周生友, 許 杰,馬 艷, 張璽科, 陳桂菊，李長(zhǎng)征

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083；2.中國(guó)石化集團(tuán)國(guó)際石油勘探開發(fā)有限公司,北京 100029)

哈薩克斯坦F區(qū)塊位于濱里海盆地北部(如圖1)，區(qū)內(nèi)廣泛分布下二疊統(tǒng)孔谷階鹽丘構(gòu)造，以鹽巖沉積為界，劃分為鹽下層系、含鹽層系和鹽上層系。鹽下層系為下古生界—下二疊世沉積地層組合，包括巨厚的碎屑巖和碳酸鹽巖沉積層序。

含油層系主要分布于鹽下地層，鹽下石炭系杜內(nèi)階C1t碳酸鹽巖儲(chǔ)層是重要的勘探領(lǐng)域。但F區(qū)塊位于濱里海北部斷階帶，成藏受構(gòu)造、儲(chǔ)層等多種因素控制，儲(chǔ)層物性較差，孔隙度6%左右，空間分布橫向變化大，埋深大(4 350 m)，受上覆巨厚鹽巖(700 m)遮擋的影響，地震資料分辨能力和成像品質(zhì)低,儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度低，地震屬性分析存在多解性，地震相轉(zhuǎn)換沉積相結(jié)果與區(qū)域地質(zhì)沉積規(guī)律存在矛盾，常規(guī)儲(chǔ)層及含油氣預(yù)測(cè)難度大,制約了勘探的進(jìn)展。區(qū)塊內(nèi)完鉆的13口探井，僅U10井在石炭系杜內(nèi)階C1t獲得油氣發(fā)現(xiàn)。因此，在沉積相研究的框架下，開展相控模式下的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)變得十分必要。

圖1 濱里海盆地F區(qū)塊位置圖Fig.1 Location of F-block in the Caspian Basin

1 區(qū)域地質(zhì)背景

濱里海盆地從里菲代—早文德世開始，帕切爾馬、新阿列克謝耶夫和薩爾賓拗拉谷初步形成，大量的陸源碎屑物質(zhì)進(jìn)入槽狀的拗拉谷中；到早泥盆世,則形成了東歐地臺(tái)東南部廣闊的相對(duì)沉降帶。從晚泥盆世開始,沉積的非補(bǔ)償區(qū)在持續(xù)擴(kuò)大，整個(gè)盆地陸棚碳酸鹽巖分布范圍很廣。

早石炭世早期繼續(xù)維持泥盆紀(jì)以來(lái)的海侵環(huán)境，盆地北部隆起帶古陸棚區(qū)日益萎縮，在一些大型的平緩隆起上形成了生物灰?guī)r,生物組合特征反映生物礁沉積出現(xiàn)在距海岸較遠(yuǎn)、水體較穩(wěn)定的開闊淺海陸棚相環(huán)境[1]；南部的阿斯特拉罕—恩巴被動(dòng)大陸邊緣演化成系列隆起，沉積環(huán)境由深水陸架相演變?yōu)闇\水內(nèi)陸相，發(fā)育各種生物礁相。中-晚石炭世基本維持了早石炭世的沉積環(huán)境，為淺海陸棚沉積，并發(fā)育有生物礁。晚石炭世開始，隨著海西褶皺帶的不斷形成，濱里海盆地的區(qū)域構(gòu)造發(fā)生了重大變化，全盆被不同程度地抬升并遭受剝蝕，下石炭統(tǒng)頂面普遍見到風(fēng)化殼。

早二疊世早期為淺海陸棚、瀉湖相沉積，主要沉積建造為淺海陸棚、瀉湖相碳酸鹽巖、白云巖。早二疊世晚期濱里海盆地沉積環(huán)境發(fā)生巨大改變，盆地整體抬升，氣候變得干旱，海水變淺，水體處于閉塞干旱蒸發(fā)環(huán)境下，至孔谷期已相變?yōu)槌鄙险舭l(fā)巖，以鹽巖、硬石膏和白云巖等巖石類型為主，成為鹽下含油氣沉積組合之上的區(qū)域性蓋層，即全盆地廣泛分布的膏巖和鹽巖沉積(如圖2)。

圖2 濱里海盆地F區(qū)塊石炭系綜合柱狀圖Fig.2 Synthetical stratum histogram for the Carboniferous in the northern part of the Pre-Caspian Basin

2 沉積相分析

沉積相決定了沉積地層的巖石類型和巖石組合，也決定了儲(chǔ)層的發(fā)育和分布[2]。相控儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)通過(guò)對(duì)沉積相的認(rèn)識(shí)與地震屬性分析建立聯(lián)系并對(duì)其約束，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)體的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和描述，提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度[3]。

相控儲(chǔ)層預(yù)測(cè)總的思路是以疊后提高分辨率的地震資料為基礎(chǔ)，以研究層段的沉積模式、沉積相分析為前提，確保在相同沉積相帶的范圍內(nèi)，應(yīng)用分頻反演、層序地層學(xué)以及地震屬性等手段，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的空間形態(tài)，從而通過(guò)綜合評(píng)價(jià)落實(shí)有利鉆探目標(biāo)[4]。

地震相是沉積相在地震剖面上表現(xiàn)的總和，是沉積相的地震響應(yīng)[5]。最能反映地層型式和沉積環(huán)境的是地震反射終止類型、外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)這些幾何參數(shù)。地震波形分類屬性分析是地震相研究的主要技術(shù)[6]，地震波形的總體變化是地震波振幅、頻率、相位的綜合反應(yīng)，地震波形分類技術(shù)充分利用地震資料信息豐富的特點(diǎn)，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把地震道形狀定量刻畫出來(lái)，對(duì)地震道形狀進(jìn)行分類，細(xì)致刻畫地震信號(hào)的橫向變化及其分布規(guī)律與儲(chǔ)層或巖石沉積微相之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系[7]。為了反映石炭系杜內(nèi)階C1t儲(chǔ)層地震相特征，沿C1t之上30 m至儲(chǔ)層之下70 m提取了波形分類屬性，根據(jù)波形分類圖的特征，將F區(qū)塊分為3個(gè)地震相帶(圖3)。

圖3 F區(qū)塊三維工區(qū)炭石炭系杜內(nèi)階C1t儲(chǔ)層波形分類Fig.3 Waveform classification of C1t in F-block

分別在3個(gè)地震相變化區(qū)內(nèi)選取代表井的測(cè)井曲線進(jìn)行測(cè)井相分析，并對(duì)石炭系杜內(nèi)階C1t 地層進(jìn)行巖相分析，結(jié)果表明井震具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。F區(qū)塊石炭系杜內(nèi)階C1t 地層為沉積海相環(huán)境綜合模式(據(jù)關(guān)世聰模式)，沉積相處于臺(tái)棚相組的開闊臺(tái)地相區(qū)、臺(tái)地邊緣灘相區(qū)和臺(tái)盆(臺(tái)溝)相區(qū)(如圖4)。

圖4 F區(qū)塊三維工區(qū)炭石炭系杜內(nèi)階C1t沉積相展布Fig.4 Sedimentary facies map of C1t in 3D work area of F-block

1)臺(tái)地邊緣灘相：位于地震波形分類圖中的Ⅰ地震相帶內(nèi)。以U10井為代表，測(cè)井響應(yīng)以高伽馬高電阻(圖5)，齒狀，呈三段式分布，上部為箱型，中部為鐘形，下部為漏斗形，水動(dòng)力條件處于高能量區(qū)。整體強(qiáng),處于海侵環(huán)境，早期水體較淺，中下部地層為暴露淺灘，蒸發(fā)作用強(qiáng)，鹽度高，廣泛沉積灰?guī)r和白云巖。中期海侵不斷加強(qiáng)，水體逐漸變深，白云質(zhì)含量減小。到杜內(nèi)階晚期，上部地層持續(xù)被淺水覆蓋，為生物碎屑灘。巖性以淺灰色、灰色的泥?；?guī)r、粒泥灰?guī)r、球粒灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r沉積為主，夾薄層白云巖，含有孔蟲類、腕足類、介形蟲、藻類等生物化石。

圖5 F區(qū)塊三維工區(qū)石炭系杜內(nèi)階C1t地層測(cè)井響應(yīng)及沉積相帶變化特征Fig.5 The relationship of logging response and sedimentary facies of C1t in 3D work area of F-block

2)臺(tái)盆(臺(tái)溝)相：位于地震波形分類圖中的II地震相帶內(nèi)，為灰質(zhì)臺(tái)盆。以R8井為代表，測(cè)井響應(yīng)以低伽馬高電阻為特征，呈微齒狀線形。整個(gè)杜內(nèi)階整體處于海侵環(huán)境，臺(tái)盆(臺(tái)溝)區(qū)得到海水的持續(xù)補(bǔ)充，水體相對(duì)較深，沉積環(huán)境穩(wěn)定，水動(dòng)力條件相對(duì)較弱,處于較低能量區(qū)，巖性以泥質(zhì)灰?guī)r為主，生物不活躍，見孔蟲類、腕足類、介形蟲碎屑。

3)開闊臺(tái)地相：地震波形分類圖中的III地震相帶內(nèi)。以P9井為代表，測(cè)井響應(yīng)以低伽馬高電阻，微齒狀，呈兩段式分布，上部為漏斗形，下部為鐘型，水動(dòng)力條件相對(duì)較強(qiáng),受潮汐或海浪作用控制形成高能沉積，主要由淺灰色中厚層狀生物碎屑灰?guī)r組成，夾白云巖。杜內(nèi)階早期，海侵較弱，臺(tái)地發(fā)育受限；隨著海侵的不斷加強(qiáng)，臺(tái)地不斷有水體淹沒(méi)，生物類型增多，可見介形蟲、軟體動(dòng)物、棘皮動(dòng)物、三葉蟲和腕足類生物碎屑等。層理以水平層理多見，偶見斜層理，水平蟲孔及生物擾動(dòng)構(gòu)造常見。

3 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

利用地震屬性分析技術(shù)從地震資料中提取隱藏其間的多種有用信息，為儲(chǔ)層描述提供了實(shí)用的分析手段。然而，從眾多地震屬性中挑選出與研究目標(biāo)關(guān)系最密切、反映最敏感的屬性，是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作中常常要面臨的問(wèn)題[8]。

振幅變化率能預(yù)測(cè)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)帶，振幅變化率小，儲(chǔ)集層較為發(fā)育，變化率大，儲(chǔ)集層欠發(fā)育或不發(fā)育[9]。為了能充分反映石炭系杜內(nèi)階C1t碳酸鹽巖儲(chǔ)層的發(fā)育特征，沿C1t之上30 m至C1t之下70 m提取了均方根振幅、平均谷值振幅、最大絕對(duì)振幅、絕對(duì)振幅總量、平均能量、總能量、平均振幅變化率等多個(gè)地震屬性。

從提取的地震屬性圖上(如圖6)可以明顯看出，研究區(qū)振幅變化亦分為三個(gè)不同的區(qū)帶，振幅屬性平面圖的變化規(guī)律與沉積相的分析結(jié)果一致，揭示出工區(qū)內(nèi)由西南部向東北方向發(fā)育3個(gè)不同的沉積相帶，儲(chǔ)層發(fā)育的好壞與構(gòu)造、沉積相密切相關(guān)。

為了更進(jìn)一步深入研究?jī)?chǔ)層，開展了分頻解釋。分頻解釋技術(shù)是一種全新的地震儲(chǔ)層研究方法，該方法在對(duì)三維地震資料時(shí)間厚度、地質(zhì)不連續(xù)性成像和解釋時(shí)，可在頻率域內(nèi)對(duì)每一個(gè)頻率所對(duì)應(yīng)的振幅進(jìn)行分析[10]。該分析方法排除了時(shí)間域內(nèi)不同頻率成份的相互干擾，從而可得到高于傳統(tǒng)分辨率的解釋結(jié)果。分頻解釋技術(shù)有別于地震反演等儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法，不需要建立假設(shè)的模型，直接對(duì)地震波的頻率和振幅進(jìn)行觀察和計(jì)算，尊重原始地震數(shù)據(jù)，減少了人為因素的干擾帶來(lái)的假象[11]。根據(jù)分頻振幅特征，在研究區(qū)臺(tái)地邊緣灘相帶和開闊臺(tái)地相帶評(píng)價(jià)出儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)2個(gè)，在臺(tái)盆(臺(tái)溝)相帶評(píng)價(jià)出儲(chǔ)層發(fā)育可能區(qū)1個(gè)(如圖7)。

4 含油氣性預(yù)測(cè)

在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行地震分頻振幅及吸收衰減分析，進(jìn)一步研究?jī)?chǔ)層的含油氣性。對(duì)地震道進(jìn)行小波變換后，在頻率域?qū)γ總€(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行振幅能量衰減分析。將檢測(cè)到的最大能量頻率作為初始衰減頻率，分別計(jì)算65%和85%的地震波能量對(duì)應(yīng)的頻率，在該頻率范圍內(nèi)根據(jù)頻率對(duì)應(yīng)的能量值，擬合出能量與頻率的衰減梯度，得到振幅衰減梯度因子。結(jié)合井點(diǎn)位置的吸收特性，利用在高頻域的吸收衰減異常，建立解釋目標(biāo)地質(zhì)體的預(yù)測(cè)模式，有效地預(yù)測(cè)孔隙、裂隙介質(zhì)的分布以及可能的油氣儲(chǔ)集體范圍(如圖8)。

5 預(yù)測(cè)效果

通過(guò)三維地震波形分類、地震振幅屬性和分頻解釋，結(jié)合測(cè)井、巖心等資料分析，開展相控儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，基本確定了石炭系杜內(nèi)階C1t碳酸鹽巖儲(chǔ)層的空間展布和發(fā)育特征，預(yù)測(cè)出2個(gè)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)和2個(gè)油氣富集區(qū)。根據(jù)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果，在鉆探U-10井獲得油氣發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，在儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)Ⅰ和油氣富集區(qū)Ⅰ部署U12井、U21井、U22井、U23井，均在C1t上部層段鉆遇灰?guī)r儲(chǔ)層。U12井C1t層位上部生物碎屑灘層段酸化后，8 mm 油嘴求產(chǎn)獲日產(chǎn)油205萬(wàn)m3，日產(chǎn)氣15.3萬(wàn)m3。儲(chǔ)層橫向展布與相控儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果一致，巖性主要為生物碎屑-泥?；?guī)r，儲(chǔ)層裂縫不發(fā)育，孔洞型為主，孔隙度2.25%～13.54%，平均為6.13%；滲透率0.002～14.538 mD，平均1.06 mD。

圖6 F區(qū)塊三維工區(qū)C1t儲(chǔ)層均方根振幅Fig.6 Rms amplitude ofC1t in 3D work area of F-block

圖7 F區(qū)塊三維工區(qū)C1t地震分頻振幅Fig.7 The frequency division amplitude ofC1t in 3D work area of F-block

圖8 F區(qū)塊三維工區(qū)C1t吸收衰減平面圖Fig.8 Absorption & attenuation floor planofC1t in 3D work area of F-block

6 結(jié) 論

1)準(zhǔn)確的沉積相分析是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的重要基礎(chǔ)和依據(jù)。沉積相反映儲(chǔ)層的沉積環(huán)境，決定了儲(chǔ)層的巖石類型和巖石組合，也決定了儲(chǔ)層的發(fā)育和分布特征。相控基礎(chǔ)上的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)有效避免了地震屬性預(yù)測(cè)的多解性和干擾，提高了F區(qū)塊鹽下杜內(nèi)階C1t儲(chǔ)層受鹽巖遮擋地震成像分辨率低等復(fù)雜地質(zhì)條件下儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度。

2)研究區(qū)臺(tái)地邊緣灘相、開闊臺(tái)地相及臺(tái)盆(臺(tái)溝)相在地震屬性、測(cè)井曲線響應(yīng)特征上有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，起到了相互驗(yàn)證的作用。

3)以沉積相、沉積特征約束地震屬性預(yù)測(cè)，挑選與研究目標(biāo)關(guān)系最密切、反映最敏感的屬性，是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)效果的關(guān)鍵。杜內(nèi)階C1t儲(chǔ)層敏感性地震屬性參數(shù)振幅平面變化特征與沉積相分布規(guī)律一致，通過(guò)相關(guān)分析，能夠較好地預(yù)測(cè)出儲(chǔ)層的有利聚集區(qū)。在臺(tái)地邊緣灘亞相儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)4口井的鉆探結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果吻合率達(dá)100%。

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