孔隙-裂縫雙孔介質儲層預測技術及其應用效果——以北黃海盆地東部坳陷目標區特低孔特低滲儲層為例

高順莉 侯國偉 譚思哲 陳永軍 熊 忠

（中海石油（中國）有限公司上海分公司）

我國北黃海海域中生界地層發育，侏羅系和白堊系是該區的主要勘探目的層。鉆井揭示北黃海盆地東部坳陷目標區儲層為特低孔特低滲致密不等粒砂巖，原生孔隙不發育，有效儲層為雙孔（次生孔隙和裂縫）介質儲層［1-4］。測試結果研究表明，裂縫帶是該區油氣的主要產層，只要有裂縫性儲集空間就有可能形成油氣聚集成藏。因此，預測北黃海盆地東部坳陷砂體及裂縫帶分布范圍，對該區探尋油氣意義重大。由于特低孔特低滲不等粒致密砂巖與圍巖相比，在速度、密度等地球物理常規信息上已趨于相同，因此如何運用地球物理技術表述北黃海盆地東部坳陷的儲層展布，預測中生界砂巖孔隙及裂縫儲層發育區，是一項極具挑戰性的工作。筆者針對目標區鉆井測井資料較少，地質情況特別復雜的狀況，對孔隙-裂縫雙孔介質儲層預測方法進行了研究，提出應用有色反演和GR重構反演相結合的方法識別砂泥巖，應用地震多屬性聚類分析方法預測裂縫發育帶。應用效果表明，本文所提出的研究方法行之有效。

1 目標區孔隙-裂縫雙孔介質儲層地質特征

1.1 砂巖儲層特征

北黃海盆地東部坳陷目標區為斷陷湖盆，受斷層控制作用，主要發育重力流及牽引流沉積，水下扇砂體和三角洲水下分流河道砂體是其有利的儲集空間。

薄片分析結果表明，目標區儲層以細粒巖屑砂巖為主，砂巖碎屑組分中石英含量25%～81%，平均60.8%；長石含量3%～18%，平均6.4%；巖屑含量14%～70%，平均32.8%；砂巖成分成熟度低［1，3-4］。

鑄體薄片、掃描電鏡及巖心、巖屑觀察結果表明，目標區儲集空間類型包括粒間孔、粒（晶）間溶孔、粒（晶）內溶孔、裂縫及鑄模孔等，其中孔隙以粒（晶）間溶孔、粒（晶）內溶孔為主，發育少量微裂縫（圖1）。

圖1 北黃海盆地東部坳陷目標區孔隙類型圖

巖石物性分析結果表明，目標區砂巖儲層孔隙度2.4%～12.0%，平均4.7%；滲透率0.02～46.15 mD，平均0.95 mD。根據石油行業標準，目標區總體為低孔、低滲與特低孔、特低滲儲層［3-4］。

1.2 裂縫性儲層特征

北黃海盆地東部坳陷目標區儲層構造裂縫發育主要與斷層有關，主要發育張剪破裂的高角度裂縫、斜交裂縫及水平裂縫，其中垂直張開微小裂縫較發育，對儲層滲流影響較大，而水平裂縫在該區分布規模較小。

由于目標區受燕山和喜山等多期強烈構造運動的影響，拉張性區域應力產生大量EW—NW向張性斷層，受斷層兩盤相對運動而產生的地應力作用的影響，斷層附近裂縫發育，儲集性能變好。巖心及成像測井資料表明，目標區普遍發育高角度張裂縫，此外當存在幾組走向、傾角均不同的裂縫時，還可以見到相互切割的網狀裂縫（圖2）。

圖2 北黃海盆地東部坳陷目標區巖心裂縫發育圖

2 目標區孔隙-裂縫雙孔介質儲層地震預測技術及其應用效果

2.1 基于低孔滲儲層特征的波阻抗反演技術

2.1.1 有色反演

該目標區地質條件復雜，鉆井資料較少且井比較集中，斷層發育，縱向上發育多期不整合；地層接觸關系復雜，存在侵蝕削截、頂超、上超及下超等多種反射波終止類型；構造深度變化大，采用普通的波阻抗反演難以有效地區分砂泥巖，如測井數據顯示目標區砂巖和泥巖在聲波和密度上很難區分，因此采用了有色反演技術［5-7］。

有色反演是通過對井的波阻抗和地震分別做譜分析，并設計匹配算子使地震的譜和井的波阻抗譜相匹配，然后把匹配算子施加到地震來完成反演。分析認為，由于有色反演技術不依賴層位和子波，反演結果忠實于地震，無人為因素影響，而且對尖滅、前積等難以用模型表達的地質現象反映客觀，適于非均質性較強地區的波阻抗反演，因此反演結果較好地反映了目標區復雜的地層接觸關系。

2.1.2 GR重構反演

有色反演最終成果為相對阻抗，難以直接用于目標區砂泥巖分析，因此在有色反演的基礎上，進一步開展了GR曲線重構反演。

由于目標區部分井段GR曲線對砂巖的識別能力較差，因此在參考電阻率、自然電位等測井曲線的基礎上，對多口井的GR曲線進行了重構（圖3），利用重構曲線進行反演，達到了識別預測砂泥巖的目的。

圖3 目標區GR曲線重構前后對比圖

圖4為目標區巖性與反演砂泥巖剖面對比圖，可以看出，砂泥巖分界較為清晰，反演結果與單井實際情況一致，反映了儲層空間分布特征、地層接觸關系多樣，與地下實際情況較為吻合。

2.2 基于地震多屬性分析的裂縫儲層預測技術

目標區裂縫較為發育，是重要的有效儲集空間類型之一。由于裂縫性儲層成因復雜，控制因素多樣，各種裂縫預測技術應用條件受不同因素的制約［8-11］，因此有必要依據實際地質情況分析各種預測技術的優點和局限性，并針對不同目標應用不同的方法綜合開展儲層預測，從而更客觀、更準確地預測裂縫發育帶的分布范圍。

圖4 目標區某測線GR重構反演剖面

針對目標區實際地質情況，通過觀察地震屬性與測井識別的裂縫儲層之間的相似度，建立它們之間的相關關系，得到反映裂縫儲層異常敏感程度的不同屬性。通過一系列分析，優選出曲率屬性、均方根振幅屬性和相干屬性來綜合預測目標區裂縫分布。

2.2.1 曲率屬性分析

曲率是用來表征層面上某一處變形彎曲的程度［12-15］。地層因受力變形越嚴重，地層彎曲越大，曲率越高，其破裂程度可能越大。三維曲率法就是依據該原理，通過求取地層頂面的曲率值，將平面上每點的最大主曲率值進行作圖，得到曲率分布圖，進行裂縫分布評價。

如圖5所示，通過分析目標區沿層最大曲率圖，認為最大曲率分布圖預測的裂縫發育區域與測井解釋的裂縫發育區具有較好的對應關系。圖5中紅色及黃色為大值，代表裂縫相對發育的區域。

圖5 目標區沿層最大曲率圖

2.2.2 相干屬性分析

相干技術是利用地震數據中相鄰地震道之間的相干性對地震數據進行求異去同，突出那些不相干的地震道，然后利用不相干的地震道的時空分布來解釋預測裂縫的發育［16-20］。當地層中存在特定的地質現象（如斷層、尖滅、裂縫等）時，相似性就受到破壞，表現為邊緣突變的非相似性。因此，通過對非相似性的研究，可以達到對裂縫預測的目的。

圖6 目標區某測線相干剖面

如圖6所示，通過分析目標區過X1、X3等井的相干剖面，認為相干屬性與測井解釋的裂縫發育段之間具有較好的對應關系，剖面上相干值小的區域（剖面上的黑色區域）發育了斷層或者為裂縫發育段，預測出的裂縫發育區域與已知井試油情況對應較好（圖7）。例如，X1、X2井裂縫發育，位于黃色區域，試油獲高產油流；而X3井發育1～2條半充填縫，位于綠色區域，試油為干層。

2.2.3 均方根振幅屬性分析

通過對目標區連井地震剖面分析發現，裂縫發育段的波組特征表現為相對弱振幅。如圖8所示，左側藍色圈為X2井裂縫發育段，對應右側連井地震剖面表現為相對弱振幅（紅色圈內）；連井剖面右側紅色圈為相鄰2口井的裂縫發育段，其振幅值與相鄰道相比也相對變弱。因此，可以認為相對弱振幅是裂縫發育帶的敏感屬性之一。

圖7 目標區相干屬性平面分布圖

圖8 目標區過X1與X2井的地震剖面圖

2.3 基于神經網絡地震多屬性聚類分析的儲層綜合預測技術

神經網絡地震多屬性聚類分析技術是一項儲層綜合預測技術［21-22］，包括建模、正演、敏感屬性分析、神經網絡技術等，其主要特點是可降低單屬性分析中存在的多解性。對于目標區，先根據儲層發育段及其上下層圍巖的密度曲線及聲波測井曲線分析結果，通過地震正演建立地質模型，并分析反映有利儲層的地震敏感屬性特征，再對實際提取的敏感屬性進行分析，最后用反映儲層發育區的均方根振幅屬性、相干屬性和最大曲率屬性進行聚類分析，最終得到目標層有利儲層的平面展布。

由圖9可以看出，目標區相干屬性、最大曲率屬性及均方根振幅屬性具有一定的相似性，其中相干屬性與最大曲率屬性的相似性較高，這種相似性應該是斷層與裂縫發育區的反映。已有井分析結果表明，相干屬性與最大曲率屬性能較好地反映目標區斷層與裂縫的發育區，振幅剖面上裂縫發育區表現為弱振幅特征。因此，考慮到影響振幅屬性的因素較多，本次研究以相干屬性和最大曲率屬性為主，均方根振幅屬性為輔，通過屬性聚類分析方法刻畫裂縫可能發育區，預測有利儲層分布。

在圖9所示的目標區多屬性聚類分析儲層平面分布圖上，紅、黃色與綠色區域為斷層或裂縫可能發育區，深藍色可能為裂縫欠發育區。從試油結果分析來看，位于可能裂縫發育區的X1、X2等井獲高產油流；位于裂縫發育區邊緣的X4井獲低產油流；離可能裂縫發育區較遠的X5等井未獲油氣。這表明目標區裂縫發育區與試油產能具有較好的對應關系，聚類屬性高值區可能為儲層的裂縫發育區。

圖9 目標區單屬性及多屬性聚類儲層平面分布預測圖

從區域上分析，目標區聚類屬性明顯受斷裂格局影響，裂縫發育區與大斷裂系統之間具有較好的對應關系。通過目標區有利儲層分布三維可視化圖可以直觀地反映出裂縫發育區與構造坡度相吻合（圖10），分析認為構造運動是裂縫發育的主因，構造陡峭說明構造運動劇烈，裂縫也就發育，這也符合一般地質規律。

圖10 目標區有利儲層分布三維可視化圖

總體來說，多屬性聚類分析預測的目標區裂縫發育區與測井解釋結果和試油結果具有較好的對應關系，預測結果也符合一般地質規律，該方法可以用來預測裂縫可能發育區。

3 結束語

在對北黃海盆地東部坳陷目標區儲層預測的過程中，采用有色反演與GR重構反演相結合的方法有效識別了砂泥巖，采用多屬性聚類分析的方法很好地刻畫了裂縫可能發育區，進而預測了有利儲層分布。通過與已鉆井結果對比，目標區GR重構反演結果與鉆井實際情況較吻合，多屬性聚類分析預測的裂縫發育區的平、剖面分布與測井解釋結果及試油產能都具有較好的對應關系，儲層預測結果可信度較高，可以指導井位布置。

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