塔河地区奥陶系碳酸盐岩缝洞体空间结构表征技术

霍晗勇

中石化石油工程地球物理有限公司科技研发中心 江苏省南京市 210000

摘要：塔里木盆地塔河地区碳酸盐岩油藏埋深最深已超过8000m，储层非均质性强，缝洞体识别预测难度大，是油气勘探开发面临的主要难题。本文根据近年来对实钻井的认识、模型正演分析，形成了中尺度的中心点预测“三定法”，既应用三种技术方法确定中尺度缝洞体的中心点位置，具体为叠前深度偏移资料定方向、分频能量定横向、阻抗反演定纵向三种技术组合。同时，提出了隐蔽断裂刻画技术，探索了隐蔽断裂刻画技术方法。形成了一套完整的塔河地区奥陶系碳酸盐岩缝洞体空间结构表征技术。

关键词：正演模拟；“三定法”；叠前深度偏移；分频体；波阻抗反演体；隐蔽断裂

1 研究区概况

塔河地区奥陶系碳酸盐岩储集层主要有四种类型，分别为裂缝型储层、裂缝-孔隙型储层、裂缝-孔洞型储层、洞穴型储层^[1]。裂缝型储层为碳酸盐岩较为发育的一类储层，表现为孔隙度较小（一般分布于0.5-1.5%之间）渗透率较大（一般＞1×10^-3μm²）的特征，裂缝系统的发育，使孔隙度偏小的储集岩具有一定的产能，裂缝在中下奥陶统碳酸盐岩中普遍发育，是重要的储集空间之一。裂缝-孔隙型储层分为灰岩型和白云岩型两类储层。灰岩型储层主要分布在塔河地区中奥陶统的一间房组生物礁滩及粒屑滩相中，在鹰山组也有此类储层的发育，但其发育程度远不及一间房组。白云岩型储层主要分布在塔河地区下奥陶统蓬莱坝组，具有较好的储集性，但其基质孔渗性较区域上的白云岩储层差。裂缝－孔洞型储层以小的溶蚀孔洞和溶蚀裂缝、构造裂缝等一起构成储层的主要储集空间，且裂缝连通多种不同的孔洞并提供渗滤通道，此类储层储集性能好，常不需要酸压等增产措施即可获很高的油气产能。洞穴型储层是塔河油田奥陶系最主要的和最优质的储层，以大型洞穴为主要储集空间，以钻遇放空、漏失为主要识别特征，这些大型洞穴多呈网状或水系状分布，不同层次的洞穴系统之间由落水洞沟通，不过，由于表生期的沉积作用和埋藏期的垮塌作用，洞穴内多充填碎屑岩和岩溶角砾岩等，局部的堵塞，使得洞穴型储层横向连通性变差或者变的不连通。上述四种类型储层的划分，是以构成储集条件的最主要储集空间来划分的。但塔河地区奥陶系储集体很少由单一类型储层构成，多由两到三种甚至更多种类型储层交织发育，一起构成了复杂的缝洞型储集体系。

2缝洞体空间位置预测思路

根据上述储集层的空间类型，本文提出了缝洞体中心点预测“三定法”和断裂-裂缝的地震分级预测与识别技术。通过应用叠前深度偏移资料定平面位置、分频刻画缝洞体的横向分割，叠后反演确定储层的顶底面及纵向分段等技术，综合预测缝洞储集体空间位置，提高预测精度。同时，本文通过对断裂刻画技术的研究，提出三种比较适合塔河地区奥陶系裂缝的检测方法，针对不同类型断裂，选取不同方法，提高断裂-裂缝预测成果对储集体发育的认识水平。

2.1 缝洞体中心点预测“三定法”

（1）叠前深度偏移资料定平面位置

本文从处理方法上分析成像位置差异的原因，经过调研发现，叠前时间偏移是基于横向速度均匀的介质模型，当存在地层倾角或者速度横向变化时，成像点位置不是真正的绕射点位置，不能解决成像点与地下绕射点位置不重合的问题；而叠前深度偏移^[2]是建立在复杂构造速度模型基础之上，符合斯奈尔定律，遵循波的绕射、反射和折射定律，适用于任意介质的成像问题。因此，为了对储集体位置的精准预测，本文选择应用叠前深度偏移资料定缝洞体的平面位置。

（2）分频刻画缝洞体的横向分割

频谱成像^[3]是针对时频属性分析技术的模块，对三维地震资料进行时频处理，能产生具有单一频率的一系列的振幅能量体，同时，频谱成像处理技术还可产生单一频率的一系列的相位数据体，相位谱有利于识别地质体的横向不连续性。通过分频将时间域地震信号转化到连续的频率域，将各个频率点的属性信息按照频率重新排列成地震体时间切片和层位切片，然后对单一频率的切片数据进行分析和解释，有效地提高了分辨地质体的精度。

为了试验分频对缝洞刻画的效果，本文采取了正演^[4]模型对该方法客观的试验，如图1所示，模型大小为30m*30m，模型中，缝洞横向间隔分别为10m、20m、30m，属性及反演无法对该模型进行真实还原，但采用分频之后，两个模型能分开。

a、缝洞模型

b、振幅属性

c、50hz分频

图1 分频定分割正演模型验证

（3）叠后反演确定储层的顶底面及纵向分段

地震只是利用岩层的声学特征确定岩性的分界面，这就使地震资料与地质的结合发生困难。为了使地震资料与岩性资料直接连接对比，就要把界面型的反射剖面转换成岩层型剖面，把地震资料变成可与钻井直接对比的形式，实现这种转换的处理过程就是地震反演技术。反演技术在缝洞型储层的主要应用是确定储层的顶面，通过正演、反演证实，在一定的尺度、纵向间隔距离条件下，叠后反演

^[5]能解决纵向分辨问题，刻画储层的顶底及纵向多套缝洞结构。如图2所示，在理论的基础上验证反演的可靠精度，对模型与反演做精细标定，模型缝洞高40m，宽100m，通过反演后得到的储层厚度相对原始模型有所增厚，但是储层顶面位置与原始模型一致，说明了反演能有效确定储层顶面的能力，根据前期二维、三维正演证实了缝洞的底面受到上部缝洞绕射波场或多次波的影响及干扰，地震处理难度较大，造成反演难以真实的反映底面界线。

a、缝洞模型 b、振幅属性 c、波阻抗反演

图2 叠后反演确定储层的顶底面及纵向分段验证

2.2 隐蔽断裂刻画技术

清楚断裂与小缝洞体的关系，对于小缝洞体的预测工作具有潜在的指导作用。应充分利用高精度三维地震资料，加大隐蔽断裂发育特征的研究，并探索隐蔽断裂与小缝洞体潜在的成因关系。本文为了了解隐蔽断裂的发育特征及其与小缝洞体的关系，提出了三大隐蔽断裂识别的技术方法。

（1）本征值算法相干断裂检测技术

精细相干体技术是利用多道相似性将三维数据体经计算转化为相关系数数据体，其体属性是以多道或多个子体为对象进行单个或统计意义下的属性提取，是一种多道的滤波器，它比单道属性提取能得到更多反映地震波形内涵的特征参数，更具地质合理性。通过三维数据体精细相干处理来比较局部地震波形的相似性（相干值较低的点与反射波波形不连续性相关较好），可以比较直观的辨别出与断裂、裂缝、沉积相、岩性变化、甚至流体变化等有关的地质现象。本征值相干技术^[6]作为最新的相干算法，能把多道地震数据组成协方差矩阵，应用多道特征分解技术求得多道数据之间的相关性，其计算特点是基于三维地震数据体相干计算，分辨率高，是一种带倾角+方位角的相干算法，在相干数据体作水平切片图上可揭示断层、岩性体边缘、不整合等地质现象，为解决油气勘探中的特殊问题提供有利依据。精细相干技术以其特殊的算法能够精细刻画和显示肉眼不易分辨的低级序断层、裂缝分布发育带。刻画不整合面顶面古河道的展布形态，可识别细微的岩层横向非均一性和断裂特征，能够突出那些相邻地震道的不连续性，压制连续性，使特殊的地质现象更加清晰，不受解释误差的影响，极大地提高了解释精度。

（2）蚂蚁体追踪断裂检测技术

蚂蚁算法是模拟自然界中真实蚁群的觅食行为而产生的一种新型仿生类优化算法，该算法主要通过人工蚂蚁智能群体间的信息传递达到寻优目的，是一种正反馈机制(即蚂蚁总是偏向于选择信息素浓的路径)，通过信息量的不断更新而达到最终收敛于最优路径的目的。研究表明，蚂蚁算法具有大规模并行处理、自学习、自组织、自适应性和通用性强的优点，其用于组合优化问题和复杂非线性动态问题，具有很强的解释能力。该方法和相干具有相同的目的性（断裂刻画），其异常带和相干对断裂带的反映断裂异常带位置整体对应关系较好，主要分布在相干条带的边缘，与相干属性描述的地质现象为闭合线圈状异常体不同的是，蚂蚁体断裂^[7]描述的地质现象是线性的断面，关注的是裂缝的延伸和走向，是岩溶溶蚀、油气充注的通道，强调的是油气沿断裂延伸及其连通性。蚂蚁体断裂智能检测精度相对较高，但对地震资料的品质要求较高，高品质的资料，可以获得很好的检测效果，对规模较大的断层轮廓刻画不如本征值相干，但对细小断裂的精细刻画要比本征值相干精度高，可以看到碳酸盐岩小型断裂的平面展布规律。

（3）最大似然法裂缝识别技术

最大似然法^[8]采用数据所有采样点全局相似性算法，能够获得最大似然体以及断层及裂缝倾角和走向信息。相比原有的相干体、蚂蚁体等技术获得的结果精细度更高，地质信息更加丰富。

3 应用实例

以提高区块储量动用程度，提高最终采收率为目标，根据本文提出的缝洞储层预测思路方法，提出了建议井1设计方案。建议1井位于TH10229北西338m，附近的井有TH10213和TH10244。储层预测剖面显示该位置主要发育大中型的溶洞和溶蚀管道，缝洞储层类型为裂缝-孔洞型储层、洞穴型储层。建议井1位于一条断层的末端，该断层可以为缝洞储层提供油气来源。如图3（a）所示，过建议井1的原始地震剖面显示该处具有明显串珠反射，且底端有明显的断裂分布，储层预测剖面上显示该井位处共发育上下两层缝洞型储层，缝洞储层之间通过小断层和岩溶管道连通，具有良好的储层空间，该处目的反射层向上无明显的断层，封盖性良好。

a 原始偏移剖面 b 张量

c 50Hz d 波阻抗反演

图3 建议井1“三定图”

如图4所示，可以看出建议井1储层体积较大，且有断层可以为缝洞储层提供油气来源。且周边TH10213、TH10244以及TH10216CH等井都取得较好的油气勘探效果，潜力较大。

图4 建议井1储层体积雕刻及断裂刻画图

4 结论与认识

（1）碳酸盐岩缝洞储集体的空间发育位置预测三定技术，相对于前期储层预测方法能够提高缝洞空间位置预测精度。

（2）本文从叠前深度偏移地震资料适用性、分频能量确定缝洞横向发育位置、波阻抗反演确定缝洞纵向发育深度三个方面，在十区西对三定技术进行验证分析，证明了三定技术预测缝洞空间发育精度较高，在塔河油田有一定适用性。

（3）利用上述缝洞空间位置预测三定技术对缝洞体进行综合预测，不但可有效提高碳酸盐岩缝洞型油藏新井钻井成功率，还可有效指导低产、低效井措施潜力分析。该技术为塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏精细描述提供了有效方法，具有推广应用价值。

参考文献

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作者简介：霍晗勇（1988－），男，工程师，地震资料解释