塔里木盆地塔河油田托甫臺(tái)區(qū)奧陶系碳酸鹽巖斷溶體系層次建模方法

張文彪，張亞雄，段太忠，李 蒙，趙華偉，汪 彥

（1. 中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083； 2. 中國(guó)石化西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011）

三維地質(zhì)建模是油氣藏表征的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確的地質(zhì)模型是油氣藏精細(xì)管理的基礎(chǔ)。當(dāng)前地質(zhì)建模技術(shù)對(duì)于常規(guī)碎屑巖儲(chǔ)層以及孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層應(yīng)用相對(duì)成熟，支撐效果較好，而對(duì)于縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層，受后期強(qiáng)改造作用影響，多重多尺度離散介質(zhì)交錯(cuò)分布，非均質(zhì)性極強(qiáng)，對(duì)于該類型的建模技術(shù)目前尚處于發(fā)展階段。得益于中國(guó)塔河獨(dú)特的油藏地質(zhì)條件，縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模在中國(guó)起步較早，眾多學(xué)者經(jīng)過(guò)近十幾年的攻關(guān)取得了許多寶貴的研究成果，如地質(zhì)-地震約束下分類、分尺度建模［1-3］，多元約束隨機(jī)建模［4-6］，巖溶模式約束下確定性與隨機(jī)結(jié)合建模［7-12］，以及基于地震相或大尺度溶洞作為訓(xùn)練圖形的多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)建模［13］。以上成果均從不同角度解決了多類、多尺度儲(chǔ)集體分布和融合的問(wèn)題，尤其是引入了巖溶地貌和巖溶帶約束，給塔河主體區(qū)（剝蝕區(qū)）表生巖溶型縫洞儲(chǔ)集體建模賦予了地質(zhì)約束的含義，均取得較好的效果。

斷溶體屬于縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的一種特殊類型，塔河油田近幾年的勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐證實(shí)其存在且意義重大，塔河覆蓋區(qū)約75 %的高產(chǎn)井沿大斷裂分布，均屬于斷溶體油藏［14-16］。與塔河主體區(qū)縫洞型油藏類似，斷溶體油藏同樣受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和多期巖溶作用影響，且存在多種儲(chǔ)集體類型，而不同的是，斷溶體形成的主控因素為大型走滑斷裂及次級(jí)斷裂，一定程度上不遵循巖溶“平面分區(qū)、縱向分帶”的規(guī)律，按照“成因建模”的原則［17］，斷溶體的成因控制條件與表生巖溶存在較大差異，這也給斷溶體油藏地質(zhì)建模帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。鑒于此，本文以塔河油田托甫臺(tái)區(qū)奧陶系油藏為例，探討針對(duì)斷溶體型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的三維地質(zhì)建模思路與方法，對(duì)于該類油藏的定量表征、儲(chǔ)量分類及剩余油挖潛具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

托甫臺(tái)地區(qū)位于塔里木盆地塔河油田西南部，受多期構(gòu)造活動(dòng)控制，區(qū)內(nèi)發(fā)育多組不同規(guī)模的NNW?NNE向“X”型斷裂系，以S99?TP12CX共軛走滑斷裂帶規(guī)模最大，其中TP12CX 斷裂帶沿NNE 向縱穿整個(gè)托甫臺(tái)區(qū)，延伸距離超過(guò)50 km，該斷裂帶內(nèi)發(fā)育典型的斷溶體油藏，且根據(jù)斷裂帶的分段性及開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)特征劃分了多個(gè)斷溶體開(kāi)發(fā)單元。本次選取TP12CX 斷裂北一段TP101?TH10421 井區(qū)為建模實(shí)例研究區(qū)（圖1），區(qū)內(nèi)共有各類鉆井約40口，產(chǎn)層主要為中-下奧陶統(tǒng)一間房組和鷹山組上段。TP12CX 斷裂向下斷開(kāi)前寒武系頂（T90），向上均斷開(kāi)中-下奧陶統(tǒng)頂部不整合面（T74）。為更好地體現(xiàn)斷溶體縱深特征，本次建模縱向范圍選取從一間房組到上寒武統(tǒng)，跨度超過(guò)1 000 m，平面邊界以走滑斷裂包絡(luò)帶范圍圈定。

圖1 塔河油田構(gòu)造位置及地層綜合柱狀圖Fig.1 Tectonic location and generalized stratigraphic column of Tahe oilfield

2 斷溶體系結(jié)構(gòu)層次劃分

關(guān)于縫洞型儲(chǔ)層建模原則的適用性分析前人已做了相關(guān)論證［2］，即等時(shí)性原則不適用這種強(qiáng)改造型的縫洞型儲(chǔ)層，而成因建模和層次建模原則可作為重要的方法指導(dǎo)。斷溶體的形成與古地貌、古構(gòu)造及巖溶水條件均有成因聯(lián)系［18-23］，尤其是按照斷控巖溶的成因機(jī)制，建立符合斷溶體特點(diǎn)的成因模式是關(guān)鍵。

地質(zhì)成因決定結(jié)構(gòu)層次的劃分，斷溶體屬于斷裂和溶蝕綜合作用的結(jié)果，兩者相互匹配、互為影響。相關(guān)學(xué)者們也總結(jié)了關(guān)于斷溶體的發(fā)育模式［24-25］，主要考慮了斷裂帶不同位置所導(dǎo)致的斷溶體幾何外形差異，對(duì)于進(jìn)一步的層次關(guān)系還需要系統(tǒng)闡述。本次研究從構(gòu)造與溶蝕作用過(guò)程出發(fā)，將斷裂與溶蝕體作為關(guān)鍵因素，通過(guò)相互匹配進(jìn)行了斷溶體系的結(jié)構(gòu)層次劃分。層次劃分是層次約束建模的前提，考慮斷溶體要素的規(guī)模和結(jié)構(gòu)的組合關(guān)系，劃分為以下4 個(gè)結(jié)構(gòu)層次（圖2）。

1）第一層次為走滑斷裂破碎帶（圖2a），主要從構(gòu)造學(xué)的角度將走滑作用所產(chǎn)生的主干斷裂、次級(jí)斷裂、派生微裂縫以及過(guò)程中地應(yīng)力所影響的主要范圍進(jìn)行統(tǒng)一歸類，本質(zhì)為走滑斷裂綜合影響范圍，儲(chǔ)集性能較致密灰?guī)r好。平面具有一定寬度，規(guī)模約百米至千米級(jí)不等；垂向具有較大延伸高度，甚至斷穿基底，規(guī)模幾千米不等，剖面形狀根據(jù)應(yīng)力差異有所區(qū)分，通常包括花狀（正、負(fù)花）或板狀；平面走向延展規(guī)模也較大，幾萬(wàn)米較為常見(jiàn)，且分段特征交替出現(xiàn)。

2）第二層次為斷溶體（圖2b），顯然受第一層次約束，走滑斷裂帶內(nèi)部應(yīng)力差異必然導(dǎo)致巖石破碎程度差異，將破碎集中程度高、裂縫發(fā)育密集，溶蝕作用也較為集中的部位統(tǒng)一定義為斷溶體外部幾何形態(tài)，其往往受走滑斷裂范圍控制，規(guī)模尺度通常略小于斷裂帶范圍。

3）第三層次為斷溶體內(nèi)部縫洞帶（圖2c），顧名思義受第二層次外部幾何形態(tài)控制，內(nèi)部縫洞帶由溶蝕強(qiáng)度差異形成的不同要素組成，包括大型溶洞、溶蝕孔洞（帶）以及裂縫密集帶，各要素之間具有一定組合規(guī)律，通常大型溶洞周圍分布較多的溶蝕孔洞，裂縫密集區(qū)也主要圍繞孔洞分布。內(nèi)部結(jié)構(gòu)要素的規(guī)模在十米至百米級(jí)，三維空間沒(méi)有固定的形態(tài)，尺度差異和形態(tài)差異均較大。

4）第四層次為大型洞穴充填（圖2d），是本次結(jié)構(gòu)劃分的最小一級(jí)。洞穴內(nèi)部的充填程度和充填巖性主要依靠野外露頭、巖心及鉆測(cè)井認(rèn)識(shí)，在洞穴完全填充情況下通?？梢酝ㄟ^(guò)露頭或測(cè)井分析其填充巖性序列及縱向規(guī)模，依靠當(dāng)前的地震手段很難確定其三維空間形態(tài)，且其內(nèi)部接觸關(guān)系和組合形式往往會(huì)存在多種形式，表征難度較大，也是當(dāng)前地質(zhì)建模的難點(diǎn)。內(nèi)部充填要素的規(guī)模受大型洞穴規(guī)模約束，尺度范圍在米至十米級(jí)別。

圖2 斷溶體系結(jié)構(gòu)層次劃分Fig.2 Schematic diagram showing the hierarchy scheme of the fault karst

3 斷溶體系層次建模方法

作為縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的一種特殊類型，適用于表層巖溶型縫洞的一些技術(shù)思路，如多類多尺度、多元約束等，仍具有一定的適用性，較大不同在于巖溶模式的差異使得“層次建?！钡乃悸酚兴{(diào)整。

3.1 斷溶體系層次建模思路的提出

層次建模的核心為高層級(jí)要素對(duì)低層級(jí)要素建模過(guò)程具有約束作用，即層次約束；約束的過(guò)程考慮地質(zhì)成因，即成因控制；采用逐步建模的思路，即逐級(jí)建模。因此，本次斷溶體系層次建模思路為“層次約束、成因控制、逐級(jí)建?！?。

斷溶體系層次約束建模需要明確層次之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。斷溶體作為強(qiáng)改造型儲(chǔ)層，失去了原始沉積層狀等時(shí)性的意義，但從斷裂溶蝕改造過(guò)程來(lái)看仍具有一定的層次規(guī)律可循，尤其是作為最大控制因素的走滑斷裂帶，其經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造活動(dòng)［26］，多期活動(dòng)的疊加形成了現(xiàn)今不同尺度規(guī)模的斷裂或裂縫，從規(guī)模來(lái)看層次關(guān)系較為明顯。巖溶過(guò)程與斷裂活動(dòng)配套發(fā)生，也形成了不同尺度、規(guī)模的洞穴及溶蝕孔洞，且相互之間也具有一定層次關(guān)系。

斷溶體系成因控制建模需要將控制因素具體化。地質(zhì)上成因的載體通常用地質(zhì)模式來(lái)表示，因此，層次劃分之后需要明確各個(gè)層次的地質(zhì)模式。走滑斷裂帶需要從構(gòu)造學(xué)的角度明確主要斷裂的展布模式，斷溶體外部輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要從斷控巖溶的角度建立具體模式，大型洞穴充填則需要對(duì)洞內(nèi)的充填規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，形成充填模式。各個(gè)層級(jí)之間均有對(duì)應(yīng)的模式進(jìn)行量化指導(dǎo)，即達(dá)到了成因控制建模的目的。

斷溶體系逐級(jí)建模需要根據(jù)各層級(jí)特征優(yōu)選適用的建模算法。先根據(jù)走滑斷裂模式確立大型走滑斷裂地層格架，格架內(nèi)部進(jìn)一步建立斷溶體外部輪廓模型，再到輪廓內(nèi)部大型洞穴、溶蝕孔洞及裂縫帶的分類融合建模，依次類推，實(shí)現(xiàn)各個(gè)層級(jí)的嵌套建模。

3.2 建模方法與實(shí)例分析

綜合前述認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步對(duì)斷溶體系層次建模方法詳細(xì)展開(kāi)，具體為按照劃分的走滑斷裂破碎帶、斷溶體、斷溶體內(nèi)部縫洞帶及大型洞穴充填4 個(gè)層次逐級(jí)展開(kāi)建模（圖3）。

圖3 斷溶體系層次建模流程Fig.3 Flowchart showing the hierarchy modeling of fault?karst reservoirs

3.2.1 走滑斷裂破碎帶建模

走滑斷裂破碎帶建模主要基于地震相干體精細(xì)處理，在走滑斷裂發(fā)育模式的指導(dǎo)下，將主干斷裂及走滑帶包絡(luò)線進(jìn)行人工解釋，采用確定性方法建立走滑斷裂包絡(luò)帶模型。

1）基于地震信息的走滑斷裂帶三維解析

采用構(gòu)造解析的思想和技術(shù)手段，基于高精度三維相干數(shù)據(jù)，開(kāi)展走滑主干斷裂、次級(jí)斷裂及關(guān)鍵地質(zhì)層位三維解釋。本次解析重點(diǎn)關(guān)注奧陶系斷溶體型儲(chǔ)集體，通過(guò)地震測(cè)線逐道解釋，將主干斷裂及分支斷裂進(jìn)行空間組合，剖面通常表現(xiàn)為單支狀和花狀樣式。其中花狀結(jié)構(gòu)剖面具有明顯的主斷面、分支斷裂面組合特點(diǎn)，主干斷裂面斷穿基底，而分支斷裂則呈發(fā)散狀，向底部收斂合并到某一地層，導(dǎo)致越是淺部地層其破碎程度越明顯，表現(xiàn)為“上寬下窄”的特征。除斷裂解析之外，因走滑斷穿地質(zhì)層位較多，地層層狀信息也是重要的因素，因此，也對(duì)較為重要的地層界面進(jìn)行了三維追蹤解釋（T74，T76，T78，T80，T81等）。

2）走滑斷裂破碎帶三維模型實(shí)現(xiàn)

因走滑斷裂的尺度規(guī)模較大，該層次建模的主要輸入數(shù)據(jù)依托于前述三維地震解釋及斷裂模式認(rèn)知?；赑etrel軟件平臺(tái)，設(shè)置走滑斷裂帶外部包絡(luò)線作為模型邊界，以解釋的主干斷裂、分支斷裂以及關(guān)鍵地質(zhì)層位作為格架數(shù)據(jù)，按照構(gòu)造地層建模的方式建立走滑破碎帶模型。建模網(wǎng)格劃分精度X和Y方向?yàn)?0 m，Z方向采用變網(wǎng)格精度方式，在油藏深度范圍（一間房組+鷹山組上段）精度為2 m，深部層位為5 m。從模型結(jié)果來(lái)看（圖4），主干斷裂連續(xù)性較好，沿走向橫跨整個(gè)研究區(qū)，延伸長(zhǎng)度約15 km，分支斷裂連續(xù)性相對(duì)弱，與主干斷裂近平行或小角度斜交；包絡(luò)帶邊界在相干體中也體現(xiàn)為與圍巖層狀地層之間的顯著差異，較容易識(shí)別和解釋，在解釋過(guò)程中以花狀結(jié)構(gòu)特征為指導(dǎo)，體現(xiàn)出剖面“下窄上寬”的特點(diǎn)（圖4a）。根據(jù)區(qū)內(nèi)主干斷裂縱穿層位特點(diǎn)，對(duì)關(guān)鍵地質(zhì)層位進(jìn)行了追蹤解釋（圖4b），以走滑包絡(luò)帶作為建模邊界，確定了地層模型（圖4c）。最后，將斷裂模型與地層模型進(jìn)行綜合，即按照三維構(gòu)造建模的方法得到最終的走滑斷裂包絡(luò)帶模型（圖4d），作為斷溶體建模的基礎(chǔ)格架。

圖4 塔河油田托甫臺(tái)地區(qū)TP12CX斷裂帶典型單元走滑斷裂破碎帶模型Fig.4 Strike?slip fault zone model in a typical unit in TP12CX fault zone in Tuoputai area，Tahe oilfield

3.2.2 斷溶體建模

按照斷溶體系層次建模思路，斷溶體為走滑斷裂帶內(nèi)的低一級(jí)層次，需要在走滑斷裂破碎帶模型內(nèi)部開(kāi)展斷溶體建模。

1）斷溶體輪廓地震預(yù)測(cè)

斷溶體范圍受斷裂的控制作用明顯［26］，即走滑斷裂為“控洞斷裂”，因此斷溶體的地震預(yù)測(cè)需要尋找對(duì)斷裂差異較為敏感的屬性。已有研究通過(guò)結(jié)構(gòu)張量或其他屬性取得了相對(duì)較好的效果［27-29］，具有一定借鑒意義。本次提出采用對(duì)構(gòu)造信息更為敏感的FL（fault likelihood）屬性刻畫斷溶體外部輪廓，F(xiàn)L 屬性是一種基于樣點(diǎn)處理的斷裂成像算法［30］，通過(guò)一種相似性屬性表達(dá)了斷裂存在的可能性，通常用0~1 的值域表示斷裂可能性大小，在一定程度上反映了斷溶體可能性的大小及范圍。外部輪廓預(yù)測(cè)的另一個(gè)核心問(wèn)題在于地震屬性門檻值的確定，通過(guò)水平井或直井鉆時(shí)曲線或其他測(cè)、錄井特征可作為一個(gè)標(biāo)定的途徑，但對(duì)于無(wú)井標(biāo)定時(shí)，本過(guò)程又引入了閾值自動(dòng)分割技術(shù)［31］自動(dòng)識(shí)別外部輪廓范圍，技術(shù)原理類似于圖像識(shí)別，閾值分割算法可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)某一數(shù)據(jù)集中不同數(shù)據(jù)類（即不同地震屬性值）之間的分割閾值，且能夠保證類間的統(tǒng)計(jì)方差最大，從而實(shí)現(xiàn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的分類?；谠摲椒▽?duì)研究區(qū)初步確定斷溶體外部輪廓邊界的屬性截?cái)嘀禐?.25，即只有FL 屬性值高于0.25 時(shí)為斷溶體發(fā)育區(qū)，低于0.25時(shí)為圍巖地層。

2）斷溶體模型實(shí)現(xiàn)

斷溶體同樣屬于尺度較大的層次，采用的建模方法為確定性目標(biāo)建模，主要實(shí)現(xiàn)過(guò)程為以地震識(shí)別的地質(zhì)目標(biāo)體為數(shù)據(jù)輸入，按照臨近最優(yōu)采樣原則從地震尺度采樣到已建立的地質(zhì)網(wǎng)格模型中，當(dāng)存在與井點(diǎn)數(shù)據(jù)或已有地質(zhì)模式認(rèn)識(shí)相矛盾的情況再人工適度修正，模型整體需要體現(xiàn)出受走滑斷裂帶約束的特點(diǎn)，并具有沿?cái)嗔炎呦虻姆侄涡蕴卣??；谏鲜龅卣痤A(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)斷溶體外部輪廓進(jìn)行地質(zhì)目標(biāo)體提取，按照確定性目標(biāo)建模的方式采樣到已建立的走滑斷裂破碎帶模型中，通過(guò)走滑破碎帶格架控制，剔除走滑破碎帶以外地區(qū)的異常體干擾，完成研究區(qū)斷溶體模型建立。斷溶體模型體現(xiàn)了空間結(jié)構(gòu)的差異（圖5），TP101井附近整體寬度較大，縱向發(fā)育深且連續(xù)性強(qiáng)，而到TK1058井附近則寬度變窄，縱向發(fā)育變淺且連續(xù)性變?nèi)?，沿走向依次出現(xiàn)結(jié)構(gòu)差異的變化，也進(jìn)一步體現(xiàn)出走滑斷裂分段性的特征。

圖5 塔河油田托甫臺(tái)地區(qū)TP12CX斷裂帶典型單元斷溶體模型Fig.5 Fault?karst model of a typical unit in TP12CX fault zone in Tuoputai area，Tahe oilfield

3.2.3 斷溶體內(nèi)部縫洞帶建模

斷溶體內(nèi)部縫洞帶包括大型溶洞（帶）、溶蝕孔洞（帶）及裂縫密集帶等要素，具有尺度差異大、離散分布的特征，該步建模思路為“斷溶體外部形態(tài)整體約束、內(nèi)部縫洞帶分類建?！?。

1）內(nèi)部縫洞帶要素單井識(shí)別

井?dāng)?shù)據(jù)通常被稱為地質(zhì)建模的條件數(shù)據(jù)或硬數(shù)據(jù)，主要用來(lái)約束模型或檢驗(yàn)地質(zhì)模型的合理性。大型洞穴、溶蝕孔洞及裂縫帶在巖心、鉆錄井、成像測(cè)井及常規(guī)測(cè)井均有一定的響應(yīng)特征。當(dāng)遇到鉆具放空、嚴(yán)重井漏和鉆時(shí)突降的情況極有可能為洞穴且未充填，對(duì)于充填型洞穴，其內(nèi)部不同巖性在常規(guī)測(cè)井上均有特征形態(tài)；溶蝕孔洞在巖心及成像測(cè)井上能夠獲得較為準(zhǔn)確的信息，標(biāo)定到常規(guī)曲線上具有類似孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的響應(yīng)特征，較容易識(shí)別；此處裂縫帶主要指小尺度裂縫，通過(guò)巖心、成像測(cè)井對(duì)裂縫的產(chǎn)狀（組系、規(guī)模、方位、傾角等）以及密度等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲取相應(yīng)的先驗(yàn)認(rèn)識(shí)，為后續(xù)裂縫建模建立基礎(chǔ)。

2）地質(zhì)約束概率體建立

成因控制的核心在于建模過(guò)程中通過(guò)地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行有效的約束，合理的約束條件對(duì)于提高模型準(zhǔn)確度至關(guān)重要。按照“控洞斷裂”分布的認(rèn)識(shí)，斷控縫洞體的發(fā)育與斷裂的規(guī)模密切相關(guān)，主干斷裂規(guī)模越大，延伸越長(zhǎng)，巖溶作用的寬度和深度就越大，縫洞體越發(fā)育；斷控縫洞體的發(fā)育還與距離斷裂遠(yuǎn)近較為相關(guān)，從主干斷裂向外，距離越遠(yuǎn)，縫洞發(fā)育程度越弱，規(guī)模也越小，對(duì)于分支次級(jí)斷裂也有類似的規(guī)律。基于該地質(zhì)認(rèn)識(shí)，按照斷控縫洞發(fā)育的原則，以主控?cái)嗔褳楹诵?，距離越近則縫洞越發(fā)育，得到橫向上縫洞發(fā)育的地質(zhì)概率模型（圖6a）；對(duì)于垂向發(fā)育概率體，按照沿不整合面地層水下滲溶蝕為主的初步認(rèn)識(shí)，該區(qū)斷溶體形成經(jīng)歷了多期次構(gòu)造升降，地表巖溶水沿?cái)嗔严聺B造成縫洞縱向發(fā)育程度的差異，尤其以一間房組頂部不整合面（T74）最為明顯，通過(guò)統(tǒng)計(jì)該區(qū)多口井縱向縫洞發(fā)育情況，鉆遇較厚的縫洞主要靠近中上部離T74界面較近的一間房組，越向下其鉆遇厚度越薄，規(guī)模越小，因此，以該界面為基準(zhǔn)面，按照距離關(guān)系得到縱向發(fā)育地質(zhì)概率體（圖6b）。

3）地震約束概率體建立

縫洞型儲(chǔ)層井網(wǎng)控制程度低，地震概率體可以作為軟約束來(lái)提高井間預(yù)測(cè)的可信度。溶洞型儲(chǔ)集體在地震反射上呈串珠狀特征，多數(shù)地震屬性均有一定響應(yīng)，學(xué)者們統(tǒng)計(jì)了地震波阻抗與溶洞具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系［12］，并在塔河主體區(qū)得到一定應(yīng)用，但波阻抗是巖性、物性和流體的綜合響應(yīng)，在孔隙型儲(chǔ)層中多用來(lái)分析與孔隙度的關(guān)系，且縫洞型儲(chǔ)層往往受到層狀地層背景的影響，尤其越到奧陶系深層，波阻抗越不易祛除“層狀”信息的干擾。鑒于此，本次引入地震結(jié)構(gòu)屬性（texture）［32-34］預(yù)測(cè)溶洞分布，地震結(jié)構(gòu)屬性主要通過(guò)波形聚類的方式，將空間波形結(jié)構(gòu)相似的信息進(jìn)行組合強(qiáng)化，對(duì)于異常地質(zhì)體反射較為敏感，比較適用于溶洞儲(chǔ)集體的檢測(cè)，并可以用檢測(cè)概率（值域在0~1）的形式指示溶洞發(fā)育的可能性，可以作為大型溶洞及溶蝕孔洞預(yù)測(cè)的地震約束概率體。對(duì)研究區(qū)地震資料去噪后提取了結(jié)構(gòu)屬性數(shù)據(jù)體，屬性值大小代表了縫洞發(fā)育的可能性大小，將其網(wǎng)格化到模型中，作為井間約束的地震概率體（圖6c）。最后，為便于約束體的使用，按照合適的融合比例采用線性合并的方法將以上3種概率體整合為一套地質(zhì)-地震綜合概率體（圖6d），作為支撐斷溶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)要素建模的趨勢(shì)模型。

4）大型洞穴離散分布模型

大型洞穴的平均尺度大于5 m，地震數(shù)據(jù)基本可以定位洞穴的存在，采用“目標(biāo)屬性截?cái)唷钡拇_定性建模思路，通過(guò)多井洞穴識(shí)別結(jié)果對(duì)地震結(jié)構(gòu)屬性進(jìn)行標(biāo)定，確定洞穴邊界的門檻值，先整體建立大型洞穴初步分布模型，再根據(jù)斷控發(fā)育模式及連續(xù)性情況適度人機(jī)交互修正，達(dá)到全部已有數(shù)據(jù)擬合，得到大型洞穴離散分布模型。統(tǒng)計(jì)研究實(shí)例區(qū)40 口井共鉆遇識(shí)別大型溶洞62 個(gè)，鉆遇厚度在5~35 m，當(dāng)前地震分辨率（主頻約25 Hz）基本能夠識(shí)別洞穴的位置。通過(guò)對(duì)地震原始資料增強(qiáng)處理，提取了反映波形特征的結(jié)構(gòu)屬性數(shù)據(jù)體，將其采樣到斷溶體外部輪廓地質(zhì)網(wǎng)格中，再通過(guò)測(cè)井及動(dòng)態(tài)資料對(duì)標(biāo)定的結(jié)構(gòu)屬性值進(jìn)行截?cái)?，通過(guò)人機(jī)交互修正，采用確定性方法建立大型溶洞地質(zhì)模型（圖7a），從其分布特征來(lái)看，受斷裂控制分布的規(guī)律較為明顯（圖8），且相對(duì)于不整合面T74，淺部的溶洞較深部更發(fā)育。

5）溶蝕孔洞分布模型

溶蝕孔洞具有常規(guī)孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的一些屬性特征，具有一定隨機(jī)性，但根據(jù)其與大型洞穴以及斷控之間的成因關(guān)系，主要采用多趨勢(shì)約束的序貫指示模擬方法進(jìn)行建模，其中多趨勢(shì)具體包括前述沿主干斷裂分布的地質(zhì)概率體以及反映溶洞分布可能性的地震概率體，并以已建立的大型洞穴離散模型作為“相控”約束條件，以斷裂發(fā)育走向?yàn)橹髯兂陶{(diào)整變差函數(shù)，最后得到溶蝕孔洞離散分布模型。以實(shí)例區(qū)40 口井識(shí)別的溶蝕孔洞發(fā)育段作為建模硬數(shù)據(jù)，同樣在斷溶體外部輪廓框架下，以前面得到的綜合概率體（圖6d）作為井間約束條件，采用協(xié)同序貫指示模擬方法，建立該區(qū)溶蝕孔洞三維分布模型（圖7b）。溶蝕孔洞模型體現(xiàn)出與大型溶洞模型相匹配的特點(diǎn)（圖8），分段性及縱向分布均與大型溶洞模型的規(guī)律較為一致，體現(xiàn)了成因控制的特點(diǎn)。

圖6 塔河油田托甫臺(tái)地區(qū)TP12CX斷裂帶典型單元縫洞帶建模概率體模型Fig.6 Probabilistic models used for fault?karst internal elements modeling in a typical unit in TP12CX fault zone in Tuoputai area，Tahe oilfield

圖7 塔河油田托甫臺(tái)地區(qū)TP12CX斷裂帶典型單元多維、多尺度縫洞帶建模結(jié)果Fig.7 Multi?dimensional and multi?scale fault?karst internal element models in a typical unit in TP12CX fault zone in Tuoputai area，Tahe oilfield

圖8 塔河油田托甫臺(tái)地區(qū)TP12CX斷裂帶典型單元斷溶體內(nèi)部縫洞帶建模結(jié)果Fig.8 Fault?karst internal element models in a typical unit in TP12CX fault zone in Tuoputai area，Tahe oilfield

6）多尺度裂縫離散分布模擬

不同尺度斷裂之間的層次性較為明顯，遵循“層次建模”思路，按照大、中、小規(guī)模逐級(jí)建立裂縫網(wǎng)絡(luò)模型，其中大型裂縫相當(dāng)于主干走滑斷裂，在走滑斷裂包絡(luò)模型中已經(jīng)涉及，因此，在該部分重點(diǎn)針對(duì)中-小型裂縫的分布模擬。中型裂縫被認(rèn)為是通過(guò)對(duì)地震數(shù)據(jù)的不連續(xù)性進(jìn)行增強(qiáng)處理，能夠進(jìn)一步識(shí)別的斷裂，以人工解釋主干斷裂的組系信息為指導(dǎo)，通過(guò)螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)自動(dòng)追蹤，分組系拾取不同方向的裂縫片，采用確定性方法建立中型裂縫離散分布模型（圖7c），可見(jiàn)其走向主要包括北東、北西及東西向3 個(gè)組系，以高角度為主，延伸長(zhǎng)度一般為130~1 500 m。小型裂縫受地震精度限制難以直接識(shí)別，主要依靠單井信息，并結(jié)合野外露頭統(tǒng)計(jì)其產(chǎn)狀及密度特征。研究區(qū)內(nèi)小型裂縫的走向與大、中型基本一致，傾角仍以高角度為主，裂縫延伸長(zhǎng)度范圍約5~130 m，根據(jù)單井裂縫密度和產(chǎn)狀信息，結(jié)合已有大斷裂生成的裂縫發(fā)育地質(zhì)-地震概率體（圖6），采用較為常用的基于目標(biāo)的示性點(diǎn)過(guò)程模擬方法，完成小型裂縫離散分布模型（圖7d）。

3.2.4 洞穴充填建模

洞穴充填直接決定了縫洞儲(chǔ)層質(zhì)量，受資料限制其表征難度大，認(rèn)識(shí)的不確定性程度較高，該層次的地質(zhì)建模也具有挑戰(zhàn)。縫洞充填當(dāng)前的研究主要基于單井認(rèn)識(shí)（巖心、成像測(cè)井、常規(guī)測(cè)井）和野外露頭，單井上基本可以識(shí)別充填巖性、物性及縱向序列特征［35-37］，野外露頭可以部分認(rèn)識(shí)各充填要素的組合關(guān)系，但對(duì)其形態(tài)特征尤其是定量關(guān)系仍知之甚少，因此，針對(duì)地下洞穴儲(chǔ)層直接建立各充填要素的結(jié)構(gòu)模型具有較大難度。洞內(nèi)充填不同巖性均可反映到物性的變化。波阻抗屬性與儲(chǔ)層孔隙度之間具有較好的相關(guān)性，通過(guò)洞穴內(nèi)孔隙度的差異可以間接反映充填要素的差異，如高孔隙度可能為砂巖充填或未充填，低孔隙度可能為角礫充填或方解石膠結(jié)充填。本次嘗試采用波阻抗反演體作為軟約束，大型洞穴作為“相控”，單井解釋巖性數(shù)據(jù)為條件數(shù)據(jù)，垂向變差以單井為準(zhǔn)，平面變差函數(shù)參考大型洞穴的長(zhǎng)、寬規(guī)模，采用序貫指示模擬方法得到大型洞穴內(nèi)部可能的充填結(jié)構(gòu)模型（圖9）。從結(jié)果來(lái)看，其分布大致反映了洞穴內(nèi)部的縱向充填序列，且其分布規(guī)律與波阻抗屬性之間具有一定的層狀約束關(guān)系。

圖9 塔河油田托甫臺(tái)地區(qū)TP12CX斷裂帶典型單元斷溶體洞穴充填結(jié)構(gòu)模型Fig.9 Cavern filling model in a typical unit in TP12CX fault zone in Tuoputai area，Tahe oilfield

最后，將在同一網(wǎng)格體系下不同尺度的溶洞及裂縫進(jìn)行融合，按照同位條件賦值算法［5］，對(duì)幾種不同的要素賦予不同的權(quán)重值，代表融合過(guò)程中的優(yōu)先次序，得到實(shí)例區(qū)多重離散介質(zhì)模型（圖10）。

圖10 塔河油田托甫臺(tái)地區(qū)TP12CX斷裂帶典型單元斷溶體系多重離散介質(zhì)綜合模型Fig.10 Integrated 3D fault?karst geological model of multiple dis?crete media in a typical unit in TP12CX fault zone in Tuoputai area，Tahe oilfield

4 結(jié)論

1）提出了斷溶體系層次建模方法?？傮w思路為“層次約束、成因控制、逐級(jí)建?！保锤呒?jí)次要素對(duì)低級(jí)次要素具有層次約束作用，約束的原則通過(guò)地質(zhì)成因模式來(lái)體現(xiàn)，按照不同的級(jí)次進(jìn)行逐步建模。

2）根據(jù)斷溶體系不同級(jí)次規(guī)模及分布特點(diǎn)，優(yōu)選了針對(duì)性的建模技術(shù)。大型溶洞及斷裂主要采用確定性建模方法，并通過(guò)人機(jī)互動(dòng)進(jìn)一步提高其準(zhǔn)確度；溶蝕孔洞及中、小型裂縫分別采用帶有趨勢(shì)的序貫指示模擬及示性點(diǎn)過(guò)程模擬方法，隨機(jī)模擬過(guò)程中加入了地質(zhì)成因概率體作為約束，使得建模結(jié)果更為可靠；洞穴“相控”，波阻抗軟約束下的充填巖性模型反映了洞穴內(nèi)部的充填序列。