基于逆断层断块控制的“体控法”反演预测石炭系火山岩岩性

宋志华 ,张鑫 ,姚茂敏，魏晨成

（1.成都理工大学地球物理学院，四川 成都 610059;2.中国石油新疆油田分公司勘探事业部，新疆 克拉玛依 834000）

目前，准噶尔盆地西北缘红车断裂带周缘石炭系发现了一系列油藏，但主要集中在北部断阶区的顶界风化带，而南部地区勘探程度较低。石炭系顶部及附近岩性预测存在较大困难，火山岩圈闭目标落实程度较低，火山岩岩性及储层分布特征不清晰。前期研究成果认为，红车断裂带石炭系油藏为断层及火山岩岩性岩相双重控制的块状油藏，但后期钻探并未完全验证。因此，本次研究提出了以二级断块为单元的“体控法”反演（即：较大断距的二级断层控制的断块，三级断块为小断距断层控制，可忽略断距的影响）。实际应用结果表明，该方法可提高火山岩储层预测精度，对油藏描述及钻探目标优选具有一定指导意义。

1 体控反演思路及工作流程

火山岩储层的分布及物性受多种因素控制。火山岩常具有多个火山口，储层岩性变化快，非均质性强，预测难度较大[1]。火山岩岩体一般表现为丘状地质结构外形，且一般地区均会形成多个火山岩体的纵向或侧向叠加。

1.1 体控反演原理

体控反演原理是基于火山岩岩体的丘状反射外形，而现有反演软件均基于层状地质模型进行运算。早期部分研究者在火山岩储层预测过程中，仅采用火山岩地层的顶底层位控制反演流程，反演结果表现为“层状储层”特征，不符合火山岩丘状的地质模型[2]。而一般地区的体控反演是在识别火山岩岩体顶底界面基础上，将不同的火山岩岩体顶底界面进行层位解释，形成多火山岩岩体地质模型（独立火山岩岩体内幕反射与顶界面反射产状近平行，符合层状地质模型），即可进行独立火山岩岩体的反演运算。在完成反演后，再利用Jason反演软件反演体的数据合并功能，形成完整的反演数据体。

1.2 二级断块反射层划分原则

研究区为西部隆起带，主要发育逆断层，断层划分为3个级别，一级断层属控陷断裂，为本次反演的边界位置，一般断距可达1 000～1 500 m以上；二级断层属控圈断裂，一般断距为500～1 000 m；三级断层属派生断层，断距一般小于200 m。

1.3 断块反演约束条件

本次研究区目的层属下石炭统火山岩，火山岩岩体发育受断块控制，除考虑岩体顶底界面解释，还需要考虑二级逆断层断块对火山储层反演的影响。本区火山岩岩体发育特点为在二级断块范围内纵向叠加发育，特别提出了二级断块控制下的体控反演思路。对于无井钻遇的火山岩岩体，据同期火山岩岩体岩性组合类似特点，据地震相特征的相似性选取邻井的电性曲线建立模拟井位控制反演运算。对于独立断块，由于独立火山岩岩体展布范围较小，内幕无较大相变，本次未考虑相变反演。火山岩岩体规模大、火山相带分布明显区域，需不同相带均有控制井位，无井区域可根据地震相对比，利用邻井曲线建立模拟井。

1.4 体控反演思路

准噶尔盆地西北缘红车断裂带周缘石炭系内幕构造产状及断裂展布复杂，尤其是局部发育大断距逆断层，同一套地层具上下重复出现的特征，不能简单使用地层顶底界面进行全区储层反演（同一地震解释层位名不能上下重复出现）；若仅用不整合面层位控制反演处理，则无法保证石炭系内幕储层产状的突变效果，且不能区分断块间储层的变化关系。而基于逆断层断块控制的“体控法”反演技术的优点在于结果更符合火山岩储层地质模型，可进一步提高储层预测精度。

1.5 体控反演工作流程

具体操作流程如下：在每个二级断块内利用多个反射层位将二级断层转换为层位文件，共同参与控制进行某个断块的独立反演处理。最后，将各个二级断块的反演结果进行叠加合并，形成一个完整的反演数据体，可保证逆断层多断块的反演效果，凸显断块间储层变化关系，保证储层预测产状与地震产状一致（图1）。

图1 逆断层断块控制的“体控法”反演工作流程Fig.1 Inversion flow chart of"volume control method"for reverse fault block control

2 “体控法”反演在红车断裂带火山岩储层预测的应用效果

2.1 储层电性特征分析

通过测井曲线与火山岩储层对比敏感性分析，认为GR曲线对火山岩岩性具有一定响应，火山岩基本属低GR特征，但幅度异常程度略有变化，但GR曲线与储层不具备响应特征；同时，确定了针对火山岩储层敏感性，认为声波、密度和波阻抗曲线对于储层敏感性较好，表现为低密度、低阻抗特征[2-6]，其中,波阻抗曲线响应特征最好。综合认为，利用波阻抗反演预测火山岩储层是比较有效的方法（图2）。

图2 储层测井敏感性分析Fig.2 Sensitivity analysis of reservoir logging

在初步利用测井曲线识别储层敏感性的基础上，进一步运用多井测井综合解释及试油成果,针对石炭系建立波阻抗与储层的交汇关系，以综合解释的油层和水层作为储层，以综合解释的干层和致密层作为非储层，建立波阻抗和声波速度的交汇分析图，确立阻抗识别储层标准（图3）。

图3 波阻抗与声波交汇分析图Fig.3 analysis diagram of wave impedance and sound wave intersection

2.2 反演效果分析

从研究区内一条EW 向连井地震剖面可看出（图4），红车断裂带发育大量逆断层且断距巨大。断层两侧地层产状和地震反射特征变化较大，且每个断块内幕的地层产状也是变化的[7-10]，认为利用石炭系顶面层位控制进行统一反演处理是不可行的。因此，提出了以二级断块控制的体控反演，即对每个断块进行独立反演，将各个断块的反演结果进行合并，形成一个完整的反演数据体。

图4 CH712-CH30连井地震解释剖面图Fig.4 seismic interpretation profile of ch712-ch30 well connection

按照波阻抗识别储层门限值，将波阻抗反演结果的色标7 500～12 500 值域范围设置为红色反映储层；绿色代表超低阻抗的非储层；蓝色代表高阻抗的非储层。利用二级断块控制的“体控法”反演，可清晰识别不同断块的储层分布产状，储层展布与地震相位产状具有很好的吻合关系，还可清楚的识别断块间储层变化和接触关系（图5）。

从对比图中可看出（图5）：若不采用“体控法”反演，仅采用石炭系顶面层位进行反演控制，预测储层与石炭系内幕地震地层产状不完全一致，横向上表现为不同断块之间的储层连通，与火山岩储层实际的地质认识不相符。因此，认为以逆断层断块内幕火山岩岩体顶底界面层位控制的“体控法”反演结果更符合火山岩储层发育的地质认识，适用于该区的储层预测[16-20]。

图5 石炭系爆发相与火山沉积相裂缝照片对比图Fig.5 Comparison of fracture photos of Carboniferous explosive facies and volcanic sedimentary facies

2.3 有利区预测

据本区钻井认为，并非所有预测的储层都可形成油藏，储层必须与构造、烃源岩，油气运移具有良好的匹配关系才能形成有利的油藏聚集。从平面属性图中可看出（图6），红色区代表储层发育的有利阻抗属性区，CH712 井东侧的红色区及CH30井所在红色区对应火山隆起区，与近火山口相是相对应的。据前述火山岩相分析认为，近火山口相是储层物性发育较好的部位，因此认为本次反演结果与火山储层的地质认识是一致的。

图6 CH712-CH30井区石炭系顶面0～80 ms储层预测分布图Fig.6 Predicted distribution map of 0～80ms reservoir on the top of Carboniferous System in well block ch712-ch30

本次利用体控法反演，针对研究区的2 个三维工区，建立了2 个反演工区，通过有利目标区优选，从北部的CH477 井区到南部的HG1 井南地区共完成920 km2的储层反演预测，以指导本区的目标优选。由于石炭系内幕储层展布复杂，不易定量成图，本次主要通过局部属性和剖面对比进行定性分析。目前，对比最新完钻的CP13井和CH11井反演成果，CP13井综合解释含油储层97.3 m，与反演认识的储层发育情况相同；CP11井反演确认目的层发育火山岩地层（南部邻井CH68 井石炭系上部发育砂砾岩、底部发育火山岩），完钻后已证实上述结论，CP11井在目的层钻遇中基性火山岩为主，包含玄武质安山岩、玄武岩、凝灰岩等，且综合解释53 m差油层的储层。因此，认为本次反演方法对于岩性及储层认识具较好的指导作用。

3 结论

准噶尔盆地西北缘地区火山岩岩体发育并受大断距逆断块控制，火山岩储层分布受火山岩岩性及逆断层控制，不同火山体、不同断块之间储层不连通，早期常规反演不能解决断块、火山体之间的储层连通关系。本次首次提出了以二级断块及火山顶底界面层位控制的“体控反演”法，预测储层分布符合地质规律，钻井验证结果准确，CP13 井获得高产油气流。因此，认为“体控反演”法是适合丘状复杂火山岩体、复杂逆断层发育区储层预测的有效方法，可划分不同火山岩岩体、断块的储层单元的储层分布情况，在解决复杂火山岩岩体储层识别方面具较好的推广应用价值，对钻井部署和气藏描述具有良好研究和应用前景。