基岩气藏孔缝储层预测及主控因素分析

2016-09-02陈国文沈亚韩冰朱绪峰王旭张海军杨泰

长江大学学报(自科版) 2016年14期

关键词：基岩气藏曲率

陈国文，沈亚，韩冰，朱绪峰，王旭，张海军，杨泰

(中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司研究院地质研究中心，河北涿州 072751)

基岩气藏孔缝储层预测及主控因素分析

陈国文，沈亚，韩冰，朱绪峰，王旭，张海军，杨泰

(中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司研究院地质研究中心，河北涿州 072751)

东坪地区位于柴达木盆地西北部阿尔金山前带，东坪气藏是国内近年来新发现的首个大型基岩气藏。岩心、薄片资料分析表明，东坪地区基岩岩性复杂，主要发育花岗岩和片麻岩，局部发育片岩。储集空间类型丰富，构造缝、溶蚀缝和溶蚀孔并存。研究表明，溶蚀作用形成大量基质孔，改善了储层物性，成为有效储层，而裂缝是关键因素，具有储集空间和渗流通道的双重作用，对于改善基岩储层的储渗条件起着重要的作用。针对研究区岩性和储层复杂的地质特征，充分利用高品质的宽方位地震资料，首先应用先进的流体活动性属性刻画溶蚀孔储层分布，精细描述储层空间形态分布特征；再利用曲率属性识别微小断裂的优势，准确描述基岩内幕裂缝发育的强度和方向；最后应用属性比例融合技术成果综合评价孔缝储层，明确储层的主控因素。

基岩气藏；孔缝储层；流体活动性；最正曲率；主控因素

随着油气勘探的不断深入，基岩油气藏已经成为非沉积岩储层研究关注的热点。目前，基岩油气藏在古地台(北美和南美)、年轻地台(西西伯利亚、西欧)、中生代地层(越南大陆架)、年轻褶皱造山带的山间坳陷(委内瑞拉)均有发现[1]。我国在渤海湾盆地的辽河断陷、济阳凹陷、三塘湖盆地、柴达木盆地昆北断阶带、马北等地区也已发现多个基岩油藏[2～5]。东坪气藏为国内近年来新发现的最大基岩气藏，具有规模大、含气丰度高等特征。但由于研究区岩性及储层等地质条件特殊，储层非均质性强，油气富集程度受孔隙度和渗透率共同影响，油气分布不均，主控因素不明确，制约了油气勘探开发进程。为此，笔者应用宽方位高精度地震资料，结合钻、测井资料，在研究基岩油气藏的形成条件和特征的基础上，通过应用先进的现代体属性(流体活动性属性、曲率、属性比例融合等)，开展了东坪地区基岩孔缝储层预测研究，明确了东坪基岩气藏控制因素，对于指导基岩油气藏的勘探、评价及开发具有重要意义。

1　基岩气藏基本地质特征

东坪地区位于柴达木盆地阿尔金山前东段，西面为茫崖凹陷与大风山凸起，东面为昆特依地区及冷湖构造带。整体表现为一南倾斜坡背景，受近SN向断层控制，在东坪地区形成大型南倾鼻状隆起。中生界-古近系的控制断层形成早，具有古鼻隆或古斜坡背景。东坪鼻隆由于受坪东、坪西、东坪1号及小断层的控制，形成了DP1号和DP2号断背斜构造(图1)。

东坪气藏整体表现为以侏罗系源岩为基础，具有多阶断裂纵向疏导，不整合、优质砂体横向疏导等特征。纵向上形成的5套含气层系均已获得工业气流，其中东坪地区基岩气藏底部为底水所托的块状花岗岩、片麻岩岩体，储集空间为裂缝及溶蚀孔，具有双重孔隙结构。多期次断裂活动控制了裂缝发育带的分布及溶蚀孔发育程度。气藏内部受裂缝分布、岩性变化及储层非均质影响，表现为在纵向单井剖面上不同井段含气性差异较大，在横向上气层变化较快，井与井之间存在差异。

图1　东坪地区基岩气藏成藏模式图(据文献[6]，有修改)

2　基岩孔缝储层分布预测

地震资料中包含有丰富的岩性、物性等信息，地下岩石的岩性、孔隙、流体性质的变化必然引起地震反射特征的变化。因此，可以利用地震属性信息特征研究储层的变化规律，考虑东坪地区基岩气藏储层类型丰富等因素，充分利用高品质、宽方位、高密度地震数据，应用丰富的现代体属性(流体活动性属性、曲率、属性比例融合)表征储层分布特征，明确孔缝储层空间分布规律。

2.1溶蚀孔储层分布特征

东坪地区基岩储层孔隙主要为溶蚀孔隙，该区储层孔隙度主要分布在2.0%～6.0%之间(平均为4.7%)；渗透率主要分布范围0.05～1.0mD(平均为0.711mD)。对于渗透性储层，可以应用流体活动性属性预测储层空间分布特征。流体活动性属性技术是美国加利福尼亚大学劳伦斯伯克利国家实验室在对低频域流体饱和多孔介质地震信号反射简化近似表达式研究的基础上开发的一套饱和多孔介质储层流体预测技术[7，8]。

(1)

式中：M为流体活动属性(因子)；A(ρf/η)为流体函数；ρf为流体密度，g/cm3；η为流体黏度，mPa·s；K为储层渗透率，mD；f为地震频率，Hz；r为地震振幅，m。

从过构造主体部位的连井剖面(图2(a))看，基岩顶面及内幕反射具有强振幅的特征，与围岩具有明显的地震反射差异，由于DPH102井区岩性以花岗片麻岩为主，岩性较为稳定，该种振幅变化可能是由于储层物性及流体性质的差异引起的。从相应的流体活动性属性剖面(图2(b))看，该属性反映了地震数据低频段振幅谱的斜率，基岩顶面具有较强振幅变化的响应特征，这正是基岩储层孔隙及流体引起的异常响应。

图2　DPH102井区常规剖面及流体活动性属性剖面

从不同深度流体活动性进一步明确了东坪地区基岩气藏溶蚀孔储层空间分布规律。东坪地区溶蚀孔普遍发育，受风化作用影响大，储层以风化层和半风化层为主，受古地貌影响，构造高部位受风化淋滤作用影响越强，溶蚀孔越发育；随着埋藏深度增加，溶蚀孔在平面上的分布面积减小，同时储层物性条件也相对变差(图3)。

图3　DP1井区不同深度流体活动性属性平面图

2.2裂缝发育带分布特征

裂缝既是储集空间又是渗流通道，具有双重作用。地震属性参数研究表明，裂缝的发育对振幅、频率、相位、能量都会产生一定的影响，弱振幅、低频率、杂乱相位、能量相对变低、吸收系数高低等都是研究区断层和裂缝发育的地震反射特征。

曲率属性是一项较新的技术，可以有效反映线性特征及局部形状变化，在反映断层、裂缝、地貌形态变化方面，与其他属性对比具有明显优势。对于三维地震资料，在任意方向可得到一个曲率，因此可得到无数个法线曲率[9]。曲率是曲线的二维特征，曲率可以定义为角度W对弧长S的变化率(dw/ds)，利用圆的属性可以导出曲率K与曲率半径R的关系：

(2)

实际生产中，曲率还包括最小曲率、最大曲率、最负曲率、最正曲率、倾向曲率、走向曲率、平均曲率、最小曲率方位和形态指数等。在刻画断裂、地质体时发现，最正曲率、最负曲率是最易计算也是最常用的曲率属性。

针对基岩裂缝储层，利用构造导向滤波技术的优势，使地震剖面上断点更清晰，在该基础上利用相干、曲率、玫瑰图等技术识别微小裂缝，从而预测东坪地区裂缝发育的密度和方向。从东坪地区基岩顶面玫瑰图(图4(a))可以看出，DP1井区主要发育2组方向的断裂，分别为北西走向和南东走向，其中构造主体以北西方向为主，断裂的走向与晚期构造运动活动密切相关，尤其受构造东侧的坪东断层影响较大，发育北西向断裂。从反映裂缝强度的最正曲率属性(图4(b))上看，DP1井区裂缝发育，受构造应力作用影响，裂缝在靠近坪东的区域发育程度最高。

图4　东坪地区基岩顶面玫瑰图及最正曲率属性平面图

2.3孔缝储层分布预测

属性比例融合技术是通过多个相关性小的单一属性(数据体A和数据体B)，通过算法变换，将数据体A和数据体B按一定比例重新构造一个新的数据体C。数据体C是多种独立信息的重构，反映的信息更加丰富[10]。该次研究将反映裂缝的最正曲率属性和反映储层细节的流体活动性属性融合，可以更加清晰地反映孔缝储层的空间变化规律(图5)。

图5　DP1井区属性融合剖面及平面图

3　孔缝储层综合评价

东坪地区溶蚀孔储层分布广泛，构造高部位尤为发育，溶蚀孔储层靠近基岩顶面，受风化作用影响较大，可形成良好的孔洞型储层空间，在风化层和半风化层中均有发育，且厚度较大。

东坪地区裂缝发育，类型丰富，既有构造缝也有溶蚀缝，对基岩物性具有明显的改善作用，一方面扩大了储集空间，增加了孔隙度，另一方面连通了原有的孔隙。曲率属性对裂缝发育有着明显的检测作用，由于地震预测尺度较大，预测以构造裂缝带的强度和延伸方位为主。

受构造应力和基岩风化剥蚀、淋滤共同作用，多井钻探证实，DP1井区为溶蚀孔和裂缝混合型基岩储层类型。综合构造、沉积及晚期断裂对储层的改造作用进行评价，将DP1井区划分为Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ类(图6)。Ⅰ类区主要分布于构造高部位，构造位置有利，基岩表层风化层发育，为裂缝的集中发育区，是油气保存和储集的最佳场所；Ⅱ类区主要分布在构造较低部位，基岩表层风化层发育，裂缝相对发育，油气保存和储集条件仅次于Ⅰ类区；Ⅲ类区主要分布于构造低部位，风化层钻遇厚度小，裂缝相对不发育，是钻探的最具风险区。

Ⅰ类储层发育区，位于坪东断层附近，裂缝改造作用强，风化层发育，处于构造东翼，井网较密，钻井揭示该区储层品质高，是油气聚集的最佳场所。其中位于裂缝发育区的DP1井、DP103井、DP104井、DP105井、PH1-2-6井、P1-2-7井等6口井均获得高产，日产量累计达到130×104m3，平均日产21.6×104m3。

图6　DP1井区综合评价图

Ⅱ类储层发育区，风化层发育，裂缝改造作用次之，同样处于构造高部位，井网较密，钻井揭示该区储层总体上品质较高，是油气聚集的有利场所。该区钻探的DP101井、P1H-2-3井、P1-2-4井等3口直井日产量累计达到33×104m3，平均日产量为11×104m3；DPH102井、P1H-2-1井、P1H-2-2井、P1H-2-4井、P1H-2-5井、P1H-2-7井等6口水平井累计日产254×104m3，平均日产42×104m3。该区位于构造高部位，地层倾角小，适合水平井钻探，为下步重点加快开发进度区域。

Ⅲ类储层发育区，位于构造低部位，风化层发育，但裂缝改造作用较弱，井网稀疏，目前只钻探了DP4井和DP2井，基岩储层以含水为主，该区为下步探索含气性区域。

4　结语

宽方位角地震数据由于波形信息丰富、偏移成像精度高等特征可获得高质量的地震成像，对非均质性储层预测具有明显优势。应用现代体属性具有几个方面的优势：一是充分考虑倾角及方位角信息，利用曲率及相干属性有助于小断裂的识别，能够准确预测裂缝发育方向和密度，提高裂缝检测的客观性；二是考虑了有效频带内地震反射波振幅随频率的变化率，利用流体活动性属性精细刻画储层，有利于研究优质储层的形态分布特征。通过属性比例融合技术，对反映断裂的曲率属性和反映储层的流体活动性的优势结合，能够更好地对基岩孔缝储层进行准确描述，形成了一套针对复杂基岩孔缝储层预测的新思路和方法。在此基础上开展储层综合评价，并根据实际钻探结果，明确了基岩气藏的主控因素，对于基岩气藏的勘探开发具有重要的指导意义。

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[编辑]龚丹

2015-10-16