順北5號帶“斷溶體油藏”的雙相介質模型特征

李 偉，趙永興

（1.中石化西北油田分公司勘探開發研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.吉奧索特北京科技有限公司，北京 102218）

目前，斷溶體的地質成因研究與發育模式[1]、成藏控制因素和成藏期次方面[2]研究等已取得了長足的進步，在斷溶體的地震預測方面則形成了張量屬性定輪廓、振幅屬性定邊界、融合雕刻定體積的方法技術體系[3-4]。斷溶體實際上是由固體和烴類流體組成的雙相介質，受控于縫洞類型的差異，烴類流體的占比存在很大的變化。常用的地震屬性方法雖然對斷溶體的分布與刻畫起到了很好的作用，但未能很好地識別出油氣產量各不相同的洞穴、孔洞和裂縫型等斷溶體。因此，為了更好地指導斷溶體油氣勘探，可以借助于雙相介質模型來論述它們的特征與差異，為不同類型斷溶體油藏的地質解釋提供案例支撐和理論依據。

順北5號帶“斷溶體”油藏位于順托果勒低隆北緣，主要發育在奧陶系中統一間房組、鷹山組。目前認為斷溶體油藏的儲集空間由斷裂帶附近洞穴、孔洞、巨縫和微裂縫組成[5-9]。本文以順北5號帶“斷溶體”油藏為例，通過測井資料和地震資料來論述該區斷溶體的雙相介質模型特征，以期深化斷溶體油氣藏的勘探認識。

1 “斷溶體”油藏的雙相介質模型分析

雙相介質理論模型來源于1956年的BIOT 理論。雙相介質模型即飽和流體多孔介質，分為巖石骨架的固相和孔隙內的流相兩部分[10]，與單一介質模型相比，雙相介質模型典型地質特點表現為儲層段孔隙度高、流體充注較好，測井曲線上表現為聲波時差高異常，密度曲線低異常，其他巖性指示曲線基本一致，造成雙相介質模型低速異常的主要原因來自于孔隙內的低速流體。順北地區斷溶體灰巖是單相介質，而油藏充注儲集空間屬于雙相介質模型，如果不考慮模型的差異，直接應用速度褶積模型，會得出與實際地震響應不一致的結果，從而造成解釋工作的偏差。

在灰巖斷裂系統中，可劃分為破碎帶、斷層核兩部分。斷面附近的破碎帶受應力影響，孔洞縫等次生孔隙發育較好，因此遠離斷面的基質灰巖主體孔隙致密，缺乏流體可判定為單一介質；斷面和兩盤破碎帶孔洞縫發育區，孔隙發育，流體充注度高，可劃分為雙相介質模型。斷溶體的洞穴、溶孔等不同的儲集體類型都屬于雙相介質模型（見圖1）。典型測井特征為斷溶體油藏存在與流體相關的低速異常。

以順北5 井為例，該井奧陶系分別鉆遇桑塔木組、一間房組和鷹山組，其中一間房組和鷹山組聲波時差降低，速度升高，電阻升高。該井向主斷面側鉆過程中，分別發生二次放空漏失，第二次放空漏失后投產，目前日產80m3/d，累產2.8×104m3，累產氣180×104m3。

根據順北5井多曲線交匯圖（圖2），一間房和鷹山段灰巖巖性表現為低GR（低于20），速度介于4300～6400m/s。經統計，單一介質的基質灰巖速度介于5700～6400m/s，低于6000m/s以下的低速異常對應裂縫和孔洞發育段，低速異常來自于雙相介質模型中灰巖內孔隙度和流體影響。在交匯圖右側的曲線投影上，4300～5700m/s的速度異常點分別對應解釋中的三個裂縫和孔洞發育區。順北5 斷溶體油藏低速異常與孔隙度發育和流體充注相關，符合雙相介質模型的特征。注意順北5 井奧陶系井段4300～5700m/s 的速度異常樣點表現為均勻連續性，說明在雙相介質模型中孔隙發育類型多樣，伽馬值和速度值交會未能很好地區分開斷溶體的類型。

2 “斷溶體油藏”的測井模型評價標準

斷熔體油藏主要儲集空間目前分為洞穴、孔洞和裂縫，以往主要依靠鉆井放空漏失等資料來判斷，方法單一不精確。

根據單井灰巖段速度異常值和孔隙度值，確立了灰巖不同儲集體類型的孔隙度評價標準，根據鉆測錄井情況，進一步確立不同灰巖儲集體的評價速度標準類型。由于不同儲集體類型在孔隙度上存在一定的重合，因此該模型能夠提供粗略的快速識別儲集體類型的實用手段。

根據順北地區29 口單井速度的統計和分析（表1），部分井由于放空漏失的原因無法取得測井曲線。根據速度曲線，順北地區5號帶該地區共分為三類儲集體類型（見圖3），具體為：

表1 順北地區單井速度統計表

（1）溶洞巨縫型：速度小于3500m/s，受溶洞和巨縫的影響，灰巖骨架的速度權重較低，一般可大致判斷為流體的速度。

（2）溶孔型：速度介于3500～4500m/s 之間，孔隙度較高、一類儲集體，分布在次級斷裂面附近，與斷裂型伴生，也是主要儲集體類型之一。

（3）裂縫型：速度介于4500～5200m/s，孔隙度較低、二類儲層，不是主要儲集體，成藏性較弱，主要起溝通作用。

3 “斷溶體”油藏的地球物理響應標準

根據Biot 理論關于雙相介質模型的地球物理響應，地震波在傳播中除了與巖石骨架相關的第一縱波外，還存在于流體相關的第二縱波。流體的第二縱波和巖石骨架的第一縱波相互獨立，受流體速度較低的影響，第二縱波表現為負極性、強亮點和低頻特征，因此雙相介質模型的地球物理特征表現為主頻降低、低頻增強、高頻衰減等特征。

斷溶體油藏褶積模型[10]：

不考慮流體：單相介質模型：

考慮流體：雙相介質模型：

式中：Φ——孔隙度；

W——子波；

R——反射系數，其中灰巖內幕巖石反射系數為零值，褶積模型主要與孔隙內流體相關。

3.1 斷溶體油藏正演模型和地震評價標準

針對灰巖不同儲集體類型對應的速度正演模型，存在隨著低速異常的升高、孔隙度加大，對應的正演模型振幅和能量值增強（見圖4）。

根據實際響應的測量，斷溶體油藏評價標準為：洞穴型順北1 井低速異常（2924m/s）處對應振幅最強主頻20Hz，振幅52000；孔洞型順北71 井低速異常（4700m/s）處對應振幅值居中，主頻14Hz，振幅25000；裂縫型順北52A 井低速異常（5200m/s）對應振幅值最弱，主頻20Hz，振幅10000。從正演模型上分析，洞穴型、孔洞型和裂縫型儲集體在能量上具有不同量級的差異性。

3.2 斷溶體油藏的實際地震響應特征

地震剖面上斷溶體油藏具有串珠狀特征，能量類表現為亮點異常，T74表現為強軸亮點錯斷和缺失，相干和傾角類表現為強相干特征；洞穴和空洞表現為振幅雜亂反射，中強能量亮點特征；基質灰巖內幕由于缺乏阻抗界面，表現為弱振幅和弱亮點特征。

以順北5井為例（見圖5）：常規剖面T74一間房組頂為強同相軸波峰，T76 上鷹山組底對應中等振幅波峰，T80蓬萊壩組頂對應中等幅度波谷。常規剖面上，難以區分各標志層同相軸橫向振幅特征差異，因此難以實現順北5斷裂帶的描述和評價。

優勢主頻成像能量剖面能夠觀察到順北5 斷裂的亮點差異特征，首先垂向斷裂面在T74 同相軸形成了整齊的破裂斷面，T76、T80同相軸分別出現亮點中斷、錯斷等特征，在順北5斷裂帶上還存在大量弱振幅的亮點特征，分析為破碎帶中孔隙發育取得裂縫、孔洞發育區，亮點屬性為灰巖斷裂帶的斷面描述和孔洞發育評價提供了量化標準和手段。

為了驗證順北5 斷裂帶是否存在雙相介質模型的地震響應特征，分別選取了T76 斷層不同位置的時頻分析，能夠很清楚地觀察到斷面附近的亮點特征主頻低于內幕的亮點特征，證實了雙相介質模型符合灰巖斷溶體油藏的地質特點。

根據時頻分析圖（見圖6），T76上遠離斷層內幕端波形，主頻分別為18Hz 和22Hz，振幅5000 和4000，靠近斷層附近和內部的樣點主頻分別為15Hz、14Hz 和15Hz，振幅為8000、7000 和10000，證實了順北5 斷裂帶內部表現為低頻異常亮點特征，符合雙相介質模型的響應規律。

通過對不同儲集體的分類標準，順北5斷裂帶分別由巨縫、孔洞發育區、縫洞發育區等組成，其中巨縫由于缺乏有效的反射界面，表現為暗點特征和亮點的斷點，通過斷點可以很好地形成連續的斷面；層狀的裂縫、孔洞發育區表現為中值亮點特征，圖中T76為不整合接觸面，表現為層狀的中值亮點特征；不規則弱亮點特征為縫洞、微裂縫等儲集體。

3.3 斷溶體油藏平面特征

由于斷溶體油藏不同儲集體類型分別表現為大小不一的中強亮點特征，亮點響應特征和斷溶體低速異常存在的線性對應關系為斷溶體量化評價提供了有力的理論依據。平面的亮點屬性特征直接反映斷熔體油藏空間發育規模。

以順北5井斷裂帶為例，T74下方亮點切片能夠清晰地觀察到溶洞強亮點、縫洞中值亮點以及斷裂面暗點特征。遠離斷裂帶的灰巖內幕表現為暗點特征，與斷裂帶形成強烈的對比效果。斷裂帶內溶洞、溶孔等儲集體在斷裂帶內發育特征能夠清晰地區分和評價（見圖7）。有效儲集體空間主要由斷面、溶洞溶孔和裂縫組成，相互之間溝通的儲集空間為油藏提供了有力的圈閉條件。

4 結論

本文通過對順北5 號帶“斷溶體油藏”對應的速度異常原因分析，逐步認識到“斷溶體油藏”的有效儲集空間符合雙相介質地質模型的地震特征。利用雙相介質模型中的時頻分析區分出了不同儲層類型的“斷溶體油藏”，實現了“斷溶體油藏”的精確解釋。