集體的分類標準，順北5斷裂帶分別由巨縫、孔洞發(fā)育區(qū)、縫洞發(fā)育區(qū)等組成，其中巨縫由于缺乏有效的反射界面，表現(xiàn)為暗點特征和亮點的斷點，通過斷點可以很好地形成連續(xù)的斷面；層狀的裂縫、孔洞發(fā)育區(qū)表現(xiàn)為中值亮點特征，圖中T76為不整合接觸面，表現(xiàn)為層狀的中值亮點特征；不規(guī)則弱亮點特征為縫洞、微裂縫等儲集體。

3.3 斷溶體油藏平面特征

由于斷溶體油藏不同儲集體類型分別表現(xiàn)為大小不一的中強亮點特征，亮點響應(yīng)特征和斷溶體低速異常存在的線性對應(yīng)關(guān)系為斷溶體量化評價提供了有力的理論依據(jù)。平面的亮點屬性特征直接反映斷熔體油藏空間發(fā)育規(guī)模。

以順北5井斷裂帶為例，T74下方亮點切片能夠清晰地觀察到溶洞強亮點、縫洞中值亮點以及斷裂面暗點特征。遠離斷裂帶的灰?guī)r內(nèi)幕表現(xiàn)為暗點特征，與斷裂帶形成強烈的對比效果。斷裂帶內(nèi)溶洞、溶孔等儲集體在斷裂帶內(nèi)發(fā)育特征能夠清晰地區(qū)分和評價（見圖7）。有效儲集體空間主要由斷面、溶洞溶孔和裂縫組成，相互之間溝通的儲集空間為油藏提供了有力的圈閉條件。

4 結(jié)論

本文通過對順北5 號帶“斷溶體油藏”對應(yīng)的速度異常原因分析，逐步認識到“斷溶體油藏”的有效儲集空間符合雙相介質(zhì)地質(zhì)模型的地震特征。利用雙相介質(zhì)模型中的時頻分析區(qū)分出了不同儲層類型的“斷溶體油藏”，實現(xiàn)了“斷溶體油藏”的精確解釋。