中國地質大學陳鑫

❶ 縫洞型碳酸鹽岩儲集體特徵及預測——以哈薩克A油田Pz段為例

王兆峰^1，2 王 鵬² 陳 鑫² 李 強²

（1.中國地質大學地球物理與信息技術學院，北京 100083； 2.中國石油集團東方地球物理公司研究院，河北涿州 072751）

作者簡介：王兆峰，男，在讀博士後，高級工程師，主要從事油氣藏評價與開發工作。

摘 要：縫洞型碳酸鹽岩油氣藏是全球油氣增儲上產的重要領域之一。然而，碳酸鹽岩儲集體形態復雜，非均質性強，難以准確預測。本文以哈薩克A油田Pz段儲集體為研究對象，採用井震協同進行精細連井 標定，提高了目的層橫向上的連續性和可靠性。引入現代岩溶理論指導基底頂面構造解釋，落實尖滅線及圈 閉規模，增加了研究區勘探開發的面積。利用斷層建模技術將斷層面立體刻畫，確保斷層解釋的精度。利用 三維可視化技術進行古地貌分析，將研究區古地貌分為峰從窪地、峰林谷地和古侵蝕溝3種，並預測了有利 岩相帶的空間展布。綜合地質、測井和地震響應特徵，宏微觀相結合將儲集體分為溶洞孔隙型、裂縫孔隙型 和裂縫型3種。綜合地震屬性、地震反演和螞蟻體追蹤建模技術，刻畫了儲集體的空間展布特徵，並指出了 下一步滾動勘探開發的潛力區。

關鍵字：縫洞型儲層；碳酸鹽岩；儲集體預測；A油田

The Characteristics and Prediction of Fissure-cavern Carbonate Reservoirs of PzLayer in NWKYZ Oil field in Kazakhstan

Wang Zhaofeng^1，2，Wang Peng²，Chen Xin²，Li Qiang²

（1.Geophysical and Information Technology Institute of China University of Geosciences，Beijing 100083，China； 2.BGP Geophysical Research Institute，CNPC，Zhuozhou 072751，China）

Abstract：Fissure-cavern carbonate reservoirs is one of the most important areas of increasing oil and gas proction in the world.It is hard to forecast because the reservoir rock has complex form and heterogeneity.Using fissure-cavern carbonate reservoirs of the Pz layer in NWKYZ oil field in Kazakhstan as the target，we demarcate the well tie with integration of well and seismic to heighten the consistence and reliability of the horizon demarcating.We draw recent karst theory to direct the structure elucidation of the top surface of the base.We define the wedge out and structural trap，and increase the exploratory development area of the region of interest.We show the fault plane audio-visual with the method of fault model technology and make sure the quality of fault interpretation.We divide the palaeogeomorphology into 3 kinds with 3D visualization：peak cluster，peak forest and fossil erosion cut.We forecast the distribution of the beneficial lithofacies.With the characteristic of geology，logging and seismic response，we divide the reservoirs into 3 kinds：vag hole，fracture pore and fracture.We clarify the distribution of the 3 types reservoirs with the method of seismic attribution，seismic inversion and ant tracking modeling，and then we point out the potential area for exploratory development.

Key words：Fissure-cavern reservoir；carbonate；reservoir prediction；NWKYZ oil field

引言

縫洞型碳酸鹽岩油氣藏是全球油氣增儲上產的重要領域之一^［1～2］。由於該儲集體形態復雜，非均質性強，鑽探成功率一直不高，使得縫洞型碳酸鹽岩油氣藏的勘探開發成為一項世界級難 題^［3～7］。多學科綜合應用進行儲集體的預測是解決這項難題的有效途徑^［8～9］。本文以哈薩克 A油田Pz層的縫洞型碳酸鹽岩儲集體為例，探索綜合應用地質、地震、測井及生產動態資料來預 測縫洞型碳酸鹽岩儲集體特徵的方法，希望能拋磚引玉，促進多學科在縫洞型碳酸鹽岩儲集體預 測中的廣泛應用。

圖1 A油田位置（據胡向紅，2011^［7］，有修改）

1 區域地質概況

A油田位於哈薩克共和國境內南圖爾蓋盆地南部的Aryskum凹陷的aksay凸起上（圖1）^［1］。A 油田主要在M-Ⅱ層、侏羅系層和基底Pz層發現了工業油氣流。本次研究的基底Pz層主要為灰岩和白 雲質灰岩（Kz43、Kz47井），部分井含少量硬硅酸岩和軟硅酸岩（Kz51），是典型的縫洞型碳酸鹽岩儲 集體。

南圖爾蓋盆地基底固結於早古生代末，根據基底組成及變質程度的差異，可進一步將其劃分為 兩套構造層，即前元古宇-下古生界深變 質褶皺基底，為盆地之真正基底，另一套 為泥盆-石炭系碳酸鹽岩-基底Pz，為盆 地過渡性質基底，研究區的基底屬於碳酸 鹽岩過渡性基底^［1]。基底之上主要發育侏 羅系、白堊系、第三系（古近-新近系） 和第四系，上覆地層與基底間以大角度不 整合接觸（表1）。

南圖爾蓋盆地位於哈薩克中南部，處於烏拉爾-天山縫合線轉折端剪切帶，是 在海西期基底隆起上發育的中生代裂谷盆 地^［10］。按地層構造標志序列，可將其中新 生界劃分出反映區域構造演化特徵的5個階 段，即初始張裂階段、斷陷發育階段、斷坳 轉換階段、坳陷發育階段和後期隆起階 段^［10]。研究區目的層基底Pz固結於古生代 末，並且遭受了抬升和強烈的剝蝕。A油田 基岩岩性復雜，據岩心、錄井、鏡下資料分 析，儲層主要岩性可以分為4類：灰岩、白 雲質灰岩、角礫岩和硅質岩。測井曲線特徵 表現為高電阻率、高速度、低中子、高密度的特徵。

表1 南圖爾蓋盆地地層簡表

2 精細構造解釋

2.1 井震聯合連井精細標定

精細的地震地質層位標定是地震構造解釋的基礎，在標定時確保每一個地質界面和地震同相軸相對 應，匹配好儲層段的每個同相軸，使時間域地震資料和深度域的測井資料能夠正確地結合［11］。本次層 位標定採用「井震結合連井精細標定」 方法，即綜合利用研究區29口完鑽井的鑽井、錄井和測井資料 在進行了精確地層劃分與對比的基礎上，進行層位的連井標定與對比。通過多井合成地震記錄的製作及 研究區縱橫向聯井剖面的對比驗證，保證了層位標定橫向上的連續性和可靠性（圖2）。在標定過程中 根據測井曲線在縱向上的變化規律來確定標准層。其中白堊系阿雷斯庫姆組泥岩段在工區內分布相對穩 定，可作為標准層。

圖2 NWKYZYJIA50-58-54-48-57-32-51-31聯井標定剖面

2.2 引入現代岩溶理論指導基底頂面構造解釋

利用現代岩溶形成的喀斯特地貌特徵（圖3-A）和研究區的地震剖面（圖3-B）進行對比來指導地 震解釋，將古地貌復雜的上覆地層與基底的接觸關系分為U形、V形和楔形3種，並對研究區古地貌復雜 的研究區進行重新解釋。重新落實MII、J3ak尖滅線及構造26.1km²、落實碳酸鹽古潛山構造52.7km²。

圖3 引入現代岩溶指導縫洞型碳酸鹽岩的基底頂面構造解釋

2.3 斷裂模型確保斷層解釋精度

在運用相干、地層傾角、時間切片、三維可視化等多種方法進行斷層識別的基礎上，進行斷層建 模，利用斷裂模型來確保斷層解釋精度（圖4）。全區共解釋斷層50條，穿過基底斷層30條，其中10 條延伸距離在1.5km以上（圖5）。

圖4 A油田斷面模型

圖5 A油田Pz層頂面斷裂平面分布圖

2.4 構造落實與古地貌的三維可視化展現

在精細解釋Pz頂面反射層的基礎上，利用研究區29口井的時深關系建立三維速度場，對層位進行 時深轉換，然後對井進行校正，得到了目的層頂面構造圖（圖6）。基底Pz頂面主要分為東、西兩個隆 起，局部發育一些小背斜圈閉，本次研究共落實圈閉16個，面積17.88km²。

圖6 A油田Pz層頂面構造圖

在構造落實的基礎上，進行古地貌恢復，並利用三維可視化技術展現研究區的古地貌特徵（圖7）。研究區的古地貌可分為峰從窪地、峰林谷地和古侵蝕溝3種類型。

圖7 A油田Pz層古地貌分析圖

3 儲集體特徵及預測

3.1 儲層岩相特徵

岩心、薄片及錄井資料顯示基底Pz主要岩性為灰岩、白雲質灰岩、硅質岩和角礫岩4類。由單井 岩相分析圖（圖8）可以看出，基底岩性的電測特徵主要分為兩類：一類灰岩和白雲質灰岩為低伽馬、 中高電阻率、低聲波時差、高密度；另一類硅質岩和角礫岩剛好相反，中高伽馬、低電阻率、高聲波時 差、低密度。同類岩性的曲線形態基本一致，多為線型。從接觸關繫上看，灰岩和白雲質灰岩與上覆碎 屑岩的測井曲線接觸關系為突變，硅質岩和角礫岩與上覆碎屑岩的接觸關系為漸變。儲層岩相在橫向和 縱向上都具有很強的非均質性，角礫岩、硅質岩和白雲質灰岩呈塊狀分布，利用屬性建模技術能夠很好 地將岩相的空間展布形態直觀地展示（圖9）。

3.2 儲層分類特徵

A油田Pz段的縫洞型碳酸鹽岩儲集體次生孔隙較為發育，非均質性強，儲層物性好，是該區的主 力產層。根據岩心、測井及地震響應特徵，研究區的儲集體主要可以分為溶洞孔隙型、裂縫孔隙型和裂 縫型3種類型（表2）。

（1）溶洞孔隙型儲集體。溶洞被硅質岩、角礫岩全充填，儲集空間以溶洞充填物之間的孔隙為主。一般具有一定的構造背景，地震響應呈透鏡狀異常強反射，下部呈凹形的不連續強反射。測井響應呈箱 形或漏斗形，中低GR、高DT和低密度。

圖8 A油田NWKYZYJIA49井Pz段岩相分析綜合柱狀圖

圖9 A油田Pz段岩相模型

表2 A油田Pz段儲層分類特徵

（2）裂縫孔隙型儲集體。裂縫和基質孔隙比較發育，是典型的雙重介質型儲集體。地震響應上常 呈不連續反射，特徵不明顯，多與縫洞和較大的斷裂相鄰。測井曲線變化較小，低GR、低DT和高 密度。

（3）裂縫型儲集體。儲集空間主要是微裂縫。在地震響應上主要表現為連續強振幅界面，測井曲 線變化較小，低GR、中高DT和中高密度。

3.3 地震屬性進行儲層預測

地震屬性分析是預測碳酸鹽岩孔洞縫分布的重要技術手段。孔洞縫體系的規模和充填程度不同均會 引起地震響應細微的變化，而這種變化靠肉眼從地震同相軸的變化上來識別是非常困難的^［12］。但是，在地震屬性的差異中可能隱含了這種變化，每一種地震屬性都從不同的側面反映地下的變化，不同的屬 性對縫洞的敏感程度是不同的。反射振幅包含了單個界面的速度、密度及其厚度信息，用它預測橫向的 岩層變化和碳氫化合物存在的可能性，利用振幅類的屬性可以幫助識別縫洞儲層的分布^［13］。頻率是地 震脈沖的特性，它和地質因素如反射層的厚度或速度的橫向變化及氣體的存在有關：通常低頻更多反映 厚的特徵，高頻對薄的特徵敏感，油氣和儲層的變化會引起高頻的吸收衰減。由於縫洞型碳酸鹽岩儲層 在大套的碳酸鹽岩地層中相對而言是微觀的，因此，在碳酸鹽岩縫洞型儲層的預測中，分頻信息對刻畫 儲層的非均質性是很有幫助的^［14］。反射連續性和地層連續性有密切的關系，是評價地震同相軸橫向延 伸能力的物理參數，通常用相位類的屬性來刻畫。

（1）分頻屬性。分頻解釋技術是一種新的地震資料解釋方法，它是以傅里葉變換、最大熵法及小 波變換等為核心演算法的頻譜分解技術^［14-15］。分頻屬性結合三維可視化，是精細描述非均質儲層的有力 手段。該方法在對三維地震資料時間厚度、地質不連續性成像和解釋時，可在頻率域內對每一個頻率所 對應的振幅進行分析，這種分析方法排除了時間域內不同頻率成分的相互干擾，從而可得到高於傳統分 辨率的解釋結果。通過對分頻數據體的過井點剖面分析，總結研究區儲層的分頻響應有以下規律：有利 儲層的分頻響應為相對高（暖色）的調諧振幅，差儲層分頻屬性響應往往表現為較低（冷色）調諧振 幅（圖10）。通過該方法研究，認為基底碳酸鹽岩有利儲層主要分布於研究區中部，以侵蝕溝谷為界東 西分布的兩大古岩隆周圍面積約20km²。

圖10 NWKYZYJIA地區基底50Hz分頻屬性可視化效果圖

（2）振幅類屬性。振幅是岩性界面阻抗差異的響應，上下地層阻抗差異越大，形成的反射振幅越 強^［16］。研究區基底碳酸鹽岩表現為弱振幅特徵，當內部出現孔、洞、縫的時候，相當於在其內部出現 新反射界面，容易表現出振幅異常，形成局部強反射。

在NWKYZYJIA地區基底反射強度交流分量平面圖上（圖11），中部反射強度較強（橙、黃等暖色 調）區域代表了孔洞等Ⅰ類儲集體發育的地區，其周邊反射強度較弱（藍、綠等冷色調）區域則代表 孔洞不發育的地區。可以看到，強反射區域可大致分為東、西兩個部分，與分頻技術預測結果基本一 致。在此基礎上，每部分又可分為多個沿NW-SE方向展布的條帶，與研究區主要斷層展布方向基本 一致，說明孔洞發育情況受區域應力和斷裂影響。

圖11 NWKYZYJIA地區基底反射強度交流分量平面圖

3.4 用地震反演進行儲層預測

地震反演技術是充分利用測井、鑽井、地質資料提供的豐富的構造、層位、岩性等信息，從常規的 地震剖面推導出地下地層的波阻抗、密度、速度、孔隙度、滲透率、砂泥岩百分比、壓力等信息^［17］。本次反演用Jason軟體中約束稀疏脈沖反演（Constraint Sparse Spike Inversion）來完成的。

根據研究區基底Ⅰ、Ⅱ類儲集體發育規律，利用Jason軟體的體雕刻模塊（Volume View）對 距潛山頂面120m厚度范圍內的Ⅰ、Ⅱ類儲集體進行了雕刻（圖12，圖13），Ⅰ類儲集體波阻抗值 界定為5000～10000g/cm³ *m/s，Ⅱ類儲集體波阻抗值界定為10000～13800g/cm³ *m/s。結合研 究區的構造特徵可以看出，Ⅰ類儲集體主要沿古構造高部位發育，而且位置越高的地方儲層厚度越 大，NWKYZYJIA56井附近，Ⅰ類儲集體厚度達70m。Ⅱ類儲集體發育於構造斜坡部位，其他地方 也有小范圍的零星分布。

3.5 利用螞蟻體追蹤建模技術進行儲層裂縫預測

裂縫預測一直是縫洞型儲層研究的難點。本次裂縫預測採用螞蟻追蹤技術，該技術的原理就 是在地震數據體中播撒大量的螞蟻，在地震屬性體中發現滿足預設斷裂條件的斷裂痕跡的螞蟻將 「釋放」 某種信號，召集其他區域的螞蟻集中在該斷裂處對其進行追蹤，而其他不滿足斷裂條件 的斷裂痕跡將不進行標注^［18］。最後，獲得一個低噪音、具有清晰斷裂痕跡的數據體。根據研究區 Pz頂面以下0～120m螞蟻體追蹤的裂縫模型（圖14）可以看出，Ⅲ類裂縫型儲集體受斷裂影響 明顯，發育於斷裂附近。

圖12 NWKYZYJIA工區Pz頂面以下0～120m Ⅰ類儲集體厚度圖

圖13 NWKYZYJIA工區Pz頂面以下0～120m Ⅱ類儲集體厚度圖

圖14 NWKYZYJIA工區Pz頂面以下0～120mⅢ類裂縫型儲層展布特徵

4 結論

（1）採用井震聯合技術進行精細連井標定可以增強層位標定橫向上的連續性和可靠性。

（2）引入現代岩溶理論指導基底頂面構造解釋，落實尖滅線及構造圈閉。研究區重新落實MII、 J3ak尖滅線及構造26.1km²，落實碳酸鹽古潛山構造52.7km²，增加了勘探開發的面積。

（3）斷層建模技術可以將斷層面直觀地展現，有利於確保斷層解釋的質量。

（4）利用三維可視化技術展現古地貌特徵，有助於古地貌的分析。研究區的古地貌主要可以分為 峰叢窪地、峰林谷地和古侵蝕溝3種類型。

（5）綜合地質、測井和地震響應特徵，將研究區儲集體分為溶洞孔隙型、裂縫孔隙型和裂縫型三 種類型。

（6）綜合地震屬性、地震反演和螞蟻體追蹤建模技術，弄清了研究區3類儲集體的空間展布特徵。認為Ⅰ類溶洞孔隙型儲集體主要沿古構造高部位發育，而且位置越高的地方儲層厚度越大；Ⅱ類裂縫孔 隙型儲集體發育於構造斜坡部位，其他地方也有小范圍的零星分布；Ⅲ類裂縫型儲集體受斷裂影響明 顯，發育於斷裂附近。

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