叠后地震储层预测技术在缝洞型储层表征中的应用

2014-03-18韩东袁向春胡向阳

石油天然气学报 2014年9期

韩东，袁向春，胡向阳

吕心瑞，权莲顺，王英（中国石化石油勘探开发研究院，北京100083）

碳酸盐岩缝洞型油藏由于储层发育机制的特殊性，使得其在储集体表征方面较碎屑岩油藏有很大差异，包括资料的使用，研究思路及采用的技术方法均有别于后者。笔者以塔河油田7区为例，采用叠后地震数据对研究区缝洞型储集体进行预测，效果良好。

1 研究区地质概况

塔河油田主体位于塔里木盆地北部沙雅隆起中段南翼阿克库勒凸起，包括顺托果勒隆起的北部、哈拉哈塘凹陷东部及草湖凹陷西部。研究区为塔河油田7区，位于油田已探明储量区中部偏北，缝洞发育系统以南北向、北东向为主，古地貌主要为岩溶斜坡，局部岩溶洼地和岩溶高地，但分布范围小。

塔河油田缝洞型储层位于中下奥陶统碳酸盐岩地层，其基质岩块孔渗性极差。奥陶系储层经历了加里东期和海西早期多期次的构造抬升和海平面变化，以及后期构造运动的叠加改造，现今有效储集空间是构造作用及岩溶作用形成的溶蚀孔洞和裂缝（其中溶洞是主要的储集空间）。这些以次生孔隙为主的的储渗空间，几何形态多样，大小悬殊，极具非均质性。

由于研究区上奥陶统已缺失，地震剖面上T47界面为奥陶统顶部的岩溶不整合面，上覆地层为石炭系巴楚组泥岩。由于岩性速度上的差异，奥陶统顶面对应的地震反射为一高连续强振幅反射，如图1所示。其中，不整合面之下的 “串珠状”反射是塔河油田独有的、世界范围内罕见的一种地震反射样式，研究区钻井已经揭示该类反射多为较大型溶洞发育的响应。

图1 塔河7区地震反射剖面

2 缝洞型储层表征关键点

较常规碎屑岩油藏，缝洞型油藏储层发育模式具有明显的不同：①平面上，缝洞型油藏储集体发育并非受控于原始沉积相，更多的在于岩溶古地貌发育及后期构造运动的影响［7］，因此储层平面展布非均质性更强；②纵向上，研究区目的层碳酸盐岩基质储层沉积厚度大，但沉积旋回不明显，没有开发层系的划分，多以钻井底部裸眼完井大段进行生产。

由于缺少传统的 “沉积相控”以及纵向开发层系的划分，目前研究区的缝洞型储层表征主要是根据钻录井显示及测井响应解释获得 “岩溶相类型”，并结合地震资料的储层预测结果以及动态资料对缝洞储集体进行分类、分尺度的立体刻画。因此，在储层建模、表征思路及技术路线上有别于碎屑岩油藏［8，9］：前者采用成因建模原则和层次建模原则，而后者则以目前较为成熟的等时建模原则为主。

3 缝洞型储层预测方法应用

到目前为止，碳酸盐岩储层预测的主要方法有：AVO分析、波形分类技术、地球物理反演技术、多波多分量地震技术、频率差异分析（FDA）技术、三维相干体技术、方位角分析技术以及常规地震属性分析技术［10］。很多学者在不同区域使用不同方法均取得了理想效果，但概括起来预测对象仍主要围绕缝洞体成像及裂缝预测开展［5～10］。从资料使用情况来看，地震数据的应用仍然以叠后地震资料为主，而针对叠后资料的地震属性分析技术以及地球物理反演技术是现阶段碳酸盐岩缝洞型储层预测的两大主导技术。其中分频解释技术与地球物理反演技术由于其得出的成果具有三维的 “空间体概念”，因此在后期的地质建模及表征过程中优势明显。2种方法预测的成果可以从定性空间识别和定量约束条件2个角度为地质建模提供所需的数据体。

3.1 分频解释技术定性刻画储集体形态展布

分频解释技术是一种以傅里叶变换、最大熵方法为核心，利用频谱分解方法进行储层预测及研究薄层变化的地震解释技术。从广义来说，它也是一种地震属性分析技术，但区别于沿反射层位在一定视窗内提取的常规地震属性，分频解释的结果能够在频率域反映薄层结构以及不同岩相带的空间演变［11，12］。其基本原理是利用薄层的调谐反射在频率域的响应特征来提高薄层识别能力，精度上突破了传统的1／4波长的限制，对此前人研究较多，在此不作赘述［13，14］。其解释的结果包括调谐振幅体和时频四维数据体。调谐振幅体是同一分析时窗内不同频率下的调谐振幅响应数据体，在垂向上以连续的频率为单位，对其进行层面切片可获得对应频率下反映该时窗内部调谐振幅的平面图。时频四维体是通过连续提取调谐振幅体中单一频率的振幅响应，合成的该频率下指定时间范围内的振幅响应数据体，垂向上与常规地震数据体单位一致，为地震反射时间。独立的时频四维体是分析层段单一频率的振幅响应。

该次研究采用Landmark软件对目的层进行分频解释，考虑到T47界面之下储层的发育特征和展布关系，纵向分不同时窗、采用不同计算方法对奥陶统碳酸盐岩溶洞型储集体进行预测与刻画。

3．1．1 奥陶系顶界面弱反射储层

T47界面之下20ms范围对应的是古岩溶缝洞系统的表层岩溶带及部分垂向渗流带，纵向延伸在一个同相轴范围之内，振幅变化并没有下部奥陶系内幕 “强串珠状”储层明显。由于溶蚀储层的发育，会使原始地震反射特征发生变化，具体表现为T47界面附近对应强反射振幅变弱或者成为空白反射，即“强中有弱”现象。从临近T47界面的井点钻遇情况来看，该深度区间缝洞储集体极为发育。常规地震振幅属性在该区间上对储层刻画效果欠佳，利用Landmark软件分频解释模块中的最大熵计算法（适合较小分析时窗）对T47界面以下进行小时窗的分频刻画，能够对古岩溶表层储集层作出清晰的显示。

图2是对T47界面以下20ms时窗内进行分频解释后35Hz的调谐数据体切片，可以看出，T47界面以下0～20ms范围内钻遇溶洞井点与切片异常条带符合度较高。在该范围内，共有21口井钻遇溶洞，其中13口井落在地震预测的弱振幅分布条带内部，5口井位于条带边缘，符合率为86%。未在弱反射条带内的井点溶洞发育规模普遍较小，多小于2m。弱反射条带呈南北向及北北东向展布，与该区古岩溶水系流向相符合。在该范围内，缝洞发育范围较大，但是分布较为零散，表现较为明显的水系有2条。分析认为主要是由于临近表层岩溶带，水动力较为活跃，受古地貌影响产生的条带状水系沿表层峰丛谷地展布的同时，在古地貌低洼部位也有片状流存在。这使得临近不整合面的地层整体较奥陶系碳酸盐岩基质储层 “疏松”，形成的缝洞体多零散展布，而且受断层发育影响，其连通关系较为复杂。

3．1．2 奥陶系内幕强反射储层

图2 界面以下0～20ms调谐振幅体35Hz切片

图3 界面以下20～80ms调谐振幅体35Hz切片

3.2 地球物理反演识别大型缝洞体并提供小型缝洞定量表征约束条件

地球物理反演是以钻井、测井资料为约束，将常规地震资料的地质界面型反射转化为岩性地层剖面的过程。最终得到的结果是具有地质意义的波阻抗数据体，同时由于消除了子波旁瓣的影响，最终反演分辨率高于原始地震剖面。

3．2．1 反演方法思路流程

研究区的缝洞发育带较上覆碎屑岩层及奥陶统碳酸盐基质具有低密度低速度的特征，因此在波阻抗表现为低值，这是地球物理反演技术识别缝洞型油藏储层发育的理论基础。该次研究采用的是叠后约束稀疏脉冲反演方法。该反演方法假设地下强反射系数界面不是连续分布的而是稀疏分布的，其原理是将井阻抗曲线的低通滤波来补充地震数据缺少的低频成分，与基于地震数据计算出的相对波阻抗数据体融合，得到最终的绝对阻抗体，其反演的流程如图4所示。

该流程主要包括3个过程：①井震标定及子波提取；②建立波阻抗低频模型；③反演运算，得到相对阻抗体和绝对阻抗体。在井震标定获得时深关系的同时，可以进行子波的提取，代替理论子波以提高井震标定和反演的精度。波阻抗低频模型是在地震解释层位约束下由井点波阻抗曲线低频部分进行空间插值获得的波阻抗低频趋势，反映的是研究区的沉积背景，以约束反演结果的整体趋势。反演的结果包括绝对阻抗体、带通阻抗体以及对绝对阻抗体进行低切滤波后与低频模型合并得到的合并阻抗体。

3．2．2 选取波阻抗截止值雕刻大型溶洞

从绝对阻抗体的井旁道提取波阻抗曲线，统计井点处不同储集体类型与波阻抗数据之间的关系。结合钻井时放空漏失表以及测井解释结论，得到缝洞储集体与基质碳酸盐岩在阻抗上的门槛值为1．57×107kg／（m2·s），据此可对目的层缝洞储集体作出三维雕刻。图5为反演体的一个过井剖面，可以看出界面以上为一套大的低阻抗地层，不整合面之下80ms范围内是主要的缝洞体发育范围，包含古岩溶垂向模式中的表层岩溶带、垂向渗滤带、径流溶蚀带以及潜流溶蚀带4个岩溶发育带。“串珠状”反射对应的缝洞体形态刻画明显，且除表层岩溶带外，较深部位的径流溶蚀带及潜流溶蚀带也是储层发育的优势带。界面之下80ms以下地层以高阻抗值的碳酸盐岩基质为主（深部高阻抗基岩已镂空）。

3．2．3 沿层波阻抗切片观察缝洞体分布规律

图4 约束稀疏脉冲反演流程图

图5 反演波阻抗体储集体雕刻剖面

图6 反演波阻抗体沿层切片揭示缝洞垂向发育规律

从波阻抗数据得到全区缝洞带宏观发育规律，结合井旁道阻抗曲线与井点储层类型统计出的不同岩溶区带反演波阻抗与溶洞发育的概率曲线，可在建模中加入深度域的反演阻抗体进行约束，为储层三维形态的表征刻画提供依据。

4 储层预测方法分析对比

分频解释技术与地球物理反演技术能从不同的角度提供储集体发育信息，但二者由于方法原理和数据使用方面存在差异，其预测结果也不尽相同。

分频解释技术的优势在于尊重原始地震数据，受人为因素影响小，转换至频率域后可得到高于传统地震分辨率的解释结果。通过与钻井资料对比可知，能够刻画不同频率强弱反射的边界，进而识别不整合面之下小时窗范围内发育的小型溶洞或者缝洞发育带。不足之处在于其解释结果并没有明确的地质含义，需要结合井点的标定以及对研究区的地质认识，来进行结果的判断解释。最终提供的结果仍以定性评价为主。

基于波阻抗的地球物理反演技术的优势在于能够得到具有地质含义的波阻抗数据体，并能够结合钻测井数据建立阻抗数据与储集体类型之间的定量关系。在对大型 “串珠状”反射储集体作出轮廓刻画的同时，还可提供井间储层类型刻画的定量约束条件。不足之处是反演结果的分辨率及效果受常规地震资料品质的影响，识别小型缝洞效果欠佳。

5 结语

缝洞型油藏储集体发育极具特殊性，较常规碎屑岩油藏非均质性更强，因此其储层建模及表征工作不能单独依靠井点数据进行井间的随机模拟，而是需要充分利用地震解释预测成果作为约束条件。分频解释技术和地球物理反演技术能够从不同角度反映缝洞带平面及纵向缝洞发育带的展布规律，并从定性及定量的角度提供建模所需的井间约束数据体。但在进行缝洞型油藏三维地质建模及表征时，除综合多种地震储层预测结果，选取合适的井间约束条件外，还要充分利用生产动态数据，对模型进行修正，以弥补地震储层预测成果及建模过程中随机模拟结果的不确定性。

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