準(zhǔn)噶爾盆地克拉美麗地區(qū)溢流相火山巖氣藏預(yù)測方法探討

侯 磊, 胡宗芳， 姜 超， 艾 林， 邵 麗

(1中國石油 新疆油田公司采氣一廠，克拉瑪依 834007；2.成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，成都 610059)

0 引言

火山巖油氣藏就全球而言也處于探索階段。我國發(fā)育的火山巖油氣區(qū)：東部環(huán)太平洋構(gòu)造域的中生代松遼盆地區(qū)和新生代渤海灣盆地區(qū);西部古亞洲洋晚古生代準(zhǔn)噶爾盆地區(qū)和三塘湖盆地區(qū)。準(zhǔn)噶爾盆地廣泛分布火山巖地層,約占整個(gè)盆地面積的2/3。2008年在準(zhǔn)噶爾盆地克拉美麗地區(qū)發(fā)現(xiàn)的整裝火山巖氣藏，將整個(gè)火山巖儲層評價(jià)帶入了新領(lǐng)域。

針對火山巖儲層預(yù)測,新技術(shù)、新手段的應(yīng)用取得諸多顯著成效，李明等[1]針對松遼盆地總結(jié)了一套較為成熟的火山巖儲層預(yù)測技術(shù)，包括：①全三維地震解釋技術(shù)；②三維地震反演技術(shù)；③地震波形屬性分析技術(shù)；④烴類檢測技術(shù)；⑤地震屬性技術(shù)。配合開發(fā)對上述技術(shù)進(jìn)行配套應(yīng)用與篩選取得了明顯的效果。皮雄等[2]采取了疊前同時(shí)反演技術(shù)對松遼盆地南部火山熔巖進(jìn)行地震識別與預(yù)測；仇鵬等[3]對滴西17井區(qū)應(yīng)用復(fù)雜火山巖內(nèi)幕解剖技術(shù)，綜合露頭、巖心、測井、地震等資料，突出井點(diǎn)約束和地質(zhì)模式控制，通過單井模糊界面識別、剖面精細(xì)標(biāo)定與追蹤、平面多屬性圈定、空間多角度精細(xì)刻畫等方法，精細(xì)解剖了滴西17井區(qū)火山巖內(nèi)幕，揭示出各結(jié)構(gòu)單元的形態(tài)、疊置關(guān)系、規(guī)模和分布規(guī)律。這些技術(shù)有力地推動了火山巖勘探開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步。

波阻抗反演是地震巖性與儲層預(yù)測的主要方法,它是利用儲層段聲波時(shí)差和密度與相鄰圍巖之間的差異程度進(jìn)行儲層預(yù)測[4-5]。火山巖巖性與儲層縱橫向變化快,平面分布復(fù)雜,儲層具有非均質(zhì)性強(qiáng)、儲集空間復(fù)雜、控制因素多等特征[6-10],最為直接的表象就是地震同相軸表現(xiàn)出雜亂反射，振幅能量高低不均，進(jìn)而影響測井曲線的聲波及密度響應(yīng)特征無規(guī)律可循。所以研究學(xué)者認(rèn)為波阻抗不能較好地區(qū)分火山巖儲層,常規(guī)波阻抗反演對火山巖儲層預(yù)測效果不理想。我們常利用地震剖面反射特征進(jìn)行火山巖體勾畫，但這種方法不利于研究的客觀性。此外，借助偽聲波重構(gòu)反演等手段進(jìn)行儲層預(yù)測，但是此種方法源于阻抗反演。以上兩種預(yù)測手段的應(yīng)用，能真實(shí)反映地下地質(zhì)情況的波阻抗反演一直被認(rèn)為不適合于火山巖儲層預(yù)測，所以造成了該方法一直無法得以有效應(yīng)用的現(xiàn)狀[11-16]。

圖1 火山巖儲層預(yù)測技術(shù)路線圖Fig.1 Volcanic rock reservoir prediction technology roadmap

1 研究思路

克拉美麗氣田是準(zhǔn)噶爾盆地目前發(fā)現(xiàn)的唯一大規(guī)模的整裝火山巖氣藏群，通過多年研究發(fā)現(xiàn)，該氣藏群幾乎涵蓋了火山巖儲層的各種相態(tài)，而以溢流相火山巖儲層與侵入相火山巖儲層為該區(qū)物性與含油氣性較好的兩類儲層。

溢流相火山巖是沿火山坡褶帶或低勢帶流動而形成的一種復(fù)雜熔巖的集合,它的分布受火山地形控制,可以圍繞火山口分布,亦可沿某一方向延伸展布。通過多年研究發(fā)現(xiàn)，克拉美麗氣田溢流相火山巖儲層較其他火山巖相機(jī)構(gòu)均表現(xiàn)不同的反射特征，當(dāng)它無沉積夾層時(shí)波組呈雜亂反射,同相軸短促，連續(xù)性差，無層狀特征；有沉積夾層的溢流相火山巖由于與其他地層的差異較大,往往可以形成清晰的阻抗分界面，在地震剖面上呈現(xiàn)“類層狀”的亞平行結(jié)構(gòu)、中-強(qiáng)振幅、連續(xù)性相對較好的特征。這種“類層狀”地震相由數(shù)量不一的反射同向軸構(gòu)成,它既可反映厚度較大的單層火山巖,也可是多個(gè)薄層火山巖的疊置。具有較連續(xù)的反射同向軸，巖體內(nèi)部也有較好區(qū)域蓋層為油氣的儲存提供有利條件。

作者在研究區(qū)火山巖氣藏的勘探評價(jià)中，對溢流相火山巖儲層在地震剖面上表現(xiàn)出的呈現(xiàn)亞平行結(jié)構(gòu)、中-強(qiáng)振幅、連續(xù)性相對較好的反射特征展開研究，定性地從火山巖較敏感的地震屬性，篩選出振幅統(tǒng)計(jì)類屬性、瞬時(shí)類屬性、相關(guān)統(tǒng)計(jì)類屬性、頻(能)譜類屬性等波形敏感類屬性進(jìn)行分析。另外，在綜合分析測井、巖性分析資料的基礎(chǔ)上，采用波阻抗反演屬性定量劃分儲層有利分布范圍，對火山巖儲層分布進(jìn)行預(yù)測(圖1)。

2 應(yīng)用實(shí)例

克拉美麗氣田已發(fā)現(xiàn)氣藏自西向東沿古地形高點(diǎn)分布五個(gè)聚集帶(圖2)：①基性+酸性溢流相體A井區(qū)氣藏；②爆發(fā)相體B井區(qū)氣藏；③中性、酸性溢流相體C井區(qū)氣藏；④次火山侵入相體D井區(qū)氣藏；⑤酸性溢流相體E井區(qū)氣藏。滴南凸起中段石炭系巖性、巖相復(fù)雜，但各種巖相都可形成有利儲層而成藏。

研究的C井區(qū)位于滴南凸起中段，西部為B區(qū)復(fù)合火山錐，東部為D區(qū)侵入體，為火山爆發(fā)向溢流過度的相帶，縱向上英安巖、安山巖和凝灰?guī)r互層發(fā)育(圖3)。主要發(fā)育中性、酸性火山沉積巖與溢流相英安巖的一個(gè)復(fù)雜火山巖巖性組合，從構(gòu)造位置來看，緊鄰滴水泉西斷裂，構(gòu)造較為平緩，符合滴南凸起石炭系成藏的普遍條件。

圖2 滴南凸起石炭系勘探成果圖Fig.2 The carboniferous exploration results in Dinan area

圖3 克拉美麗氣田火山機(jī)構(gòu)空間形態(tài)示意圖Fig.3 The volcanism space form in Kelameili field

研究區(qū)地震剖面上表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅，連續(xù)性較好，與地層界面平行，形同標(biāo)準(zhǔn)反射層(圖4)。此類反射特征不同于其他火山巖地震相特征，其解決了火山巖內(nèi)幕無穩(wěn)定連續(xù)可追蹤的反射標(biāo)志的問題，因此，巖體內(nèi)部可以借鑒砂泥巖儲層的儲蓋模式進(jìn)行儲層預(yù)測，有利儲層為溢流相火山巖，火山沉積巖作為巖體內(nèi)部蓋層對儲層內(nèi)部氣藏起到一個(gè)較好的封存作用。

巖心化驗(yàn)分析資料顯示，研究區(qū)儲層孔隙度主要分布于5.8%～22.0%，平均為13.2%；滲透率主要分布于0.014 mD～196 mD，平均為0.62 mD(圖5)，屬于低孔低滲儲層，這種儲層特征能在地震剖面上形成清晰的阻抗界面，為后續(xù)阻抗反演提供了可靠的地質(zhì)基礎(chǔ)。

通過測井分析資料發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)儲層是由溢流相火山巖與沉凝灰?guī)r共同組成的一個(gè)復(fù)合巖性體，溢流相巖體測井響應(yīng)內(nèi)部差異較大，總體測井響應(yīng)特征為低聲波時(shí)差、低密度、高電阻率、曲線平直的特點(diǎn)。沉凝灰?guī)r巖體測井曲線整體表現(xiàn)為中-高聲波時(shí)差、中-低密度、低電阻率、整體具韻律特征(圖6)。

在測井資料分析的基礎(chǔ)上，對C井區(qū)的電阻率與聲波阻抗做交會圖分析，發(fā)現(xiàn)石炭系主要儲層的波阻抗值要高于圍巖蓋層，且值在12 000 kg/m3*km/s以上(圖7)。因此，利用波阻抗反演方法對巖體內(nèi)部儲層分布進(jìn)行預(yù)測，通過圖8可以看出，C井區(qū)溢流相復(fù)合性巖體內(nèi)部可分為兩大主力巖體，分別為C2與C4井所鉆遇的溢流相復(fù)合巖性體和C6井鉆遇的受D區(qū)侵入相影響的過渡相巖性體，其中溢流相復(fù)合巖性體的成層狀反射特征與儲蓋組合特征在反演剖面反映地更加清晰，與實(shí)際鉆井情況吻合程度高。

結(jié)合連井剖面對比與地震反演剖面對比分析，勾畫出C區(qū)的儲層分布特征(圖9)，C區(qū)各巖體儲層分布特征清晰，反映了溢流相火山巖性儲層展布特征。

通過地震波形聚類屬性分析，含氣儲層，對地震能量吸收衰減作用強(qiáng)，所以儲層發(fā)育段對應(yīng)中等強(qiáng)度振幅(圖10紫色區(qū)域)，C4井儲層位置最好，結(jié)合地震波阻抗反演結(jié)果，對C井區(qū)成層性較好的巖體厚度進(jìn)行勾畫(圖11)。巖體在南部最為發(fā)育，厚度最大為85 m，但南部巖體存在，儲層性質(zhì)為C5較差向四周逐漸減薄至尖滅。

圖11是C井區(qū)成層性較好區(qū)塊的儲層厚度預(yù)測圖， C4井的儲層發(fā)育情況較好，而部署的C3井氣層厚度最薄，根據(jù)目前研究區(qū)內(nèi)各個(gè)井產(chǎn)量：C2井日產(chǎn)氣5.68×104m3，C3井日產(chǎn)氣1.96×104m3，C4井日產(chǎn)氣6.13×104m3，與預(yù)測結(jié)果一致，部署井C5井也處于儲層預(yù)測發(fā)育區(qū)，因此，依照這種“常規(guī)”預(yù)測手段對非常規(guī)氣藏的研究發(fā)現(xiàn)，該方法對溢流相火山巖體儲層預(yù)測具有較好的預(yù)測精度。

圖4 B1-B2-C2-C4-C6-D2-D1井連井剖面Fig.4 The section of B1-B2-C2-C4-C6-D2-D1

圖5 研究區(qū)孔滲統(tǒng)計(jì)圖Fig.5 The statistical figure of porosity and permeability in the study area

圖6 過C2井-C3井-C4井連井對比圖Fig.6 The contrast figure of C2-C3-C4

圖7 研究區(qū)石炭系RT與IMP交會圖Fig.7 The crossplot of carboniferous RT and IMP in the study area

圖8 過B3井-C2井-C4井-C6井-D2井反演剖面Fig.8 The inversion of B3-C2-C4-C6-D2

圖9 過B3井-C2井-C4井-C6井-D2井油藏剖面Fig.9 The reservoir section of B3-C2-C4-C6-D2

圖10 研究區(qū)均方根屬性圖Fig.10 RMS attributes figure in the study area

圖11 研究區(qū)巖體厚度圖Fig.11 The thickness of rock in the study area

3 認(rèn)識

通過C井區(qū)溢流相火山巖氣藏的研究，當(dāng)火山巖巖體內(nèi)部地震響特征呈現(xiàn)“類層狀”連續(xù)性反射，輪廓特征清晰的巖體反射特征時(shí)，可借鑒類似砂泥巖的儲層預(yù)測模式進(jìn)行研究，一方面打消了在火山巖儲層中波阻抗反演方法“無計(jì)可施”的尷尬境地，另一方面波阻抗反演方法是地震剖面深層信息最真實(shí)的反應(yīng)，是儲層預(yù)測定性分析與定量描述的基本紐帶，借助阻抗量板，設(shè)定有效儲層的門檻值的方式能對溢流相火山巖的儲層進(jìn)行有效識別，相對于其他方法，其能較快地解決溢流相火山巖儲層展布的問題。因此，對于火山巖儲層的研究需要分類研究，有沉積夾層的溢流相火山巖由于與其他地層的差異較大,往往可以形成清晰的阻抗分界面，在地震剖面上呈現(xiàn)“類層狀”的亞平行結(jié)構(gòu)、中-強(qiáng)振幅、連續(xù)性相對較好的特征。這種“類層狀”地震相由數(shù)量不一的反射同向軸構(gòu)成,它既可反映厚度較大的單層火山巖,也可是多個(gè)薄層火山巖的疊置關(guān)系，在這種情況下，采用這種“常規(guī)”儲層預(yù)測手段也能解決非常規(guī)火山巖氣藏的預(yù)測難點(diǎn)。此外，這種利用波阻抗反演方法預(yù)測溢流相火山巖復(fù)合巖性體儲層提高了生產(chǎn)的時(shí)效性，推動了研究區(qū)快速評價(jià)建產(chǎn)，具有可觀的現(xiàn)實(shí)意義和推廣意義。