塔里木盆地順北5斷裂帶儲(chǔ)集體地震反射與產(chǎn)能特征分析

瞿 長(zhǎng)，趙 銳，李慧莉，孔強(qiáng)夫，鄧 尚

(1.中國(guó)石化勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京 102249)

0 引 言

塔里木盆地順北油氣田是中石化于2016年發(fā)現(xiàn)的奧陶系超深層斷控碳酸鹽巖油氣田。近年來(lái)，順北油氣田所有具備工業(yè)產(chǎn)能的井均沿?cái)嗔褞Р渴穑坏┢x斷裂帶往往就無(wú)法建產(chǎn)，揭示了油氣藏的分布受到斷裂帶控制，斷控型儲(chǔ)層是油氣勘探的重要靶區(qū)。順北油氣田在勘探思路和技術(shù)方法上借鑒了塔河油田的經(jīng)驗(yàn)[1-6]，主要借助地球物理上相干與振幅的異常值定位鉆井靶點(diǎn)。而在順北地區(qū)中下奧陶統(tǒng)地層中，斷控縫洞型儲(chǔ)集體在地震剖面上主要表現(xiàn)為“串珠”狀強(qiáng)反射[7]，顧漢明等通過(guò)模型正演提出了多種“串珠”成因模式，表明“串珠”與優(yōu)勢(shì)縫洞體具有模糊對(duì)應(yīng)關(guān)系。前人研究表明，高產(chǎn)井與“串珠”狀儲(chǔ)層具有密切的聯(lián)系[8-9]，然而在實(shí)際鉆井部署過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分鉆遇“串珠”的油氣井并未獲得理想的產(chǎn)能，尤其是在順北5斷裂帶上，多數(shù)鉆井采用了酸化壓裂完井的方式，建產(chǎn)后，油壓低、產(chǎn)能衰減快，井軌跡亟需調(diào)整。因此，結(jié)合鉆井靶點(diǎn)地球物理和產(chǎn)能特征，利用井震標(biāo)定的手段，分析儲(chǔ)集體的地震反射特征，旨在為該地區(qū)提高鉆井成功率以及井軌跡調(diào)整提供參考和借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

順北地區(qū)位于塔里木盆地中部的順托果勒繼承性古隆起上，南北向分別與卡塔克隆起、沙雅隆起相鄰，東西向分別與滿加爾、阿瓦提坳陷相接[10]，是塔里木盆地相對(duì)穩(wěn)定的古構(gòu)造單元[11]。前人研究表明，順北地區(qū)可能經(jīng)歷了加里東早期、加里東中晚期—海西早期、海西晚期—印支期以下構(gòu)造演化階段12]。目前順北地區(qū)勘探開(kāi)發(fā)主要目的層為奧陶系一間房組和鷹山組上部碳酸鹽巖，且已在順北1、順北5、順北7斷裂[13]取得油氣突破。順北5斷裂帶(圖1)平面上具有分段性，總體走向?yàn)镹W340 °，縱向上具有深層與淺層分層變形的特征，深層表現(xiàn)為斷入基底的高角度走滑斷層，淺層為花狀構(gòu)造和雁列正斷層，向下斷至基底，向上至少斷至二疊系頂面[14-15]。順北1斷裂帶走向約為 NE40～45 °，縱向特征與順北5斷裂帶相似[16]。

2 鉆井產(chǎn)能和動(dòng)態(tài)特征

順北地區(qū)斷控縫洞型儲(chǔ)集體具有非均質(zhì)性[17-19]，在同一斷裂帶上，不同鉆井產(chǎn)能差異性大。順北5斷裂帶北部鉆井產(chǎn)能情況如表1所示，順北5斷裂帶北部鉆井可劃分為高產(chǎn)井、低產(chǎn)井、停產(chǎn)井。由于順北5斷裂帶南部鉆井已處于停產(chǎn)狀態(tài)，缺乏鉆井資料，因此，文中不作討論。

圖1 塔里木盆地順北5斷裂帶分布及中奧陶統(tǒng)一間房組碳酸鹽巖地震相分布

通過(guò)對(duì)研究區(qū)奧陶系鉆井進(jìn)行試井分析表明，該地區(qū)主要存在3種壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線響應(yīng)類型(圖2)。由圖2可知：A型壓力恢復(fù)曲線通常顯示為徑向流，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有測(cè)試邊界，這種均勻響應(yīng)可能表示典型的碎塊型儲(chǔ)集體，通常見(jiàn)于貫穿主斷面的油氣井(圖2a)；B型壓力恢復(fù)曲線表明，徑向流動(dòng)周期短，主要為雙線性流動(dòng)，存在于幾乎均勻的破裂介質(zhì)(徑向流)中，指示碎塊型與裂縫型流體介質(zhì)的過(guò)渡類型(圖2b)；C型壓力恢復(fù)曲線僅與雙線性流動(dòng)有關(guān)，不隨時(shí)間穩(wěn)定，是單向斷裂系統(tǒng)產(chǎn)生的響應(yīng)，通常見(jiàn)于尚未貫穿斷面但已接近走滑斷裂的鉆井(圖2c)。

表1 順北5斷裂帶北部鉆井產(chǎn)能情況

圖2 順北5號(hào)斷裂帶典型鉆井壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線及裂縫塊體模式

通過(guò)對(duì)比分析鉆井產(chǎn)能狀況和動(dòng)態(tài)特征可知，高產(chǎn)井對(duì)應(yīng)A型壓力恢復(fù)曲線，低產(chǎn)井對(duì)應(yīng)B型壓力恢復(fù)曲線，停產(chǎn)井對(duì)應(yīng)C型壓力恢復(fù)曲線。

3 鉆井靶點(diǎn)地震反射特征

根據(jù)研究區(qū)井軌跡與斷面的位置關(guān)系，識(shí)別出3種類型的井軌跡，分別為貫穿斷面(放空漏失)、逼近斷面(可能漏失)及遠(yuǎn)離斷面。前人研究表明，在順北地區(qū)，強(qiáng)振幅與優(yōu)勢(shì)縫洞體具有模糊對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合振幅特征，在各類井軌跡中判識(shí)是否鉆遇縫洞，將鉆井分為5種類型：貫穿斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型、貫穿斷面型、逼近斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型、遠(yuǎn)離斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型、遠(yuǎn)離斷面型。

實(shí)鉆表明，貫穿斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型的鉆井產(chǎn)量高，例如W1井，根據(jù)相干與振幅的疊合剖面圖(圖3a)，發(fā)現(xiàn)在T74界面之下，優(yōu)勢(shì)縫洞剖面上表現(xiàn)為雜亂弱振幅反射，鉆井軌跡自西南向北東鉆穿了斷層，并在相干顯示最明顯的位置發(fā)生了漏失，進(jìn)而獲得了油氣突破；貫穿斷面型的鉆井產(chǎn)量低，并未鉆遇縫洞，例如W3井，鉆井軌跡鉆穿了一條錯(cuò)斷T74界面的斷層(圖3b)；逼近斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型的鉆井產(chǎn)能較高，例如W5井，井軌跡在T74界面之下自西向東近水平逼近斷層，并截止在“串珠”狀強(qiáng)反射的邊緣(圖3c)；遠(yuǎn)離斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型的鉆井產(chǎn)量低，例如W2井，圖3d中顯示鉆井靶點(diǎn)夾持于2個(gè)遠(yuǎn)距離斷面之間，且鉆遇“串珠”；遠(yuǎn)離斷面型的鉆井已停產(chǎn)，例如W4井，還未鉆遇到優(yōu)勢(shì)縫洞(圖3e)。

圖3 順北5號(hào)斷裂帶典型鉆井靶點(diǎn)相干與振幅的疊合剖面

4 基于井震標(biāo)定的儲(chǔ)集空間分析

由于相干體很難分辨靶點(diǎn)處的儲(chǔ)集空間特征，因此，借助測(cè)井曲線展開(kāi)研究。根據(jù)前人斷控縫洞型儲(chǔ)集相關(guān)理論，不同的儲(chǔ)集空間在測(cè)井上有相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)特征，在沒(méi)有成像測(cè)井資料的情況下，可以借助井徑、三孔隙、雙側(cè)向電阻率測(cè)井進(jìn)行縫洞體識(shí)別。

W5井屬于逼近斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型。由測(cè)井曲線可知(圖4a)，T74界面以下的7 475～7 650 m井徑曲線幾乎沒(méi)有波動(dòng)，聲波與雙側(cè)向均未揭示出明顯的縫洞；而在7 650～7 888 m(井底)井徑曲線出現(xiàn)明顯鋸齒狀擾動(dòng)指示，在井徑擴(kuò)大處，聲波值明顯變大，雙側(cè)向電阻率曲線有明顯雙峰狀低值，表明7 650～7 888 m可能發(fā)育縫洞破碎體系，而該段GR值基本維持穩(wěn)定，可排除洞穴存在。分析可知，鉆井在逼近相干體顯示斷面100 m(斜厚)范圍內(nèi)鉆遇了大量的裂縫，直至井底漏失建產(chǎn)。

W2井屬于遠(yuǎn)離斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型。測(cè)井曲線顯示(圖4b)，在T74界面以下的7 345～7 390 m及7 400～7 500 m處井徑曲線幾乎沒(méi)有波動(dòng)，聲波與雙側(cè)向均未揭示出明顯的縫洞。而被這2段地層所夾持處鉆遇裂縫，雙側(cè)向電阻率明顯有雙峰狀低值，但井徑和聲波幾乎沒(méi)有波動(dòng)。根據(jù)成像測(cè)井可知，7 345～7 500 m處鉆遇3條裂縫，而7 500～7 600 m處鉆遇裂縫的數(shù)量明顯變多，裂縫發(fā)育處(7 550～7 580 m)井徑曲線明顯擴(kuò)大，雙側(cè)向電阻率曲線出現(xiàn)低值。7 600～7 932 m處裂縫發(fā)育密集(裂縫密度0.72條/m)，井徑曲線最初沒(méi)有波動(dòng)，接近井底漏失處開(kāi)始出現(xiàn)明顯擴(kuò)徑，聲波與雙側(cè)向曲線幾乎沒(méi)有波動(dòng)。

對(duì)比上述2口典型井的測(cè)井曲線特征，發(fā)現(xiàn)在裂縫發(fā)育處，W5井測(cè)井響應(yīng)強(qiáng)于W2井(如聲波值變大，雙側(cè)向電阻率低值)，說(shuō)明逼近斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型鉆井與遠(yuǎn)離斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型相比，鉆遇的地層破碎程度更強(qiáng)；鉆井深度越接近井底漏失點(diǎn)(斷面)，裂縫發(fā)育越密集；由W5井可知，一個(gè)斷面大約可以控制100 m范圍內(nèi)的裂縫。

圖4 順北5號(hào)斷裂帶W5井和W2井測(cè)井曲線

5 典型井實(shí)例分析

順北5斷裂帶上鉆井受施工期所限，井軌跡目前還正在調(diào)整中，故采用與之相鄰的順北1斷裂帶上的鉆井進(jìn)行實(shí)例分析。W32井最初部署目的是鉆探順北1斷裂帶附近中奧陶統(tǒng)頂面的強(qiáng)振幅反射(圖5a)。按照早期經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)振幅很可能代表了T74界面下與走滑斷裂有關(guān)的縫洞體。該異常體表現(xiàn)為頂部發(fā)育“串珠”，底部為異常強(qiáng)反射，中間弱振幅，疑似縱向直立高陡斷裂，通源性不顯著(圖5c)。根據(jù)正演結(jié)果，T74界面之下垂直斷裂/縫洞體頂端位于紅波谷附近，鉆井進(jìn)入黑波峰后完鉆，尚未進(jìn)入紅波谷強(qiáng)反射。鉆達(dá)目的層后，效果并不理想。該井最初以5.0 mm油嘴開(kāi)井，開(kāi)井前油壓為55 MPa，開(kāi)井后油壓為51 MPa，油壓下降較快，1 h后油壓降至0 MPa，油氣開(kāi)始無(wú)法采出，最終累計(jì)產(chǎn)液量為85 m3，累計(jì)產(chǎn)油量為17 m3(其余為水)。將該井調(diào)整為斜井(W32CH井)，側(cè)鉆至旁邊的主干斷裂帶(圖5a、b)，目標(biāo)為主干斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞(強(qiáng)反射)，鉆井進(jìn)入強(qiáng)反射后立即見(jiàn)全烴顯示，隨后常規(guī)完井建產(chǎn)，目前油壓為4 MPa，日產(chǎn)油為100 t/d，為高產(chǎn)井。

圖5 順北1斷裂帶上W32及W32CH井鉆井靶點(diǎn)振幅剖面

6 結(jié)論與建議

(1)順北5斷裂帶儲(chǔ)集體發(fā)育有2類地質(zhì)模式：一類為斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型，由貫穿或逼近斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型的鉆井揭示，地層破碎程度強(qiáng)，裂縫發(fā)育密集，產(chǎn)量高，壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線一般表現(xiàn)為雙重介質(zhì)特征；另一類為遠(yuǎn)離斷面加優(yōu)勢(shì)縫洞型，裂縫稀疏，地層破碎程度弱，產(chǎn)量低，壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線表現(xiàn)為單相裂縫型介質(zhì)特征。

(2)裂縫密度向斷面明顯增加，斷面與其控制的優(yōu)勢(shì)縫洞是鉆井高產(chǎn)的保障。建議在今后的鉆井部署過(guò)程中，盡量保證井軌跡既貫穿斷面又鉆遇縫洞，以期獲得高產(chǎn)。