劉軍，李偉，龔偉，黃超

（中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，烏魯木齊 830011）

順北油氣田主體位于塔里木盆地順托果勒低隆起，其東南延伸至古城墟隆起的順南斜坡，面積約2.8×104km2，其中原油分布面積為2.0×104km2，天然氣分布面積為0.8×104km2。

順北地區(qū)超深斷溶體油氣藏富集程度受走滑斷裂控制，斷裂強度越大，分段越長，儲集體規(guī)模越大[1]。順北地區(qū)主干斷裂帶油氣富集，油氣產(chǎn)能高，而斷裂帶之間油氣富集程度弱，鉆井多為低產(chǎn)井或干井[2-3]。分段樣式控制斷溶體油氣藏內(nèi)部甜點分布，拉分段連通規(guī)模大，地震剖面上“串珠”多呈線狀分布，而壓隆段內(nèi)部分割性強，地震異常發(fā)育且雜亂分布。通過鉆井分析，同一斷裂帶不同段的儲集體發(fā)育程度有差異，總體上表現(xiàn)為拉分段和平移段儲集體連通規(guī)模大，油氣富集程度高。受斷裂活動期次、強度及烴源巖熱演化等多因素的影響，不同斷裂帶及同一斷裂帶不同段油氣藏性質(zhì)存在明顯差異。

前期三維地震勘探取得了較好的效果，部署在主干及次級斷裂的井均獲得油氣突破，但針對斷控儲集體這種內(nèi)部非均質(zhì)性極強、儲集體空間展布十分復雜的勘探對象，受沙漠地表、埋深條件以及斷裂帶地震資料采集處理難度大等的限制，儲集體預測難以滿足精細勘探需求。

本文針對順北地區(qū)的斷裂體系及斷控儲集體的識別和描述面臨的問題與技術(shù)瓶頸進行較為系統(tǒng)的研究（圖1），旨在對提高碳酸鹽巖油氣藏的地震勘探技術(shù)水平、促進塔里木盆地碳酸鹽巖油氣藏的勘探開發(fā)有所裨益。

1 走滑斷裂精細刻畫

地震屬性在一定程度上提高了斷裂的識別能力，但由于受到地震分辨率等多種因素的影響，在實際應用過程中仍然存在一定的局限性[4-5]。尤其是斷裂規(guī)模較小時，識別斷裂存在不確定性，因此本文選用頻率域多尺度斷裂檢測技術(shù)對斷裂進行檢測，以提高斷裂識別能力。

圖1 超深斷控儲集體地震識別與描述研究流程圖Fig.1.Flow chart of the study

頻率域多尺度斷裂檢測技術(shù)通過對地震數(shù)據(jù)進行高分辨率頻譜分解得到不同頻率的數(shù)據(jù)體，提取各個數(shù)據(jù)體振幅、頻率以及相位的不連續(xù)性屬性和邊緣增強屬性，得到斷裂檢測數(shù)據(jù)體[6-11]，其最大的特點是增加了頻率域的多種不連續(xù)信息，使地震反射中的不連續(xù)性更為準確、清楚，從而使地震數(shù)據(jù)對斷裂系統(tǒng)，尤其是小斷裂有更清楚的反映。對比相干體和頻率域多尺度斷裂檢測數(shù)據(jù)體，相干體包含一些腳印和沿層的線性干擾，會影響斷裂的識別（圖2a），頻率域多尺度斷裂檢測數(shù)據(jù)體在去腳印和沿層線性干擾的同時強化地震數(shù)據(jù)的不連續(xù)性，檢測得到的斷裂清晰、連續(xù)性好（圖2b），以頻率域多尺度斷裂檢測數(shù)據(jù)體為基礎，進行斷裂自動識別和追蹤，進一步增強斷裂連續(xù)性（圖2c）。

圖2 順北地區(qū)多屬性斷裂檢測結(jié)果Fig.2.Detection of faults by multiple seismic attributes in Shunbei area

頻率域多尺度斷裂檢測數(shù)據(jù)體剖面及空間斷裂解釋結(jié)果顯示直觀，剖面上斜交組合展布的斷裂基本能準確刻畫，斷面清晰可靠，連續(xù)性好；空間上斷裂組合、結(jié)構(gòu)特征可直觀反映。

2 斷控儲集體地震識別模式

目前順北地區(qū)測試獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流的鉆井在鉆遇放空漏失之前，油氣顯示級別弱，在鉆遇放空漏失大型儲集體后，測試均獲得了高產(chǎn)工業(yè)油氣流，油壓穩(wěn)定，產(chǎn)量高。本文以順北地區(qū)儲集體的地質(zhì)發(fā)育模式為指導，通過地震正演模擬的方法研究斷控儲集體的地震識別模式。

前期認識和實鉆井表明，斷控儲集體地震響應特征主要表現(xiàn)為“斷裂+串珠”、“斷裂+雜亂”和“斷裂+線狀弱反射”3 種類型。通過分析斷裂帶上的鉆井，W15 井處是相對比較標準的“斷裂+串珠”反射，W16井、W14 井和W18 井處是典型的“斷裂+雜亂”反射，W2 井處是典型的“斷裂+線狀弱反射”。以上3 種類型反射處鉆井均獲得了油氣產(chǎn)能，典型“斷裂+串珠”反射處鉆井偏少，難以定論最有利儲集體地震響應特征，因此，本文設計了多組斷控儲集體地質(zhì)模型，通過波動方程正演，總結(jié)斷控儲集體的地震識別模式。

地下斷控儲集體非常復雜，表現(xiàn)為非均質(zhì)性強、空間結(jié)構(gòu)及組合多樣、橫向分隔性和縱向連通性難于表征。因此，根據(jù)地震剖面簡化地質(zhì)模型（圖3a），由斷裂、裂縫及洞穴組成，正演剖面與地震剖面具有相似性，強反射異常大部分為優(yōu)質(zhì)儲集體的地震響應特征，斷裂表現(xiàn)為線狀弱反射條帶[12-13]（圖3b、圖3c）。

碳酸鹽巖油藏不同于砂巖油藏，強非均質(zhì)性導致有利儲集體預測難度加大。前期對于塔河油田巖溶縫洞型儲集體發(fā)育規(guī)模、發(fā)育位置以及充填性判別形成了一套較為有效的預測技術(shù)，而順北地區(qū)斷溶體油氣藏儲集空間主要是由走滑斷裂多期活動形成的破碎帶和洞穴，地震剖面所展示的是包括儲集體及基巖的斷裂帶集合特征，縱向上斷裂多期疊接，橫向上不同斷塊也有分隔，因此對于儲集體的識別目標就是判斷破碎帶或者洞穴可能發(fā)育的位置。

圖3 斷控儲集體地質(zhì)模型（a）、正演剖面（b）及地震剖面（c）Fig.3.(a)Comprehensive geological model,(b)forward modeling and(c)seismic sections

綜合以上分析研究，明確了順北地區(qū)“強中找弱、弱中找強”的斷控儲集體地震識別模式：當斷裂帶內(nèi)充填裂縫型儲集體時，地震剖面上主要表現(xiàn)為“斷裂+線狀弱反射”特征；當斷裂帶內(nèi)充填孔洞型儲集體時，地震剖面上主要表現(xiàn)為“斷裂+雜亂”反射特征，隨著小尺度孔洞體發(fā)育密度的增加，地震剖面上“雜亂”弱反射逐漸變?yōu)椤半s亂”中強反射；當斷裂帶內(nèi)充填洞穴型儲集體時，地震剖面上呈現(xiàn)“斷裂+串珠”反射特征；地震振幅異常是斷控儲集體的綜合響應，其異常的強弱反映了儲集體的發(fā)育規(guī)模。

3 斷控儲集體定量描述

根據(jù)鉆井、測井及巖心資料分析，斷控儲集體主要儲集空間類型為洞穴、孔洞及裂縫[14-15]。本文對斷控儲集體量化描述的思路：①優(yōu)選敏感地震屬性分別描述斷控儲集體的邊界和不同類型儲集體的地震相特征；②建立波阻抗與孔隙度的關系，通過波阻抗反演體得到斷控儲集體孔隙度體；③利用不同類型儲集體的雕刻體與孔隙度體進行運算，得到斷控儲集體的有效體積。

3.1 斷控儲集體敏感地震屬性優(yōu)選

3.1.1 斷控儲集體邊界刻畫

斷控儲集體是致密碳酸鹽巖受斷裂活動沿破碎帶形成的[16]，在地震剖面上主要表現(xiàn)為“雜亂”反射特征，通過大量地震屬性分析，認為結(jié)構(gòu)張量屬性對斷控儲集體的邊界刻畫效果最佳。通過識別結(jié)構(gòu)張量屬性剖面上的雜亂紋理，可以有效地刻畫斷控儲集體的邊界。結(jié)合順北地區(qū)已鉆井分析，在鉆遇斷控儲集體邊界后，鉆時曲線會明顯降低，因此通過鉆時曲線的標定，確定結(jié)構(gòu)張量屬性的門檻值，進而明確斷控儲集體的空間結(jié)構(gòu)。應用結(jié)構(gòu)張量屬性刻畫斷控儲集體的邊界（圖4）可以看出，鉆時曲線明顯降低處與結(jié)構(gòu)張量屬性對應較好，地震剖面中振幅強異常處，結(jié)構(gòu)張量屬性也有明顯響應。

3.1.2 斷控儲集體不同類型儲集空間敏感地震屬性優(yōu)選

優(yōu)選瞬時能量屬性、雜亂屬性和不連續(xù)性屬性分別預測洞穴型、孔洞型和裂縫型儲集體的展布。

瞬時能量屬性具有與瞬時振幅類似的地球物理意義和作用，對強“串珠”形態(tài)刻畫效果較好[17]，與地震剖面“串珠”形態(tài)吻合較好（圖5），可以有效刻畫規(guī)模較大的洞穴型和孔洞型儲集體。鉆井鉆遇“串珠”邊界，發(fā)生放空漏失，在放空漏失段，瞬時能量屬性有明顯的響應特征，與鉆井情況吻合。

雜亂屬性為在地震信號中估算局部方差的方法，能較好地識別出地震信號的不連續(xù)性特征，可以有效刻畫規(guī)模較小的洞穴型和孔洞型儲集體。結(jié)合已鉆井分析，易發(fā)生漏失，測井解釋為Ⅱ類儲集體，雜亂屬性有明顯的異常響應特征（圖6）。

圖4 順北地區(qū)過W1井地震剖面（a）和結(jié)構(gòu)張量屬性剖面（b）Fig.4.(a)Through?well seismic section and(b)structural tensor section in Shunbei area

圖5 順北地區(qū)過W4井地震剖面（a）和瞬時能量屬性剖面（b）Fig.5.(a)Through?well seismic section and(b)instantaneous energy section in Shunbei area

不連續(xù)性屬性是一種刻畫裂縫的有效方法[18]，通過對比分析各類不連續(xù)性屬性，認為增強相干屬性對裂縫檢測的效果最佳。增強相干屬性是通過對原始地震數(shù)據(jù)進行降噪、斷裂線性增強處理后，求每一道每一樣點處小時窗內(nèi)分析樣點所在道與相鄰道波形的相似性，計算時窗內(nèi)的數(shù)據(jù)相干性，把這一結(jié)果賦予時窗中心樣點，形成一個表征相干性的三維數(shù)據(jù)體，能突出地震數(shù)據(jù)的線狀弱反射特征，預測裂縫的平面分布。從增強相干屬性計算的結(jié)果（圖7）可以看出，增強相干屬性檢測的裂縫與測井解釋裂縫吻合性較好。

圖6 順北地區(qū)過W5井地震剖面（a）和雜亂屬性剖面（b）Fig.6.(a)Through?well seismic section and(b)clutter section in Shunbei area

圖7 順北地區(qū)過W2井地震剖面（a）和增強相干屬性剖面（b）Fig.7.(a)Through?well seismic section and(b)enhanced coherence section in Shunbei area

3.2 波阻抗反演及孔隙度體計算

結(jié)合測井解釋和地質(zhì)資料，通過對多種建模方法對比分析，優(yōu)選出適合縫洞型儲集體預測的斷控儲集體相控地震反演方法。相控波阻抗反演為基于模型的確定性疊后反演，其基本思路是以斷控儲集體結(jié)構(gòu)刻畫為基礎，利用分形分維算法兼顧測井和地震信息，構(gòu)建空間非均質(zhì)性強的斷控儲集體反演初始模型，獲得波阻抗、速度等信息，用于估算斷控儲集體參數(shù)。相控波阻抗反演主要分為斷控儲集體地震相識別、多屬性融合斷控儲集體模型建立和基于模型的波阻抗反演3 個步驟，其中斷控儲集體模型建立是相控波阻抗反演的關鍵部分。

分形建模方法通過橫向上根據(jù)地震振幅的變化控制模型的微觀特征，適用于研究區(qū)非均質(zhì)性強的碳酸鹽巖縫洞型儲集體，在斷控儲集體模型建立過程中，要加強地震相控因子，突出斷控儲集體空間非均質(zhì)性強的特征。模型建立時最關鍵的參數(shù)是分形能量，在分形建模過程中，分形能量越大，測井曲線數(shù)據(jù)對內(nèi)插結(jié)果影響越大；分形能量越小，地震數(shù)據(jù)對內(nèi)插結(jié)果影響越大。本次用測井曲線對低頻趨勢進行約束，高頻信息來源于地震數(shù)據(jù)，研究區(qū)地震資料品質(zhì)較好，因此，分形能量值為0.46，滿足研究區(qū)碳酸鹽巖縫洞型儲集體非均質(zhì)性強的特點，相控波阻抗反演斷控儲集體結(jié)構(gòu)特征清楚，“串珠”、“雜亂”反射在波阻抗反演剖面上均有響應（圖8）。

圖8 順北地區(qū)三維地震剖面（a）和相控波阻抗反演剖面（b）Fig.8.(a)3D seismic section and(b)phase?controlled wave impedance inversion section in Shunbei area

在鉆井過程中，研究區(qū)多數(shù)井發(fā)生放空漏失現(xiàn)象，為洞穴型儲集體特征，對放空和大量漏失井，通常未進行電性測井，缺少洞穴的測井解釋孔隙度，測井解釋最大孔隙度為15%左右，不能表征放空漏失井段的真實孔隙度。

設置一個理論模型，模型中有10個大小相同的洞，洞穴的孔隙度為10%～100%，圍巖為灰?guī)r，地震波在原油中的傳播速度為1 250 m/s，原油密度為0.54 g/cm3，在灰?guī)r中的傳播速度為6 060 m/s，灰?guī)r密度為2.70 g/cm3，通過Wyllie 方程計算出綜合等效速度，從而得到波阻抗，最后擬合出孔隙度與波阻抗的理論關系式。順北地區(qū)與鄰區(qū)托甫臺地區(qū)地質(zhì)條件相似，都是斷溶體油氣藏，且都在主干斷裂帶上；生產(chǎn)特征相似，油井產(chǎn)能較高；油壓下降勢一致，托甫臺地區(qū)生產(chǎn)歷史較長。斷裂級別均為主干斷裂，加里東運動期南部活動強度大，海西運動期北部活動強度大。順北地區(qū)地面原油密度為0.79～0.82 g/cm3，托甫臺地區(qū)地面原油密度為0.82～0.89 g/cm3，均為輕—中質(zhì)原油。因此，基于順北地區(qū)和托甫臺地區(qū)具有相似的地質(zhì)條件與油藏特征，利用托甫臺地區(qū)與順北地區(qū)背景相似實鉆井且放空漏失后有電性測井的井作為樣點，求取不同井的波阻抗和孔隙度，可以看出實測數(shù)據(jù)與理論模型數(shù)據(jù)較吻合，可用擬合公式計算順北地區(qū)孔隙度。

W18 井和W19 井鉆井過程中發(fā)生放空漏失，其放空漏失段預測孔隙度大于5%，與洞穴型儲集體吻合；同時提取井旁道孔隙度與測井解釋孔隙度曲線對比，預測孔隙度與測井解釋孔隙度基本吻合，局部存在細微差異，孔隙度差值小于2%。

3.3 斷控儲集體三維雕刻

不同類型儲集體測井孔隙度門檻值不同，洞穴型儲集體孔隙度不小于5%，孔洞型儲集體孔隙度為2%～5%，裂縫型儲集體孔隙度不大于2%，分類雕刻洞穴型、孔洞型和裂縫型儲集體[19-20]。

根據(jù)雕刻結(jié)果，結(jié)合速度體，利用網(wǎng)格積分法計算出研究區(qū)3類儲集的有效孔隙體積（圖9）。

4 結(jié)論

（1）頻率域多尺度斷裂檢測方法與常規(guī)斷裂檢測方法相比，可以更加精確地刻畫小尺度斷裂，能夠更好地描述斷裂的空間展布。

圖9 順北地區(qū)有效縫洞體三維雕刻成果Fig.9.3D description of effective fractured?vuggy reservoirs in Shunbei area

（2）建立了順北地區(qū)“強中找弱、弱中找強”的斷控儲集體地震識別模式，明確了斷控儲集體具有“斷裂+串珠、斷裂+雜亂、斷裂+線狀弱反射”特征，地震振幅異常是斷控儲集體的綜合響應，可反映儲集體的發(fā)育規(guī)模。

（3）優(yōu)選了結(jié)構(gòu)張量屬性、雜亂屬性和增強相干屬性定量刻畫斷控儲集體空間結(jié)構(gòu)，利用相控波阻抗反演預測儲集層孔隙度，建立了一套適用于順北地區(qū)的斷控儲集體空間描述方法。

（4）隨著勘探開發(fā)的推進，鉆遇的斷控儲集體地質(zhì)目標越來越復雜，斷控儲集體空間雕刻與量化描述技術(shù)也需不斷發(fā)展與完善。首先，針對斷控儲集體縱向發(fā)育特點，需建立相應的地震資料采集與處理技術(shù)；其次，受地震分辨率的影響，斷控儲集體地震響應往往是洞穴、孔洞、裂縫與基質(zhì)圍巖的綜合響應，如何進一步優(yōu)選敏感屬性，提高儲集體分類預測的精度是下一步工作的重點；最后，應綜合鉆井、測井等資料研究成果，加強不同類型儲集體孔隙度計算方法研究，同時結(jié)合生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)指導修正斷控儲集體空間雕刻量化描述，不斷提高斷控儲集體量化描述精度。