中拐凸起石炭系火山岩储层预测

党玉芳，贾春明，姚卫江，仲伟军，熊 婷

(中国石油新疆油田公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆 乌鲁木齐 830013)

1 概况

准噶尔盆地西部隆起中拐凸起位于玛湖凹陷、盆1井西凹陷和沙湾凹陷之间，为近北西—南东向展布的继承性正向二级构造单元，面积约1 500 km2。其上石炭系勘探程度相对较低，顶部存在较大范围的古构造群，是断层—岩性圈闭发育的有利部位。研究显示该区石炭系存在高产工业油藏，是油气富集的有利区，也是未来油气勘探的有利领域。由于火山岩油气地质特征复杂，岩相变化快，物性变化大，地震响应特征复杂，规律性差，所以火山岩有利储层预测成为勘探的重点，但相对于沉积岩而言，其岩相识别和储层预测难度较大。

为此，首先采用基于地震属性的定性解释技术，优选相关敏感属性确定火山岩的平面展布形态;其次，利用相干技术和地震相剖面分析刻画火山岩有利储层的几何形态;再次采用地震反演技术，通过平面和剖面综合分析确定火山岩有利储层的纵向规模;最后表征出石炭系有利储层发育的确切位置。

2 基于地震属性预测火山岩平面分布

2.1 瞬时频率、相位属性

常规地震属性，特别是振幅属性，对砂岩储集体更为敏感，但火山岩相识别和预测中，不能仅依靠常规地震属性。本文采用瞬时相位、瞬时频率、振幅属性和相干属性等多技术融合，对火山岩岩性及相带进行综合预测，从而精细刻画有利储层分布范围［1］。

由于特殊的沉积环境，火山岩高频成分严重发散，其上覆沉积地层对地震波的频散作用强，最终导致火山岩呈现低频现象［2－3］。因此，采用瞬时频率属性进行火山岩储层预测。图1反映了具有低频特征的火山岩分布范围，通过蓝色、绿色低频分布范围可以粗略勾绘出火山岩展布范围。

瞬时相位与反射强度无关，仅反映了事件的连续性。因此在识别爆发相与溢流相边界时，可见明显的边界条带。金龙5井区的地震相特征在瞬时相位剖面上表现出与周边围岩明显的响应差异。

2.2 相干属性

三维相干技术可以通过检测同相轴的不连续性，对断层、特殊岩性体进行识别。本征值结构的高分辨率相干体分析技术是以多道和多个子体为对象，进行单个或多个统计意义下的地震属性的提取，相比传统的相干分析技术(单道或多道)，能得到更多的反应地震波形内涵的特征参数，能更有效地揭示裂缝、岩性等储层各向异性的特征，清晰描述地质体产状的细微变化［4］。本文利用基于本征值结构的高分辨率相干体分析技术，结合水平切片技术对火山岩的分布范围进行了预测。

2.3 目标预测

通过对重新处理的中拐—五八区连片三维资料进行高分辨率本征值相干计算，沿石炭系顶界的相干体时间切片上，断层清楚，火山口和火山岩体分布范围清晰(图2)。古构造分析图中可以看出，相干体切片上指示的火山岩发育区与凸起的顶部的古构造发育区基本吻合。凸起顶部主要发育三个古构造区，克021井位于中部的较小的古构造区，克021井北部的古构造区目前还没有钻探，金龙5井位于南部最大的古构造区。从钻探情况来看，只有金龙5井钻遇了大套的花岗岩，其余多以中基性火山岩为主。

图2 工区有利火山岩相干属性(左)和石炭系沉积前古构造图(右)

3 基于地震相刻画火山岩有利目标

火山岩体的地震刻画，通常使用依据地震反射结构的“相面法”，这种方法受到地震资料品质、不同火山岩组合和多期次叠置的综合影响，刻画精度低。本文采用钻井资料、岩性解释结果和岩心刻度测井，确定火山岩的旋回和期次，结合测井刻度地震和火山结构模式，利用地震反射结构确定火山岩空间展布［5］。

中拐—五八区连片重新处理三维地震剖面上，花岗岩展现出内部杂乱、板状和不连续反射特征，局部具有乱岗状反射特征，不存在底界面;中基性火山岩顶部具有强振幅—较好连续性地震反射特征，底部为弱振幅反射;剖面内部表现为倾斜层状反射特征，具有局部中弱振幅—连续性较好的反射特征(图3)。

图3 过克021—拐26—金龙5—金龙10—金龙6井地震解释剖面

据此，通过精细目标解释，刻划了花岗岩分布区及中基性火山岩体的分布范围，确定了火山岩断层—岩性和岩性圈闭。

4 基于地震反演进行有利火山岩预测

4.1 基于层序体和倾角体约束阻抗反演

在常规地震剖面研究基础之上，结合叠后反演，进一步落实研究区石炭系火山岩岩性岩相的纵向展布特征。研究认为，利用声波时差曲线可区分火山岩和其它岩性。由波阻抗—电阻率交会图可以看出，不同岩性波阻抗特征差异明显，阻抗量版可以较为明显地区分不同类型的岩性(图4)。小于10 000(g·cm－3)·(m·s－1)为沉积岩，10 000 ～ 15 000(g·cm－3)·(m·s－1)为喷出岩(包括火山角砾岩和熔岩)，大于 15 000(g·cm－3)·(m·s－1)为侵入岩(花岗岩)。

图4 中拐凸起石炭系阻抗量版

针对火山岩储层形成条件复杂、控制因素多、储集空间类型多样、非均质性强等特点［6－7］，采用基于层序体和倾角体约束阻抗反演技术进行预测。该方法引入经特殊滤波之后形成“无数”个沉积层序来引导内插、外推时的产状控制，以准确定义层间接触关系，从而建立更准确的低频模型。在最终进行反演时，再进一步导入计算每个采样点处的倾角值形成的倾角体进行横向加权控制，得到误差函数能量全局最小的波阻抗体［8－9］。该方法准确地描述了火山岩体反射结构及纵、横向变化特征，为火山岩岩相展布特征描述提供依据。

图5 过克021—金龙5—金龙10—金龙6井石炭系波阻抗剖面

结果表明，研究区内自南向北波阻抗有明显变化，可以大致区分喷出相、侵入相和沉积相，对火山岩体的纵、横向变化特征有了一个大致的刻画。金龙5井、拐26井花岗岩表现为高阻抗，金龙10井、金龙6井角砾岩、熔岩表现为中等阻抗特征(图5)。中拐石炭系主要发育喷出相、火山沉积相，局部发育侵入相。金龙10井区是石炭系岩性岩相最有利区带。

4.2 基于地质统计模拟的地震约束测井曲线反演

常规波阻抗反演不能有效区分火山角砾岩、基质孔发育熔岩(储层)与较致密的熔岩(非储层)，需通过归一化处理后的电阻率实现有效区分(图6)，小于0.4 Ω·m为沉积岩，0.4～0.8 Ω·m为火山角砾岩和基质孔发育熔岩(储层)，0.8～1 Ω·m为致密熔岩及花岗岩。

在基于层序体和倾角体约束阻抗反演的基础上，进一步采用多属性神经网络模拟方法估算电阻率，在空间上预测火山角砾岩和熔岩的展布特征。

图6 波阻抗与归一化电阻率交会图版

图7 多属性神经网络模拟剖面

多属性神经网络模拟的结果显示，预测电阻率与实测电阻率的相关性达到0.86。位于石炭系顶部的风化、剥蚀、淋滤层，电阻率均较低，大都小于0.4 Ω·m;拐26井和金龙5井电阻率值均接近1 Ω·m，为非常致密的深层侵入相花岗岩(非储层);而金龙10—金龙101—金龙061—金龙6井(图7)位于火山喷发的主体部位，为火山角砾岩及熔岩，电阻率0.4～0.8 Ω·m。

4.3 有利岩性、岩相预测

通过地震多种属性分析、相干分析、地震相分析和地震反演技术的综合应用，采用多技术综合叠图法，可以得到研究区火山岩预测分布图。如图8所示，研究区石炭系主要发育爆发相、溢流相、火山沉积相，局部发育火山通道相。其中，安山岩代表的溢流相主要分布于中拐凸起东斜坡带;凝灰岩及凝灰质砂砾岩代表的火山沉积相主要分布于克031—红021—红019井区以西;火山角砾岩代表的爆发相主要分布在西部火山沉积岩和东部安山岩之间，包括金龙14—拐16—金龙10—金龙6—拐10井井区一带;相对而言，玄武岩及花岗岩分布较为局限。上述研究表明，研究区储层以爆发相及溢流相的火山角砾岩及安山岩为主，因此金龙10—金龙6井区块是石炭系岩性岩相最有利的区带。

图8 中拐凸起石炭系火山岩分布预测

5 结论

(1)综合利用地震属性—相干分析—地震相分析—地震反演分析叠图法预测火山岩有利储层空间展布，能较好地解决因断层较多、储集空间纵向与横向连续性较差而产生的预测多解性问题。经过金龙10井的钻探验证，该方法具有较高的准确性。

(2)这种综合预测火山岩有利储层分布的方法，能有效地分析石炭系火山岩储层叠置关系，确定有利储层的发育位置及分布范围，解释储层厚度。在此研究结果指导下钻探的金龙101、金龙102、金龙103均获得了高产工业油流。

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