塔里木盆地玉北地區(qū)中-下奧陶統(tǒng)斷溶體識別

袁聯(lián)生

(中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院,江蘇南京211103)

隨著順北油田的發(fā)現(xiàn),斷溶體油藏成為目前塔里木盆地油氣儲量和產(chǎn)量新的增長點,作為與走滑斷裂帶相關的油氣藏類型,斷溶體油藏為塔里木盆地油氣勘探開發(fā)開拓了新領域。截至目前順北油田已初步落實輕質(zhì)油資源量12×108t,已成為中國石化塔里木探區(qū)“十三五”期間增儲建產(chǎn)的主戰(zhàn)場,也使得“塔河之外找塔河”成為可能[1-2]。

斷溶體一詞最早出現(xiàn)于塔河油田勘探開發(fā)研究中,斷溶體圈閉被定義為受上奧陶統(tǒng)覆蓋的影響,巖溶縫洞體的發(fā)育與斷裂帶、構(gòu)造變形帶之間有較好的匹配關系,具有明顯的斷控巖溶特征,并以深大斷裂帶為核心發(fā)生溶蝕擴大,發(fā)育于覆蓋區(qū)中-下奧陶統(tǒng)巖溶縫洞體的有利區(qū)帶[3-4]。隨著對塔里木盆地順北油田勘探認識的不斷深化,明確了“寒武紀多期供烴、深埋斷溶成儲、原地垂直疏導、晚期成藏為主、走滑斷裂控富”的順北斷溶體油藏成藏模式[5]。目前,順北1號、順北5號及順北7號斷裂帶均已獲得工業(yè)油氣產(chǎn)能并逐步投入開發(fā)[5]。由地震正演模擬研究可知,斷溶體以大型走滑斷裂為核心,形成“花束”狀地震反射,斷溶體縫洞型儲層表現(xiàn)為單個“串珠”或者“串珠”狀反射群特征[6]。塔里木盆地西南部麥蓋提斜坡的玉北地區(qū)發(fā)育多排北東向逆沖構(gòu)造,部署在構(gòu)造帶高部位的YB1和YB1-2井獲得高產(chǎn)工業(yè)油流,該構(gòu)造斜坡帶的YB5、YB6井在中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖中鉆遇了良好的儲層但未獲得工業(yè)油氣流。前期YB1、YB1-2、YB6等鉆井的主要探測目標為構(gòu)造高部位或者斜坡部位的“串珠”狀地震異常反射體,除此類鉆探目標之外,是否還存在其它類型的圈閉是本區(qū)的研究重點和勘探難點。

將YB1井三維工區(qū)鉆井資料與儲層地震綜合預測相結(jié)合,刻畫斷裂展布與“串珠”狀地震反射異常體的空間展布,分析與斷裂帶相關的“串珠”狀地震反射異常體分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)本區(qū)存在類似于順北斷溶體的地震反射異常區(qū)域,研究成果為玉北地區(qū)鉆探目標優(yōu)選提供了新思路。

1 工區(qū)構(gòu)造特征

麥蓋提斜坡位于塔里木盆地西南部,整體構(gòu)造為向西南傾斜的構(gòu)造斜坡,東北部為巴楚隆起,東南部為塘古孜巴斯凹陷,西南部為喀什凹陷和葉城和田凹陷,西北部為柯坪斷隆區(qū),YB1井三維工區(qū)位于麥蓋提斜坡的東南部(圖1a藍色線框),三維地震資料面積約為1900km2。如圖1b所示,7口完鉆探井分別為YB1、YB1-1、YB1-2、SH2、YB5、YB7、YB6。YB1井和YB1-2井先后在奧陶系碳酸鹽巖中獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流,YB6井在一間房組鉆遇低產(chǎn)油流,充分展現(xiàn)了本區(qū)良好的勘探潛力。但SH2井和YB5井奧陶系儲層不發(fā)育,YB1-1井和YB7井發(fā)育孔縫型儲層,測井解釋為水層,這充分說明了YB1井三維工區(qū)儲層橫向分布的非均質(zhì)性和該區(qū)油氣藏的復雜程度。

研究認為,玉北地區(qū)斷裂具有復雜的差異變形特征,斷裂類型主要包括擠壓斷裂、走滑斷裂和復合型斷裂,其中,走滑斷裂因受逆沖斷裂疊加改造影響,具有明顯的逆沖分量,可組合形成不同斷裂樣式[7-9]。

由YB1井三維工區(qū)的鷹山組頂部地震相干屬性剖面(圖2)可知,自西北向東南,工區(qū)發(fā)育3條大型的斷裂帶:NE向YB7井斷裂帶、NE向的YB1井斷裂帶和工區(qū)東南角斷裂帶。此外,YB6井東南部發(fā)育若干條NE向、NNE向的次級斷裂。

工區(qū)中部NE向YB1井斷裂帶具有明顯的分段性和壓扭轉(zhuǎn)換的特征(圖2),剖面線AA′、BB′、CC′位置如圖2所示。該斷裂帶西南段具有由南向北逆沖的蓋層滑脫特征(圖3中AA′剖面),斷裂帶北東段具有由北向南逆沖的蓋層滑脫特征(圖3中CC′剖面),而在該斷裂帶中部存在明顯的轉(zhuǎn)換帶,斷裂在地震剖面上呈基底卷入的花狀構(gòu)造樣式(圖3中BB′剖面),揭示本區(qū)構(gòu)造應力場主體為壓扭性質(zhì),兩種不同方向逆沖構(gòu)造之間的轉(zhuǎn)化帶是走滑斷裂的發(fā)育區(qū)域。

圖2 YB1井三維工區(qū)鷹山組頂部相干屬性

圖3 過YB1井斷裂帶不同位置的地震剖面(剖面線位置如圖2所示)

2 斷溶體地震識別模式

2.1 地質(zhì)模型建立

由前期鉆井巖心和測井資料可知,YB1-2井鉆遇溶洞且鉆井過程中出現(xiàn)放空1.65m的情況,研究認為玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層主要包括孔洞-裂縫型、裂縫型和孔洞型[10-12]3種類型。本文綜合儲層參數(shù)特征、構(gòu)造樣式和地震剖面信息,建立玉北地區(qū)地質(zhì)模型(圖4),模型長度為7000m、深度為5000m,模型左邊為逆沖斷裂、中間為一組高陡斷裂、右邊為高陡斷裂和溶洞復合體,模型特征與順北地區(qū)斷溶體特征類似。

圖4 玉北地區(qū)地質(zhì)模型

玉北地區(qū)地質(zhì)模型共11層,按自上而下的順序?qū)Φ貙舆M行編號,并統(tǒng)計本區(qū)7口鉆井的測井資料,可確定各個地層、斷裂帶和斷溶體的縱波速度及密度參數(shù)(表1)。

表1 玉北地區(qū)地質(zhì)模型參數(shù)

2.2 地震正演模擬

結(jié)合玉北地區(qū)實際三維地震資料采集觀測系統(tǒng),采用炮間距100m、道間距20m、采樣間隔1ms的30Hz雷克子波進行地震數(shù)值模擬,最終得到如圖5所示的疊前時間偏移剖面。由圖5可見,逆沖斷裂形成了強振幅反射斷面波(圖5左部),斷裂兩側(cè)地層出現(xiàn)了錯斷,垂向斷距明顯;高陡斷裂帶形成了近直立弱振幅條帶(圖5中部),斷裂兩側(cè)地層無明顯的斷距;斷溶體形成了“樹狀”雜亂反射特征(圖5右部),斷裂附近的縫洞儲集體具有典型的強振幅“串珠”狀反射特征。

3 斷溶體識別技術

由上述正演模擬結(jié)果可知,逆沖斷裂、高陡斷裂和斷溶體的地震響應特征差異明顯,本文分別采用不同的技術進行斷裂和斷溶體的預測和識別。

3.1 斷裂和裂縫識別技術

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,碳酸鹽巖儲層的儲集空間多由孔、洞、縫以不同的方式組合形成,其空間展布復雜,體積大小不等。此類儲集體引起的地震屬性變化,可通過檢測波組形態(tài)的變化實現(xiàn)斷裂-裂縫的分布預測。相干分析技術對此類儲集空間的刻畫有一定的優(yōu)勢,已在不同地區(qū)的碳酸鹽巖儲層預測中取得了良好的應用效果[13-20]。本文采用基于協(xié)方差矩陣本征值相干的第三代高精度相干分析技術進行斷裂和裂縫識別。

紋理屬性分析作為一種計算圖像識別的技術,最早用于遙感圖像分析。圖像的紋理是圖形的一種結(jié)構(gòu)特征,通?？衫斫鉃橛跋裨诳臻g上的變化和重復,或影像中反復出現(xiàn)的局部模式(紋理單元)和它們的排列規(guī)則。該技術通過識別圖像中不同區(qū)域的特征模式,劃分圖像的模式,進而識別紋理的變化。近年來,該技術逐漸被應用于斷層、河道識別以及地震相劃分[21-22]。本文利用基于三維地震數(shù)據(jù)體的紋理屬性分析技術,預測目標層段斷裂和裂縫發(fā)育情況。

3.2 縫洞儲集體識別技術

由塔河油田和順北油田的勘探經(jīng)驗可知,均方根振幅、振幅變化率、強振幅等屬性均可用于預測縫洞儲集體的空間展布特征[23-27]。在YB1井三維工區(qū),中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖地震成像剖面中發(fā)育“串珠”狀反射異常體,前文正演模擬分析結(jié)果表明,縫洞儲集體能夠形成“雜亂、串珠反射”的反射特征,且振幅屬性對于縫洞儲集體較為敏感。因此,本文采用振幅變化率屬性預測本區(qū)有利的縫洞型儲層分布。

鑒于斷溶體是高角度斷裂、裂縫和縫洞儲集體的復合體,因此在識別斷溶體時,需要綜合考慮斷裂、裂縫及縫洞體的空間分布特征。本文首先利用第三代高精度相干分析技術,識別研究區(qū)的大斷裂,然后利用紋理屬性分析技術,確定斷裂和裂縫的平面分布,再利用振幅變化率屬性分析技術,預測縫洞儲集體的展布,最后結(jié)合地震剖面的反射特征確定斷溶體的空間展布。

4 應用效果分析

4.1 斷裂和裂縫預測

利用第三代高精度相干分析技術,進行鷹山組頂部斷裂識別(圖2),除3條大型的北東向斷裂帶之外,YB6井東部新發(fā)現(xiàn)2條小型斷裂。為進一步研究這2條小型斷裂特征,在工區(qū)東南部(圖1a中YB6井區(qū)綠色矩形框區(qū)域)利用紋理屬性分析技術,刻畫了斷裂和裂縫的平面分布(圖6)。圖中淺色區(qū)域的紋理屬性值小,裂縫不發(fā)育,而藍色區(qū)域的紋理屬性值大,裂縫發(fā)育。斷裂和裂縫最為發(fā)育區(qū)域為YB1井斷裂帶,該區(qū)域裂縫密集發(fā)育。此外,在該斷裂帶的南翼,還發(fā)育兩條明顯的次級斷裂:①號斷裂呈NNE向展布,自NNE方向延伸至YB1井斷裂帶,向SSW方向延伸超出工區(qū)范圍,工區(qū)內(nèi)延伸長度達15.6km,該斷裂有一條NW向的分支斷裂延伸至YB6井;②號斷裂呈NE向展布,其北東方向延伸長度較短,西南方向延伸超出工區(qū)范圍。

圖6 鷹山組頂部斷裂-裂縫檢測結(jié)果向下40ms紋理屬性)

4.2 縫洞儲集體識別

利用振幅變化率屬性,對一間房組-鷹山組縫洞儲集體進行了預測和識別,結(jié)果如圖7所示,圖中淺色區(qū)域的振幅變化率小,紅黃色區(qū)域的振幅變化率中等,藍綠色區(qū)域的振幅變化率較大。振幅變化率屬性值越大,表示地震數(shù)據(jù)體中振幅異常越明顯,平面展布中出現(xiàn)的點狀、強振幅變化率屬性異常在地震剖面上表現(xiàn)為“串珠”狀反射異常,為有利的縫洞儲層發(fā)育區(qū)。圖7西北部的NE向強振幅變化率條帶與YB1井斷裂帶范圍重合,圖7南部為有利的縫洞儲層發(fā)育區(qū),結(jié)合圖6分析可知,這些有利的縫洞儲層發(fā)育區(qū)集中分布在①號斷裂和②號斷裂附近。

4.3 斷溶體地震剖面特征

圖8 過YB6井東部斷裂的東西向地震解釋剖面(剖面線位置如圖7所示)

玉北地區(qū)整體在壓扭環(huán)境下形成了多排逆沖構(gòu)造,但是在YB1井附近發(fā)生過逆沖方向的轉(zhuǎn)化,YB6井東部NNE向斷裂正處于這一構(gòu)造轉(zhuǎn)化帶,為壓扭走滑性質(zhì)斷裂。將斷裂-裂縫預測結(jié)果、縫洞體識別結(jié)果和地震剖面三者相結(jié)合,預測與YB6井東部NNE向和NE向兩條斷裂帶相關的強振幅變化率區(qū)域是有利的斷溶體儲層發(fā)育區(qū)(圖7中黑色虛線圈定區(qū)域),其面積約為47.85km2。

圖7 鷹山組頂部縫洞儲層預測結(jié)果向下120ms振幅變化率屬性)

5 結(jié)論

在構(gòu)造分析的基礎上,首先確定了位于塔里木盆地西南部麥蓋提斜坡YB1井三維工區(qū)具有發(fā)育壓扭走滑斷裂的應力背景,然后以地震波場數(shù)值模擬為指導,建立工區(qū)斷溶體地震識別模式,最后采用第三代高精度相干分析技術、紋理屬性分析技術及地震振幅變化率屬性分析技術,進行了中-下奧陶統(tǒng)斷溶體儲層識別探索研究,研究結(jié)果表明:

1) YB1井斷裂帶整體為NE向逆沖斷裂,但存在明顯的分段特征,該斷裂西南段由南向北逆沖、北東段由北向南逆沖,YB6井東部斷裂為YB1井斷裂帶沿不同方向逆沖形成的轉(zhuǎn)換斷裂;

2) 以正演模擬結(jié)果為指導,將紋理屬性、地震振幅變化率屬性和地震剖面三者相結(jié)合,綜合判斷YB6井東部發(fā)育斷溶體儲層,有利儲層發(fā)育區(qū)面積為47.85km2。

致謝:論文在研究中得到西北油田分公司相關領導和專家的指導、中國石化石油物探技術研究院劉定進、王汝珍、李鵬、楊江峰、張薇和朱博華等同志的幫助,在此一并表示衷心的感謝！