基于叠前深度偏移的基岩潜山风化淋滤带储层预测

2021-01-28孙夕平韩永科王春明徐光成戴晓峰

岩性油气藏 2021年1期

孙夕平，张昕，李璇，韩永科，王春明，魏军，胡英，徐光成，张明，戴晓峰

（1.中国石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石油玉门油田分公司勘探开发研究院，甘肃酒泉 735000）

0 引言

基岩潜山风化壳在各大油气田都是非常重要的勘探领域，但面临着储层岩性复杂、物性差、储层类型复杂等难点，其主要储层类型有孔隙型、裂缝型、孔洞型、溶孔型等，属于双孔隙介质储层，地质分析和地震预测均有较大难度［1-4］。付红军［1］认为海拉尔盆地布达特潜山纵向分层分带，一般分为风化破碎带、裂缝、溶孔、溶洞发育带和致密带，并提出平面上受构造位置和断裂位置共同控制，断裂带附近和高部位更容易形成好的裂缝储层的观点。王蕊等［2］认为潜山风化壳的发育程度与裂缝的发育程度密切相关，而裂缝的发育程度和基岩岩石类型紧密相连，基岩岩石类型不同导致裂缝的发育程度不同，潜山风化壳在垂向上具有明显分带性。邹华耀等［3］提出潜山储层的储集空间主要是裂缝与溶蚀孔隙，构造运动及断裂作用控制了裂缝的形成，大气淡水淋滤导致溶蚀孔隙的形成。李建平等［4］也提出潜山受风化作用和构造因素的影响，花岗岩潜山在垂向上具有明显的分带性，潜山上的变质岩主要为千枚岩、片岩、石英岩、变质砂岩和少量动力变质岩。冀东、渤海、二连盆地等各油气田的实际研究均证实，多数潜山内幕目标具有孔-缝双孔隙类型、纵向分层分带的地质特征［5-9］。

基岩潜山地震储层预测难度较大，由于使用的地震资料分辨率和保幅性的限制，通常以潜山风化壳顶部风化淋滤带整套地层为对象，通过地震属性分析等手段进行储层预测，以刻画储层的形态、展布、异常特征为主，想进一步预测油藏参数及分布已无能为力，预测精度不高［10-11］。基岩潜山埋深较大，构造相对复杂，地震资料处理难度大，常规叠前时间偏移等处理手段难以准确成像，更难做到地震响应保幅。王建功等［12］通过观察剖面、等时切片等分析地球物理响应特征，研究风化壳储层形态特征，根据基岩潜山储层的地质认识判断储层的有效性。窦立荣等［13］从地质成因角度出发，认为风化淋滤带成层性不明显，但储层物性受风化淋滤带发育部位影响较大，通过地震储层预测技术刻画风化淋滤带有效储层。本文以酒西盆地青西凹陷鸭儿峡志留系潜山油藏为例，首先采用从近地表出发的整体速度建模技术和保真叠前深度偏移技术来提高复杂构造区地震资料成像准确性和保幅效果，然后将地震资料和地质资料相结合，建立潜山储层内幕分层结构，最后应用相干体和蚂蚁追踪等技术识别裂缝分布规律，在此基础上，结合地震振幅的分类特征预测基岩潜山内幕的有效储层厚度，以期达到实现基岩潜山内幕储层目标刻画的目的。

1 叠前深度偏移提升地震成像质量

酒西盆地青西凹陷鸭儿峡志留系变质岩油藏是我国最早发现的潜山油藏之一，属于中志留统泉脑沟组，是一套以海相为主的泥页岩、砂岩和灰岩遭受低级区域变质作用形成的浅变质岩，包括板岩、千枚岩、变质砂岩和结晶白云岩（图1）。其中千枚岩、变质砂岩基质的孔隙度小于2.5%，渗透率几乎为零，基质基本无储渗能力，其储集空间为裂缝。局部分布的白云岩储层既发育裂缝，也发育溶蚀孔洞。从裂缝成因分类来看，主要是褶皱作用和断层作用形成的构造裂缝，其次为风化作用和侵入体拱起形成的裂缝，多数裂缝发育区是几种成因裂缝的共同作用结果。志留系经历了多期构造运动，其裂缝也具有多期次性，其中早期构造裂缝多被白云石、方解石、石英等充填，而晚期构造裂缝则未充填或半充填，是油气储渗的主要空间［14］。

酒西盆地鸭儿峡志留系变质岩油藏的三维地震勘探始于1988 年，除了青西凹陷及周边地区（除窟窿山油藏）共30 km2面积的三维地震攻关是2002年采集的以外，其他三维地震资料分别为1988 年、1989 年、1992 年、1997 年采集，当时的采集技术较低，存在着单片三维资料面积小，面元偏大且不一致，主测线方位不同，覆盖次数偏低等问题，再加上激发、接收因素的影响，造成了这些三维地震资料的信噪比偏低，频带较窄［图2（a）］。为了提高该区地震资料品质，2009 年在玉门油田青西地区开展了二次三维地震采集，满覆盖面积为154 km2。2013年以来，为了提高志留系潜山顶面及内幕成像质量，采用了从地表出发的整体速度建模技术，对基岩潜山作了进一步处理，和老资料相比，新资料品质大大提高，主要表现在以下3 个方面：①成像方面，信噪比和成像精度均有了大幅提升；②断裂方面，断点位置、构造形态刻画更加清楚；③岩性保幅方面，新资料地震反射层位、层段波组特征明显，构造、沉积现象反射特征易于识别，较好地反映了储层横向变化特征（图2）。

2 深度域构造解释

2.1 深度域标定

常规的井-震标定是使用时间域地震资料，通过钻井分层与地震标志层对应关系，利用速度和密度曲线建立反射系数，提取子波制作合成记录与地震匹配，从而建立时深关系。在叠前深度偏移资料基础上开展构造解释和储层预测，“时深转换”变为“深深转换”，虽然地震资料，钻、测井资料都是深度域，但由于地震处理过程中建立的速度场并不是完全和地下真实情况一致，所以地震的深度和钻井深度经常会存在误差，仍需要通过地层对应关系进行标定，建立“深深关系”。

对酒西盆地青西凹陷鸭儿峡潜山的4 个主要地质界面：古近系间泉子段顶界（图3 中黄色线所示）、间泉子段底界（图3 中橙色线所示）、前白垩系顶界（图3 中绿色线所示）和基岩潜山顶面（图3 中红色线所示）进行标定。图3 中蓝色线所示地层界面由于没有井钻遇，推测为石炭系地层顶面。其中间泉子段顶界对应的地震界面为一中强振幅、连续性好的波谷反射，全区较易追踪解释，间泉子段底界为一强剥蚀面，与下伏地层呈角度不整合，在地震剖面上表现的削截现象非常明显，易于识别；前白垩系顶界为一强剥蚀面，与下伏地层呈角度不整合，在地震剖面上也表现为较明显的削截现象，标定的地震界面为一中强振幅、连续性好的波峰反射，全区也较易追踪解释；基岩潜山顶面的清晰呈现得益于叠前深度偏移效果的提升，鸭儿峡潜山顶面宽缓，西侧受509 断层控制，与青西凹陷白垩系烃源岩对接，油源条件有利。

2.2 构造特征

依据深度域地震资料解释的层位及断层结果，编制基岩潜山构造图（图4）。与钻井紧密结合，精细确定构造线及圈闭线，并对局部构造加大成图比例尺，使局部构造的形态更加清晰准确。鸭儿峡潜山整体为一夹持在近北东走向的509 断层和134断层之间的北高南低的狭长凸起区，潜山顶面整体表现为由北向南倾伏的鼻状构造，同时受南部祁连冲断带自南向北逆冲的影响，北西走向的逆断层非常发育，受多条北西走向的逆断层切割，形成了多个断块圈闭及断鼻圈闭。

鸭儿峡潜山经历了多期构造运动，断裂发育，在空间展布上具有多组系、多类型、多方向、多时期的特点，断层相互交错、相互切割，形成复杂的断裂体系，不同期次的断层对油藏所起的作用也有所不同。鸭儿峡潜山南部存在3 期3 组断层，即：印支—海西期北东向展布的134 断层、燕山早期的北东向展布的509 正断层和喜山期的窟窿山冲断带北西向逆冲断层。西侧509 断层起到沟通青西凹陷生油中心白垩系油源的作用，东部134 等断层对志留系油藏起封堵作用，北西向逆断层主要发育于晚白垩世—喜山期末期，平面上呈弧形带状平行展布，延伸距离较远，约6～10 km，走向近北西，断面南倾，断层面具有上陡下缓、上部发散、下部收敛的特点，浅部倾角为40°～70°，深部倾角为5°～10°，断距为50～700 m，钻探证实该组断层对鸭儿峡潜山志留系圈闭的形成和变质岩裂缝的发育具有重要的作用。

3 基岩潜山储层预测

3.1 基岩潜山储层特征

酒西盆地青西凹陷鸭儿峡志留系潜山地层岩性以千枚岩为主，夹薄层变质砂岩，局部发育白云岩，岩石类型主要有千枚岩、板岩、变质砂岩，局部分布侵入岩及碳酸盐岩，储集空间主要为裂缝和局部发育的溶蚀晶洞。储集类型大致可分为3 种：①溶洞-裂缝复合型。此类储层裂缝和孔洞都很发育，具双重孔隙介质特征，该类储层能获得高产，是研究区内最好的储集层，潜山内白云岩属于此类储层。②裂缝-孔隙型。储集空间基本为裂缝，溶蚀孔洞不发育，虽有一定数量的微孔隙，但裂缝是主要的储渗条件，该类储层也能获得较高产能，亦为本区块较好的储集层，研究区内的变质砂岩属于此类储层。③裂缝型。该类储层在志留系潜山中最为常见，其基质孔隙相对不发育，主要以裂缝及微裂缝为储集空间。基质平均孔隙度为2.3%，储层空气渗透率一般小于0.1 mD。志留系潜山储层物性整体较差，但裂缝发育带储层物性大大改善，有效渗透率为2.0～10.0 mD。因为裂缝的发育，该类储层也往往能获得较高产能，志留系潜山中千枚岩、板岩属该类储层。

鸭儿峡志留系潜山储层为志留系泉脑沟组（S2q），自上而下可以分为3 段：紫色段、间杂段及灰绿段（图5），各层段储层物性变化较大，紫色段孔隙度较小，间杂段变大，随着埋藏深度的增加，灰绿段裂缝孔隙度又逐渐变小，中间段即间杂段为主要储层段。钻井揭示：紫色段储层孔隙度约为1.0%，渗透率约为2.5～5.0 mD；间杂段储层孔隙度约为1.0%～1.1%，在平面上孔隙度和渗透率具有较好的一致性，存在东部、中部和西部3 个近南北向的高值带，且东部、西部带的孔隙度和渗透率高于中部带；灰绿段由于钻达的井较少，加之随埋藏深度变大，孔隙度和渗透率明显降低，孔隙度一般小于1.0%，渗透率约为5.0～10.0 mD。根据以上钻井揭示的鸭儿峡油田志留系泉脑沟组裂缝孔隙度、渗透率的纵横向特征可知，该段储层非均质性强，受裂缝发育、风化壳的风化淋滤作用控制明显。

3.2 基岩潜山风化淋滤带储层刻画

根据地质和钻井分层情况可知，鸭儿峡志留系潜山储层总体厚度约为500 m，中间间杂段为主要储层发育段。以三维地震叠前深度偏移数据体为基础，利用蚂蚁追踪和地震属性技术，针对风化淋滤带分3 个层段进行了裂缝预测和储层预测。

近些年来，随着复杂构造成像需求增加，叠前深度偏移方法研究和工业化水平提高很快，资料保幅性得到明显提升。叠前深度偏移的保幅性影响因素主要来自2 个方面：一是成像准确性。能量聚焦程度高，反射特征保持越好，速度模型越准确成像越真实。二是来自叠前偏移算法。基于射线法的算法没有考虑地震波传播的动力学特征，传统单程波动方程只能保证相位信息的正确性，保证不了振幅保真，近些年发展起来的基于解耦思想的单程波方程及逆时偏移等双程波动方程考虑了介质参数变化对地震波振幅的改造，偏移结果更为保幅［17-19］。通过该技术方法的使用，叠前深度偏移资料成像效果和保幅性得到明显改善，适用于刻画和描述基岩潜山风化淋滤带储层。

如前所述，通过以上两方面技术方法的使用，叠前深度偏移资料成像效果和保幅性得到明显改善，适用于刻画和描述基岩潜山风化淋滤带储层。图6 是穿过鸭儿峡潜山典型井的连井地震剖面，该剖面上振幅呈现较为明显的分层性，上部紫色段地层为低频强振幅、连续性好，中部间杂段地层为低频相对强振幅、连续性一般，下部灰绿段地层为杂乱特征，风化作用弱，与老地层岩性耦合［20-21］。根据特征分析和地层对比，针对志留系潜山风化淋滤带进行了分层解释和预测。

研究区内裂缝整体较为发育，采用相干体与蚂蚁追踪相结合的技术方式来分层刻画裂缝［22］（图7），可知，北部鸭儿峡志留系油藏富集区与预测裂缝发育区结果较吻合，南部目标区预测裂缝亦较发育。该区裂缝以构造缝为主，受控于印支—海西期北东向展布的134 断层、燕山早期的北东向展布的509正断层和喜山期的窟窿山冲断带北西向逆冲断层。

利用地震均方根振幅属性对潜山风化壳储层发育区进行分层预测（图8）可知，各个层段储层呈团块状分布，与鸭儿峡志留系油藏的有利储层分布规律基本一致。

3.3 油藏特征

鸭儿峡潜山位于青西凹陷509 断层东侧，志留系潜山及古近系砂岩储层通过509 断层与凹陷内白垩系有效烃源岩直接对接，油源条件有利。509断层是被证实了的油源大断裂，通过509 断层，青西凹陷内生成的油气自西向东运移到鸭儿峡、老君庙及石油沟，并大规模成藏。

图9 对鸭儿峡潜山志留系潜山风化淋滤带分层刻画，以裂缝发育程度和地震振幅分类为依据求取储层厚度，如图9 所示，鸭儿峡潜山北部是油藏开发主体部位，根据油藏开发情况圈定出高产油藏区（图9 中阴影区），与预测出的风化淋滤带储层厚度对应良好，即储层厚度大的部位为主要油气富集区，证实了风化淋滤带储层预测具有较高可信度。

鸭儿峡潜山南部定型于喜山期。喜山期构造活动强烈，发育一系列断层将该区切割成多个断层圈闭和断鼻圈闭，同时构造活动有利于志留系潜山变质岩裂缝的发育，形成了有效储层，可形成有利的岩性-构造复合圈闭。