基巖氣藏孔縫儲層預(yù)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(zé)任公司研究院地質(zhì)研究中心，河北涿州 072751)

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基巖氣藏孔縫儲層預(yù)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(zé)任公司研究院地質(zhì)研究中心，河北涿州 072751)

東坪地區(qū)位于柴達木盆地西北部阿爾金山前帶，東坪氣藏是國內(nèi)近年來新發(fā)現(xiàn)的首個大型基巖氣藏。巖心、薄片資料分析表明，東坪地區(qū)基巖巖性復(fù)雜，主要發(fā)育花崗巖和片麻巖，局部發(fā)育片巖。儲集空間類型豐富，構(gòu)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(zhì)孔，改善了儲層物性，成為有效儲層，而裂縫是關(guān)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(qū)巖性和儲層復(fù)雜的地質(zhì)特征，充分利用高品質(zhì)的寬方位地震資料，首先應(yīng)用先進的流體活動性屬性刻畫溶蝕孔儲層分布，精細(xì)描述儲層空間形態(tài)分布特征；再利用曲率屬性識別微小斷裂的優(yōu)勢，準(zhǔn)確描述基巖內(nèi)幕裂縫發(fā)育的強度和方向；最后應(yīng)用屬性比例融合技術(shù)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(jīng)成為非沉積巖儲層研究關(guān)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(nèi)瑞拉)均有發(fā)現(xiàn)[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(qū)也已發(fā)現(xiàn)多個基巖油藏[2～5]。東坪氣藏為國內(nèi)近年來新發(fā)現(xiàn)的最大基巖氣藏，具有規(guī)模大、含氣豐度高等特征。但由于研究區(qū)巖性及儲層等地質(zhì)條件特殊，儲層非均質(zhì)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(fā)進程。為此，筆者應(yīng)用寬方位高精度地震資料，結(jié)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(chǔ)上，通過應(yīng)用先進的現(xiàn)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(qū)基巖孔縫儲層預(yù)測研究，明確了東坪基巖氣藏控制因素，對于指導(dǎo)基巖油氣藏的勘探、評價及開發(fā)具有重要意義。

1　基巖氣藏基本地質(zhì)特征

東坪地區(qū)位于柴達木盆地阿爾金山前東段，西面為茫崖凹陷與大風(fēng)山凸起，東面為昆特依地區(qū)及冷湖構(gòu)造帶。整體表現(xiàn)為一南傾斜坡背景，受近SN向斷層控制，在東坪地區(qū)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(gòu)造(圖1)。

東坪氣藏整體表現(xiàn)為以侏羅系源巖為基礎(chǔ)，具有多階斷裂縱向疏導(dǎo)，不整合、優(yōu)質(zhì)砂體橫向疏導(dǎo)等特征?？v向上形成的5套含氣層系均已獲得工業(yè)氣流，其中東坪地區(qū)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(jié)構(gòu)。多期次斷裂活動控制了裂縫發(fā)育帶的分布及溶蝕孔發(fā)育程度。氣藏內(nèi)部受裂縫分布、巖性變化及儲層非均質(zhì)影響，表現(xiàn)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(qū)基巖氣藏成藏模式圖(據(jù)文獻[6]，有修改)

2　基巖孔縫儲層分布預(yù)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(zhì)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(guī)律，考慮東坪地區(qū)基巖氣藏儲層類型豐富等因素，充分利用高品質(zhì)、寬方位、高密度地震數(shù)據(jù)，應(yīng)用豐富的現(xiàn)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(guī)律。

2.1溶蝕孔儲層分布特征

東坪地區(qū)基巖儲層孔隙主要為溶蝕孔隙，該區(qū)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(yīng)用流體活動性屬性預(yù)測儲層空間分布特征。流體活動性屬性技術(shù)是美國加利福尼亞大學(xué)勞倫斯伯克利國家實驗室在對低頻域流體飽和多孔介質(zhì)地震信號反射簡化近似表達式研究的基礎(chǔ)上開發(fā)的一套飽和多孔介質(zhì)儲層流體預(yù)測技術(shù)[7，8]。

(1)

式中：M為流體活動屬性(因子)；A(ρf/η)為流體函數(shù)；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(gòu)造主體部位的連井剖面(圖2(a))看，基巖頂面及內(nèi)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(qū)巖性以花崗片麻巖為主，巖性較為穩(wěn)定，該種振幅變化可能是由于儲層物性及流體性質(zhì)的差異引起的。從相應(yīng)的流體活動性屬性剖面(圖2(b))看，該屬性反映了地震數(shù)據(jù)低頻段振幅譜的斜率，基巖頂面具有較強振幅變化的響應(yīng)特征，這正是基巖儲層孔隙及流體引起的異常響應(yīng)。

圖2　DPH102井區(qū)常規(guī)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(qū)基巖氣藏溶蝕孔儲層空間分布規(guī)律。東坪地區(qū)溶蝕孔普遍發(fā)育，受風(fēng)化作用影響大，儲層以風(fēng)化層和半風(fēng)化層為主，受古地貌影響，構(gòu)造高部位受風(fēng)化淋濾作用影響越強，溶蝕孔越發(fā)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(qū)不同深度流體活動性屬性平面圖

2.2裂縫發(fā)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(shù)研究表明，裂縫的發(fā)育對振幅、頻率、相位、能量都會產(chǎn)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(shù)高低等都是研究區(qū)斷層和裂縫發(fā)育的地震反射特征。

曲率屬性是一項較新的技術(shù)，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(tài)變化方面，與其他屬性對比具有明顯優(yōu)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(shù)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(dǎo)出曲率K與曲率半徑R的關(guān)系：

(2)

實際生產(chǎn)中，曲率還包括最小曲率、最大曲率、最負(fù)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(tài)指數(shù)等。在刻畫斷裂、地質(zhì)體時發(fā)現(xiàn)，最正曲率、最負(fù)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(gòu)造導(dǎo)向濾波技術(shù)的優(yōu)勢，使地震剖面上斷點更清晰，在該基礎(chǔ)上利用相干、曲率、玫瑰圖等技術(shù)識別微小裂縫，從而預(yù)測東坪地區(qū)裂縫發(fā)育的密度和方向。從東坪地區(qū)基巖頂面玫瑰圖(圖4(a))可以看出，DP1井區(qū)主要發(fā)育2組方向的斷裂，分別為北西走向和南東走向，其中構(gòu)造主體以北西方向為主，斷裂的走向與晚期構(gòu)造運動活動密切相關(guān)，尤其受構(gòu)造東側(cè)的坪東斷層影響較大，發(fā)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(qū)裂縫發(fā)育，受構(gòu)造應(yīng)力作用影響，裂縫在靠近坪東的區(qū)域發(fā)育程度最高。

圖4　東坪地區(qū)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(yù)測

屬性比例融合技術(shù)是通過多個相關(guān)性小的單一屬性(數(shù)據(jù)體A和數(shù)據(jù)體B)，通過算法變換，將數(shù)據(jù)體A和數(shù)據(jù)體B按一定比例重新構(gòu)造一個新的數(shù)據(jù)體C。數(shù)據(jù)體C是多種獨立信息的重構(gòu)，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(xì)節(jié)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(guī)律(圖5)。

圖5　DP1井區(qū)屬性融合剖面及平面圖

3　孔縫儲層綜合評價

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

東坪地區(qū)裂縫發(fā)育，類型豐富，既有構(gòu)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(fā)育有著明顯的檢測作用，由于地震預(yù)測尺度較大，預(yù)測以構(gòu)造裂縫帶的強度和延伸方位為主。

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

Ⅰ類儲層發(fā)育區(qū)，位于坪東斷層附近，裂縫改造作用強，風(fēng)化層發(fā)育，處于構(gòu)造東翼，井網(wǎng)較密，鉆井揭示該區(qū)儲層品質(zhì)高，是油氣聚集的最佳場所。其中位于裂縫發(fā)育區(qū)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(chǎn)，日產(chǎn)量累計達到130×104m3，平均日產(chǎn)21.6×104m3。

圖6　DP1井區(qū)綜合評價圖

Ⅱ類儲層發(fā)育區(qū)，風(fēng)化層發(fā)育，裂縫改造作用次之，同樣處于構(gòu)造高部位，井網(wǎng)較密，鉆井揭示該區(qū)儲層總體上品質(zhì)較高，是油氣聚集的有利場所。該區(qū)鉆探的DP101井、P1H-2-3井、P1-2-4井等3口直井日產(chǎn)量累計達到33×104m3，平均日產(chǎn)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(chǎn)254×104m3，平均日產(chǎn)42×104m3。該區(qū)位于構(gòu)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(fā)進度區(qū)域。

Ⅲ類儲層發(fā)育區(qū)，位于構(gòu)造低部位，風(fēng)化層發(fā)育，但裂縫改造作用較弱，井網(wǎng)稀疏，目前只鉆探了DP4井和DP2井，基巖儲層以含水為主，該區(qū)為下步探索含氣性區(qū)域。

4　結(jié)語

寬方位角地震數(shù)據(jù)由于波形信息豐富、偏移成像精度高等特征可獲得高質(zhì)量的地震成像，對非均質(zhì)性儲層預(yù)測具有明顯優(yōu)勢。應(yīng)用現(xiàn)代體屬性具有幾個方面的優(yōu)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(zhǔn)確預(yù)測裂縫發(fā)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(nèi)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(xì)刻畫儲層，有利于研究優(yōu)質(zhì)儲層的形態(tài)分布特征。通過屬性比例融合技術(shù)，對反映斷裂的曲率屬性和反映儲層的流體活動性的優(yōu)勢結(jié)合，能夠更好地對基巖孔縫儲層進行準(zhǔn)確描述，形成了一套針對復(fù)雜基巖孔縫儲層預(yù)測的新思路和方法。在此基礎(chǔ)上開展儲層綜合評價，并根據(jù)實際鉆探結(jié)果，明確了基巖氣藏的主控因素，對于基巖氣藏的勘探開發(fā)具有重要的指導(dǎo)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(zhì)與勘探，2006，26(1)：8～11.

[2]曾聯(lián)波，張吉昌.遼河坳陷邊臺變質(zhì)巖潛山油藏裂縫分布特征[J].石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，1997，21(3)：16～19.

[3]周心懷，項華，于水，等.渤海錦州南變質(zhì)巖潛山油藏儲集層特征與發(fā)育控制因素[J].石油勘探與開發(fā)，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(qū)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(qū)東坪1、東坪3區(qū)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(yù)測中的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)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(zhì)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(yù)測及主控因素分析[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版),2016,13(14):22～26.