塔里木盆地塔中地区深埋白云岩储层特征及综合预测研究

蔡露露，孙赞东 王康宁，刘致水 （中国石油大学 （北京）地质地球物理综合研究中心，北京102249）

韩剑发，敬 兵 （中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒841000）

塔里木盆地塔中地区深埋白云岩储层特征及综合预测研究

蔡露露，孙赞东 王康宁，刘致水 （中国石油大学 （北京）地质地球物理综合研究中心，北京102249）

韩剑发，敬 兵 （中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒841000）

塔里木盆地寒武系－下奥陶统的白云岩地层厚度大、分布广，具有多套储盖组合，基质孔隙、次生孔洞和裂缝都十分发育，是非常有利的油气勘探接替领域。但由于白云岩埋藏深、勘探程度低，尚未形成成熟的储层预测技术系列。通过对灰岩和白云岩储层的地质、岩石物理和地震响应特征进行对比分析，将在灰岩储层预测中应用较好的技术应用到白云岩储层预测中。在寒武系白云岩岩石物理特征研究的基础上，进行叠前储层预测，并探讨不同地层储层展布的控制因素，对塔里木盆地白云岩勘探领域的深入研究具有一定的指导意义。

灰岩；白云岩；储层特征；储层预测

塔里木盆地深埋白云岩具有很好的基质孔隙度，次生孔洞和裂缝也比较发育，具有多套生烃组合和储盖组合，是油气勘探的重大接替领域。但是目前对深埋白云岩的勘探程度较低，井资料缺乏，对白云岩的地震研究一直停留在简单的构造解释和叠后储层预测层面，缺乏更深入的储层评价。笔者通过对白云岩的地质特征、岩石物理特征和储层地震响应特征分析入手，综合叠后和叠前资料，有效预测白云岩储层空间。

1 塔中地区深埋白云岩特征

1.1 白云岩地质特征

塔里木盆地深埋白云岩主要分布在寒武系－下奥陶统，寒武系主要岩性为白云岩 （细晶、粉晶和少量砂糖状白云岩），部分地层夹膏岩、泥岩等，下奥陶统蓬莱坝组为灰岩向白云岩过渡段，岩性主要为云质灰岩和灰质云岩。储层空间主要包括溶蚀孔洞、裂缝和晶间孔等。该类白云岩的成因主要由灰岩经热液白云化、埋藏白云化、混合水白云化和回流渗透白云化等作用形成［1～3］。

碳酸盐岩次生储集空间的形成离不开溶蚀作用，碳酸盐岩的成分和结构是影响溶蚀作用的主要因素。一般随着白云岩中所含CaCO3含量的增加，白云岩溶蚀量也随之增大；岩石颗粒越细，与溶蚀液接触的范围也越大，溶蚀量也就随着增大。随着温度的升高，一般白云岩和灰岩的溶蚀量都逐渐增大，但是在60℃以上的高温条件，白云岩溶蚀较灰岩有利。白云岩性脆，易于破碎形成裂缝，造成不均匀溶蚀，加之白云岩具有较大的岩体支撑能力，同样可形成较大的溶蚀孔洞型储层，所以在一定溶蚀环境下，白云岩能够形成很强的非均质性和各向异性特征［4～6］。

1.2 白云岩岩石物理特征及与灰岩对比

白云岩较灰岩表现为高纵横波速度、高体积模量、高剪切模量、低泊松比、低纵横波速度比和高密度的特征 （见表1），这些弹性参数的差异决定了白云岩比灰岩具有更好的抗压能力及抗剪切能力［7，8］。白云岩的脆性使得在相同自然条件下，白云岩比灰岩更容易产生裂缝。

研究区白云岩与灰岩的弹性数值关系与理论规律基本一致，仅数值上有微小差异。选择工区内寒武系白云岩基质与上奥陶统灰岩基质进行体积模量、剪切模量和密度分析，白云岩体积模量在92～96GPa之间，剪切模量在43.5～44.5GPa之间，密度范围为2.81～2.825g/cm3；灰岩体积模量在75～82GPa间，剪切模量在31～34GPa之间，密度范围为2.70～2.72g/cm3。

表1 白云岩与灰岩主要造岩矿物弹性参数表 （据文献 ［7，8］，有修改）

1.3 白云岩储层地震响应特征

地震勘探的分辨能力只有几米到几十米，对于单个的小型孔洞或裂缝来说，采用地震勘探是探测不出来的，但是当很多小型溶蚀孔洞或裂缝聚集成一定规模时，就可能被地震波所探测。通过前人对塔里木盆地白云岩储层的地震响应特征的研究总结，认为白云岩次生孔洞级别较小，地震剖面上响应特征不明显，很少出现灰岩 “串珠状”的洞穴［9］。笔者通过对塔中4～塔中1井区地震响应特征的研究，确实很少见到大型的溶蚀孔洞，但是对于塔中北部的地震资料研究分析发现，在寒武系白云岩地层中会有“串珠状”强反射特征，分析认为，这些大型溶蚀孔洞的形成可能和塔中北部火山活动的热液流及其他盆地压实流、烃类有机酸溶蚀作用有关。白云岩储层空间更多的是由规模不大的溶蚀孔洞和裂缝组成，其地震响应特征主要表现为强反射同相轴特征，局部地区也能够见到 “串珠状”强反射特征。

2 白云岩储层综合预测

该次研究从塔里木盆地塔中地区寒武系白云岩岩石物理分析入手，通过叠前同时反演得到岩石物理弹性参数数据体，结合叠后属性分析，综合预测白云岩储层空间展布情况，总结了白云岩储层预测方法和分布规律，对打开塔里木盆地深埋白云岩勘探领域的新局面具有一定的参考意义，对白云岩储层乃至油气预测提供了重要的理论方法和技术手段。

2.1 岩石物理分析

为了在叠前数据中区分岩性，寻找白云岩储层，进行多参数弹性因子交会分析，白云岩、膏岩、灰岩的弹性参数在分布上有一定规律。优选出λρ－μρ（其中，λ为拉梅系数，N/m2；μ为剪切模量；ρ为密度）交会区分岩性及储层。图1（a）是λρ与μρ的交会图，能够很好地区分白云岩（包含储层和基质）、膏岩及灰岩。

研究区白云岩较厚且纯净，中寒武统是白云岩储层中夹杂膏岩，上寒武统和下寒武统为岩性单一的白云岩地层。图1（b）～（d）是λρ与μρ交会图，对区分白云岩储层和非储层效果明显。

2.2 叠前弹性反演

叠前AVO（振幅随偏移距的变化）/AVA （振幅随入射角的变化）同步反演可从大、中、小3个角度部分叠加数据体上同步反演出纵、横波阻抗和密度数据体。在此基础上，可提取出地层的组合弹性参数。通过对这些弹性参数的分析，并结合岩石物理分析结果，可以确定储层位置及空间展布特征，通过纵、横波阻抗等属性联合可提高流体的识别精度。

图1 白云岩弹性参数交会图

图2中第1层是根据叠前反演得到的弹性参数λρ和μρ交会，提取的上寒武统白云岩储集层的时间厚度分布图。储层主要分布在塔中主垒构造带两翼的洼地，和寒武系顶面古构造的风化壳岩溶密切相关；大气淡水在构造高部位不能蓄水，淡水储蓄在构造相对低洼区，对地表一定深度范围内的白云岩地层淋滤改造，形成风化壳岩溶储层。

图2 寒武系白云岩储层综合预测图

图2中第2层是中寒武统白云岩储层分布图。中寒武统是一套近100m厚的白云岩夹膏岩地层。岩石物理分析认为，膏岩低阻抗特征产生的强振幅反射特征，对识别低阻的白云岩储层屏蔽干扰较大。叠前反演可以利用白云岩储层与膏岩弹性特征的不同，参照岩石物理分析的结果，比较明确的预测白云岩储集层。白云岩储层预测结果与塔中主垒带逆冲断层密切相关，分析认为是深部流体沿逆冲断裂沿途改造储层而形成。

图2中第3层是下寒武统白云岩储层分布图。预测结果显示在工区东部的构造高部位是勘探的有利区域，该地层上覆一套全区分布的膏岩，具有良好的盖层条件，有望形成富含油气的构造圈闭。

由寒武系不同层段白云岩储层的叠前反演结果分析，白云岩储层的分布和断裂体系密切相关，孔洞的发育主要依托断裂体系，在裂缝密度相对较高处，孔洞发育的概率较大；尤其对于下白云岩段，孔洞储层的发育与断层呈良好匹配关系。

3 结 语

通过灰岩与白云岩的地质、岩石物理和地震响应特征的对比，两者的响应特征具有很强的相似性，可将灰岩储层预测中效果较好的方法应用于白云岩的储层预测中；其中基于岩石物理分析的叠前AVO弹性反演对于塔里木深埋白云岩储层的预测效果较好，与实际钻井相符，符合地质意义。

白云岩的预测结果分析表明，寒武系白云岩储层的形成主要受控于古地貌、流体溶蚀改造作用及构造破裂作用，并且在不同层段3者的影响程度不同。寒武系顶面的风化壳是白云岩储层发育的有利部位之一，经过风化岩溶之后的白云岩再次受到流体改造作用最有可能形成优质储层。裂缝在白云岩储层的形成过程中起到重要作用，在地震剖面上可以明显看到深部流体沿断层自下而上改造地层的证据，预测的白云岩储层平面展布也与断裂有着有密不可分的关系，同时裂缝自身也是白云岩的有效储层之一。因此，加强对断裂体系的认识以及裂缝预测是下一步白云岩储层预测的关键。

感谢塔里木油田勘探开发研究院提供的资料和提出的宝贵建议。

［1］翟永红，王泽中，王正允，等.塔中地区奥陶系白云岩特征及成因 ［J］.江汉石油学院学报，1992，14（4）：1～7.

［2］金之钧，朱东亚，胡文瑄，等.塔里木盆地热液活动地质地球化学特征及其对储层影响 ［J］.地质学报，2006，80（2）：245～253.

［3］顾炎午，李国蓉，李宇翔，等.塔中地区中下奥陶统白云岩特征及成因 ［J］.天然气技术，2009，3（1）：19～22.

［4］聂跃平.黔南地区碳酸盐岩的溶蚀试验初探 ［J］.中国岩溶，1984，3（1）：39～45.

［5］翁金桃.方解石和白云石的差异溶蚀作用 ［J］.中国岩溶，1984，3（1）：29～38.

［6］黄尚瑜，宋焕荣.碳酸盐岩的溶蚀与环境温度 ［J］.中国岩溶，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，张年春，郑多明，等.塔里木盆地牙哈断裂构造带寒武系白云岩潜山储层预测 ［J］.石油与天然气地质，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

国家 “973”规划项目 （2011CB201100）。

蔡露露 （1983－），男，2006年长江大学毕业，博士生，现主要从事储层综合预测及地层评价等研究工作。

［编辑］ 龙 舟