塔中顺南地区奥陶系缝洞型储层地震响应特征正演模拟分析

王保才,刘 军,马灵伟,李宗杰,钟学彬

(1.中国石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探开发研究院,新疆乌鲁木齐830011;2.中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院,湖北武汉430074)

塔中顺南地区位于塔里木盆地腹部,区域构造位置位于塔中1号断层下盘、满加尔坳陷南斜坡,南与卡塔克隆起相连,东与古城墟隆起相邻。勘探研究表明,该区奥陶系碳酸盐岩具有储层发育的地质条件及成藏基础,储集空间类型以岩溶缝洞为主,勘探已在奥陶系碳酸盐岩多个层系钻遇储层和油气,展示该区良好的勘探开发前景[1-2]。但奥陶系碳酸盐岩缝洞型储层埋藏深度大(>6500m),地质情况复杂,岩溶发育强度总体较弱[3-4],储层厚度不大,储层与非储层段地球物理特征差异小[5],加之深层地震反射信号弱,信噪比低,反射特征不明显,给储层的地震响应特征认识及有效预测评价带来诸多难题[6-7]。

针对研究区域目标储层反射特征不清及储层预测难度大等问题,基于顺南地区三维地震资料,在研究目标储层反射特征的基础上,结合区内钻井、测井及地质综合解释等资料,分层系建立符合地下地质特征的缝洞型储层地震地质模型[8-10],采用非均匀介质波动方程并基于交错网格有限差分格式进行数值模拟[11-13],正演模拟观测系统依据实际野外采集参数进行设计,通过改变储层结构形态、空间发育规模、发育位置(碳酸盐岩顶部、中部及内幕)等因素来研究目标储层响应的运动学及动力学特征,进而建立顺南地区奥陶系碳酸盐岩缝洞型储层地震识别模式,力求为该区不同层系内缝洞型储层的有效预测提供依据。

1 研究区域地质背景及地震响应特征

表1 塔中顺南地区奥陶系岩石物理参数

注:“▽”表示地层未钻穿。

图1 顺南地区奥陶系过SN1-SN5-SN4井地震时间偏移剖面

2 理论模型建立及地震响应特征分析

结合钻井、测井及地震解释资料,依据研究区域奥陶系地层结构及各地层岩石物理参数,建立一间房组内部不同位置发育厚度为25m缝洞型储层模型(图2)。储层等效速度为5600m/s;上覆良里塔格组速度为4950m/s;恰尔巴克组厚度为20m,速度为5235m/s;一间房组厚度为122m,速度为5950m/s;下伏鹰山组速度为5980m/s。

依据实际地震资料目标层位地震子波类型及频谱特征,正演模拟采用主频为22Hz雷克子波。

图2 一间房组内部不同位置储层发育的理论模型及模拟地震记录a 无储层发育; b 顶部储层发育; c 中部储层发育; d 底部储层发育; e 模拟地震记录叠合显示

3 实际储层模型建立及地震响应特征分析

3.1 一间房组缝洞型储层模型及地震响应特征分析

利用非均匀介质波动方程进行正演模拟计算,正演模拟采用与地震资料采集接近的观测系统:炮间距50m,道间距50m,排列长度5950m,满覆盖次数为60次;地震激发子波为主频22Hz雷克子波。

3.2 奥陶系内幕缝洞型储层模型建立及地震响应特征分析

顺南地区奥陶系鹰山组及蓬莱坝组地层较厚,各地层之间及储层与非储层之间岩石物性差异不大(表1),实际地震剖面中奥陶系内幕主要表现为弱—中强反射特征,缝洞型储层地震波场特征十分复杂。为了建立奥陶系内幕缝洞型储层与地震响应波场特征之间的关系,建立如图4a所示的储层模型,各地层厚度及岩石物理参数与一间房组缝洞型储层模型一致。

奥陶系内幕缝洞型储层模型设计(图4a)及其研究目的如下。

1) 设计了8个发育规模不等的孤立缝洞单元(纵、横向尺度分别为:①10m×20m;②10m×20m;③20m×20m,④20m×40m,⑤20m×80m,⑥20m×200m;⑦20m×200m;⑧40m×200m),其中缝洞体单元①的充填等效速度为2000m/s,⑦的充填等效速度为4800m/s,其余的均为5200m/s;目的是研究不同发育规模孤立缝洞体单元的地震响应波场特征。

2) 设计了3个不同发育规模的缝洞群,缝洞群A的单个缝洞体发育规模约为8m×40m,缝洞群B的单个缝洞体发育规模约为12m×100m,缝洞群C的单个缝洞体发育规模约为15m×200m;缝洞体充填等效速度均为5600m/s;目的是研究不同发育规模缝洞群产生的地震响应波场特征。

3) 设计了3条不同断距和不同样式的断裂带,F1和F3均为纵向断距40m的正断层,F1断裂宽度为50m,F3断裂宽度为20m;F2为纵向断距0的走滑断层[15],断裂宽度为50m;断裂带内充填速度为5700～5900m/s;目的是研究高角度、不同断距及不同样式断裂带产生的地震响应波场特征。

图4 奥陶系内幕缝洞型储层模型及地震响应特征a 奥陶系内幕缝洞型储层模型; b 正演模拟偏移剖面; c 正演偏移剖面中提取的均方根振幅曲线(归一化后)

图4b为奥陶系内幕缝洞型储层模型正演模拟数据的偏移剖面,可以看出:

1) 不同发育规模的孤立缝洞体单元在地震剖面上对应为“串珠状”反射特征,串珠状反射能量强弱与缝洞体空间发育规模正向相关(图4c),即缝洞体发育纵、横向尺度越大对应串珠状反射能量越强(②—⑥与⑧对比);相同发育规模缝洞体与围岩波阻抗差异越大对应串珠状反射能量越强(①与②,⑥与⑦对比);同时,在地震剖面上缝洞体识别能力不仅与缝洞体空间发育规模有关,还与缝洞体内充填的速度大小有关,充填速度越小在地震剖面上可识别缝洞体规模越小(①与②对比)。

2) 小规模(8m×40m)缝洞群在地震剖面上对应为杂乱弱反射特征(图4b中A位置),随着缝洞群规模增加,缝洞体之间产生的绕射波相互干涉,在地震剖面上形成杂乱中强振幅异常(图4b中B—C位置)。

3) 高角度正断层在地震剖面上存在明显的同相轴错断;对于断裂宽度较大的断裂带,由于断裂带与两侧围岩存在波阻抗差异,表现为沿断裂带长“串珠状”振幅异常(图4b中F1与F3对比);走滑断层无纵向断距在地震剖面上为空白反射(图4b中F2)。

可见,正演模拟结果与实际地震剖面中断裂带反射特征吻合。

4 奥陶系缝洞型储层地震识别模式建立

基于以上非均匀介质正演模拟结果建立了顺南地区奥陶系顶部(一间房组)及内幕(鹰山组、蓬莱坝组)缝洞型储层与地震响应特征之间的关系,结合实际地震剖面的精细解释,归纳并建立了顺南地区奥陶系缝洞型储层地震响应特征及识别模式(表2)。

表2 塔中顺南地区奥陶系缝洞型储层地震响应特征及识别模式

5 结束语

建立复杂储层与其地震响应之间的关系是利用地震资料进行碳酸盐岩缝洞型储层地震响应特征识别与储层预测的关键,正演模拟技术为研究塔中顺南地区奥陶系缝洞型储层地震响应特征提供了一种方便有效的手段。基于正演模拟结果的对比分析,可以建立缝洞型储层的地震识别模式,有利于提高研究区域缝洞型储层波场特征的认识,降低储层预测的风险。然而,由于碳酸盐岩自身结构的复杂性及地下地质体异常的多解性,地震识别模式并不是一成不变的,后续应结合更多的新钻井资料,对塔中顺南地区奥陶系缝洞型储层地震识别模式作进一步验证和完善。

参 考 文 献

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