塔河油田斷裂溶洞型儲層模型正演

秦　生，趙　龍，王雨辰

(成都理工大學,四川 成都 610059)

正演是起源于20世紀90年代三維地震技術的發展，以前油氣藏主要以構造型油氣藏為主。由于勘探開采的進行，油氣藏進入復雜油氣藏階段，使得以前大量技術無法完成油氣藏勘探。對于復雜油氣藏，構造更復雜，儲層更加隱蔽，因此，開采難度極大，對勘探技術有極大的挑戰。所以，90年代各種地震三維技術涌出，如地震正反演技術、儲層預測技術等。使得油氣勘探開采又有了大的跨越。2004年，中石油對油氣藏正演技術進行分析。將橫向地震資料與縱向剖面測井資料有機結合在一起，對一些典型油氣藏進行正演模型分析提高儲層的預測與描述精度，減少了油氣藏地震解釋的多解性和不確定性。實現油氣的有效開發。如今油氣勘探開發要求更高，則正演技術也有越來越大的需求，通過與反演技術的結合，我們可以勘探解釋極為復雜的油氣藏儲層。

1　塔河油田地質背景

塔河油田位于塔里木盆地北部，是中國第一個古生界海相億噸級大油田，塔河油田區域位置圖見下圖1。

塔河油田位于塔里木盆地沙雅隆起中段阿克庫勒凸起西南部，西鄰哈拉哈塘凹陷，東靠草湖凹陷，南接滿加爾坳陷。此次研究主要是研究奧陶系，塔河地區奧陶系頂部的整體構造是北東-南西傾向，其中北東向高，南西向低。整體趨勢明顯。下奧陶統是臺地沉積，其中包括開闊臺地、局限臺地和臺地邊緣的沉積。巖石的巖性以灰巖為主，有泥晶灰巖和微晶灰巖。頂面是一套不整合面，其接觸關系為角度不整合關系。接觸地層為奧陶系下統和石炭系下統。巖石的空間分布較復雜，非均質性較強，主要是由于巖石孔隙的溶蝕作用還有巖石的風化剝蝕作用導致的。

(引自塔河油田奧陶系古風化 殼儲集體形成演化，2010) 圖1　塔河油田區域位置圖

2　斷裂溶洞儲層

在碳酸鹽巖儲層中，溶洞型儲層是極為良好的儲層。溶洞儲層的類型及控制因素有很多。根據測井、錄井、巖芯、鉆井及產量變化等響應特征，我們可以把儲層劃分為大型溶洞型儲層、裂縫—孔洞型儲層、裂縫型儲層。

2.1　大型溶洞儲層

按照溶洞的充填狀況可將其細分為未充填型溶洞、垮塌半充填型溶洞和機械充填型溶洞，并伴隨次生溶蝕孔洞特征，是儲集油氣的良好空間。

(1)未充填型是指巖溶洞穴保留較好，在鉆井過程中會出現放空的現象。具有鉆時低、巖芯收獲率低和井漏的特點。

(2)垮塌半充填型是由于一些角礫巖和砂泥巖的沉積使得巖溶洞穴遭受部分填充，通常充填的角礫巖是塌陷角礫巖和沉積角礫巖。此類型儲層在測井曲線上也會出現異常，在聲波測井曲線和中子測井曲線上通常會表現出振幅變大，但卻不太明顯。雖然在自然伽馬曲線上也會表現出振幅增大，就更不明顯了。

(3)機械充填型溶洞儲層大部分被充填了，充填的基本上是一些巖石與礫屑。此類儲層巖性較致密、填充程度較高，因此也導致儲層的孔隙度、滲透率較低，所以油氣的產出也很少。

2.2　裂縫—孔洞型儲層

裂縫—孔洞型儲層巖性主要為碳酸鹽巖，此類儲層孔隙較為發育，儲集空間主要是小孔洞、裂縫等，另外還有一些由于巖石發生次生的溶蝕作用形成的孔洞。這類儲層油氣的儲集也較好，對油氣的運輸也很重要。

2.3　裂縫型儲層

裂縫儲層中裂縫的大小形狀是各不一樣的，裂縫密度也不相同。

相對于其他兩種儲集類型，裂縫型儲層的儲集空間就小一些，主要是裂縫發育，巖石孔滲都比較低，油氣很難儲集在里面。但此類儲層對油氣的運移有良好的作用。

在現在油氣的開發越來越困難，而模型正演是在復雜地層中油氣開發中，占有極其重要的地位。

3　模型正演方法研究

3.1　正演技術理論

此次模型正演研究的原理是根據鉆測井資料和其他一系列資料在GeoGraphix Discovery軟件上建立斷裂溶洞的地下地質模型，然后再通過此軟件正演模擬得到相應的地震反射波響應，最后通過油、氣、水井的地震反射波響應特征與正演得到的地震反射響應進行對比分析，進而判斷該井的地下地質情況。

正演是一個精度較高的地震勘探手段，通過一定的地震測井資料，并結合相關認識我們就可以建立一套相對精準的地質模型，包括一些物理參數模型和幾何空間模型。

3.2　正演方法分析

本次研究是通過地震剖面建立物理模型，并完成正演。此次我們的模型建立的地層層位是奧陶系，所以我們需要先找出測井奧陶系地震剖面。

由于上下層地層不同，所以巖性的速度密度也不同。我們需要調節不同的速度與密度，并符合實際情況，地震波速度一般較大。由于塔河油田都是碳酸鹽巖儲層，所以速度和密度是發育縫洞較好的儲層的參數。然后建立斷層與溶洞關系的模型。

3.3　斷裂溶洞模型

斷裂溶洞模型是斷層與溶洞的組合，在地震剖面上斷層與溶洞雖然不一定同時存在。但也會出現斷裂溶洞，通過斷層與溶洞的關系，我們需要辨別溶洞一般出現的斷層的位置。

通過研究溶洞斷層關系，我們可以建立一系列的斷裂溶洞模型。逆斷層溶洞模型圖見下圖2。

圖2　逆斷層溶洞模型

圖2中所設計的模型是一個逆斷層的溶洞模型，其中上覆地層設計的地震波在此地層的傳播速度是6000m/s，密度為2.02g/cm3。地震波在下面地層的傳播速度為6500m/s，密度2.06g/cm3。兩套地層界線是奧陶系T74線。圖中設計的溶洞數為5個，溶洞所設計的地震波速度為5500 m/s，密度為1.980 g/cm3，在線T74以下。右圖的斷層速度為5800 m/s，密度為2.00 g/cm3。

通過比較左右的正演圖和不同頻率的正演圖進行分析。正演所采用的地震波道數為50道，頻率分別為20Hz，25Hz，30Hz。采用振幅為2。下圖3～圖5分別為圖2中通過不同頻率進行正演得到的。

圖3　頻率20Hz正演圖

圖4　頻率25Hz正演圖

圖5　頻率30Hz正演圖

我們將上述得到的正演圖進行分析。

通過分別對左右兩側正演圖進行分析，我們可以看出右側的正演圖由于正演是斷層具有一定速度，導致正演圖波場特征更為復雜，而通過對上下不同頻率的正演圖分析，我們可以看出頻率越高，溶洞串珠狀反射越明顯。

通過正演圖分析與剖面進行對比，在剖面圖中找出下圖6與正演圖較為相似。

圖6　3416逆斷層溶洞地震剖面圖

通過正演得到的波場圖形與上圖剖面的波場較為相似，可以看出該剖面可以用此模型來表示。

我們再建立一些典型模型進行分析，下圖7為正斷層溶洞模型圖。

圖7　正斷層溶洞模型圖

圖7中所建立的模型是正斷層模型，界線為T74線。地層溶洞與地層速度密度與上述逆斷層模型一致。

通過不同頻率可以正演出以下圖形。正演所采用的地震波道數為50道，頻率分別為20Hz，25Hz，30Hz。采用振幅為2。下圖8～圖10分別為圖7中通過不同頻率進行正演得到的。

圖8　頻率為20Hz正演圖

圖9　頻率25Hz正演圖

圖10　頻率30Hz正演圖

通過分別對左右兩側正演圖進行分析，我們也可以看出右側的正演圖波場特征更為復雜，通過對上下不同頻率的正演圖分析，我們同樣可以看出頻率越高，溶洞串珠狀反射越明顯。

通過正演圖分析與剖面進行對比，在剖面圖中找出下圖11與正演圖較為相似。

圖11　1976正斷層溶洞地震剖面圖

通過正演得到的波場圖形與上圖剖面的波場較為相似，可以看出該剖面可以用此模型來表示。

下圖12為y字型斷層溶洞模型圖

圖12　y字型斷層溶洞模型圖

圖12中所建立的模型是正斷層模型，界線為T74線。地層溶洞與地層速度密度與上述逆斷層模型一致。

通過不同頻率可以正演出以下圖形。正演所采用的地震波道數為50道，頻率分別為20Hz，25Hz，30Hz。采用振幅為2。下圖13～圖15分別為圖12中通過不同頻率進行正演得到的。

圖13　頻率為20Hz正演圖

圖14　頻率25Hz正演圖

圖15　頻率30Hz正演圖

通過分別對左右兩側正演圖進行分析，我們同樣可以看出右側的正演圖波場特征更為復雜，通過對上下不同頻率的正演圖分析，我們也可以看出頻率越高，溶洞串珠狀反射越明顯。

通過正演圖分析與剖面進行對比，在剖面圖中找出下圖16與正演圖較為相似。

圖16　4522y字型斷層溶洞剖面圖

通過正演得到的波場圖形與上圖剖面的波場較為相似，可以看出該剖面可以用此模型來表示。

通過上述幾種模型與剖面進行對比，我們可以解釋出該剖面所對應的地質模型，同時根據模型我們可以分析出該處的油氣特征，進而分析得出實際地質剖面的油氣特征。

4　結論

通過這次的研究，我了解認識到了很多，此次塔河油田斷裂溶洞型儲層模型正演的研究主要是熟練運用建模軟件對地震剖面的斷層溶洞建立模型并完成正演，研究需要結合塔河油田的區域地質資料和地震資料，因此我們必須確定地震資料和測井資料的準確性與完整性。在地震剖面上，我們需要找出斷層與溶洞，因而，我們也需要正確解釋斷層與溶洞。進而完成正確的模型建立，完成正演。通過分析總結可以得出結論：

(1) 通過左右兩邊的正演圖進行對比，由于裂縫介質的存在，地震波場較為復雜。所以右側的正演圖波場更為復雜。

(2) 通過相同模型不同頻率的正演圖，我們可以看出頻率越高，溶洞正演的串珠狀波場反射明顯。