随着顺北油田的发现, 断溶体油藏成为目前塔里木盆地油气储量和产量新的增长点, 作为与走滑断裂带相关的油气藏类型, 断溶体油藏为塔里木盆地油气勘探开发开拓了新领域。截至目前顺北油田已初步落实轻质油资源量12×108t, 已成为中国石化塔里木探区“十三五”期间增储建产的主战场, 也使得“塔河之外找塔河”成为可能[1-2]。
断溶体一词最早出现于塔河油田勘探开发研究中, 断溶体圈闭被定义为受上奥陶统覆盖的影响, 岩溶缝洞体的发育与断裂带、构造变形带之间有较好的匹配关系, 具有明显的断控岩溶特征, 并以深大断裂带为核心发生溶蚀扩大, 发育于覆盖区中-下奥陶统岩溶缝洞体的有利区带[3-4]。随着对塔里木盆地顺北油田勘探认识的不断深化, 明确了“寒武纪多期供烃、深埋断溶成储、原地垂直疏导、晚期成藏为主、走滑断裂控富”的顺北断溶体油藏成藏模式[5]。目前, 顺北1号、顺北5号及顺北7号断裂带均已获得工业油气产能并逐步投入开发[5]。由地震正演模拟研究可知, 断溶体以大型走滑断裂为核心, 形成“花束”状地震反射, 断溶体缝洞型储层表现为单个“串珠”或者“串珠”状反射群特征[6]。塔里木盆地西南部麦盖提斜坡的玉北地区发育多排北东向逆冲构造, 部署在构造带高部位的YB1和YB1-2井获得高产工业油流, 该构造斜坡带的YB5、YB6井在中下奥陶统碳酸盐岩中钻遇了良好的储层但未获得工业油气流。前期YB1、YB1-2、YB6等钻井的主要探测目标为构造高部位或者斜坡部位的“串珠”状地震异常反射体, 除此类钻探目标之外, 是否还存在其它类型的圈闭是本区的研究重点和勘探难点。
将YB1井三维工区钻井资料与储层地震综合预测相结合, 刻画断裂展布与“串珠”状地震反射异常体的空间展布, 分析与断裂带相关的“串珠”状地震反射异常体分布规律, 发现本区存在类似于顺北断溶体的地震反射异常区域, 研究成果为玉北地区钻探目标优选提供了新思路。
1 工区构造特征麦盖提斜坡位于塔里木盆地西南部, 整体构造为向西南倾斜的构造斜坡, 东北部为巴楚隆起, 东南部为塘古孜巴斯凹陷, 西南部为喀什凹陷和叶城和田凹陷, 西北部为柯坪断隆区, YB1井三维工区位于麦盖提斜坡的东南部(图 1a蓝色线框), 三维地震资料面积约为1900km2。如图 1b所示, 7口完钻探井分别为YB1、YB1-1、YB1-2、SH2、YB5、YB7、YB6。YB1井和YB1-2井先后在奥陶系碳酸盐岩中获得高产工业油气流, YB6井在一间房组钻遇低产油流, 充分展现了本区良好的勘探潜力。但SH2井和YB5井奥陶系储层不发育, YB1-1井和YB7井发育孔缝型储层, 测井解释为水层, 这充分说明了YB1井三维工区储层横向分布的非均质性和该区油气藏的复杂程度。
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图 1 YB1井三维工区区域构造(a)和鹰山组(T74)顶面构造(b) |
研究认为, 玉北地区断裂具有复杂的差异变形特征, 断裂类型主要包括挤压断裂、走滑断裂和复合型断裂, 其中, 走滑断裂因受逆冲断裂叠加改造影响, 具有明显的逆冲分量, 可组合形成不同断裂样式[7-9]。
由YB1井三维工区的鹰山组顶部地震相干属性剖面(图 2)可知, 自西北向东南, 工区发育3条大型的断裂带:NE向YB7井断裂带、NE向的YB1井断裂带和工区东南角断裂带。此外, YB6井东南部发育若干条NE向、NNE向的次级断裂。
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图 2 YB1井三维工区鹰山组顶部相干属性 |
工区中部NE向YB1井断裂带具有明显的分段性和压扭转换的特征(图 2), 剖面线AA′、BB′、CC′位置如图 2所示。该断裂带西南段具有由南向北逆冲的盖层滑脱特征(图 3中AA′剖面), 断裂带北东段具有由北向南逆冲的盖层滑脱特征(图 3中CC′剖面), 而在该断裂带中部存在明显的转换带, 断裂在地震剖面上呈基底卷入的花状构造样式(图 3中BB′剖面), 揭示本区构造应力场主体为压扭性质, 两种不同方向逆冲构造之间的转化带是走滑断裂的发育区域。
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图 3 过YB1井断裂带不同位置的地震剖面(剖面线位置如图 2所示) |
由前期钻井岩心和测井资料可知, YB1-2井钻遇溶洞且钻井过程中出现放空1.65m的情况, 研究认为玉北地区奥陶系碳酸盐岩储层主要包括孔洞-裂缝型、裂缝型和孔洞型[10-12]3种类型。本文综合储层参数特征、构造样式和地震剖面信息, 建立玉北地区地质模型(图 4), 模型长度为7000m、深度为5000m, 模型左边为逆冲断裂、中间为一组高陡断裂、右边为高陡断裂和溶洞复合体, 模型特征与顺北地区断溶体特征类似。
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图 4 玉北地区地质模型 |
玉北地区地质模型共11层, 按自上而下的顺序对地层进行编号, 并统计本区7口钻井的测井资料, 可确定各个地层、断裂带和断溶体的纵波速度及密度参数(表 1)。
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表 1 玉北地区地质模型参数 |
结合玉北地区实际三维地震资料采集观测系统, 采用炮间距100m、道间距20m、采样间隔1ms的30Hz雷克子波进行地震数值模拟, 最终得到如图 5所示的叠前时间偏移剖面。由图 5可见, 逆冲断裂形成了强振幅反射断面波(图 5左部), 断裂两侧地层出现了错断, 垂向断距明显; 高陡断裂带形成了近直立弱振幅条带(图 5中部), 断裂两侧地层无明显的断距; 断溶体形成了“树状”杂乱反射特征(图 5右部), 断裂附近的缝洞储集体具有典型的强振幅“串珠”状反射特征。
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图 5 玉北地区地质模型叠前时间偏移剖面 |
由上述正演模拟结果可知, 逆冲断裂、高陡断裂和断溶体的地震响应特征差异明显, 本文分别采用不同的技术进行断裂和断溶体的预测和识别。
3.1 断裂和裂缝识别技术统计数据表明, 碳酸盐岩储层的储集空间多由孔、洞、缝以不同的方式组合形成, 其空间展布复杂, 体积大小不等。此类储集体引起的地震属性变化, 可通过检测波组形态的变化实现断裂-裂缝的分布预测。相干分析技术对此类储集空间的刻画有一定的优势, 已在不同地区的碳酸盐岩储层预测中取得了良好的应用效果[13-20]。本文采用基于协方差矩阵本征值相干的第三代高精度相干分析技术进行断裂和裂缝识别。
纹理属性分析作为一种计算图像识别的技术, 最早用于遥感图像分析。图像的纹理是图形的一种结构特征, 通常可理解为影像在空间上的变化和重复, 或影像中反复出现的局部模式(纹理单元)和它们的排列规则。该技术通过识别图像中不同区域的特征模式, 划分图像的模式, 进而识别纹理的变化。近年来, 该技术逐渐被应用于断层、河道识别以及地震相划分[21-22]。本文利用基于三维地震数据体的纹理属性分析技术, 预测目标层段断裂和裂缝发育情况。
3.2 缝洞储集体识别技术由塔河油田和顺北油田的勘探经验可知, 均方根振幅、振幅变化率、强振幅等属性均可用于预测缝洞储集体的空间展布特征[23-27]。在YB1井三维工区, 中下奥陶统碳酸盐岩地震成像剖面中发育“串珠”状反射异常体, 前文正演模拟分析结果表明, 缝洞储集体能够形成“杂乱、串珠反射”的反射特征, 且振幅属性对于缝洞储集体较为敏感。因此, 本文采用振幅变化率属性预测本区有利的缝洞型储层分布。
鉴于断溶体是高角度断裂、裂缝和缝洞储集体的复合体, 因此在识别断溶体时, 需要综合考虑断裂、裂缝及缝洞体的空间分布特征。本文首先利用第三代高精度相干分析技术, 识别研究区的大断裂, 然后利用纹理属性分析技术, 确定断裂和裂缝的平面分布, 再利用振幅变化率属性分析技术, 预测缝洞储集体的展布, 最后结合地震剖面的反射特征确定断溶体的空间展布。
4 应用效果分析 4.1 断裂和裂缝预测利用第三代高精度相干分析技术, 进行鹰山组顶部断裂识别(图 2), 除3条大型的北东向断裂带之外, YB6井东部新发现2条小型断裂。为进一步研究这2条小型断裂特征, 在工区东南部(图 1a中YB6井区绿色矩形框区域)利用纹理属性分析技术, 刻画了断裂和裂缝的平面分布(图 6)。图中浅色区域的纹理属性值小, 裂缝不发育, 而蓝色区域的纹理属性值大, 裂缝发育。断裂和裂缝最为发育区域为YB1井断裂带, 该区域裂缝密集发育。此外, 在该断裂带的南翼, 还发育两条明显的次级断裂:①号断裂呈NNE向展布, 自NNE方向延伸至YB1井断裂带, 向SSW方向延伸超出工区范围, 工区内延伸长度达15.6km, 该断裂有一条NW向的分支断裂延伸至YB6井; ②号断裂呈NE向展布, 其北东方向延伸长度较短, 西南方向延伸超出工区范围。
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图 6 鹰山组顶部断裂-裂缝检测结果(T74向下40ms纹理属性) |
利用振幅变化率属性, 对一间房组-鹰山组缝洞储集体进行了预测和识别, 结果如图 7所示, 图中浅色区域的振幅变化率小, 红黄色区域的振幅变化率中等, 蓝绿色区域的振幅变化率较大。振幅变化率属性值越大, 表示地震数据体中振幅异常越明显, 平面展布中出现的点状、强振幅变化率属性异常在地震剖面上表现为“串珠”状反射异常, 为有利的缝洞储层发育区。图 7西北部的NE向强振幅变化率条带与YB1井断裂带范围重合, 图 7南部为有利的缝洞储层发育区, 结合图 6分析可知, 这些有利的缝洞储层发育区集中分布在①号断裂和②号断裂附近。
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图 7 鹰山组顶部缝洞储层预测结果(T74向下120ms振幅变化率属性) |
利用图 8(剖面线位置如图 7所示)对YB6井东部的NE向、NNE向断裂进行研究, 发现两条断裂带T74反射同相轴(鹰山组顶面)明显下拉, 深部寒武系地震波组具有错断或挠曲特征, 地震剖面为明显的高角度“花状、Y字型”构造样式, 该断裂无明显的垂向断距, 断裂附近发育“串珠”状反射异常, 结合正演模拟结果可知, 这一特征与断溶体反射特征吻合。
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图 8 过YB6井东部断裂的东西向地震解释剖面(剖面线位置如图 7所示) |
玉北地区整体在压扭环境下形成了多排逆冲构造, 但是在YB1井附近发生过逆冲方向的转化, YB6井东部NNE向断裂正处于这一构造转化带, 为压扭走滑性质断裂。将断裂-裂缝预测结果、缝洞体识别结果和地震剖面三者相结合, 预测与YB6井东部NNE向和NE向两条断裂带相关的强振幅变化率区域是有利的断溶体储层发育区(图 7中黑色虚线圈定区域), 其面积约为47.85km2。
5 结论在构造分析的基础上, 首先确定了位于塔里木盆地西南部麦盖提斜坡YB1井三维工区具有发育压扭走滑断裂的应力背景, 然后以地震波场数值模拟为指导, 建立工区断溶体地震识别模式, 最后采用第三代高精度相干分析技术、纹理属性分析技术及地震振幅变化率属性分析技术, 进行了中-下奥陶统断溶体储层识别探索研究, 研究结果表明:
1) YB1井断裂带整体为NE向逆冲断裂, 但存在明显的分段特征, 该断裂西南段由南向北逆冲、北东段由北向南逆冲, YB6井东部断裂为YB1井断裂带沿不同方向逆冲形成的转换断裂;
2) 以正演模拟结果为指导, 将纹理属性、地震振幅变化率属性和地震剖面三者相结合, 综合判断YB6井东部发育断溶体储层, 有利储层发育区面积为47.85km2。
致谢: 论文在研究中得到西北油田分公司相关领导和专家的指导、中国石化石油物探技术研究院刘定进、王汝珍、李鹏、杨江峰、张薇和朱博华等同志的帮助, 在此一并表示衷心的感谢！| [1] |
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