哈拉哈塘地区缝洞集合体地震特征研究

张亮亮，刘永雷，王建忠，安海亭,李相文，梁国平

(1.西安石油大学，陕西西安 710065；2.中国石油东方地球物理公司研究院库尔勒分院)

哈拉哈塘地区缝洞集合体地震特征研究

张亮亮1,2，刘永雷2，王建忠2，安海亭2,李相文2，梁国平2

(1.西安石油大学，陕西西安 710065；2.中国石油东方地球物理公司研究院库尔勒分院)

哈拉哈塘地区主要目的层为奥陶系碳酸盐岩，储集层主要以缝洞型储集体为主，非均质性强，其地震响应特征主要表现为“串珠”状反射。以高精度三维叠前深度偏移地震资料为主，结合钻井、测井、地质、生产动态特征等综合信息，分析各种缝洞型储集层及其相互组合的缝洞集合体的地震响应特征，认为“串珠”状反射、片状强反射、杂乱反射是该区洞穴及孔洞型储集层的主要地震响应特征；洞穴及孔洞型储集层由于断裂和有效裂缝的沟通作用，可以形成流体能够在其内部流动的大型缝洞集合体，而大型缝洞集合体是在该区勘探部署的主要研究对象；在钻探部署的时候，优先选择缝洞集合体的高部位。

哈拉哈塘地区；缝洞集合体；碳酸盐岩；地震特征

哈拉哈塘地区位于塔里木盆地塔北隆起中段，是塔北隆起的一个次级构造单元，其东西两侧分别为轮南低凸起和英买力低凸起。对该区的高精度地震勘探从2008年的哈6三维开始，至今已整体部署采集约4 400 km2三维地震。钻探结果表明，该区奥陶系碳酸盐岩受多期表层岩溶作用[1-2]，多个层系岩溶储集层发育，良里塔格组、一间房组及鹰山组均钻遇储集层并获工业油气流。以岩溶发育主控因素作为主要的区带划分依据，哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩由北向南依次可划分为潜山岩溶区、层间岩溶-顺层改造区、层间岩溶-台缘叠加区、层间岩溶-斜坡区。随着研究的深入，研究人员逐渐认识到由于地层中间有效隔层的缺失，这几个层系储集层在纵向上相互叠置，加上碳酸盐岩本身为脆性岩石，岩石内部裂缝发育，同时受风化溶蚀作用影响，使得一定横向范围内不同层系的多个储集体在空间相互沟通，呈现网状分布，因此有必要利用高精度三维地震资料，从单层系、单储集体的思路转换到缝洞集合体的思路进行研究。

1 储集层地震响应特征

1.1 “串珠”状及片状强反射

哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩受多期岩溶叠加作用及断裂作用影响，储集层特别发育，洞穴型储集层就是其中一种。由于洞穴本身与围岩之间的阻抗差异较大，当其规模达到地震可识别的范围时，在地震叠后数据体上常表现为以波谷-波峰或波谷-波峰-波谷组成的低频率、较强振幅反射，即所谓的“串珠”状反射，在波阻抗体上则表现为低阻抗特征[3-4]。“串珠”状反射并非洞穴型储集层所特有，当孔洞型和裂缝型储集层的发育程度达到一定规模后，也就是其孔隙度达到一定程度后，在地震剖面上同样可表现为“串珠”状反射[5-6]，因此“串珠”状反射所反映的是一个大型储集空间的整体地震特征，而不是某个单一地质特征的地震响应，所以单从串珠形态上很难判识地质体的组成(单个大型洞穴、孔洞或裂缝密集带)和内部结构变化。目前针对“串珠”状地震反射的钻探情况，从哈拉哈塘北部的齐满地区到南部的金跃地区，均有钻井在钻探过程中发生放空或大量漏失现象，目前钻遇的最大放空段达29 m。根据前人的综合研究，在哈拉哈塘地区这类放空或大量漏失的现象表明钻遇了较大规模的洞穴型储集层，其主要分为两类：未塌陷型洞穴和塌陷型洞穴[7-8]。

在本区，当碳酸盐岩储集体规模较大且平面分布范围远大于纵向厚度时，在叠前深度偏移地震数据体上常表现为低频率、强波谷/峰反射大范围分布，即所谓的片状强反射。哈拉哈塘地区的片状强反射主要分布在层间岩溶-顺层改造区及台缘叠加区。由于顺层岩溶区处于奥陶系地层沉积时的相对高部位，在暴露溶蚀期，明河、暗河系统较为发育，暗河体系本身及其与明河之间的排泄口、入水口由于延伸长度较大，且储集层较为发育，在达到一定规模后均可形成这种片状强反射的地震特征；在台缘叠加区则主要由于奥陶系良里塔格组是以台缘礁滩体的沉积模式存在，台缘线沿哈拉哈塘中部东西向展布，因此储集层在东西向上可呈片状分布，而在南北向上由于礁滩体本身的沉积环境的影响，储集层也呈现出这种片状强反射的地震特点。

1.2 杂乱地震反射

杂乱反射是碳酸盐岩储集层的一种地震同相轴的反射特征，在叠前深度偏移地震数据上表现为局部地区同相轴突变、较为杂乱且不连续。该类反射的地质特征为数个不连续发育且规模较小的储集体组成[5-6]。这类反射主要以孔洞型和裂缝孔洞型储集层为主，在波阻抗剖面上，弱杂乱反射波阻抗值较高，储层相对差。

1.3 弱地震反射

弱地震反射多为储集层规模太小或基本不发育的表现，在叠前深度偏移地震数据上表现为弱反射，在反演波阻抗剖面上表现为高阻抗特征。同时，当地震波在HTI介质中传播时，产生三类波：QP波、QS1波和QS2波，其速度、衰减系数与裂缝密度有关[7]。正演结果表明，裂缝的存在会对地震波的能量起到吸收衰减的作用，产生各向异性效应，在地震剖面上，裂缝发育区振幅相对较弱，因此在弱振幅发育区，需要结合裂缝研究区别对待。

2 缝洞集合体的地震识别

实际情况中，碳酸盐岩的缝洞储集层以某一种形式单独存在都是较为罕见的，本文将大型缝洞集合体定义为具有地质成因联系，表现为串珠群、串珠相+杂乱相、串珠相+片状相等地震相组成的空间集合体，地质解释为由多个空间位置相近、并由裂缝或较大尺度溶蚀通道所沟通的、不同规模储集体的集合。碳酸盐岩储集层的形成是一个逐渐变化的过程，早期形成的孔洞型储集层在后期多期次暴露溶蚀作用下，大气淡水沿孔洞型储集层表层或大型裂缝对其进一步溶蚀形成洞穴。也就是说，碳酸盐岩缝洞型储集层是由洞穴、孔洞、裂缝相互组合而形成的。本文所讨论的是以地震资料为主体的储集体地震相的集合，是一种相对狭义的、地震资料可识别的缝洞集合体。由于受地震资料本身横、纵向分辨率的限制，难以单纯依靠地震资料识别的小尺度隔层需要通过地质分析进行识别。在哈拉哈塘地区，奥陶系碳酸盐岩储集层主要分布于三个层系：良里塔格组、一间房组及鹰山组，其中良里塔格组可分为三段。目前该区在良里塔格组钻井获工业油气流的层系均为底部的第三段，良里塔格组三段岩性以砂屑灰岩为主，为高能台缘滩沉积，储集层物性[9]较好，其与一间房组之间隔着在全区分布较为稳定的吐木休克组，厚度整体在30 m左右，岩性以泥灰岩为主，地震资料难以实现对其精细的刻画。从目前的研究来看，哈拉哈塘地区一间房及鹰山组储集层主要发育在距一间房顶面90 m范围以内，而这两个层系呈整合接触，无有效隔层，虽然从测井曲线上可以在一间房组和鹰山组内部识别出两套高电阻率隔层，但由于其平均厚度在10～30 m，且在区内分布不均匀，因此目前从地震资料难以准确区分出这种厚度较薄的储集层与高阻隔层。

哈拉哈塘地区断裂主要为北东-北西向“X”型走滑断裂及伴生断裂，区内高角度裂缝较为发育，不同层系的储集体很可能通过裂缝进行连通。所以当这几个层系在同一纵向位置均有储集层发育时，认为其在纵向上存在连通关系，实际的钻探资料也证实了这一点。

对于达到地震可识别厚度的储集层和非储集层，在地震资料上反射差异较为明显，在哈拉哈塘地区优质储集层的地震反射主要为“串珠”状反射和片状强反射。在实际工作中，通过精细井震标定，识别出各类储集层在地震剖面上的反射特征，然后根据各类储集层的标定情况，利用地震资料去落实其平面和空间分布，利用多属性交汇求取门槛值[5]，能较好地刻画出这两类反射在平面上和空间上的分布。同时，多属性交汇可有效去除单一属性中可能存在的储层假象。

储集层的刻画是缝洞集合体研究的基础，裂缝的刻画是研究缝洞集合体的关键，目前对裂缝的研究，主要利用本征值相干加强技术[5]以及叠前分方位各向异性分析技术进行预测。

本征值相干技术揭示地震波场的空间变化情况，可以直接从高精度三维地震数据体得到断裂和裂缝的发育情况，不受解释层位的影响。相干加强技术则可以在相干的基础上更为精细地刻画出小级别的断裂及裂缝。叠前分方位裂缝预测技术主要是利用了地震波在传播过程中经过裂缝时不同方向上的差异求取裂缝的方向和密度，该方法对地震资料要求高，需要全方位、高覆盖次数的地震资料。目前哈拉哈塘地区大部分的地震资料非全方位采集，覆盖次数相对较低，横纵比偏小，利用这种常规地震资料进行叠前裂缝预测的能力有限；因此本文主要以叠前深度偏移地震资料本征值属性进行裂缝预测，并在此基础上，需要结合井上生产动态资料类比外推研究裂缝沟通性。

3 缝洞集合体的实例分析

A井是哈拉哈塘地区某三维部署的第一口探井。A井在进入目的层奥陶系一间房组顶面即开始发生漏失，强钻10 m后完钻，累计漏失泥浆168.4 m3，气测显示组分较全，测井解释Ⅰ类储集层6.5 m/3层，Ⅱ类储集层7.5 m/2层。该井完钻试油油压较低，累计出水110.69 m3，未获工业油气流。分析该井在良里塔格组有6.0 m/3层的气测显示，井震标定及分析后选取离井点136 m处的良里塔格显示段高点进行侧钻，进入显示段后即开始漏失，强钻10 m后完钻，累计漏失钻井液272.2 m3，气测解释组分较全，测井解释Ⅱ类储集层9 m/1层，测试3 mm油嘴折日产油36.58 m3，折日产气4 034 m3，获得工业油气流。该井的原井点与侧钻井点的连井对比图表明，虽然A井在一间房组内储集层更好，但由于其上覆的良里塔格组同样有储集层发育，而两者之间无有效的隔层存在，因此油气富集于缝洞集合体构造位置更高的良里塔格组储集层。A井的钻探表明，不同层系的储集层也可以连通成大型的缝洞集合体，后续哈拉哈塘地区多口井的钻探均证实了这一点。在多层系储集层均发育又无有效隔层的情况下，需以缝洞结合体的思路，选取缝洞集合体的高部位进行井位的部署。

图1是过B、C两口井侧钻点的连井地震剖面及其油藏模式图，两口井井底相距420 m，分别在奥陶系一间房组和良里塔格组获工业油气流，从地震剖面及属性平面图上看，二者储集层并未相连，但从两口井的生产情况来看，在B井生产后期进行第2轮注水开采后，C井的油压明显上升，产油量随之增加，经多轮次注水试验均有此特征，因此认为两口井的井底由裂缝相互沟通，由于B井已经无油可采，且从缝洞集合体的角度看，其构造位置相对较低，以低注高采的思路，将B井转为注水井，提高C井的采收率。B、C两口井的实例表明，在缝洞集合体的思路指导下，可以利用部分废弃井进行措施改造，以提高油气产量。B、C井的实例也进一步说明了跨层系储集层之间靠裂缝连通的实质。

图1 过B和C井侧钻点深度偏移地震剖面及其油藏模式图

D、E两井的实例则说明通过井的动态资料校正后裂缝预测结果的可靠性。图2剖面及平面均显示两口井储集层处于未连通状态。两口井产出油气的密度、油气比基本一致，油压也基本一致，两井试井解释探测半径均大于两井间距883 m，E井试采前后，原本油压稳定的D井油压突然下降出现拐点，趋势明显，表明D、E两口井处于连通状态，位于同一个大型缝洞集合体内。通过对两口井的连通性分析，对井区内的裂缝预测属性进行校正，当裂缝发育程度达到一定程度时，认为其裂缝存在有效沟通性，从而获得该区域内有效沟通裂缝的门槛值。

4 认识与结论

哈拉哈塘地区缝洞集合体的研究表明，在碳酸盐岩发育区，由于储集层的非均质性，区内的油气水关系复杂，因此明确储集层的发育规律至关重要。

储集层的地震响应随着储集层的优劣而发生变化，具体在哈拉哈塘地区，优质储集层均表现为强反射的特点，但仅仅考虑强反射，或仅仅只考虑某一层系的强反射，均有一定局限性，各类储集层可以通过有效裂缝的沟通作用而形成缝洞集合体，在这种情况下，就不能只考虑某一种反射特征，而应该整体认识，优选整个大型缝洞体的高部位进行钻探，才更有可能获得钻井的高产高效。

图2 过D和E井深度偏移地震剖面、振幅平面及裂缝预测平面

[1] 吕海涛,张卫彪,张达景，等.塔里木盆地塔河油田奥陶系油气成藏演化过程研究[J].石油实验地质,2008，30(6):547-556.

[2] 张学丰,李明,陈志勇，等.塔北哈拉哈塘奥陶系碳酸盐岩岩溶储集层发育特征及主要岩溶期次[J].岩石学报,2012,28(3):815-825.

[3] 蔡成国,顾汉明,李宗杰，等.波阻抗反演方法在塔河碳酸盐岩储层预测中的应用[J].地质科技情报，2009，28(4):91-95.

[4] 杨平.哈6三维区碳酸盐岩储集层“串珠状反射”研究[D].北京:中国石油大学,2010：29-53.

[5] 杜金虎,杨平.碳酸盐岩岩溶储层描述关键技术[M].北京：石油工业出版社，2011：75-90.

[6] 但光箭.井震结合轮古碳酸盐岩缝洞储层量化描述研究[D].山东东营:中国石油大学,2012：33-37

[7] 何现启.EDA介质中地震波传播特征及参数反演研究[D].湖南长沙：中南大学，2010：25-77

[8] 张丽娟,马青,范秋海，等.塔里木盆地哈6区块奥陶系碳酸盐岩古岩溶储集层特征识别及地质建模[J].中国石油勘探,2012,(2):1-7.

编辑：李金华

1673-8217(2015)01-0059-04

2014-10-20

张亮亮，工程师，1982年生，2004年毕业于石家庄经济学院勘察技术与工程专业，西安石油大学在职研究生。

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”之课题“高精度地球物理勘探技术研究及应用”(2011zx05019-005)项目资助。

P631.4

A