超深層“斷裂破碎體”概念和地質模式及其地震表征方法

摘要：“ 斷裂破碎體”是塔里木盆地富滿油田超深層碳酸鹽巖儲層的一種重要賦存類型。對于該類儲集體，目前尚存在著概念不清晰和地質模式不明確、缺乏適用的地震表征方法等問題。為此，利用野外露頭、鉆井、地震和生產動態等資料闡述“斷裂破碎體”概念的內涵，建立了超深層碳酸鹽巖油氣藏“斷裂破碎體”四種地質發育模式，并形成了超深層碳酸鹽巖“斷裂破碎體”智能地震內部結構刻畫技術。研究結果表明：①“斷裂破碎體”具有三個方面的內涵，即發育背景主要為超深碳酸鹽巖臺內致密灰巖地層； 在斷裂破碎作用下，內部孔—滲儲集性能較好，儲集空間類型多樣（主要包括斷裂破碎角礫間孔、張扭作用形成的空腔以及中、高角度裂縫）； 油藏的通源、油氣運移的輸導有利，油藏高度可達千米，是超深層致密灰巖儲層油氣聚集的極為有利部位。②“斷裂破碎體”發育六種斷裂構型要素，組成了單一滑動面、壓隆核帶、張扭空腔、柵狀縫網等四類內部結構模式。③采用“有條件的對抗深度學習網絡”能夠較好地刻畫斷裂破碎體內部結構，預測結果的地質意義較為明確，并與實際情況吻合。該成果在實際生產中得到了較好的應用，對“斷裂破碎體”油藏的高效勘探與開發具有實用和推廣價值。

關鍵詞： 斷裂破碎體，超深層，走滑斷裂，地震表征，富滿油田，塔里木盆地

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A DOI：10. 13810/j. cnki. issn. 1000‐7210. 2024. 05. 022

0 引言

在超深層（特別是埋深在7000 m 以下）碳酸鹽巖油氣藏勘探開發與實踐中，在溶蝕改造作用較弱的情況下，斷裂破碎作用對儲層的發育起關鍵作用[1]。在塔里木盆地北部坳陷帶富滿油田、順北油田中，斷裂破碎可以顯著改善奧陶系致密碳酸鹽巖儲層的孔、滲條件，使其成為超深層油氣聚集的有利場所，進而成為具有較高勘探與開發價值的油氣藏“甜點”［2‐3］。

現有文獻表明，碳酸鹽巖中斷裂控制儲層的發育，主要表現為在斷裂背景上的大氣淡水溶蝕作用，魯新便等［4］將這種儲層形成的油氣藏命名為“斷溶體油氣藏”。斷溶體油氣藏形成機理是：地下巖溶水順著深大斷裂帶滲流，對斷裂破碎帶進行溶蝕改造后形成具有復雜三維空間結構的巖溶縫洞系統，即典型的斷控巖溶； 油氣沿斷裂向溶蝕破碎帶運移，在上覆泥灰巖或側向致密灰巖的封堵、遮擋下，聚集形成特殊類型的油氣藏?！皵嗳荏w”概念強調了在斷裂基礎上的大氣淡水溶蝕對儲層的改造作用。但儲層的發育除了與斷裂有關外，還與不整合面的距離有關，距離不整合面越近則改造作用越強。前人對斷溶體的儲集體形態特征進行了較詳盡的論述，斷溶體形態主要有“V”字形和倒“V”字形［5‐6］。另外，呂艷萍等[7]指出了斷溶體儲層的結構特征，即從斷裂帶的核部至兩側破碎帶，整體上呈現出溶蝕程度逐漸變弱、儲集體發育程度逐漸變差的趨勢。

隨著油氣勘探與開發程度的深入，發現了一種有別于斷溶體的儲集體類型——“斷裂破碎體”（筆者命名）。在塔里木盆地，斷裂破碎體與斷溶體發育位置不同，斷裂破碎體主要發育于北部坳陷區。大量巖心資料證明該類儲集體鮮有大氣淡水溶蝕現象，或者早期弱巖溶作用后被硅質、方解石充填，儲集空間類型主要是斷裂破碎形成的角礫間孔隙、斷裂空腔和構造縫［8‐10］。由于主控因素不同，斷裂破碎體與斷溶體在儲集體的發育位置、形態、內部結構、儲層充填特征、生產特征等方面都存在著較大的差異。

一般超深層斷裂的地震信號較弱，利用地震資料預測斷裂系統是一個難題。目前碳酸鹽巖縫洞儲層識別方法通常包括以下幾個步驟：①利用三維地震數據的相干、曲率、螞蟻體等常規屬性檢測斷裂，表征斷裂分布特征； ②利用三維地震數據體均方根振幅屬性或波阻抗表征巖溶儲層分布特征； ③綜合斷裂分布特征與巖溶儲層分布特征，得到斷裂和溶蝕洞穴儲層的分布規律。現有的技術方法對于識別深層弱振幅地震反射特征儲層的能力較弱，特別是不能識別斷距較小的弱走滑斷裂和小尺度斷控巖溶型儲層內部結構特征［11］。其主要原因有兩個方面：一是超深層地震信號衰減快、有效信號弱； 二是超深層斷裂破碎體的地質模式不明確。

針對上述問題，本文在進行斷裂相關儲層的研究基礎上，提出了斷裂破碎體的概念； 構建了斷裂破碎體地質模型； 并在斷裂破碎體地質概念及模式的指導下，構建了基于深度學習的地震資料解釋技術以刻畫斷層破碎體內部結構特征，并取得了較好的應用效果。

1 “斷裂破碎體”概念及特征

1. 1 “斷裂破碎體”概念

在構造應力作用下，超深層斷裂兩盤相互擠壓或張扭，使附近的巖石破碎而形成與斷面大致平行的破碎帶。它幾乎沒有遭受大氣淡水的溶蝕改造而具有良好的儲集性能，縱向上延伸可達千米。這種與斷層有關的裂縫和巖石孔隙結合所形成的不規則分布、具有一定規模、孔—滲性能較好的地質體或地質單元視為一種新的儲集體類型，筆者稱之為“斷裂破碎體”。也有研究者將致密圍巖背景下巨厚灰巖內部由后期構造運動改造所形成的局部斷層與有效裂縫發育的部分稱為“斷縫體”［12］。盡管目前有關斷裂破碎體公開發表的文獻比較少，但近幾年在中國致密灰巖油氣勘探實踐中對這一概念的討論較為普遍。筆者認為，斷裂破碎體概念主要有三個方面內涵。