基巖氣藏孔縫儲層預測及主控因素分析

陳國文，沈亞，韓冰，朱緒峰，王旭，張海軍，楊泰

(中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司研究院地質研究中心，河北涿州 072751)

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基巖氣藏孔縫儲層預測及主控因素分析

陳國文，沈亞，韓冰，朱緒峰，王旭，張海軍，楊泰

(中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司研究院地質研究中心，河北涿州 072751)

東坪地區位于柴達木盆地西北部阿爾金山前帶，東坪氣藏是國內近年來新發現的首個大型基巖氣藏。巖心、薄片資料分析表明，東坪地區基巖巖性復雜，主要發育花崗巖和片麻巖，局部發育片巖。儲集空間類型豐富，構造縫、溶蝕縫和溶蝕孔并存。研究表明，溶蝕作用形成大量基質孔，改善了儲層物性，成為有效儲層，而裂縫是關鍵因素，具有儲集空間和滲流通道的雙重作用，對于改善基巖儲層的儲滲條件起著重要的作用。針對研究區巖性和儲層復雜的地質特征，充分利用高品質的寬方位地震資料，首先應用先進的流體活動性屬性刻畫溶蝕孔儲層分布，精細描述儲層空間形態分布特征；再利用曲率屬性識別微小斷裂的優勢，準確描述基巖內幕裂縫發育的強度和方向；最后應用屬性比例融合技術成果綜合評價孔縫儲層，明確儲層的主控因素。

基巖氣藏；孔縫儲層；流體活動性；最正曲率；主控因素

隨著油氣勘探的不斷深入，基巖油氣藏已經成為非沉積巖儲層研究關注的熱點。目前，基巖油氣藏在古地臺(北美和南美)、年輕地臺(西西伯利亞、西歐)、中生代地層(越南大陸架)、年輕褶皺造山帶的山間坳陷(委內瑞拉)均有發現[1]。我國在渤海灣盆地的遼河斷陷、濟陽凹陷、三塘湖盆地、柴達木盆地昆北斷階帶、馬北等地區也已發現多個基巖油藏[2～5]。東坪氣藏為國內近年來新發現的最大基巖氣藏，具有規模大、含氣豐度高等特征。但由于研究區巖性及儲層等地質條件特殊，儲層非均質性強，油氣富集程度受孔隙度和滲透率共同影響，油氣分布不均，主控因素不明確，制約了油氣勘探開發進程。為此，筆者應用寬方位高精度地震資料，結合鉆、測井資料，在研究基巖油氣藏的形成條件和特征的基礎上，通過應用先進的現代體屬性(流體活動性屬性、曲率、屬性比例融合等)，開展了東坪地區基巖孔縫儲層預測研究，明確了東坪基巖氣藏控制因素，對于指導基巖油氣藏的勘探、評價及開發具有重要意義。

1　基巖氣藏基本地質特征

東坪地區位于柴達木盆地阿爾金山前東段，西面為茫崖凹陷與大風山凸起，東面為昆特依地區及冷湖構造帶。整體表現為一南傾斜坡背景，受近SN向斷層控制，在東坪地區形成大型南傾鼻狀隆起。中生界-古近系的控制斷層形成早，具有古鼻隆或古斜坡背景。東坪鼻隆由于受坪東、坪西、東坪1號及小斷層的控制，形成了DP1號和DP2號斷背斜構造(圖1)。

東坪氣藏整體表現為以侏羅系源巖為基礎，具有多階斷裂縱向疏導，不整合、優質砂體橫向疏導等特征。縱向上形成的5套含氣層系均已獲得工業氣流，其中東坪地區基巖氣藏底部為底水所托的塊狀花崗巖、片麻巖巖體，儲集空間為裂縫及溶蝕孔，具有雙重孔隙結構。多期次斷裂活動控制了裂縫發育帶的分布及溶蝕孔發育程度。氣藏內部受裂縫分布、巖性變化及儲層非均質影響，表現為在縱向單井剖面上不同井段含氣性差異較大，在橫向上氣層變化較快，井與井之間存在差異。

圖1　東坪地區基巖氣藏成藏模式圖(據文獻[6]，有修改)

2　基巖孔縫儲層分布預測

地震資料中包含有豐富的巖性、物性等信息，地下巖石的巖性、孔隙、流體性質的變化必然引起地震反射特征的變化。因此，可以利用地震屬性信息特征研究儲層的變化規律，考慮東坪地區基巖氣藏儲層類型豐富等因素，充分利用高品質、寬方位、高密度地震數據，應用豐富的現代體屬性(流體活動性屬性、曲率、屬性比例融合)表征儲層分布特征，明確孔縫儲層空間分布規律。

2.1溶蝕孔儲層分布特征

東坪地區基巖儲層孔隙主要為溶蝕孔隙，該區儲層孔隙度主要分布在2.0%～6.0%之間(平均為4.7%)；滲透率主要分布范圍0.05～1.0mD(平均為0.711mD)。對于滲透性儲層，可以應用流體活動性屬性預測儲層空間分布特征。流體活動性屬性技術是美國加利福尼亞大學勞倫斯伯克利國家實驗室在對低頻域流體飽和多孔介質地震信號反射簡化近似表達式研究的基礎上開發的一套飽和多孔介質儲層流體預測技術[7，8]。

(1)

式中：M為流體活動屬性(因子)；A(ρf/η)為流體函數；ρf為流體密度，g/cm3；η為流體黏度，mPa·s；K為儲層滲透率，mD；f為地震頻率，Hz；r為地震振幅，m。

從過構造主體部位的連井剖面(圖2(a))看，基巖頂面及內幕反射具有強振幅的特征，與圍巖具有明顯的地震反射差異，由于DPH102井區巖性以花崗片麻巖為主，巖性較為穩定，該種振幅變化可能是由于儲層物性及流體性質的差異引起的。從相應的流體活動性屬性剖面(圖2(b))看，該屬性反映了地震數據低頻段振幅譜的斜率，基巖頂面具有較強振幅變化的響應特征，這正是基巖儲層孔隙及流體引起的異常響應。

圖2　DPH102井區常規剖面及流體活動性屬性剖面

從不同深度流體活動性進一步明確了東坪地區基巖氣藏溶蝕孔儲層空間分布規律。東坪地區溶蝕孔普遍發育，受風化作用影響大，儲層以風化層和半風化層為主，受古地貌影響，構造高部位受風化淋濾作用影響越強，溶蝕孔越發育；隨著埋藏深度增加，溶蝕孔在平面上的分布面積減小，同時儲層物性條件也相對變差(圖3)。

圖3　DP1井區不同深度流體活動性屬性平面圖

2.2裂縫發育帶分布特征

裂縫既是儲集空間又是滲流通道，具有雙重作用。地震屬性參數研究表明，裂縫的發育對振幅、頻率、相位、能量都會產生一定的影響，弱振幅、低頻率、雜亂相位、能量相對變低、吸收系數高低等都是研究區斷層和裂縫發育的地震反射特征。

曲率屬性是一項較新的技術，可以有效反映線性特征及局部形狀變化，在反映斷層、裂縫、地貌形態變化方面，與其他屬性對比具有明顯優勢。對于三維地震資料，在任意方向可得到一個曲率，因此可得到無數個法線曲率[9]。曲率是曲線的二維特征，曲率可以定義為角度W對弧長S的變化率(dw/ds)，利用圓的屬性可以導出曲率K與曲率半徑R的關系：

(2)

實際生產中，曲率還包括最小曲率、最大曲率、最負曲率、最正曲率、傾向曲率、走向曲率、平均曲率、最小曲率方位和形態指數等。在刻畫斷裂、地質體時發現，最正曲率、最負曲率是最易計算也是最常用的曲率屬性。

針對基巖裂縫儲層，利用構造導向濾波技術的優勢，使地震剖面上斷點更清晰，在該基礎上利用相干、曲率、玫瑰圖等技術識別微小裂縫，從而預測東坪地區裂縫發育的密度和方向。從東坪地區基巖頂面玫瑰圖(圖4(a))可以看出，DP1井區主要發育2組方向的斷裂，分別為北西走向和南東走向，其中構造主體以北西方向為主，斷裂的走向與晚期構造運動活動密切相關，尤其受構造東側的坪東斷層影響較大，發育北西向斷裂。從反映裂縫強度的最正曲率屬性(圖4(b))上看，DP1井區裂縫發育，受構造應力作用影響，裂縫在靠近坪東的區域發育程度最高。

圖4　東坪地區基巖頂面玫瑰圖及最正曲率屬性平面圖

2.3孔縫儲層分布預測

屬性比例融合技術是通過多個相關性小的單一屬性(數據體A和數據體B)，通過算法變換，將數據體A和數據體B按一定比例重新構造一個新的數據體C。數據體C是多種獨立信息的重構，反映的信息更加豐富[10]。該次研究將反映裂縫的最正曲率屬性和反映儲層細節的流體活動性屬性融合，可以更加清晰地反映孔縫儲層的空間變化規律(圖5)。

圖5　DP1井區屬性融合剖面及平面圖

3　孔縫儲層綜合評價

東坪地區溶蝕孔儲層分布廣泛，構造高部位尤為發育，溶蝕孔儲層靠近基巖頂面，受風化作用影響較大，可形成良好的孔洞型儲層空間，在風化層和半風化層中均有發育，且厚度較大。

東坪地區裂縫發育，類型豐富，既有構造縫也有溶蝕縫，對基巖物性具有明顯的改善作用，一方面擴大了儲集空間，增加了孔隙度，另一方面連通了原有的孔隙。曲率屬性對裂縫發育有著明顯的檢測作用，由于地震預測尺度較大，預測以構造裂縫帶的強度和延伸方位為主。

受構造應力和基巖風化剝蝕、淋濾共同作用，多井鉆探證實，DP1井區為溶蝕孔和裂縫混合型基巖儲層類型。綜合構造、沉積及晚期斷裂對儲層的改造作用進行評價，將DP1井區劃分為Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ類(圖6)。Ⅰ類區主要分布于構造高部位，構造位置有利，基巖表層風化層發育，為裂縫的集中發育區，是油氣保存和儲集的最佳場所；Ⅱ類區主要分布在構造較低部位，基巖表層風化層發育，裂縫相對發育，油氣保存和儲集條件僅次于Ⅰ類區；Ⅲ類區主要分布于構造低部位，風化層鉆遇厚度小，裂縫相對不發育，是鉆探的最具風險區。

Ⅰ類儲層發育區，位于坪東斷層附近，裂縫改造作用強，風化層發育，處于構造東翼，井網較密，鉆井揭示該區儲層品質高，是油氣聚集的最佳場所。其中位于裂縫發育區的DP1井、DP103井、DP104井、DP105井、PH1-2-6井、P1-2-7井等6口井均獲得高產，日產量累計達到130×104m3，平均日產21.6×104m3。

圖6　DP1井區綜合評價圖

Ⅱ類儲層發育區，風化層發育，裂縫改造作用次之，同樣處于構造高部位，井網較密，鉆井揭示該區儲層總體上品質較高，是油氣聚集的有利場所。該區鉆探的DP101井、P1H-2-3井、P1-2-4井等3口直井日產量累計達到33×104m3，平均日產量為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口水平井累計日產254×104m3，平均日產42×104m3。該區位于構造高部位，地層傾角小，適合水平井鉆探，為下步重點加快開發進度區域。

Ⅲ類儲層發育區，位于構造低部位，風化層發育，但裂縫改造作用較弱，井網稀疏，目前只鉆探了DP4井和DP2井，基巖儲層以含水為主，該區為下步探索含氣性區域。

4　結語

寬方位角地震數據由于波形信息豐富、偏移成像精度高等特征可獲得高質量的地震成像，對非均質性儲層預測具有明顯優勢。應用現代體屬性具有幾個方面的優勢：一是充分考慮傾角及方位角信息，利用曲率及相干屬性有助于小斷裂的識別，能夠準確預測裂縫發育方向和密度，提高裂縫檢測的客觀性；二是考慮了有效頻帶內地震反射波振幅隨頻率的變化率，利用流體活動性屬性精細刻畫儲層，有利于研究優質儲層的形態分布特征。通過屬性比例融合技術，對反映斷裂的曲率屬性和反映儲層的流體活動性的優勢結合，能夠更好地對基巖孔縫儲層進行準確描述，形成了一套針對復雜基巖孔縫儲層預測的新思路和方法。在此基礎上開展儲層綜合評價，并根據實際鉆探結果，明確了基巖氣藏的主控因素，對于基巖氣藏的勘探開發具有重要的指導意義。

[1]馬龍，劉全新，張景廉，等.論基巖油氣藏的勘探前景[J].地質與勘探，2006，26(1)：8～11.

[2]曾聯波，張吉昌.遼河坳陷邊臺變質巖潛山油藏裂縫分布特征[J].石油大學學報：自然科學版，1997，21(3)：16～19.

[3]周心懷，項華，于水，等.渤海錦州南變質巖潛山油藏儲集層特征與發育控制因素[J].石油勘探與開發，2005，32(6)：17～20.

[4]劉俊田，朱有信，李在光，等.三塘湖盆地石炭系火山巖油藏特征及主控因素[J].巖性油氣藏，2009，21(3)：23～28.

[5]李建明，史玲玲，汪立群，等.柴西南地區昆北斷階帶基巖油藏儲層特征分析[J].巖性油氣藏，2011，23(2)：20～23.

[6]汪立群，張永庶，寇福德，等.東坪地區東坪1、東坪3區塊，E3、E1+2、基巖氣藏新增天然氣探明、控制儲量報告[Z].青海油田公司勘探研究院，2013.

[7]Hampson D P，Schuclke J S，Quirein J A.Use of muitiattribute transform to predict log properties from seismic data[J].Geophysics，2001，66(1)：220～236.

[8]Goloshubin G，Korneev V，Silin D，et al。Reservoir imaging using low frequencies of seismic reflections[J].The Leading Edge，2006，25(5)：527～531.

[9]Roberts A.Curvature attributes and their application to 3D interpreted horizons[J] . EAGE，2001，19(2)：85～100.

[10]陳國文，李正中，李洪革，等.寬方位角地震資料在裂縫性儲層預測中的應用[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2014，36(3)：60～64.

[編輯]龔丹

2015-10-16

陳國文(1980-)，男，碩士，工程師，主要從事地震資料解釋與地質綜合研究工作，chgw_001@163.com。

P631.44

A

1673-1409(2016)14-0022-05

[引著格式]陳國文，沈亞，韓冰，等.基巖氣藏孔縫儲層預測及主控因素分析[J].長江大學學報(自科版),2016,13(14):22～26.