塔北Y地区海相裂缝性碳酸盐岩储层特征及预测

王锦喜，张虎权，陈方方，姚清洲，周俊峰，陈 军，杨丽莎

（1.中国石油勘探开发研究院 西北分院，兰州730020；2.中国石油塔里木油田分公司 勘探开发研究院，新疆 库尔勒841000）

近年来，在中国渤海湾盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地和四川盆地等深埋藏碳酸盐岩油气勘探相继取得了重大的突破，在碳酸盐岩中发现了高产缝洞型古喀斯特储集层[1－3]，储集空间主要为喀斯特孔洞、裂缝等，非均质性强；而且碳酸盐岩储层往往经历过多期喀斯特、构造作用的叠加与改造，造成储层的油气储集规律十分复杂，给勘探开发带来了一定的难度。特别是裂缝性储层，在塔里木盆地塔中与塔北地区、四川盆地川东地区、鄂尔多斯盆地塔巴庙地区等均有发现，已经成为碳酸盐岩勘探开发中不可忽视的优质储层之一[4－8]。但相较孔洞型储层，裂缝性储层成因复杂，地球物理响应特征多样，需要寻找有效的技术及方法进行预测。本文以塔里木盆地北部Y地区为例，在储层特征分析的基础上，选用针对性的方法，较好解决了裂缝性储层预测的难题。

1 裂缝性储层形成机理及特征

Y地区位于塔里木盆地塔北隆起英买力低凸起南部，整体表现为一个寒武系盐上大型穹窿背斜，是海西期—印支期重复褶皱变形形成的继承性古构造。奥陶系灰岩顶面构造整体形态表现为一个大型穹窿背斜（图1），背斜中部被一组近北东走向的高角度逆断裂切割。该组断裂对构造的发育和形成控制作用较大，背斜西翼、南翼及东翼发育多条近北东和南北走向的调节断层，使构造复杂化。

图1 Y地区奥陶系一间房组顶面构造图Fig.1 Structural map of the top of Ordovician Yijiangfang Formation in Y area

本区奥陶系碳酸盐岩基质岩块基本不能作为储层，基质岩块必须经过构造作用的改造产生裂缝，经过地下水的淋滤、溶蚀等作用，使有效孔隙度和渗透率得到改善，形成孔、洞、缝复合的孔隙空间系统，才能成为良好的储集岩体[8，9]，优质储层是早期喀斯特与后期断裂、裂缝叠加构造的结果。

裂缝性储层的形成与构造缝及喀斯特作用密切相关[10]。沿着断裂发育破碎带，裂缝发育，形成有效的储集空间。裂缝除连通孤立孔洞、改善渗透性能外，还直接提供储集空间，是有效储层形成的关键因素。

图2是Y地区典型井的岩心照片，可以清晰地看出沿着高角度缝发育残留溶蚀孔洞，在裂缝与孔洞组成的储集体内富集油气。

通过对Y地区多口井的岩心观察和成像测井资料的分析研究，对裂缝倾角、倾向和裂缝充填特征进行了细致描述，初步明确了该区的裂缝发育特征。

岩心观察结果和成像测井资料分析结果表明，该区裂缝按倾角划分成3种类型：低角度裂缝（0°～30°）、中角度裂缝（30°～70°）和高角度裂缝（70°～90°）。

本区低角度裂缝十分发育，每口井均有发育，多为成岩缝（图2所示W1井中近水平状暗色条带）；中角度裂缝相对较少；高角度裂缝较发育，以W7井为代表，裂缝倾角为80°左右，倾向具西倾和东倾2个方向，呈共轭发育的特征。从对储集空间的贡献来看，高角度裂缝的贡献较大。

裂缝的走向对于研究裂缝的发育机制和发育期次有重要的意义，在无定向取心资料的情况下，成像测井为研究裂缝走向的重要手段。

从成像测井资料分析结果可以看出，奥陶系碳酸盐岩发育2组裂缝，一组为近南北走向，另一组为北西西走向；裂缝以南北向分布为主，北西西向裂缝次之（图3）。

2 储层地震响应特征分析

借助正演模拟结果可以从本质上解剖储层地震响应的形成机理[11，12]。正演地质模型由实钻井资料建立，如W7井（图4）。根据单井分析，其裂缝共轭发育，裂缝集中发育带高度50m，裂缝倾角80°，裂缝带宽度17m，建立了相应的模型。

图2 Y地区典型井岩心薄片Fig.2 Core slices from typical wells in Y area

图3 裂缝走向玫瑰花图Fig.3 Rose diagram of fracture strikes

按照同一个裂缝性储层复合体（高50m，宽17m）、具有相同的围岩条件（由VSP测井资料统计确定灰岩层速度为6100m／s，上覆泥岩层速度为5150m／s，灰岩内部缝洞体未充填流体速度由声波时差测井统计得4400m／s）、其顶界到上覆泥岩底界距离逐渐变化，依次为0m，30m，…，100m，构建了多个储集体的地质－数学模型（图5上图）。借助Tesseral全波场波动方程数值模拟技术，并根据Y地区野外观测系统和地震地质条件（包括地表与地下）来模拟实际地震记录。图5下图为模拟的叠后偏移成果剖面。由模拟结果可知：裂缝性储集体能形成“串珠”反射，“杂乱反射”是储集体靠近灰岩顶面的反映，证实裂缝性储层能形成“串珠”及“杂乱”反射2类地震响应。

3 储层横向预测

如上所述，对于Y地区的裂缝型或裂缝－孔洞型碳酸盐岩储层，在地震剖面上的响应特征为“串珠状强反射”或“杂乱状反射”，本文应用振幅变化率地震属性进行预测。

图4 W7井单井特征及裂缝模型Fig.4 Characteristics and fracture model of Well W7

图5 裂缝性储层正演模型及模拟结果Fig.5 Forward model and simulated results of fractured reservoirs

振幅变化率与沿层时窗内振幅的横向变化有关，而与振幅的绝对值无关，它能很好地将强反射及杂乱状反射等地震响应特征反映出来。图6为Y地区奥陶系一间房组－鹰山组裂缝性储层预测平面图，预测结果与实钻井吻合好，处于储层发育区的井一般都能获得高产，而且储层分布与裂缝展布一致（图7），符合储层沿裂缝发育的地质认识。

图6 Y地区一间房组－鹰山组储层预测平面图Fig.6 Predicted reservoir map of Yijiangfang Formation－Yingshan Formation in Y area

图7 Y地区一间房组－鹰山组裂缝预测平面图Fig.7 Predicted fractures map of Yijiangfang Formation－Yingshan Formation in Y area

4 结论

a.Y地区为裂缝性储层，是早期喀斯特与后期构造叠加改造的结果，构造缝及喀斯特作用密切相关，沿着断裂发育破碎带，裂缝发育，形成有效的储集空间。

b.Y地区发育多角度的裂缝，其中高角度裂缝充填程度较低，对储层贡献较大，在剖面上呈共轭发育，走向上以南北向和北北西向为主。

c.根据单井建模及模型正演分析，认为裂缝性储层能形成“串珠”及“杂乱”反射2类地震响应。利用振幅变化率地震属性可以准确刻画储层的分布规律。储层分布规律与裂缝发育规律吻合，符合储层沿裂缝发育的地质认识。

[1]金之钧.中国海相碳酸盐岩层系油气勘探特殊性问题[J].地学前缘，2005，12（3）：15－22.Jin Z J.Particularity of petroleum exploration on marine carbonate strata in China sedimentary basins[J].Earth Science Frontiers，2005，12（3）：15－22.（In Chinese）

[2]刘树根，时华星，徐国强.渤海湾盆地济阳坳陷孤岛下古生界碳酸盐岩潜山油气成藏特征[J].成都理工大学学报：自然科学版，2007，34（5）：497－504.Liu S G，Shi H X，Xu G Q.Characteristics of petroleum accumulation of the Gudao Lower Paleozoic carbonate rock buried hill in the Jiyang depression，Bohai Bay basin，China[J].Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆ Technology Edition），2007，34（5）：497－504.（In Chinese）

[3]康志宏，郭春华，伍文明.塔河碳酸盐岩缝洞型油藏动态储层评价技术[J].成都理工大学学报：自然科学版，2007，34（2）：143－146.Kang Z H，Guo C H，Wu W M.Technique of dynamic descriptions to the crack and cave carbonate rock reservoir in the Tahe oil field，Xinjiang，China[J].Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆ Technology Edition），2007，34（2）：143－146.（In Chinese）

[4]邬光辉，李建军，卢玉红.塔中Ⅰ号断裂带奥陶系灰岩裂缝特征探讨[J].石油学报，1999，20（4）：19－23.Wu G H，Li J J，Lu Y H.The fracture characteristics of Ordovician limestone in Tazhong No.1fault belt[J].ACTA，1999，20（4）：19－23.（In Chinese）

[5]杨宁，吕修祥，潘文庆.轮南潜山奥陶系碳酸盐岩储层裂缝发育特征[J].西安石油大学学报：自然科学版，2004，19（4）：40－42.Yang N，Lyu X X，Pan W Q.Feature of fracture development in Ordovician carbonate reservoir of Lunnan burial hill[J].Journal of Xi’an Shiyou University（Natural Science Edition），2004，19（4）：40－42.（In Chinese）

[6]周文，张哨楠，李良，等.鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界储层裂缝特征及分布评价[J].矿物岩石，2006，26（4）：54－61.Zhou W，Zhang S N，Li L，et al.The character of Upper Paleozoic reservoir fractures and the evaluation of their distribution in Tabamiao area of Ordos Basin[J].Journal of Mineralogy and Petrology，2006，26（4）：54－61.（In Chinese）

[7]刘宏，蔡正旗，谭秀成，等.川东高陡构造薄层碳酸盐岩裂缝性储集层预测[J].石油勘探与开发，2008，35（4）：431－436.Liu H，Cai Z Q，Tan X C，et al.Forecasting of fracture reservoirs in thin carbonate rocks of precipitous structure belt，East Sichuan[J].Petroleum Exploration and Development，2008，35（4）：431－436.（In Chinese）

[8]刘建新，孙勤华，王锦喜，等.裂缝型储层预测技术优选——以塔北地区奥陶系为例[J].地质评论，2008，54（4）：65－69.Liu J X，Sun Q H，Wang J X，et al.Technique optimum of prediction to fractured reservoirs：An example of Ordovician fractured reservoir in Tabei region，Tarim Basin[J].Geological Review，2008，54（4）：65－69.（In Chinese）

[9]徐国盛，匡建超，叶斌，等.塔河三号油田奥陶系溶蚀缝洞储层识别与分级标准的建立[J].成都理工大学学报：自然科学版，2004，31（1）：59－65.Xu G S，Kuang J C，Ye B，et al.Establishment of recognition and grade scale of Ordovician corroded fissure cave reservoir in Oil Field Tahe－3，Tarim Ba－sin[J].Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆Technology Edition），2004，31（1）：59－65.（In Chinese）

[10]艾合买提江·阿不都热和，钟建华，李阳，等.碳酸盐岩裂缝与岩溶作用研究[J].地质评论，2008，54（4）：485－493.Abdurahman A，Zhong J H，Li Y，et al.Study on effect between karstification and fracture in carbonate rocks[J].Geological Review，2008，54（4）：485－493.（In Chinese）

[11]贺振华，熊晓军.等时叠加波动方程叠前正演[J].物探化探计算技术，2005，27（3）：194－198.He Z H，Xiong X J.Seismic pre－stacking forward modeling based on equal－time stack princi ple and one－way wave equation[J].Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration，2005，27（3）：194－198.（In Chinese）

[12]施泽进，陈浩，王长城.川东南旺隆及周边地区T1j2－1－ T1j1储层地球物理响应特征分析[J].成都理工大学学报：自然科学版，2009，36（6）：593－597.Shi Z J，Chen H，Wang C C.Research on geophysical responses for Jialingjiang Formation in Wanglong and surrounding areas，Southeast Sichuan，China[J].Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆ Technology Edition），2009，36（6）：593－597.（In Chinese）