超深層“斷裂破碎體”概念和地質(zhì)模式及其地震表征方法

摘要：“ 斷裂破碎體”是塔里木盆地富滿油田超深層碳酸鹽巖儲層的一種重要賦存類型。對于該類儲集體，目前尚存在著概念不清晰和地質(zhì)模式不明確、缺乏適用的地震表征方法等問題。為此，利用野外露頭、鉆井、地震和生產(chǎn)動態(tài)等資料闡述“斷裂破碎體”概念的內(nèi)涵，建立了超深層碳酸鹽巖油氣藏“斷裂破碎體”四種地質(zhì)發(fā)育模式，并形成了超深層碳酸鹽巖“斷裂破碎體”智能地震內(nèi)部結(jié)構(gòu)刻畫技術(shù)。研究結(jié)果表明：①“斷裂破碎體”具有三個(gè)方面的內(nèi)涵，即發(fā)育背景主要為超深碳酸鹽巖臺內(nèi)致密灰?guī)r地層； 在斷裂破碎作用下，內(nèi)部孔—滲儲集性能較好，儲集空間類型多樣（主要包括斷裂破碎角礫間孔、張扭作用形成的空腔以及中、高角度裂縫）； 油藏的通源、油氣運(yùn)移的輸導(dǎo)有利，油藏高度可達(dá)千米，是超深層致密灰?guī)r儲層油氣聚集的極為有利部位。②“斷裂破碎體”發(fā)育六種斷裂構(gòu)型要素，組成了單一滑動面、壓隆核帶、張扭空腔、柵狀縫網(wǎng)等四類內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式。③采用“有條件的對抗深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)”能夠較好地刻畫斷裂破碎體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，預(yù)測結(jié)果的地質(zhì)意義較為明確，并與實(shí)際情況吻合。該成果在實(shí)際生產(chǎn)中得到了較好的應(yīng)用，對“斷裂破碎體”油藏的高效勘探與開發(fā)具有實(shí)用和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 斷裂破碎體，超深層，走滑斷裂，地震表征，富滿油田，塔里木盆地

中圖分類號：P631 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10. 13810/j. cnki. issn. 1000‐7210. 2024. 05. 022

0 引言

在超深層（特別是埋深在7000 m 以下）碳酸鹽巖油氣藏勘探開發(fā)與實(shí)踐中，在溶蝕改造作用較弱的情況下，斷裂破碎作用對儲層的發(fā)育起關(guān)鍵作用[1]。在塔里木盆地北部坳陷帶富滿油田、順北油田中，斷裂破碎可以顯著改善奧陶系致密碳酸鹽巖儲層的孔、滲條件，使其成為超深層油氣聚集的有利場所，進(jìn)而成為具有較高勘探與開發(fā)價(jià)值的油氣藏“甜點(diǎn)”［2‐3］。

現(xiàn)有文獻(xiàn)表明，碳酸鹽巖中斷裂控制儲層的發(fā)育，主要表現(xiàn)為在斷裂背景上的大氣淡水溶蝕作用，魯新便等［4］將這種儲層形成的油氣藏命名為“斷溶體油氣藏”。斷溶體油氣藏形成機(jī)理是：地下巖溶水順著深大斷裂帶滲流，對斷裂破碎帶進(jìn)行溶蝕改造后形成具有復(fù)雜三維空間結(jié)構(gòu)的巖溶縫洞系統(tǒng)，即典型的斷控巖溶； 油氣沿?cái)嗔严蛉芪g破碎帶運(yùn)移，在上覆泥灰?guī)r或側(cè)向致密灰?guī)r的封堵、遮擋下，聚集形成特殊類型的油氣藏。“斷溶體”概念強(qiáng)調(diào)了在斷裂基礎(chǔ)上的大氣淡水溶蝕對儲層的改造作用。但儲層的發(fā)育除了與斷裂有關(guān)外，還與不整合面的距離有關(guān)，距離不整合面越近則改造作用越強(qiáng)。前人對斷溶體的儲集體形態(tài)特征進(jìn)行了較詳盡的論述，斷溶體形態(tài)主要有“V”字形和倒“V”字形［5‐6］。另外，呂艷萍等[7]指出了斷溶體儲層的結(jié)構(gòu)特征，即從斷裂帶的核部至兩側(cè)破碎帶，整體上呈現(xiàn)出溶蝕程度逐漸變?nèi)?、儲集體發(fā)育程度逐漸變差的趨勢。

隨著油氣勘探與開發(fā)程度的深入，發(fā)現(xiàn)了一種有別于斷溶體的儲集體類型——“斷裂破碎體”（筆者命名）。在塔里木盆地，斷裂破碎體與斷溶體發(fā)育位置不同，斷裂破碎體主要發(fā)育于北部坳陷區(qū)。大量巖心資料證明該類儲集體鮮有大氣淡水溶蝕現(xiàn)象，或者早期弱巖溶作用后被硅質(zhì)、方解石充填，儲集空間類型主要是斷裂破碎形成的角礫間孔隙、斷裂空腔和構(gòu)造縫［8‐10］。由于主控因素不同，斷裂破碎體與斷溶體在儲集體的發(fā)育位置、形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、儲層充填特征、生產(chǎn)特征等方面都存在著較大的差異。

一般超深層斷裂的地震信號較弱，利用地震資料預(yù)測斷裂系統(tǒng)是一個(gè)難題。目前碳酸鹽巖縫洞儲層識別方法通常包括以下幾個(gè)步驟：①利用三維地震數(shù)據(jù)的相干、曲率、螞蟻體等常規(guī)屬性檢測斷裂，表征斷裂分布特征； ②利用三維地震數(shù)據(jù)體均方根振幅屬性或波阻抗表征巖溶儲層分布特征； ③綜合斷裂分布特征與巖溶儲層分布特征，得到斷裂和溶蝕洞穴儲層的分布規(guī)律?，F(xiàn)有的技術(shù)方法對于識別深層弱振幅地震反射特征儲層的能力較弱，特別是不能識別斷距較小的弱走滑斷裂和小尺度斷控巖溶型儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征［11］。其主要原因有兩個(gè)方面：一是超深層地震信號衰減快、有效信號弱； 二是超深層斷裂破碎體的地質(zhì)模式不明確。

針對上述問題，本文在進(jìn)行斷裂相關(guān)儲層的研究基礎(chǔ)上，提出了斷裂破碎體的概念； 構(gòu)建了斷裂破碎體地質(zhì)模型； 并在斷裂破碎體地質(zhì)概念及模式的指導(dǎo)下，構(gòu)建了基于深度學(xué)習(xí)的地震資料解釋技術(shù)以刻畫斷層破碎體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，并取得了較好的應(yīng)用效果。

1 “斷裂破碎體”概念及特征

1. 1 “斷裂破碎體”概念

在構(gòu)造應(yīng)力作用下，超深層斷裂兩盤相互擠壓或張扭，使附近的巖石破碎而形成與斷面大致平行的破碎帶。它幾乎沒有遭受大氣淡水的溶蝕改造而具有良好的儲集性能，縱向上延伸可達(dá)千米。這種與斷層有關(guān)的裂縫和巖石孔隙結(jié)合所形成的不規(guī)則分布、具有一定規(guī)模、孔—滲性能較好的地質(zhì)體或地質(zhì)單元視為一種新的儲集體類型，筆者稱之為“斷裂破碎體”。也有研究者將致密圍巖背景下巨厚灰?guī)r內(nèi)部由后期構(gòu)造運(yùn)動改造所形成的局部斷層與有效裂縫發(fā)育的部分稱為“斷縫體”［12］。盡管目前有關(guān)斷裂破碎體公開發(fā)表的文獻(xiàn)比較少，但近幾年在中國致密灰?guī)r油氣勘探實(shí)踐中對這一概念的討論較為普遍。筆者認(rèn)為，斷裂破碎體概念主要有三個(gè)方面內(nèi)涵。