劉登明，郭 翔，朱 峰，朱 哲，林明強

(1.中國科學院廣州地球化學研究所，廣東 廣州 510640;2.中國科學院研究生院，北京 100049;3.中油東方地球物理公司，新疆 烏魯木齊 830016)

地震屬性分析在三塘湖盆地火山巖儲層預測中的應用

劉登明1，2，3，郭 翔3，朱 峰3，朱 哲3，林明強3

(1.中國科學院廣州地球化學研究所，廣東 廣州 510640;2.中國科學院研究生院，北京 100049;3.中油東方地球物理公司，新疆 烏魯木齊 830016)

針對西部三塘湖盆地馬朗三維連片區(qū)塊石炭系火山巖埋藏深、巖性多樣、成層性差、平面分布規(guī)律復雜等特點，從火山巖儲層特征分析入手，以火山巖儲層預測為主線，從單井地震相屬性分析出發(fā)，井震結合，建立起主要目的層的火山巖有利儲層與地震反射特征的對應關系，并充分運用多屬性分析技術，通過提取石炭系目的層的三瞬屬性、頻率衰減梯度及反演等屬性，綜合利用多技術手段來預測研究區(qū)火山巖有利儲層的分布規(guī)律，最終建立起一套適用于西部深層火山巖的儲層預測的屬性分析技術系列。

火山巖;瞬時屬性;頻率衰減;地震屬性分析;三塘湖盆地

引 言

三塘湖盆地的石炭系火山巖非常發(fā)育，特別是馬朗凹陷最近幾年成為火山巖油氣勘探的重點［1］，而火山巖儲層預測則成為勘探開發(fā)中最為關鍵的因素之一。在近2 a的研究工作中，逐步形成了一套有效的火山巖有利儲層預測技術系列，特別是在多屬性提取分析技術應用于馬朗凹陷火山巖儲層預測中，取得了較好的效果。

1 火山巖地球物理反射特征

1.1 火山巖儲層物性分析

馬朗凹陷石炭系卡拉崗組火山巖儲集空間類型主要分為3類［2］:①原生孔隙，主要是巖漿成巖過程中冷凝形成以及火山爆發(fā)相沉積形成粒間孔;②次生溶蝕孔隙，主要是巖石溶解、交代、蝕變等形成的孔隙，一般數(shù)量大;③裂縫(包括原生和次生構造裂縫)，主要是由于構造應力和風化收縮形成。3類成因的儲集空間是火山成巖及其后生成巖變化相互作用的結果，但在不同區(qū)帶成巖、改造作用的強弱和孔隙類型主次仍有差異。總體來說，馬朗凹陷石炭系火山巖儲集空間類型以次生溶蝕孔隙和裂縫為主，其次為原生孔隙。

對馬朗凹陷20口探井1 300多個樣品統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，卡拉崗組儲層物性變化很大，孔隙度為6% ～12%，最大可達32%，均值大于8%的儲層可占總儲層數(shù)的50%左右。按照火山巖儲層評價標準屬中—較高孔儲層。這主要是由于火山噴發(fā)的間斷性，其頂部的火山巖體易受到物理、化學風化作用的改造，儲層物性得以改善?？ɡ瓖徑M儲層物性主要由后期儲層改造作用的強弱決定;而哈爾加烏組儲層孔隙度分布較為集中，主頻為4% ～8%，最大為16%，屬于中孔儲層，哈爾加烏組儲層物性要差于卡拉崗組，可能與儲層的后期改造作用弱有關，火山巖普遍位于沉積巖之下的水下保存，僅遭受了淋濾作用為主的改造。

1.2 火山巖有利相帶及地震響應特征

對于卡拉崗組“風化型”儲層，火山巖巖相雖然不是影響儲層物性的主要因素，但在其他條件相同或相近的情況下，不同的巖相其儲層物性又表現(xiàn)出一定的差異性?；鹕娇谙嘀行膩喯鄮r性致密，氣孔、裂縫等儲集空間較不發(fā)育，物性較差，僅靠近斷層附近火山巖裂縫相對發(fā)育，物性相對較好;近火山口相帶氣孔、微裂縫等發(fā)育，物性較好，易形成自碎裂角礫火山巖，與氣孔、杏仁體配合，是優(yōu)質(zhì)儲集層發(fā)育區(qū);而邊緣亞相帶火山巖厚度薄，氣孔等較不發(fā)育，物性較差［3］。

這3種火山巖相(火山口相、近火山口相、遠火山口相)，由于其噴發(fā)類型不同，成分、結構、構造和產(chǎn)出形態(tài)存在差別，所以各種火山巖在地震剖面上的反射特征也不相同。首先利用連井地震資料，在剖面上劃分火山巖相，針對這3種火山巖相不同的巖性特征和物性特征，總結了6種地震反射特征(圖1)，為最終確定火山巖巖相的分布奠定基礎。

圖1 馬朗地區(qū)火山巖相地震反射特征

1.3 火山巖有利儲層地震反射特征

與東部火山巖勘探不同，三塘湖盆地石炭系基本以中基性火山巖為主，主要發(fā)育卡拉崗組巖體頂面的風化淋濾型儲層?；鹕綆r儲層的地震反射特征是火山巖物理特征最直觀的體現(xiàn)，具體來說，就是由火山巖儲層的厚度、產(chǎn)狀、層速度、密度與圍巖及儲層物性的差異，最終形成阻抗界面的差異，這種差異主要表現(xiàn)在速度、振幅、頻率和相位等地震屬性中。

從馬朗地區(qū)多口井的測井曲線統(tǒng)計結果來看，一般孔隙、裂縫發(fā)育的火山巖的層速度低于致密火山巖的層速度，并且振幅會變強，風化后火山巖的頻率基本會整體變高，因此這些均可以作為尋找火山巖儲層的一個方法。

2 火山巖有利儲層預測方法

火山巖儲層預測主要基于內(nèi)部裂縫比較發(fā)育的高速、高密度的火山巖。當受到風化淋濾作用或者含流體時，速度、密度降低，從而引起地震屬性的變化。利用對火山巖儲層物理特征變化比較敏感的地震屬性來研究火山巖儲層的分布規(guī)律。

2.1 瞬時信息技術

瞬時振幅、瞬時頻率是對火山巖內(nèi)部的速度和密度微變化較為敏感的特征參數(shù)，可以用來識別馬朗地區(qū)火山巖有利儲層發(fā)育帶。對于在火山巖噴發(fā)間斷期受到風化淋濾作用較強的儲層，孔縫較為發(fā)育，而這些孔縫在火山巖內(nèi)部分布并不是均勻的，正是這些不均勻引起了火山巖內(nèi)部速度、密度變化的不均勻［4］，相當于在火山巖內(nèi)部產(chǎn)生了很多不規(guī)則的波阻抗界面，使其頻率升高［5］，因此瞬時頻率的分布特征可用來對比地層內(nèi)速度、密度的變化帶，從而定性的找出火山巖有利儲層的發(fā)育區(qū)帶。

瞬時振幅反映的則是地下反射界面反射系數(shù)的大小，致密火山巖的波阻抗高于遭受風化淋濾作用后的火山巖，這是因為風化淋濾后的火山巖儲集物性變好，其速度和密度降低［6］，從而使得波阻抗減小，因而孔縫發(fā)育的火山巖的瞬時振幅也減小。利用風化淋濾后的火山巖的瞬時振幅信息，可以用來預測火山巖有利儲層發(fā)育區(qū)帶，并通過正演模型驗證了以上的結論(圖2)。

如圖2所示，火山巖有利儲層瞬時振幅、瞬時頻率信息與未風化的儲層是有所差別的，經(jīng)過風化后儲層瞬時振幅變強，瞬時頻率變強，可以用來綜合預測火山巖有利儲層發(fā)育帶的分布規(guī)律。

圖2 馬朗地區(qū)南北向正演剖面

2.2 曲率分析技術

曲率分析技術適用于巖層曲率變化大的火山巖分析上，尤其適用于處于構造背景上裂縫型火山巖的構造縫的預測。受應力作用巖層發(fā)生彎曲變形，彎曲程度大的部位是應力集中處，而對于火山巖這種易破裂的脆性巖層，該部位微裂縫發(fā)育，因此曲率的大小能夠反映巖層構造微裂縫相對發(fā)育程度和分布特征，曲率越大，裂縫越發(fā)育。另外調(diào)諧體振幅切片也能夠較好地反映斷層等地質(zhì)邊界的平面展布特征，許多類似小斷層的特征均可以得到反映。

2.3 頻率衰減梯度

衰減梯度由于裂縫發(fā)育帶和流體的存在會導致地層的吸收、衰減作用而增強，因此，可以通過地層的吸收、衰減作用來揭示裂縫發(fā)育帶和流體的綜合效應。當存在含油氣的開啟裂縫時，地層吸收作用強，頻率衰減梯度大，因此，衰減梯度大小可以揭示火山巖裂縫和流體的存在。衰減梯度一般為負值，絕對值較大區(qū)表示地層吸收作用強。

3 效果分析

將以上的火山巖有利儲層預測方法用于三塘湖盆地馬朗凹陷的火山巖有利儲層的預測中取得了很好的效果。馬朗凹陷牛東2號構造馬17井是三塘湖盆地第1口在石炭系卡拉崗組火山巖獲得突破的井，通過精細的火山巖噴發(fā)旋回的劃分，將卡拉崗組劃分為2個旋回，進一步自上而下劃分為K1—K5五個期次，油層主要分布在K2、K3、K4、K5小層中，其中K3是該油藏的主力生油層。依次對這些小層按照以上的有利儲層的預測方法先后進行了包括火山巖相帶、裂縫、儲層等方面的研究工作。首先在單井劃分及連井對比的基礎上對K3小層進行了火山巖有利相帶的研究工作，認為K3小層在牛東地區(qū)主要以近火山口相(溢流相)為主，巖相受到馬17井北界斷裂影響，局部呈東西向分布，結合產(chǎn)量及井漏情況，優(yōu)質(zhì)儲層則主要發(fā)育在近火山口相中(圖3)。同時，利用瞬時信息技術研究了該套小層火山巖瞬時信息的平面分布規(guī)律，從圖4可見K3小層在工區(qū)東北角靠近中部的地區(qū)基本以高瞬時振幅分布區(qū)，這也從側(cè)面說明了該區(qū)是有利儲層較為發(fā)育的區(qū)帶。

圖3 牛東地區(qū)K3火山巖相平面

圖4 牛東地區(qū)K3振幅平面

圖5 卡拉崗組C2k－3有利儲層分布

由于卡拉崗組火山巖為溶蝕孔薄儲層，雖然可以利用測井曲線識別厚度較薄的儲層，但由于地震資料上分辨率不夠，往往要結合前面的地震屬性綜合分析結果來綜合預測，最終預測牛東地區(qū)卡拉崗組K3小層有利儲層面積為28.5 km2(圖5)，和研究區(qū)內(nèi)28口井的符合率達到了82%，并且在研究區(qū)的北部新發(fā)現(xiàn)未鉆探有利儲層面積為3.5 km2，為該區(qū)下步鉆探井位部署提供了依據(jù)。另外，還對石炭系卡拉崗頂進行了相干性分析、曲率分析、調(diào)諧體振幅切片及衰減梯度等屬性分析來預測裂縫發(fā)育程度。預測結果表明，衰減梯度對微裂縫預測有一定的效果，而相干性分析、曲率分析及調(diào)諧體振幅切片只對于斷裂反映較好，對于微裂縫的預測還存在一定的局限性。從衰減梯度平面圖(圖6)可以看出，藍色和黃色為梯度衰減低值區(qū)，裂縫不發(fā)育，紫色為梯度衰減高值區(qū)，儲層裂縫發(fā)育。牛東地區(qū)火成巖儲層裂縫在馬17井區(qū)相對較為發(fā)育，向構造邊部馬19、馬24井區(qū)裂縫發(fā)育強度逐漸減小，并且在構造高部位和斷層附近裂縫發(fā)育，裂縫發(fā)育程度與火山旋回間構造運動存在一定的關系，并且裂縫發(fā)育程度的預測結果與井的吻合程度較高，對該地區(qū)下一步的勘探開發(fā)具有一定的指導意義。

4 結論

(1)三塘湖盆地馬朗地區(qū)石炭系卡拉崗組近火山口相氣孔、微裂縫等發(fā)育，物性較好，易形成自碎裂角礫火山巖，與氣孔、杏仁體配合，是風化殼型優(yōu)質(zhì)儲集層發(fā)育區(qū)。

(2)三塘湖盆地馬朗地區(qū)受到風化淋濾作用的火山巖有利儲層的定性預測可以應用三瞬信息、地震屬性參數(shù)分析、頻率衰減梯度等技術來進行，也初步見到了一定的效果，但成熟的火山巖儲層預測技術系列的沉淀仍然需要長期持續(xù)的攻關。

圖6 卡拉崗組油氣顯示與裂縫預測疊合圖

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Application of seismic attributes analysis in volcanic reservoir prediction for Santanghu Basin

LIU Deng － ming1，2，3，GUO Xiang3，ZHU Feng3，ZHU Zhe3，LIN Ming － qiang3
(1．Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou，Guangdong510640，China;
2．Graduate School of Chinese Academy of Sciences，Beijing100049，China;
3．BGP INC．，CNPC，Urumqi，Xinjiang;830016，China)

The Carboniferous volcanic rocks in the Malang 3D merged block in Santanghu Basin are characterized by deep burial depth，diversified lithology，poor layered property and complicated distribution pattern．This paper analyzes the characteristics of volcanic reservoirs and single well seismic facies based on logging and seismic data．The corresponding relationship between favorable volcanic rock reservoir and seismic reflection has been established．Distribution of favorable volcanic rock reservoirs is predicted by comprehensively using multiple techniques such as picking up instantaneous seismic attributes，frequency attenuation gradient and seismic inversion of the Carboniferous objective interval．A series of attribute analysis techniques has been established for prediction of deep volcanic rock reservoirs in western China．

volcanic rock;instantaneous attribute;frequency attenuation;seismic attribute analysis;Santanghu Basin

TE122

A

1006－6535(2011)04－0014－05

20110121;改回日期20110718

中油吐哈油田分公司項目“馬朗連片三維精細解釋、目標優(yōu)選與疊前反演”(KT09030)

劉登明(1963－)，男，高級工程師，1998年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學煤田、油氣地質(zhì)與勘探專業(yè)，獲碩士學位，中國科學院在讀博士研究生，主要從事地震資料解釋及石油地質(zhì)綜合研究。

編輯 林樹龍