哈拉哈塘地區縫洞集合體地震特征研究

張亮亮，劉永雷，王建忠，安海亭,李相文，梁國平

(1.西安石油大學，陜西西安 710065；2.中國石油東方地球物理公司研究院庫爾勒分院)

哈拉哈塘地區縫洞集合體地震特征研究

張亮亮1,2，劉永雷2，王建忠2，安海亭2,李相文2，梁國平2

(1.西安石油大學，陜西西安 710065；2.中國石油東方地球物理公司研究院庫爾勒分院)

哈拉哈塘地區主要目的層為奧陶系碳酸鹽巖，儲集層主要以縫洞型儲集體為主，非均質性強，其地震響應特征主要表現為“串珠”狀反射。以高精度三維疊前深度偏移地震資料為主，結合鉆井、測井、地質、生產動態特征等綜合信息，分析各種縫洞型儲集層及其相互組合的縫洞集合體的地震響應特征，認為“串珠”狀反射、片狀強反射、雜亂反射是該區洞穴及孔洞型儲集層的主要地震響應特征；洞穴及孔洞型儲集層由于斷裂和有效裂縫的溝通作用，可以形成流體能夠在其內部流動的大型縫洞集合體，而大型縫洞集合體是在該區勘探部署的主要研究對象；在鉆探部署的時候，優先選擇縫洞集合體的高部位。

哈拉哈塘地區；縫洞集合體；碳酸鹽巖；地震特征

哈拉哈塘地區位于塔里木盆地塔北隆起中段，是塔北隆起的一個次級構造單元，其東西兩側分別為輪南低凸起和英買力低凸起。對該區的高精度地震勘探從2008年的哈6三維開始，至今已整體部署采集約4 400 km2三維地震。鉆探結果表明，該區奧陶系碳酸鹽巖受多期表層巖溶作用[1-2]，多個層系巖溶儲集層發育，良里塔格組、一間房組及鷹山組均鉆遇儲集層并獲工業油氣流。以巖溶發育主控因素作為主要的區帶劃分依據，哈拉哈塘地區奧陶系碳酸鹽巖由北向南依次可劃分為潛山巖溶區、層間巖溶-順層改造區、層間巖溶-臺緣疊加區、層間巖溶-斜坡區。隨著研究的深入，研究人員逐漸認識到由于地層中間有效隔層的缺失，這幾個層系儲集層在縱向上相互疊置，加上碳酸鹽巖本身為脆性巖石，巖石內部裂縫發育，同時受風化溶蝕作用影響，使得一定橫向范圍內不同層系的多個儲集體在空間相互溝通，呈現網狀分布，因此有必要利用高精度三維地震資料，從單層系、單儲集體的思路轉換到縫洞集合體的思路進行研究。

1 儲集層地震響應特征

1.1 “串珠”狀及片狀強反射

哈拉哈塘地區奧陶系碳酸鹽巖受多期巖溶疊加作用及斷裂作用影響，儲集層特別發育，洞穴型儲集層就是其中一種。由于洞穴本身與圍巖之間的阻抗差異較大，當其規模達到地震可識別的范圍時，在地震疊后數據體上常表現為以波谷-波峰或波谷-波峰-波谷組成的低頻率、較強振幅反射，即所謂的“串珠”狀反射，在波阻抗體上則表現為低阻抗特征[3-4]。“串珠”狀反射并非洞穴型儲集層所特有，當孔洞型和裂縫型儲集層的發育程度達到一定規模后，也就是其孔隙度達到一定程度后，在地震剖面上同樣可表現為“串珠”狀反射[5-6]，因此“串珠”狀反射所反映的是一個大型儲集空間的整體地震特征，而不是某個單一地質特征的地震響應，所以單從串珠形態上很難判識地質體的組成(單個大型洞穴、孔洞或裂縫密集帶)和內部結構變化。目前針對“串珠”狀地震反射的鉆探情況，從哈拉哈塘北部的齊滿地區到南部的金躍地區，均有鉆井在鉆探過程中發生放空或大量漏失現象，目前鉆遇的最大放空段達29 m。根據前人的綜合研究，在哈拉哈塘地區這類放空或大量漏失的現象表明鉆遇了較大規模的洞穴型儲集層，其主要分為兩類：未塌陷型洞穴和塌陷型洞穴[7-8]。

在本區，當碳酸鹽巖儲集體規模較大且平面分布范圍遠大于縱向厚度時，在疊前深度偏移地震數據體上常表現為低頻率、強波谷/峰反射大范圍分布，即所謂的片狀強反射。哈拉哈塘地區的片狀強反射主要分布在層間巖溶-順層改造區及臺緣疊加區。由于順層巖溶區處于奧陶系地層沉積時的相對高部位，在暴露溶蝕期，明河、暗河系統較為發育，暗河體系本身及其與明河之間的排泄口、入水口由于延伸長度較大，且儲集層較為發育，在達到一定規模后均可形成這種片狀強反射的地震特征；在臺緣疊加區則主要由于奧陶系良里塔格組是以臺緣礁灘體的沉積模式存在，臺緣線沿哈拉哈塘中部東西向展布，因此儲集層在東西向上可呈片狀分布，而在南北向上由于礁灘體本身的沉積環境的影響，儲集層也呈現出這種片狀強反射的地震特點。

1.2 雜亂地震反射

雜亂反射是碳酸鹽巖儲集層的一種地震同相軸的反射特征，在疊前深度偏移地震數據上表現為局部地區同相軸突變、較為雜亂且不連續。該類反射的地質特征為數個不連續發育且規模較小的儲集體組成[5-6]。這類反射主要以孔洞型和裂縫孔洞型儲集層為主，在波阻抗剖面上，弱雜亂反射波阻抗值較高，儲層相對差。

1.3 弱地震反射

弱地震反射多為儲集層規模太小或基本不發育的表現，在疊前深度偏移地震數據上表現為弱反射，在反演波阻抗剖面上表現為高阻抗特征。同時，當地震波在HTI介質中傳播時，產生三類波：QP波、QS1波和QS2波，其速度、衰減系數與裂縫密度有關[7]。正演結果表明，裂縫的存在會對地震波的能量起到吸收衰減的作用，產生各向異性效應，在地震剖面上，裂縫發育區振幅相對較弱，因此在弱振幅發育區，需要結合裂縫研究區別對待。

2 縫洞集合體的地震識別

實際情況中，碳酸鹽巖的縫洞儲集層以某一種形式單獨存在都是較為罕見的，本文將大型縫洞集合體定義為具有地質成因聯系，表現為串珠群、串珠相+雜亂相、串珠相+片狀相等地震相組成的空間集合體，地質解釋為由多個空間位置相近、并由裂縫或較大尺度溶蝕通道所溝通的、不同規模儲集體的集合。碳酸鹽巖儲集層的形成是一個逐漸變化的過程，早期形成的孔洞型儲集層在后期多期次暴露溶蝕作用下，大氣淡水沿孔洞型儲集層表層或大型裂縫對其進一步溶蝕形成洞穴。也就是說，碳酸鹽巖縫洞型儲集層是由洞穴、孔洞、裂縫相互組合而形成的。本文所討論的是以地震資料為主體的儲集體地震相的集合，是一種相對狹義的、地震資料可識別的縫洞集合體。由于受地震資料本身橫、縱向分辨率的限制，難以單純依靠地震資料識別的小尺度隔層需要通過地質分析進行識別。在哈拉哈塘地區，奧陶系碳酸鹽巖儲集層主要分布于三個層系：良里塔格組、一間房組及鷹山組，其中良里塔格組可分為三段。目前該區在良里塔格組鉆井獲工業油氣流的層系均為底部的第三段，良里塔格組三段巖性以砂屑灰巖為主，為高能臺緣灘沉積，儲集層物性[9]較好，其與一間房組之間隔著在全區分布較為穩定的吐木休克組，厚度整體在30 m左右，巖性以泥灰巖為主，地震資料難以實現對其精細的刻畫。從目前的研究來看，哈拉哈塘地區一間房及鷹山組儲集層主要發育在距一間房頂面90 m范圍以內，而這兩個層系呈整合接觸，無有效隔層，雖然從測井曲線上可以在一間房組和鷹山組內部識別出兩套高電阻率隔層，但由于其平均厚度在10～30 m，且在區內分布不均勻，因此目前從地震資料難以準確區分出這種厚度較薄的儲集層與高阻隔層。

哈拉哈塘地區斷裂主要為北東-北西向“X”型走滑斷裂及伴生斷裂，區內高角度裂縫較為發育，不同層系的儲集體很可能通過裂縫進行連通。所以當這幾個層系在同一縱向位置均有儲集層發育時，認為其在縱向上存在連通關系，實際的鉆探資料也證實了這一點。

對于達到地震可識別厚度的儲集層和非儲集層，在地震資料上反射差異較為明顯，在哈拉哈塘地區優質儲集層的地震反射主要為“串珠”狀反射和片狀強反射。在實際工作中，通過精細井震標定，識別出各類儲集層在地震剖面上的反射特征，然后根據各類儲集層的標定情況，利用地震資料去落實其平面和空間分布，利用多屬性交匯求取門檻值[5]，能較好地刻畫出這兩類反射在平面上和空間上的分布。同時，多屬性交匯可有效去除單一屬性中可能存在的儲層假象。

儲集層的刻畫是縫洞集合體研究的基礎，裂縫的刻畫是研究縫洞集合體的關鍵，目前對裂縫的研究，主要利用本征值相干加強技術[5]以及疊前分方位各向異性分析技術進行預測。

本征值相干技術揭示地震波場的空間變化情況，可以直接從高精度三維地震數據體得到斷裂和裂縫的發育情況，不受解釋層位的影響。相干加強技術則可以在相干的基礎上更為精細地刻畫出小級別的斷裂及裂縫。疊前分方位裂縫預測技術主要是利用了地震波在傳播過程中經過裂縫時不同方向上的差異求取裂縫的方向和密度，該方法對地震資料要求高，需要全方位、高覆蓋次數的地震資料。目前哈拉哈塘地區大部分的地震資料非全方位采集，覆蓋次數相對較低，橫縱比偏小，利用這種常規地震資料進行疊前裂縫預測的能力有限；因此本文主要以疊前深度偏移地震資料本征值屬性進行裂縫預測，并在此基礎上，需要結合井上生產動態資料類比外推研究裂縫溝通性。

3 縫洞集合體的實例分析

A井是哈拉哈塘地區某三維部署的第一口探井。A井在進入目的層奧陶系一間房組頂面即開始發生漏失，強鉆10 m后完鉆，累計漏失泥漿168.4 m3，氣測顯示組分較全，測井解釋Ⅰ類儲集層6.5 m/3層，Ⅱ類儲集層7.5 m/2層。該井完鉆試油油壓較低，累計出水110.69 m3，未獲工業油氣流。分析該井在良里塔格組有6.0 m/3層的氣測顯示，井震標定及分析后選取離井點136 m處的良里塔格顯示段高點進行側鉆，進入顯示段后即開始漏失，強鉆10 m后完鉆，累計漏失鉆井液272.2 m3，氣測解釋組分較全，測井解釋Ⅱ類儲集層9 m/1層，測試3 mm油嘴折日產油36.58 m3，折日產氣4 034 m3，獲得工業油氣流。該井的原井點與側鉆井點的連井對比圖表明，雖然A井在一間房組內儲集層更好，但由于其上覆的良里塔格組同樣有儲集層發育，而兩者之間無有效的隔層存在，因此油氣富集于縫洞集合體構造位置更高的良里塔格組儲集層。A井的鉆探表明，不同層系的儲集層也可以連通成大型的縫洞集合體，后續哈拉哈塘地區多口井的鉆探均證實了這一點。在多層系儲集層均發育又無有效隔層的情況下，需以縫洞結合體的思路，選取縫洞集合體的高部位進行井位的部署。

圖1是過B、C兩口井側鉆點的連井地震剖面及其油藏模式圖，兩口井井底相距420 m，分別在奧陶系一間房組和良里塔格組獲工業油氣流，從地震剖面及屬性平面圖上看，二者儲集層并未相連，但從兩口井的生產情況來看，在B井生產后期進行第2輪注水開采后，C井的油壓明顯上升，產油量隨之增加，經多輪次注水試驗均有此特征，因此認為兩口井的井底由裂縫相互溝通，由于B井已經無油可采，且從縫洞集合體的角度看，其構造位置相對較低，以低注高采的思路，將B井轉為注水井，提高C井的采收率。B、C兩口井的實例表明，在縫洞集合體的思路指導下，可以利用部分廢棄井進行措施改造，以提高油氣產量。B、C井的實例也進一步說明了跨層系儲集層之間靠裂縫連通的實質。

圖1 過B和C井側鉆點深度偏移地震剖面及其油藏模式圖

D、E兩井的實例則說明通過井的動態資料校正后裂縫預測結果的可靠性。圖2剖面及平面均顯示兩口井儲集層處于未連通狀態。兩口井產出油氣的密度、油氣比基本一致，油壓也基本一致，兩井試井解釋探測半徑均大于兩井間距883 m，E井試采前后，原本油壓穩定的D井油壓突然下降出現拐點，趨勢明顯，表明D、E兩口井處于連通狀態，位于同一個大型縫洞集合體內。通過對兩口井的連通性分析，對井區內的裂縫預測屬性進行校正，當裂縫發育程度達到一定程度時，認為其裂縫存在有效溝通性，從而獲得該區域內有效溝通裂縫的門檻值。

4 認識與結論

哈拉哈塘地區縫洞集合體的研究表明，在碳酸鹽巖發育區，由于儲集層的非均質性，區內的油氣水關系復雜，因此明確儲集層的發育規律至關重要。

儲集層的地震響應隨著儲集層的優劣而發生變化，具體在哈拉哈塘地區，優質儲集層均表現為強反射的特點，但僅僅考慮強反射，或僅僅只考慮某一層系的強反射，均有一定局限性，各類儲集層可以通過有效裂縫的溝通作用而形成縫洞集合體，在這種情況下，就不能只考慮某一種反射特征，而應該整體認識，優選整個大型縫洞體的高部位進行鉆探，才更有可能獲得鉆井的高產高效。

圖2 過D和E井深度偏移地震剖面、振幅平面及裂縫預測平面

[1] 呂海濤,張衛彪,張達景，等.塔里木盆地塔河油田奧陶系油氣成藏演化過程研究[J].石油實驗地質,2008，30(6):547-556.

[2] 張學豐,李明,陳志勇，等.塔北哈拉哈塘奧陶系碳酸鹽巖巖溶儲集層發育特征及主要巖溶期次[J].巖石學報,2012,28(3):815-825.

[3] 蔡成國,顧漢明,李宗杰，等.波阻抗反演方法在塔河碳酸鹽巖儲層預測中的應用[J].地質科技情報，2009，28(4):91-95.

[4] 楊平.哈6三維區碳酸鹽巖儲集層“串珠狀反射”研究[D].北京:中國石油大學,2010：29-53.

[5] 杜金虎,楊平.碳酸鹽巖巖溶儲層描述關鍵技術[M].北京：石油工業出版社，2011：75-90.

[6] 但光箭.井震結合輪古碳酸鹽巖縫洞儲層量化描述研究[D].山東東營:中國石油大學,2012：33-37

[7] 何現啟.EDA介質中地震波傳播特征及參數反演研究[D].湖南長沙：中南大學，2010：25-77

[8] 張麗娟,馬青,范秋海，等.塔里木盆地哈6區塊奧陶系碳酸鹽巖古巖溶儲集層特征識別及地質建模[J].中國石油勘探,2012,(2):1-7.

編輯：李金華

1673-8217(2015)01-0059-04

2014-10-20

張亮亮，工程師，1982年生，2004年畢業于石家莊經濟學院勘察技術與工程專業，西安石油大學在職研究生。

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發”之課題“高精度地球物理勘探技術研究及應用”(2011zx05019-005)項目資助。

P631.4

A