走滑斷裂帶儲層三維刻畫及斷儲關系研究
——以順北5號斷裂帶為例

尼加提·艾比布拉，馬龍杰

（中石化西北油田分公司勘探開發研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

順北地區位于順托果勒隆起，東西緊鄰兩個坳陷，南北為兩大隆起，整體含油氣。區內發育多條北東向深大斷裂，資源潛力巨大，且差異性大[1]。進一步研究發現走滑斷裂帶對奧陶系碳酸鹽巖儲層的形成具有明顯的“控儲、控藏、控富集”作用[2-3]。

順北5 號帶是順北油氣田延伸最長的斷裂帶，由北、中、南三段組成，斷裂結構類型復雜多樣[4-5]，經歷多次構造運動，是典型的一級走滑斷層[6-8]。斷裂帶內形成的大規模的裂縫網絡，不僅是良好的油氣儲集空間，而且為各種流體改造作用提供了有利的通道，為高質量縫洞型儲層發育提供了有利條件[9-10]。同時，走滑斷裂帶的發育有效地改善了低孔、低滲碳酸鹽巖的儲層物性，但儲層也表現出強烈的非均質性，其內部結構復雜多變，具有局部分隔特征[14-16]。

順北油氣田斷控儲集體勘探開發的關鍵之一是精細描述斷裂體系控制下的裂縫、孔洞及洞穴型儲集體，在明確各類儲集體響應特征的基礎上，優選敏感屬性對其進行準確描述，進而落實勘探開發目標。本文以順北5號帶為例，對走滑斷面、裂縫及儲集體開展三維刻畫、立體融合研究，通過井震分析對不同的斷裂—儲集體組合模式、結構關系特征進行綜合評價，這對斷裂控制儲層的研究具有重要意義。

1 斷控縫洞儲集體多屬性識別

1.1 儲層響應特征

明確斷裂帶不同應力段內部結構特征對于研究斷控儲層具有重要意義。走滑斷裂最主要的特征是分段差異性明顯，不同類型斷裂段的內部響應特征不同。根據走滑斷層剖面構造樣式的差異，本次選取典型井對不同類型斷裂段進行刻畫。通過對不同斷裂段儲層位置及形態刻畫，揭示不同走滑斷裂段的斷裂、儲層形態特征。在綜合分析走滑斷層的分段特征基礎上，結合前人對順北地區走滑斷裂分段性研究成果[10]，對順北5號斷裂帶進行分段斷裂刻畫。

通過對過典型井剖面特征進行分析，發現儲層與主干走滑斷裂及主干斷裂活動伴生的次級斷裂密切相關，結合實際鉆井資料，確定斷控儲集地震響應具有“斷裂+串珠異常、斷裂+雜亂反射、斷裂+弱反射”三種特征。結合順北其他工區勘探開發效果[13]，發現“斷裂+串珠/中強雜亂異常”反射儲層的鉆遇率較高，因而串珠相及雜亂相是儲層屬性識別的重點。

1.2 儲層特征增強處理

研究區奧陶系目的層(以下簡稱T74)與上覆地層間存在強烈的阻抗差，導致同相軸淹沒了內幕儲層的反射特征。為了能夠更精確地預測強反射掩蓋下的儲層信息，需要對地震數據中的強反射信號進行分離，即進行儲層特征增強處理。利用匹配追蹤算法，以輸入層位為基準，根據最佳匹配準則匹配局部最優子波后，壓制地層結構反射，突出儲層特征，從而實現強反射的壓制，使得處理結果能夠更好地表征儲層地震反射特征，進而實現實際地震資料儲層反射特征加強，在強反射去除處理后的資料上開展敏感屬性優選即能夠去除T74與上覆地層間阻抗差引起的屏蔽作用。

1.3 儲層敏感屬性優選

地震屬性技術是儲層預測的重要手段，對走滑斷裂和規模儲集體，有多種地震屬性可以對其進行表征，需要針對不同儲層類型，從眾多的地震屬性優選出對目標儲層刻畫比較敏感的屬性或屬性組合。

為確定研究區順北5 號帶—規模儲集體描述的敏感屬性，本研究以不同地質模式下典型斷控型儲層的地震響應特征識別模式為指導進行屬性降維，解決單屬性局限性、多屬性多解性的問題。采用結構張量、弧長張量、包絡張量、邊緣檢測等幾種邊緣檢測類及結構類屬性表征規模儲集體（圖1）。通過對比、降維最終優選張量為規模儲集體識別的敏感屬性。

圖1 斷控儲集體內幕儲層敏感屬性優選

為確定研究區順北5號帶—裂縫描述的敏感屬性，采用相干、Fault Likelihood、Thinned Fault Likelihood、AFE、斷裂增強、螞蟻等多種屬性(圖2)。對比不同屬性下不同斷裂的檢測結果，結合實鉆井標定，最終優選斷裂增強相干屬性為裂縫描述敏感屬性。

2 三維斷裂雕刻研究

在斷控儲集體地震識別模式的指導下，開展了不同類型儲層的地震相刻畫。首先優選敏感屬性確定斷控儲集體邊界，在斷控儲集體邊界內對反映各類儲層的敏感地震屬性進行屬性門檻值標定，然后利用三維雕刻技術，得到不同類型儲層的空間幾何形態。

2.1 門檻值標定

研究區地震反射主要為斷裂帶控制下的串珠、雜亂和弱反射，主要對應斷控儲集體洞穴、孔洞和裂縫型儲層。串珠相以強能量團識別為主；雜亂相以波組不連續識別為主，主要反映斷裂帶破碎特征；弱反射相地震反射較弱，主要反映油氣的通道以及本身的儲集空間特性。以紋理屬性來識別斷控儲集體整體邊界，主要以優化后的結構張量屬性、雜亂屬性、斷裂增強相干屬性刻畫斷控儲集體內不同類型儲層地震相，并通過實鉆井分析確定各類儲層的門檻值。

根據正演結論和實鉆井標定分析，結合井上鉆時變化點的融合張量屬性值，最終確定斷控儲集體邊界門檻值。以順北S2 和S18 井為例（如圖3 所示），鉆時變化點統計結果顯示，在到達斷控儲集體邊界時鉆時明顯變快，從而確定各類敏感屬性的門檻值。

本研究以不同類型儲層放空漏失點及鉆時變化點標定各類儲層敏感屬性，確定不同類型儲層表征屬性的門檻值。最終以結構張量屬性表征洞穴型儲層，其門檻值為38；以雜亂度屬性表征孔洞型型儲層，其門檻值為0.35；以斷裂增強相干屬性表征斷裂型儲層，其門檻值為0.85。

2.2 三維雕刻

在敏感地震屬性和門檻值標定基礎上，開展不同地震反射特征儲層的三維幾何形態雕刻，通過體融合技術明確研究區三維雕刻幾何形態展布情況（圖4）。雕刻結果顯示，順北5號帶斷面識別的井震吻合度高，斷面連續性好且具有縱向差異性，與井的動態連通情況匹配性較好。根據各類屬性門檻值雕刻即可獲得洞穴、孔洞、斷裂三類儲層的空間體積。

圖4 5號帶斷裂帶+串珠+雜亂儲集體三維雕刻圖

3 斷儲關系研究

順北5 號斷裂帶斷裂性質、發育強度、平剖組合模式與儲層的匹配關系存在明顯的分段性特征。根據垂向活動的類型（隆升或下降）、垂向活動幅度大小以及平面幾何特征，可將順北5號斷裂帶的變形分為3種類型，即平移走滑段、拉分下降段、擠壓隆升段，共計劃分為10 段，包括4 個擠壓隆升段、3 個拉分下降段及3 個平移走滑段。

3.1 擠壓隆升段

擠壓隆升段內部結構復雜，斷裂發育程度高。根據同相軸錯斷斷距以及地層隆起變形程度，可以識別出一條主斷面，一般位于斷裂帶正花狀構造中間位置。最大斷面左右兩側具有不對稱性，其內部小斷裂發育程度、地震響應特征、兩側地層的撓曲變形情況以及垂向斷距等呈現出明顯差異。

以S5 井區擠壓隆升段為例，中間發育最大主斷面，在其左側地層變形程度及隆升幅度都較高，內部斷裂發育程度明顯高于右側，并且可見“串珠狀”強反射及界面標志層錯斷等地震響應特征。相比之下，右側發育的“串珠”規模較小，地層隆升幅度低。三維雕刻結果顯示，擠壓段斷裂發育程度高，周圍伴生次級斷裂可能性大（圖5）。S5井在鉆遇主斷面放空0.77m，累計漏失648.41m3，貫穿井底“串珠”及次級斷面，放空2.92m，漏失453.95m3。這說明沿主斷面其兩側附近出現異常地震響應部位多出現放空漏失現象，標志著鉆遇裂縫或洞穴。該擠壓隆升段的儲集體緊鄰最大主斷面兩側發育，主體分布于最大主斷面左側。

圖5 S5井斷控體剖面雕刻展布特征示意圖

3.2 拉分下降段

拉分段內部結構復雜，小斷裂網狀展布，以張性斷裂為主，剖面上表現為負花狀構造。根據地震同相軸錯斷及地層下掉變形程度判斷，最大主斷面常位于斷裂帶中部，最大斷面左右兩側也具有不對稱性。

以S14 井區拉分下降段為例（圖6），鉆井過程中發生多次放空漏失，累計漏失287.13m3。其中最大的一次放空漏失點接近井底附近，該位置位于“串珠狀”強反射區域。在斷裂帶拉張下掉段，弱反射背景下的雜亂地震反射區，也出現了放空漏失現象。與擠壓隆升段相比，拉分下降段斷裂結構表現為負花狀構造，由兩側的邊界主斷面與中部后期形成次級斷面組成。斷裂活動性較強的一側通常是儲層發育的主體區，在該位置發育的內幕串珠及雜亂弱反射等地震響應特征。

圖6 S14井斷控體三維雕刻局部放大圖

3.3 平移走滑段

平移段表現為單支直立走滑斷裂，內部結構相比較于壓隆和拉分段較簡單，主斷面兩側次級斷裂發育較少，一般主斷面左右兩側變形幅度較小，地震同相軸錯斷但斷距較小。

以S13井區平移走滑段為例（圖7），井軌跡垂直鉆遇斷裂帶下掉地塹處，在井底附近鉆遇放空0.63m，漏失泥漿33.42m3，測井解釋該井鉆遇裂縫型儲層。表明該井軌跡附近儲層發育有限，僅發育裂縫—孔洞型儲層，井周東側發育洞穴和孔洞型儲層，斷裂縱向上連通性較差。三維雕刻結果也顯示S13 井周圍斷裂發育差，斷裂縱、橫向連續性差。

圖7 S13井斷控體三維雕刻局部放大圖

結合多井儲集體放空漏失與斷面相對位置的相關性，確定四種斷儲關系，即斷面旁發育儲集體、儲集體直接過斷面、雙斷面挾持儲集體和斷裂帶邊緣儲集體不發育。四種關系分別對應漏失量較大、漏失量中等、漏失量較少（表1）。進一步分析發現該斷儲關系對油藏分布起到控制作用，距離滑動面越遠，油氣富集程度越低。

表1 放空漏失與斷面相對位置的關系

4 結論

通過對順北5號帶斷控儲層的分類研究，利用三維雕刻技術對儲集空間分段描述，結合實際鉆井資料厘定斷儲關系，形成了以下結論：

（1）針對儲層進行特征增強處理能夠有效提高儲層響應特征，在此基礎上進行屬性優選，明確了各類儲層的敏感表征屬性，即結構張量屬性對串珠相儲集體具有較好的識別效果，斷裂增強相干屬性表征斷裂型儲層敏感性較好。

（2）根據實際鉆井的標定分析可以確定相關屬性的門檻值。基于斷裂、規模儲集體的分類三維雕刻，能夠較好地刻畫走滑斷裂帶的斷儲空間關系。

（3）順北5 號斷裂帶分段特征明顯，不同應力段斷儲空間特征不同。擠壓隆升段的斷裂帶儲集體緊鄰最大主斷面兩側發育，主體分布于最大主斷面一側。拉分下降段以張性斷裂為主，剖面上表現為負花狀構造，最大主斷面常位于斷裂帶中部，最大斷面左右兩側常具有不對稱性。平移段表現為單枝直立走滑斷裂，內部結構較簡單，主斷面兩側可發育少量縫洞體。

（4）斷儲關系對順北5號斷裂帶油藏分布起到控制作用。根據儲集體與斷面相對位置，確定了四種斷儲關系，即斷面旁發育儲集體、儲集體直接過斷面、雙斷面挾持儲集體和斷裂帶邊緣儲集體不發育，分別對應漏失量較大、漏失量中等、漏失量較少。