川东北双庙场构造嘉二段储层综合预测

书书书第２５卷第５期２０１０年１０月（页码：１７２３～１７３６）地　球　物　理　学　进　展ＰＲＯＧＲＥＳＳ　ＩＮ　ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳＶｏｌ．２５，Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２０１０胡伟光，易小林，肖　伟，等．川东北双庙场构造嘉二段储层综合预测．地球物理学进展，２０１０，２５（５）：１７２３～１７３６，ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４２９０３．２０１０．０５．０２８．ＨｕＷＧ，ＹｉｎＸＬ，ＸｉａｏＷ，犲狋犪犾．ＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｍｂｅｒＪｉａ２ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｉｎｔｈｅＳｈｕａｎｇｍｉａｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｎｏｒｔｈｅａｓｔＳｉｃｈｕａｎｂａｓｉｎ．犘狉狅犵狉犲狊狊犻狀犌犲狅狆犺狔狊．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ），２０１０，２５（５）：１７２３～１７３６，ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４２９０３．２０１０．０５．０２８．川东北双庙场构造嘉二段储层综合预测胡伟光，　易小林，　肖　伟，　赵卓男，　肖继林（中国石油化工股份有限公司勘探南方分公司研究院，成都６１００４１）摘　要　双庙场构造嘉二段储层以白云岩储层为主；白云岩储层物性较好，主要为裂缝—孔隙型储层，储集空间主要为晶间溶孔、裂缝．文中根据构造应力场理论、地震波频率衰减及裂缝检测理论，运用构造应力场数值模拟分析、裂缝各向异性属性分析、ＦＶＯ分析、叠前弹性波阻抗反演及衰减属性分析等方法，充分利用现有的地质、钻井、测井资料和叠前、叠后地震数据，对双庙场构造嘉二段储层开展联合预测，搞清了裂缝发育与地层岩性、应力分布以及构造发育之间的关系，明确了裂缝的走向、密度及白云岩有利储层发育部位，预测了有利储层的分布范围．实际资料应用表明，用该套方法识别裂缝—孔隙型储层是有效和可靠的，可以检测出有利的储层发育带．关键词　裂缝预测，含气性预测，综合预测，川东北，嘉二段ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４２９０３．２０１０．０５．０２８　　　　中图分类号　Ｐ６３１　　　　　文献标识码　Ａ　　　　　犆狅犿狆狉犲犺犲狀狊犻狏犲狆狉犲犱犻犮狋犻狅狀狅犳狋犺犲犿犲犿犫犲狉犑犻犪２狉犲狊犲狉狏狅犻狉犻狀狋犺犲犛犺狌犪狀犵犿犻犪狅狊狋狉狌犮狋狌狉犲犻狀狀狅狉狋犺犲犪狊狋犛犻犮犺狌犪狀犫犪狊犻狀ＨＵＷｅｉｇｕａｎｇ，　ＹＩＸｉａｏｌｉｎ，　ＸＩＡＯＷｅｉ，　ＺＨＡＯＺｕｏｎａｎ，　ＸＩＡＯＪｉｌｉｎ犃犫狊狋狉犪犮狋　ＴｈｅＪｉａ２ｍｅｍｂｅｒｏｆＳｈｕａｎｇＭｉａｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓａｄｏｌｏｍｉｔｅｄｏｍｉｎａｔｅｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｄｏｌｏｍｉｔｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｓｈｏｗｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｏｏｄｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｆｒａｃｔｕｒｅｐｏｒｅｔｙｐｅａｎｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｐａｃｅｏｆｉｎｔｅｒｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｏｌｕｔｉｏｎｐｏｒｅｓａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｔｅｃｔｏｎｉｃｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ，ｓｅｉｓｍｉｃｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｓｄｏｎｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｕｎｉｆｉｅｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＪｉａ２ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｔｈａｔｈａｓａｐｐｌｉｅｄａｓｅｒｉｅｓｏｆｍｅｔｏｄｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆｔｈｅｔｅｃｔｏｎｉｃｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ，ｆｒａｃｔｕｒｅａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ，ＦＶＯ，ｐｒｅｓｔａｃｋｅｌａｓｔｉｃｉｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎａｔｔｒｉｂｕｔｅｓｂｙｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇａｖａｉｌａｂｌｅｄａｔａｏｆｇｅｏｌｏｇｙ，ｗｅｌｌｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｗｅｌｌｌｏｇａｎｄｓｅｉｓｍｉｃｄａｔａｏｆｐｒｅｓｔａｃｋ＆ｐｏｓｔｓｔａｃｋ．Ｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｐｒｅｄｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｈａｓｒｅｖｅａｌｅｄｔｈｅｓｔｒｉｋｅａｎｄｄｅｎｓｉｔｙｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎｌｉｔｈｏｌｏｇｙ，ｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｅｃｔｏｎｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｂｕｔａｌｓｏａｒｅｆｏｒｃａｓｔｅｄｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｆｆａｖｏｒａｂｌｅｄｏｌｏｍｉｔｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒａｓｗｅｌｌａｓｆａｖｏｒａｂｌｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｎｇｅｓ．Ｐｒａｃｔｉｃｅｈａｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ，ａｎｄｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｒｅｃｏｇｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｆａｖｏｒａｂｌｅｚｏｎｅｓｉｎｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｐｏｒｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊　ｆｒａｃｔｕｒｅｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ，ｇａｓｂｅａｒｉｎｇｐｒｅｄｉｃａｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｒｅｄｉｃａｔｉｏｎ，ｎｏｒｔｈｅａｓｔＳｉＣｈｕａｎｂａｓｉｎ；ｔｈｅＪｉａ２ｍｅｍｂｅｒ收稿日期　２００９１１１５；　修回日期　２０１００２２０．作者简介　胡伟光，男，１９７２年生，工程师．现从事地震资料处理、解释及储层反演方法研究．（Ｅｍａｉｌ：[e-mail]）０　引　言裂缝是改善碳酸盐岩储层储渗性能的重要因素之一，裂缝发育程度对气井产能影响较大．根据前人对四川盆地东北部地区取芯较全的几个区域研究表明，裂缝的发育程度及有效性对单井产能仍然有明显影响．特别是对于一些孔隙不是很发育的井或构造，裂缝甚至能够成为主控因素，如铁山南和金珠地　球　物　理　学　进　展２５卷　坪构造的基质孔隙度都较低，均小于４％，但二者的有效缝密度较高．金珠１井根据取芯资料分析，有效缝密度达到７条／ｍ，酸化后获得了７．２×１０４ｍ３／ｄ的产能，铁山南有效缝密度达到２０条／ｍ，每米产层无阻流量达到了５．７５×１０４ｍ３／ｄ，较高的有效缝密度对气藏的高产和增产起到了重要作用［１］．因此，研究裂缝的平面分布及有效性，仍然对川东北碳酸盐岩储层的勘探开发具有重要意义．普光大型气田被发现后，在其外围又发现毛坝场、双庙场等多个含气构造．其中，位于双庙场构造轴部的ＳＭ１井在嘉二２亚段酸化测试，获得３３．５９×１０４ｍ３／ｄ的高产工业气流［２］．纵观四川盆地的碳酸盐岩储层皆以裂缝—孔隙型储层为主，因此，对双庙场嘉二段储层进行储层预测研究具有较好的现实意义．实际应用中，由于裂缝—孔隙型储层的复杂性和地震资料质量的限制，预测结果都存在一定的多解性和不确定性．为此，本文尝试将多种裂缝—孔隙型储层识别技术综合运用于双庙场构造嘉二段储层分布预测研究，以提高预测结果的可靠性．目前，对于天然储层裂缝的特征描述一般采用露头和地质分析方法［３，４］．而确定裂缝的发育位置及强度，一般是结合岩芯露头分析结果，采用岩石构造应力分析、曲率分析（高斯曲率和主曲率）［５］、构造应力场数值模拟［６，７］、地球物理方法（包括测井和地震）［８～１０］、生产动态分析方法（示踪剂、采油指数、压力的变化等）［１１，１２］．其中比较常用的是前面四种方法．地质方法其优点在于能够直观地研究和测量裂缝的发育方向和密度，缺点是钻井取芯成本高，可利用的岩芯有限，而露头调查的成果应用于地下目的层又存在一定的不确定性．测井方法尽管也能够比较直观地研究裂缝的发育状况（如成像测井ＥＭＩ），但毕竟是“一孔之见”，尤其在勘探阶段，难以拓展到区域裂缝研究中去．构造应力场数值模拟是在建立地质和数学模型的基础上，利用有限元分析等方法模拟构造应力场分布，进而进行裂缝预测，但这种预测本身是一种“经验”的反馈，无法从原理上阐述裂缝的切实存在性及有效性问题．近些年来，随着地震分辨率的提高，地震方法成为储层裂缝检测的一类重要方法．１　双庙场构造嘉二段储层特征双庙场构造嘉二段地层分布稳定，岩性组合可分为三个亚段．其中，嘉二２亚段为主要储层段，岩性主要为残余藻屑粉晶白云岩、砂屑白云岩和针孔白云岩［１３，１４］，白云石含量占７９％～９６％，方解石＋泥质及其它含量占４％～２１％．白云石晶粒粒径一般为０．０２～０．０６ｍｍ，半自形—它形晶粒，晶间为镶嵌缝合接触，部分晶间为泥质和沥青质充填，局部晶间溶孔发育；方解石呈斑块状或充填于白云石晶间孔中；藻团粒特征较明显，具不同程度残余结构，分布均匀，外形不规则，粒径一般为０．１５～０．３０ｍｍ；生物碎屑含量多，见少量构造裂缝或缝合线，并被方解石或沥青充填．在ＳＭ１井取芯岩芯中可见１．１０ｍ厚的针孔状白云岩．嘉二段储层物性变化主要受岩性影响．据ＳＭ１井嘉二２亚段岩芯分析所作的孔隙度分布直方图可看出：白云岩段储层孔隙度均超过２％，最大１３．５％，平均５．８％；灰岩段储层孔隙度最大２．１８％，平均１．７２％．因此，该段储层以白云岩孔隙型储层为主．ＳＭ１井渗透率最大１２．０８×１０－３μｍ２，平均１．６７×１０－３μｍ２，白云岩孔隙型储层物性相对较好，孔隙度与渗透率呈正相关性，说明渗透率变化主要受孔隙发育程度的控制．另外，据ＳＭ１井嘉二段岩芯观察，该层段主要发育有水平缝、斜交缝和直缝３种类型的构造缝或溶缝，其中以水平缝为主，直缝次之，少见斜交缝．缝长２０～２３０ｍｍ，缝宽０．２～５ｍｍ，岩芯上部裂缝不如下部裂缝发育，上部主要为微细裂缝，下部有效裂缝密度较上部岩层的有效裂缝密度大．２　储层预测研究思路鉴于嘉二段储层层段岩性复杂，储层厚度较薄，孔隙度低、裂缝发育程度较高等特点，为提高储层预测精度，充分挖掘地震信息，应用包括频谱成像技术、叠前弹性波阻抗反演和ＦＶＯ技术、构造应力场分析技术、方位角Ｐ波各向异性裂缝综合分析技术等多种先进地球物理勘探技术手段，通过对表征目的层段的储层孔隙、裂缝发育程度和方向等属性的提取和优选，运用地震属性的一致性研究和信息融合技术确定储层孔隙发育区，并对裂缝发育程度和方向进行预测，实现对双庙场复杂碳酸盐岩储层裂缝预测的研究．研究思路见图１．２．１　应力场数值模拟以构造力学为基础进行应力场分析，考虑岩石的厚度、岩性和构造控制作用等因素，按照弹性薄板理论，针对背斜等张性构造，利用地层的几何信息（构造面）、岩性信息（速度、密度），估算出地层的４２７１　５期胡伟光，等：川东北双庙场构造嘉二段储层综合预测应力场，包括地层面的曲率张量、变形张量和应力场张量，从而得到主曲率、主应变和主应力．利用曲率、主应变、主应力和主应力方向与裂缝密度、裂缝方向之间的对应关系来预测裂缝的空间展布规律，并依据应力场的数值模拟方法，对根据Ｐ波各向异性分析所得到的裂缝预测结果进行验证．图１　裂缝＋孔隙型储层的整体研究思路图Ｆｉｇ．１　Ｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｄｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｐｏｒｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ２．２　基于叠前资料地震属性的裂缝预测方法理论研究表明，地下裂缝的存在会导致地下介质明显的方位各向异性．高角度裂缝会产生地震波衰减和波场干涉等现象．尤其是纵波垂直于裂缝带传播会有明显的旅行时延迟、反射强度降低、频率下降等异常现象．一般地说，垂直裂缝走向方向地震能量及频率衰减快，并且裂缝密度越大，衰减越快．２．２．１　频率属性地震频率的衰减与裂缝密度和裂缝方向空间分布特征密切相关，频率属性对裂缝密度和流体性质的敏感性比振幅属性更好．在分析与方位角有关的频率属性中发现，沿裂缝走向，地震波的高频能量吸收衰减得较慢，沿裂缝垂直方向，地震波的高频能量吸收衰减得较快．裂缝密度越大，地震波频率衰减得越快［１５］．当裂缝分别含油、气、水时，由于天然气对地震波高频能量的衰减作用更强，因此含气裂缝较含油和含水裂缝表现出更强的各向异性特征．因此，可以通过裂缝的发育程度以及因裂缝所含流体引起的地震衰减随方位角变化的特征，间接地描述裂缝的空间分布情况．２．２．２　振幅属性纵波振幅检测定向垂直裂缝技术的原理是，基于宽方位地震观测数据，对纵波振幅随方位角的周期变化进行分析，估