(烏魯木齊新興公司西北石油局規劃設計院830011)
作者分析了新疆塔裏木盆地北部塔河油田區碳酸鹽巖儲層預測的特點和難點，初步探索出壹套利用地震資料進行碳酸鹽巖儲層預測的方法和技術。在塔河油田的應用取得了良好的效果。這些技術方法主要包括:古地貌研究、古水系研究、振幅提取、相幹計算、波阻抗反演技術、模式識別技術、多參數直方圖、二維交會圖、三維交會圖分析技術等。
古地貌研究；古水系研究；振幅提取；相幹計算；波阻抗反演；模式識別；多參數分析
1簡介
塔河地區奧陶系碳酸鹽巖儲層是塔北油氣勘探的主要目的層之壹。該儲層有兩個顯著特點:壹是目的層埋藏深(大多在5000米以下)，地震反射信號弱；第二，儲集空間是由構造裂縫和溶孔、溶洞、裂縫組成的系統，縱向和橫向非均質性強。
隨著勘探開發的深入，碳酸鹽巖儲層預測研究存在三個主要問題:
(1)碳酸鹽巖儲層預測的地球物理方法與技術探索。
(2)區分碳酸鹽巖儲集空間中充填物的性質，即油、氣、水、矽質、砂質泥質、方解石等充填物的識別，即含油氣性的識別。
(3)建立碳酸鹽巖儲層的地質地球物理模型。
針對上述問題，主要采用以下幾種碳酸鹽巖儲層預測技術:
(1)利用三維地震資料研究古地貌和古水系。
(2)利用特殊地震處理技術開展後續儲層預測研究。地震屬性參數提取(振幅、頻率等。)、地震特征計算(相幹值)、地震反演(測井約束反演)、測井反演(利用地震約束的測井反演)。
(3)模式識別等油氣識別技術。
利用上述地球物理參數，引入直方圖分析、二維和三維交會圖分析等技術進行多參數綜合分析評價，在預測儲層分布方面取得顯著效果，使碳酸鹽巖儲層鉆井成功率達到80%以上，證明上述技術方法具有推廣應用價值。
2碳酸鹽巖儲層預測研究方法
通過對塔河地區碳酸鹽巖儲層預測的特點和難點的分析，以及長期的探索和實踐，確定了如圖1所示的碳酸鹽巖儲層預測研究流程，初步探索出壹套行之有效的技術方法。下面將介紹各種方法的基本原理和應用條件。
2.1古地貌與古水系研究
圖1利用地震資料預測碳酸鹽巖儲層框圖圖1利用地震學預測碳酸鹽巖儲層的工作流程。
塔河地區的構造位置屬於新疆塔裏木盆地北部沙雅隆起的阿克庫勒隆起。阿克庫勒凸起奧陶系碳酸鹽巖古巖溶發育期主要在海西早期，部分地區與海西晚期巖溶疊加。
古巖溶的發育程度受多種因素控制，包括巖性、構造、氣候、巖溶持續時間等。其中，構造是控制古巖溶發育的重要外部因素之壹，主要表現為:①構造背景是古巖溶發育的基礎；②構造格局控制巖溶地貌的分帶；③斷層和裂隙是地下水的重要通道，對古巖溶的發育起著重要的控制作用。因此，古地貌和古水系的研究是奧陶系儲層預測的重要環節。
石炭系底部的巴楚組是中、下奧陶統風化殼上的充填沈積，其厚度可以間接反映中、下奧陶統風化殼巖溶的地貌特征。石炭系巴楚組頂部的雙峰灰巖是壹個區域性標誌層，代表壹個相對穩定的沈積環境。我們利用地震資料拉平技術，沿雙峰灰巖頂面拉平地震數據體或奧陶系頂面構造圖，拉平後的奧陶系頂面構造特征基本代表了海西早期巖溶發育的地貌特征。這樣就可以根據古地貌特征確定巖溶高地、巖溶斜坡和巖溶窪地，從而預測碳酸鹽巖儲層的有利分布範圍。
古水系發育的研究是古巖溶研究的另壹個重要環節。在精細構造解釋的基礎上，利用地震水準技術和三維可視化解釋技術相結合，調整振幅屬性，並用鉆井巖心和測井解釋資料進行標定，利用三維地震數據體直接分析古地表水系和地下水系的發育情況，利用古水系分布規律預測碳酸鹽巖儲層的有利分布區。
2.2儲層預測的地球物理參數法
(1)相幹體技術
相幹體技術利用地震信息計算道之間的相關性，突出不相關的異常。壹般認為，原始地層沈積時，地層是連續的，即使橫向有變化，也是壹個漸進的過程。所以地震波在水平方向上基本是差不多的。影響地震道間相關性的因素很多，如地震資料處理中的噪聲、地層傾角的變化、巖性變化、地層中的斷層和裂縫、火成巖、生物礁、鹽丘和泥巖刺穿等。在塔河地區奧陶系碳酸鹽巖儲層段，如果地震資料質量好，橫向巖性變化小，且斷層的位置可以通過地震剖面解釋確定，那麽影響地震道的無關因素主要是裂縫、溶孔和微斷層，它們是碳酸鹽巖的主要儲集空間。因此，相幹體技術可以用來預測碳酸鹽巖的孔、洞、縫發育帶。這裏很清楚，相幹體只是對碳酸鹽巖中孔、洞、縫發育帶的宏觀預測。至於孔、洞、縫是充油、氣、水，還是充泥質、鈣質、矽質物質，無法區分。雖然這些材料的填充也會造成地震道之間的不相關，但不相關的程度無法判斷，所以需要其他方法。
(2)振幅提取技術
影響地震反射波振幅的因素很多。除了地震資料采集和處理的影響，假設地震處理中振幅保存較好，奧陶系碳酸鹽巖儲層中影響振幅的是孔、洞、縫的發育程度。壹般認為儲層中孔洞和裂縫的發育會降低振幅，因此振幅提取技術也是預測碳酸鹽巖儲層的有效手段之壹，可以指出碳酸鹽巖中孔洞和裂縫的發育帶，不能區分其充填物。孔內不同填充物振幅衰減程度不同，能否分辨取決於地震波的分辨率。
(3)波阻抗反演
由地震資料反演波阻抗數據是巖性解釋的有效手段。根據反演的約束條件不同，可分為無井約束反演、單井約束反演和多井約束反演。反演算法有很多種，影響反演結果的因素如下:
A.地震基礎數據的數據質量好(高信噪比、高分辨率、高保真度)，反演效果好；否則就糟了。
b .對於碳酸鹽巖儲層，聲波測井曲線能否正確反映裂縫發育帶和不發育帶，直接影響測井約束反演的結果。如果聲波時差曲線不能反映裂縫發育帶，就需要通過其他測井曲線如側向電阻率曲線建立速度模型，與已知的井旁道進行正演模擬對比，修正聲波時差曲線，提高反演的精度和效果。
C.約束反演中中子波的提取和確定也是影響波阻抗反演結果的壹個因素。子波在時間和空間上都是變化的，尤其是多井確定的子波，反演時使用壹個還是兩個都會影響波阻抗反演結果的精度。
d在約束反演中，初始模型的建立，即精細層位標定和解釋，是反演結果好壞的基礎。
E.如何對聲波測井曲線進行環境校正，制作高精度的合成地震記錄是反演的關鍵。
f參與測井約束反演的井越多，反演結果越可靠。
碳酸鹽地層是壹種高波阻抗地層。當地層中有井、洞、縫時，波阻抗值會降低，低阻抗帶基本反映儲層發育帶。還需要註意的是，低波阻抗帶只反映孔洞和裂縫的發育帶，所以還應根據波阻抗反演的分辨率以及充填物與基質和圍巖的波阻抗差異來判斷充填物是油、氣、水還是泥質、砂質泥和矽質。
如果灰巖地震波速度為6350m/s，灰巖孔隙度為4%，根據時間平均方程，孔隙充滿氣體(以340m/s取氣)時，速度將下降37.5%。當填充物為水時(v=1500m/s)，速度會下降10%。當填充物為油時(v=1200m/s)，速度下降到12.7%。當填土為淤泥質時(v = 4700m米/秒)，速度下降65438±0.2%。石灰巖中裂縫、孔洞發育時，孔隙度增大，相應的降速也會增大。
(4)Jason反演中地震數據約束的測井反演技術。
這種方法是利用井附近的地震道內插壹個地震數據體，將內插的地震數據體與實測的地震數據體進行比較，然後改變每個采樣點的權系數值，直到內插的數據體與實測的數據體之間的誤差滿足精度要求，從而找到壹個權系數體。利用已知井的成果，通過控制權重系數，可以得到波阻抗、孔隙度、含水飽和度等各種插值和外推結果。這種方法比較適合開發階段。它通常需要65，438+000 km2的面積，在該區域內均勻分布著65，438+00多口井。如果區域內井數少，分布不均勻，其精度會受到很大影響。
2.3神經網絡和模式識別油氣預測方法
神經網絡和模式識別是利用地震資料直接檢測油氣的方法，是對以往方法的補充。利用已知油氣井和幹井旁的地震道，提取特征信息，建立判別函數，判別未知樣本的油氣含量。這些方法在碎屑巖儲層研究中取得了良好的效果。由於目的層埋藏深、地震信息弱、儲層橫向非均質性嚴重等因素，在特征參數、樣本和時間窗的選擇上做了大量的實驗應用，在油氣直接檢測方面取得了壹定的成果。
2.4地球物理參數分析技術
利用直方圖、二維交會圖、三維交會圖等多參數聚類分析技術，綜合分析評價各種地球物理參數，預測碳酸鹽巖儲層有利發育帶。
3碳酸鹽巖儲層預測技術應用實例
3.1古地貌研究實例
利用三維地震水準測量技術，降低了牧場北工區奧陶系頂面t。地圖沿雙峰灰巖頂面展平，展平後的表面通過三維可視化技術進行三維展示(圖2)，基本反映了該區古巖溶期的古地貌特征。
根據阿克庫勒凸起奧陶系碳酸鹽巖巖溶地貌，木場北區位於巖溶斜坡帶殘丘上，木場北區工區位於Ln27井所在的巖溶殘丘上。從圖2可以看出，牧場北工區不是壹個巖溶殘丘，而是壹組巖溶殘丘。將牧場北部的古喀斯特地貌與桂林現代峰叢、峰林喀斯特地貌的形成格局進行對比(圖3)，兩者非常相似。
圖2冉廠北部三維工區古地貌三維顯示圖(時域)(圖2化石景觀三維立體顯示)。
圖3桂林峰叢和峰林喀斯特地貌形成示意圖圖3中國桂林喀斯特峰叢和峰林形成示意圖。
通過對北方牧區古巖溶地貌的綜合分析，得出以下結論:
(1)牧場北部古地貌東高西低，類似於現在的構造形態。
(2)草原北部的古地貌巖溶殘丘可分為三類。第壹類，S48井區(塔河4號油田)為壹級殘丘；第二類，Ln27-S66、S67井區殘丘為二級殘丘；第三類，Ln27-S66井西北部殘丘為ⅲ級殘丘。殘丘間有溶蝕溝。工區北部、西北部、西南部均為低窪地帶。
(3)從本區溶洞的分布方位推斷，本區主要有兩組裂隙(節理)，壹組為北東向，另壹組為北西向。這種開發模式可能與該區位於阿克庫木構造帶和阿克庫勒構造帶的交匯處有關。
(4)通過對該區油氣鉆探成果和古地貌特征的分析，發現已鉆遇工業油氣流的S48、T401、T402、TK408井均位於古地貌較高的殘丘上，說明已鉆遇的S66、S67、S65井也位於巖溶殘丘的高部位或巖溶殘丘的斜坡上。
(5)根據上述古地貌分析，預測本區碳酸鹽巖儲層的有利發育帶為:
第壹類有利區，S48井區工人階級殘丘；第二類有利區，Ln27-S66和S67井區二級殘丘；第三類有利區，Ln27-S66井西部三級殘丘。
位於第二有利區的S71井鉆遇工業油氣流，但產能低於位於第壹有利區的S48井，證明我們的預測是正確的。
3.2古代水系研究實例
根據地震資料和鉆井、測井結果，對艾協克工區塔河三、四號油田古水系進行了研究。
首先，沿著雙峰灰巖頂部的地震反射波對艾謝克三維工區的地震數據體進行拉平。將展平後的三維數據體加載到三維可視化軟件中，然後通過調整振幅屬性，沿著展平後的雙峰灰巖頂面向下分析。在奧陶系頂面附近，黑色振幅連成壹棵樹，類似於水系分布(圖4)；在奧陶系頂面以下約150 m處，觀察到壹組黑色振幅呈樹狀連接，也類似於水系分布(圖5)。根據鉆井資料，S64井在奧陶系風化面附近遇到角礫灰巖，代表裂隙充填物的沈積。S61井在奧陶系頂面以下1.29 m處放空，遇到溶洞。S64井和S61井正好在樹枝狀黑振幅線附近，因此樹枝狀振幅分布很可能是古水系的地震反映。
分析了奧陶系頂部附近地表水系統和奧陶系內部地下水系統的發育情況。塔河3、4號油田古水系的發育具有以下特點:
(1)本區奧陶系頂部古構造呈北高南低的格局，水系發育，水流由北向南。
(2)本區主要發育四組水系。主要在兩組水系中間。地表水和地下水系統都是樹枝狀的。除了主河，還有許多支流。分叉的河流逐漸向下遊匯聚。
(3)地表水系統與地下水系統有很強的相關性，地表水系統比地下水系統更發達。
(4)本區南部水系匯入主河道，支流河道不發育，與本區中、上奧陶統所覆蓋的區域壹致。地表水和地下水系統主要發育在中、上奧陶統缺失區。中、上奧陶統尖滅線附近是海水與淡水的交匯區，是混合巖溶的有利發育區。
(5)古水系的發育與本區南北、東北、西北三組斷層和斷裂的發育有關。
(6)塔河3號油田和塔河4號油田的地表水和地下水系統對比；可以看出，塔河四號油田的支流比塔河三號油田多。
(7)從該區已完鉆井的油氣產量和地面、地下水系發育情況分析，位於多支流河流交匯處的井，如S48井，油氣產能較高。水系不發達地區油氣產量也較少甚至沒有，如TK303井。
圖4艾謝克3D工區奧陶系頂面附近地震切片圖(調平後)(3448ms)圖4 IXK 3D區奧陶系頂部附近地震切片圖(層位調平後)。
利用地震資料研究古水系，為研究古巖溶發育提供了基礎資料。認為支流交匯區是溶洞發育的有利地區，而主支流不發育的地區是儲層發育的不利地區。該方法為研究塔河油區地下河流和溶洞的分布及建立油藏地質模型提供了可靠的地質依據。
3.3地球物理參數法在儲層預測中的應用效果
(1)反演波阻抗的應用效果
為了進壹步研究艾協克三維工區奧陶系碳酸鹽巖儲層的橫向變化規律，利用該區三維地震保幅數據體和該工區已鉆的10口井的資料，如T401、T402、TK405、TK406、S46、S47、T302、TK303、S61、S62等。
圖6顯示了預測井TK407的波阻抗反演剖面。鉆井揭示TK407油氣層主要集中在5391.5 ~ 5478米，即風化面以下80米(約30毫秒)以內。對應波阻抗剖面上奧陶系風化面以下33ms以內的低波阻抗，吻合較好。
用上述方法對該區鉆井逐壹分析，約束井符合率約為70% ~ 80%，檢驗預測井成功率為60% ~ 76%。
(2)振幅參數的應用效果
為了更客觀地分析振幅屬性參數，我們選擇井周圍50m左右範圍內的平均振幅作為井附近的振幅值。分析振幅值與對應油氣藏的關系，確定振幅閾值。通過分析奧陶系頂面以下20ms窗口內的參數平均值，艾謝克工區振幅閾值為2400，艾謝克北區為7000，木廠北區為7400(振幅為相對值，維度1)。預測井TK407和TK408的鉆探證明，該參數預測的成功率約為68% ~ 80%。
圖5艾謝克三維工區奧陶系內部地震切片(3496ms)(平整後)圖5 IxK三維區奧陶系地震切片(層位平整後)。
圖TK 407井波阻抗反演剖面圖。
(3)相幹參數的應用效果
按照與振幅參數相同的分析方法，確定奧陶系頂面以下約20ms時間窗內的閾值如下:艾協克北三維對比閾值9.05%(相對值)，艾協克工區閾值33%(相對值)，牧場北門閾值95%(相對值)。這些值是不同的，因為每個工作區的數據沒有標準化。T4K 07、TK408等井的鉆探證明，相幹參數在各工區成功率高。
3.4模式識別油氣預測方法的應用效果
為了進壹步判別儲集空間的含油性，間接判別有利儲層分布區的充填物性質，開展了塔河地區碳酸鹽巖儲層的模式識別油氣預測，取得了壹定的成果。
圖7s 71井模式識別異常剖面圖(圖7)s 71井模式識別異常剖面圖。
在冉廠北工區以S48井和T401井為油井樣品，LN27井為幹井樣品，進行模式識別。本次模式識別選取的時間窗為36 ms，主要特征參數為伯格譜、自相關和自回歸模型參數。如圖7所示，S71井模式識別油氣預測異常剖面顯示，S71井有望鉆遇工業油氣流，實鉆證實預測正確。
3.5地球物理多參數分析技術的應用
(1)直方圖分析技術的應用
利用直方圖分析技術，對獲得的沿層地震參數，如振幅、相幹值、波阻抗、模式識別異常、頻率異常等進行定量分析。
以艾協克北奧陶系頂面以下20ms窗口平均波阻抗分析為例，通過平均波阻抗直方圖分析，該區沿層平均波阻抗主要集中在11000和14500之間(數值是相對的)。通過綜合分析實際鉆井中油氣層與波阻抗的關系，確定閾值為12800，將12800以下的波阻抗分布範圍在平面上展開，並根據具體情況調整波阻抗值的選取範圍，使預測區已知鉆井符合率達到70%以上。此時可以外推有利儲層的預測分布範圍。
(2)2D交會圖分析技術的應用
通過二維交會，分析任意兩個沿層地球物理參數，如北部牧場三維工區奧陶系頂面以下20 ms窗口內的平均相幹值、振幅和波阻抗，從而分析參數之間的關系以及兩個參數與儲層的關系。通過選擇弱振幅和弱相幹性的參數，可以通過RAVE的發射功能將所選兩個參數的有利分布範圍擴展到平面上。也可以調整兩個參數的取值範圍，分析有利儲層的平面分布範圍。
(3)三維交會圖分析技術的應用
三維交會圖是壹種使用三個參數進行交會圖分析的技術。如圖8所示，艾謝克工區奧陶系頂面以下平均相幹、波阻抗、振幅三維交會圖為20 ms，圖中黑色區域為弱相幹、弱振幅、低波阻抗的有利參數區。利用RAVE的功能，可以將有利參數所代表的儲層有利分布範圍直接在平面上展開(圖9)。該方法可用於評價和分析三個參數，確定有利儲層的分布，減少單壹參數的局限性。
圖8艾謝克三維工區平均相幹、振幅、波阻抗三維交會圖(O1頂下20ms)圖8 IxK 3D區平均相幹系數、振幅、阻抗三維交會圖(O1頂下20ms)。
總之，上述分析方法和技術為參數的定量分析和多參數綜合分析提供了可靠的技術手段。
4結論
經過幾年的實踐，逐漸形成了壹套適合塔北碳酸鹽巖儲層預測的方法，主要包括測井約束地震反演、地震約束測井反演、相幹體計算、振幅提取等方法。
利用模式識別方法進行油氣預測，為碳酸鹽巖儲層發育區尋找油氣藏提供了有效的輔助技術手段。利用三維地震資料的水準測量技術，研究了古地貌和古水系，為建立塔河地區巖溶發育的地質模型奠定了基礎。
有利碳酸鹽巖儲層的地球物理特征壹般表現為低波阻抗(低速度)、低振幅、弱相關性、低頻。由於各工區地震資料不同，閾值也不同。碳酸鹽巖儲層的地球物理模型應分區域建立。儲層預測不能依賴單壹的技術方法，每種方法都有其適應性和局限性，必須堅持多參數綜合評價分析的原則。直方圖分析和交會圖分析技術為多參數分析提供了有效的技術手段。
圖9艾協克3D工區平均相幹系數、振幅、波阻抗分析有利儲層分布圖(O1頂面以下20ms)。IXK 3D區域中的阻抗(在O1的頂部下20 ms)
上述方法和技術在塔河碳酸鹽巖儲層預測研究中取得了明顯的效果，但還需要在今後的工作中不斷總結、改進、完善和提高，以在碳酸鹽巖油氣勘探中發揮更大的作用。
參考
[1]N . P .詹姆士，P . W，，胡等.古巖溶。北京:石油工業出版社，1992，23 ~ 51。
塔河地區碳酸鹽巖儲層預測方法
李忠傑韓黃張旭光
(西北石油地質局規劃設計院，？烏魯木齊83001 1)
文摘:分析了碳酸鹽巖儲層預測的特點和難點，並結合塔裏木盆地塔河地區的地震資料，提出了壹套碳酸鹽巖儲層預測的初步技術。實際結果證明了該方法的有效性。技術方法包括:古生物景觀研究、古生物水文網研究、振幅獲取、相幹計算、聲阻抗反演、模式識別、多參數框圖、2D交會圖、三維交會圖。
關鍵詞:古地貌研究古水文網研究振幅獲取相幹計算聲阻抗反演模式識別多參數分析