塔里木盆地塔中地區(qū)深埋白云巖儲層特征及綜合預(yù)測研究

蔡露露，孫贊東 王康寧，劉致水 （中國石油大學(xué) （北京）地質(zhì)地球物理綜合研究中心，北京102249）

韓劍發(fā)，敬 兵 （中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒841000）

塔里木盆地塔中地區(qū)深埋白云巖儲層特征及綜合預(yù)測研究

蔡露露，孫贊東 王康寧，劉致水 （中國石油大學(xué) （北京）地質(zhì)地球物理綜合研究中心，北京102249）

韓劍發(fā)，敬 兵 （中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒841000）

塔里木盆地寒武系－下奧陶統(tǒng)的白云巖地層厚度大、分布廣，具有多套儲蓋組合，基質(zhì)孔隙、次生孔洞和裂縫都十分發(fā)育，是非常有利的油氣勘探接替領(lǐng)域。但由于白云巖埋藏深、勘探程度低，尚未形成成熟的儲層預(yù)測技術(shù)系列。通過對灰?guī)r和白云巖儲層的地質(zhì)、巖石物理和地震響應(yīng)特征進行對比分析，將在灰?guī)r儲層預(yù)測中應(yīng)用較好的技術(shù)應(yīng)用到白云巖儲層預(yù)測中。在寒武系白云巖巖石物理特征研究的基礎(chǔ)上，進行疊前儲層預(yù)測，并探討不同地層儲層展布的控制因素，對塔里木盆地白云巖勘探領(lǐng)域的深入研究具有一定的指導(dǎo)意義。

灰?guī)r；白云巖；儲層特征；儲層預(yù)測

塔里木盆地深埋白云巖具有很好的基質(zhì)孔隙度，次生孔洞和裂縫也比較發(fā)育，具有多套生烴組合和儲蓋組合，是油氣勘探的重大接替領(lǐng)域。但是目前對深埋白云巖的勘探程度較低，井資料缺乏，對白云巖的地震研究一直停留在簡單的構(gòu)造解釋和疊后儲層預(yù)測層面，缺乏更深入的儲層評價。筆者通過對白云巖的地質(zhì)特征、巖石物理特征和儲層地震響應(yīng)特征分析入手，綜合疊后和疊前資料，有效預(yù)測白云巖儲層空間。

1 塔中地區(qū)深埋白云巖特征

1.1 白云巖地質(zhì)特征

塔里木盆地深埋白云巖主要分布在寒武系－下奧陶統(tǒng)，寒武系主要巖性為白云巖 （細晶、粉晶和少量砂糖狀白云巖），部分地層夾膏巖、泥巖等，下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組為灰?guī)r向白云巖過渡段，巖性主要為云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)云巖。儲層空間主要包括溶蝕孔洞、裂縫和晶間孔等。該類白云巖的成因主要由灰?guī)r經(jīng)熱液白云化、埋藏白云化、混合水白云化和回流滲透白云化等作用形成［1～3］。

碳酸鹽巖次生儲集空間的形成離不開溶蝕作用，碳酸鹽巖的成分和結(jié)構(gòu)是影響溶蝕作用的主要因素。一般隨著白云巖中所含CaCO3含量的增加，白云巖溶蝕量也隨之增大；巖石顆粒越細，與溶蝕液接觸的范圍也越大，溶蝕量也就隨著增大。隨著溫度的升高，一般白云巖和灰?guī)r的溶蝕量都逐漸增大，但是在60℃以上的高溫條件，白云巖溶蝕較灰?guī)r有利。白云巖性脆，易于破碎形成裂縫，造成不均勻溶蝕，加之白云巖具有較大的巖體支撐能力，同樣可形成較大的溶蝕孔洞型儲層，所以在一定溶蝕環(huán)境下，白云巖能夠形成很強的非均質(zhì)性和各向異性特征［4～6］。

1.2 白云巖巖石物理特征及與灰?guī)r對比

白云巖較灰?guī)r表現(xiàn)為高縱橫波速度、高體積模量、高剪切模量、低泊松比、低縱橫波速度比和高密度的特征 （見表1），這些彈性參數(shù)的差異決定了白云巖比灰?guī)r具有更好的抗壓能力及抗剪切能力［7，8］。白云巖的脆性使得在相同自然條件下，白云巖比灰?guī)r更容易產(chǎn)生裂縫。

研究區(qū)白云巖與灰?guī)r的彈性數(shù)值關(guān)系與理論規(guī)律基本一致，僅數(shù)值上有微小差異。選擇工區(qū)內(nèi)寒武系白云巖基質(zhì)與上奧陶統(tǒng)灰?guī)r基質(zhì)進行體積模量、剪切模量和密度分析，白云巖體積模量在92～96GPa之間，剪切模量在43.5～44.5GPa之間，密度范圍為2.81～2.825g/cm3；灰?guī)r體積模量在75～82GPa間，剪切模量在31～34GPa之間，密度范圍為2.70～2.72g/cm3。

表1 白云巖與灰?guī)r主要造巖礦物彈性參數(shù)表 （據(jù)文獻 ［7，8］，有修改）

1.3 白云巖儲層地震響應(yīng)特征

地震勘探的分辨能力只有幾米到幾十米，對于單個的小型孔洞或裂縫來說，采用地震勘探是探測不出來的，但是當(dāng)很多小型溶蝕孔洞或裂縫聚集成一定規(guī)模時，就可能被地震波所探測。通過前人對塔里木盆地白云巖儲層的地震響應(yīng)特征的研究總結(jié)，認為白云巖次生孔洞級別較小，地震剖面上響應(yīng)特征不明顯，很少出現(xiàn)灰?guī)r “串珠狀”的洞穴［9］。筆者通過對塔中4～塔中1井區(qū)地震響應(yīng)特征的研究，確實很少見到大型的溶蝕孔洞，但是對于塔中北部的地震資料研究分析發(fā)現(xiàn)，在寒武系白云巖地層中會有“串珠狀”強反射特征，分析認為，這些大型溶蝕孔洞的形成可能和塔中北部火山活動的熱液流及其他盆地壓實流、烴類有機酸溶蝕作用有關(guān)。白云巖儲層空間更多的是由規(guī)模不大的溶蝕孔洞和裂縫組成，其地震響應(yīng)特征主要表現(xiàn)為強反射同相軸特征，局部地區(qū)也能夠見到 “串珠狀”強反射特征。

2 白云巖儲層綜合預(yù)測

該次研究從塔里木盆地塔中地區(qū)寒武系白云巖巖石物理分析入手，通過疊前同時反演得到巖石物理彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，結(jié)合疊后屬性分析，綜合預(yù)測白云巖儲層空間展布情況，總結(jié)了白云巖儲層預(yù)測方法和分布規(guī)律，對打開塔里木盆地深埋白云巖勘探領(lǐng)域的新局面具有一定的參考意義，對白云巖儲層乃至油氣預(yù)測提供了重要的理論方法和技術(shù)手段。

2.1 巖石物理分析

為了在疊前數(shù)據(jù)中區(qū)分巖性，尋找白云巖儲層，進行多參數(shù)彈性因子交會分析，白云巖、膏巖、灰?guī)r的彈性參數(shù)在分布上有一定規(guī)律。優(yōu)選出λρ－μρ（其中，λ為拉梅系數(shù)，N/m2；μ為剪切模量；ρ為密度）交會區(qū)分巖性及儲層。圖1（a）是λρ與μρ的交會圖，能夠很好地區(qū)分白云巖（包含儲層和基質(zhì)）、膏巖及灰?guī)r。

研究區(qū)白云巖較厚且純凈，中寒武統(tǒng)是白云巖儲層中夾雜膏巖，上寒武統(tǒng)和下寒武統(tǒng)為巖性單一的白云巖地層。圖1（b）～（d）是λρ與μρ交會圖，對區(qū)分白云巖儲層和非儲層效果明顯。

2.2 疊前彈性反演

疊前AVO（振幅隨偏移距的變化）/AVA （振幅隨入射角的變化）同步反演可從大、中、小3個角度部分疊加數(shù)據(jù)體上同步反演出縱、橫波阻抗和密度數(shù)據(jù)體。在此基礎(chǔ)上，可提取出地層的組合彈性參數(shù)。通過對這些彈性參數(shù)的分析，并結(jié)合巖石物理分析結(jié)果，可以確定儲層位置及空間展布特征，通過縱、橫波阻抗等屬性聯(lián)合可提高流體的識別精度。

圖1 白云巖彈性參數(shù)交會圖

圖2中第1層是根據(jù)疊前反演得到的彈性參數(shù)λρ和μρ交會，提取的上寒武統(tǒng)白云巖儲集層的時間厚度分布圖。儲層主要分布在塔中主壘構(gòu)造帶兩翼的洼地，和寒武系頂面古構(gòu)造的風(fēng)化殼巖溶密切相關(guān)；大氣淡水在構(gòu)造高部位不能蓄水，淡水儲蓄在構(gòu)造相對低洼區(qū)，對地表一定深度范圍內(nèi)的白云巖地層淋濾改造，形成風(fēng)化殼巖溶儲層。

圖2 寒武系白云巖儲層綜合預(yù)測圖

圖2中第2層是中寒武統(tǒng)白云巖儲層分布圖。中寒武統(tǒng)是一套近100m厚的白云巖夾膏巖地層。巖石物理分析認為，膏巖低阻抗特征產(chǎn)生的強振幅反射特征，對識別低阻的白云巖儲層屏蔽干擾較大。疊前反演可以利用白云巖儲層與膏巖彈性特征的不同，參照巖石物理分析的結(jié)果，比較明確的預(yù)測白云巖儲集層。白云巖儲層預(yù)測結(jié)果與塔中主壘帶逆沖斷層密切相關(guān)，分析認為是深部流體沿逆沖斷裂沿途改造儲層而形成。

圖2中第3層是下寒武統(tǒng)白云巖儲層分布圖。預(yù)測結(jié)果顯示在工區(qū)東部的構(gòu)造高部位是勘探的有利區(qū)域，該地層上覆一套全區(qū)分布的膏巖，具有良好的蓋層條件，有望形成富含油氣的構(gòu)造圈閉。

由寒武系不同層段白云巖儲層的疊前反演結(jié)果分析，白云巖儲層的分布和斷裂體系密切相關(guān)，孔洞的發(fā)育主要依托斷裂體系，在裂縫密度相對較高處，孔洞發(fā)育的概率較大；尤其對于下白云巖段，孔洞儲層的發(fā)育與斷層呈良好匹配關(guān)系。

3 結(jié) 語

通過灰?guī)r與白云巖的地質(zhì)、巖石物理和地震響應(yīng)特征的對比，兩者的響應(yīng)特征具有很強的相似性，可將灰?guī)r儲層預(yù)測中效果較好的方法應(yīng)用于白云巖的儲層預(yù)測中；其中基于巖石物理分析的疊前AVO彈性反演對于塔里木深埋白云巖儲層的預(yù)測效果較好，與實際鉆井相符，符合地質(zhì)意義。

白云巖的預(yù)測結(jié)果分析表明，寒武系白云巖儲層的形成主要受控于古地貌、流體溶蝕改造作用及構(gòu)造破裂作用，并且在不同層段3者的影響程度不同。寒武系頂面的風(fēng)化殼是白云巖儲層發(fā)育的有利部位之一，經(jīng)過風(fēng)化巖溶之后的白云巖再次受到流體改造作用最有可能形成優(yōu)質(zhì)儲層。裂縫在白云巖儲層的形成過程中起到重要作用，在地震剖面上可以明顯看到深部流體沿斷層自下而上改造地層的證據(jù)，預(yù)測的白云巖儲層平面展布也與斷裂有著有密不可分的關(guān)系，同時裂縫自身也是白云巖的有效儲層之一。因此，加強對斷裂體系的認識以及裂縫預(yù)測是下一步白云巖儲層預(yù)測的關(guān)鍵。

感謝塔里木油田勘探開發(fā)研究院提供的資料和提出的寶貴建議。

［1］翟永紅，王澤中，王正允，等.塔中地區(qū)奧陶系白云巖特征及成因 ［J］.江漢石油學(xué)院學(xué)報，1992，14（4）：1～7.

［2］金之鈞，朱東亞，胡文瑄，等.塔里木盆地?zé)嵋夯顒拥刭|(zhì)地球化學(xué)特征及其對儲層影響 ［J］.地質(zhì)學(xué)報，2006，80（2）：245～253.

［3］顧炎午，李國蓉，李宇翔，等.塔中地區(qū)中下奧陶統(tǒng)白云巖特征及成因 ［J］.天然氣技術(shù)，2009，3（1）：19～22.

［4］聶躍平.黔南地區(qū)碳酸鹽巖的溶蝕試驗初探 ［J］.中國巖溶，1984，3（1）：39～45.

［5］翁金桃.方解石和白云石的差異溶蝕作用 ［J］.中國巖溶，1984，3（1）：29～38.

［6］黃尚瑜，宋煥榮.碳酸鹽巖的溶蝕與環(huán)境溫度 ［J］.中國巖溶，1987，6（4）：287～296.

［7］Gary M，Tapan M，Jack D.The Rock Physics Handbook：Tools for Seismic Analysis in Porous Media［M］.Cambridge：Cambridge University Press，1998.

［8］Colin M S.The elastic properties of carbonates［J］.The Leading Edge，2008，27 （8）：1020～1024.

［9］崔海峰，張年春，鄭多明，等.塔里木盆地牙哈斷裂構(gòu)造帶寒武系白云巖潛山儲層預(yù)測 ［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2009，30（1）：116～121.

Characteristics and Integral Prediction of Deep－buried Dolomite Reservoirs in Tazhong Area of Tarim Basin

CAI Lu－lu，SUN Zan－dong，WANG Kang－ning，LIU Zhi－shui，HAN Jian－fa，JING Bing（First Author's Address：Laboratory for Integration of Geology and Geophysics，China University of Petroleum，Beijing102249，China）

The dolomite strata from lower Ordovician to Cambrian in Tarim Basin were thick and wide distribution，moreover，it had multiple sets of combinations of source rock，reservoir and caprock.Additionally，the matrix and secondary pores，and fractures were well developed，which was the beneficial area for hydrocarbon exploration.However，as the dolomite was deeply buried，current exploration was on a low level and maturity prediction technology was not yet formed.In this paper，by comparing and analyzing the geology，rock physics and seismic response characterizations of limestone and dolomite reservoirs，better technologies for limestone reservoir prediction are applied to dolomite reservoir prediction.The pre－stack reservoir prediction is performed based on the study of rock physics in the dolomite reservoir in Cambrian，the controlling factor of reservoirs in different strata are discussed.The research provides guidance for further study of dolomite reservoir exploration in Tarim Basin.

limestone；dolomite；reservoir characteristics；reservoir prediction

P631.44

A

1000－9752（2011）06－0191－04

2011－05－10

國家 “973”規(guī)劃項目 （2011CB201100）。

蔡露露 （1983－），男，2006年長江大學(xué)畢業(yè)，博士生，現(xiàn)主要從事儲層綜合預(yù)測及地層評價等研究工作。

［編輯］ 龍 舟