文 歡，鄧光校，王 震

(中國石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊 830011)

塔河油田奧陶系油藏儲集體發(fā)育控制因素分析
——10區(qū)東高精三維區(qū).

文 歡，鄧光校，王 震

(中國石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊 830011)

本文以10區(qū)東高精三維區(qū)為基礎，開展不同序次斷裂及古河道系統(tǒng)的精細解釋與識別，結(jié)合斷裂和古河道空間配置，根據(jù)不同地質(zhì)背景巖溶成因模式，分析研究區(qū)奧陶系儲集體形成的控制因素。研究結(jié)果表明，本區(qū)斷裂發(fā)育受“X”剪切應力控制，區(qū)內(nèi)發(fā)育有兩大古河道體系，區(qū)內(nèi)巖溶儲集體在覆蓋區(qū)和剝蝕區(qū)的發(fā)育主控因素受斷裂和古河道體系的空間配置關(guān)系影響，前者以斷控巖溶為主，后者則為多因素復合控制。

巖溶；斷裂；古河道；儲集體

塔河油田位于塔里木盆地沙雅隆起阿克庫勒凸起的南部斜坡區(qū)，主要勘探開發(fā)層系為奧陶系縫洞型碳酸鹽巖油藏[1]，該油藏以大型溶洞、溶洞通道和裂縫帶為儲集空間和流動空間[2]，古構(gòu)造(斷裂及其伴生裂縫)和古水系等對這些空間的發(fā)育形態(tài)、規(guī)模及發(fā)育程度等有著較強的控制作用。斷裂及其伴生裂縫是巖溶作用的先期通道，增加了水與碳酸鹽巖的接觸面積，增大了地表水及地下水的溶蝕范圍，改善了碳酸鹽巖的滲流作用，使溶蝕作用增強、溶蝕速度加快[3]；水流作用是碳酸鹽巖風化殼巖溶儲層形成的重要因素，巖溶暴露時期的長短、古地貌發(fā)育的差異( 巖溶臺地、緩坡及洼地) 與巖溶水動力條件的強弱，控制著巖溶發(fā)育的強度[4]。

塔河油田10區(qū)東高精度三維地震工區(qū)位于阿克庫勒凸起的中西部，工區(qū)奧陶系提交探明原油地質(zhì)儲量14126×104t。從近年研究區(qū)投產(chǎn)情況來看，新井建產(chǎn)率及平均單井能力整體呈逐年下降趨勢，后期未動用儲量開發(fā)難度較大，急需深化油藏認識。斷裂和古水系是巖溶發(fā)育的基本要素，也是儲集體控制因素分析的重點考慮對象，因此本文基于塔河油田10區(qū)東高精度三維地震資料，開展不同序次斷裂及古河道系統(tǒng)的精細解釋與識別，在此基礎上結(jié)合斷裂和古河道的空間配置關(guān)系，根據(jù)不同地質(zhì)背景巖溶的成因模式，重點分析研究區(qū)奧陶系儲集體形成的控制因素，為后期油藏和地質(zhì)認識的深化提供支持。

1 斷裂發(fā)育特征及識別方法

1.1 區(qū)域應力特征分析

阿克庫勒凸起在發(fā)育過程中經(jīng)歷區(qū)域性伸展、擠壓、壓扭和弱走滑等應力的共同影響，區(qū)域上清晰可見NE-NNE向、NW-NNW向、近EW向和近SN向等四組斷裂體系，平面上分區(qū)分帶成排展布，具明顯的方向性。

通過區(qū)域宏觀斷裂系統(tǒng)平面特征分析可以發(fā)現(xiàn)，NNE向斷裂與NNW向斷裂總體具有棋盤格的組合特征，局部呈“入”字形特征，即“X”共軛剪破裂其中一支不發(fā)育，主斷裂跡線明顯，但并不是完全連成一條線，且沒有找到明顯的平面滑動痕跡和位移量，僅在剖面上看到局部的似花狀特征和絲帶效應(斷面傾向變化異常)，因此認為該區(qū)并不是典型走滑斷裂系統(tǒng)，而是在早期張性正斷層約束下，受北部邊界輪臺斷裂控制，派生剪應力弱、邊界剪應力強，在加里東中期南北向擠壓扭動作用下沿先存構(gòu)造的破裂界面反轉(zhuǎn)逆沖，同時發(fā)育平面共軛“X”剪切破裂體系，由于西北部臨近輪臺—沙雅斷裂，因此早期壓扭作用力較大，優(yōu)先活動，特征明顯，并受后期疊加改造發(fā)展起來的共軛NNE向和NNW向兩支斷裂體系中局部一支不發(fā)育。由于受力差異，平面“X”剪切節(jié)理形成早，力要求足夠大，但是作用時間短；而剖面“X”剪切破裂發(fā)育晚，需要作用時間長，但力強度弱。圖1為區(qū)域共軛平面“X”形弱走滑斷裂體系簡圖。

1.2 低序級斷裂識別

斷裂及裂縫的地震預測基本思路是檢測相鄰地震道之間屬性的不連續(xù)性，這種不連續(xù)性表現(xiàn)在地震振幅、相位、頻率、波形等的相似程度上，可以通過不同算法實現(xiàn)。本次針對低序級斷裂解釋主要采用了結(jié)構(gòu)體分析、本征值相干分析、相似性分析、螞蟻體斷裂追蹤技術(shù)等技術(shù)，結(jié)合區(qū)域應力分析結(jié)果，采用地震平面和剖面解釋相結(jié)合的思路進行。

受區(qū)域應力影響，在“X”形弱剪切走滑斷裂附近，斷裂作用較強，斷層在地震剖面上表現(xiàn)為花狀特征；而在主斷裂附近形成的中小斷裂即低序級斷裂，根據(jù)里德爾共軛剪切破裂模式及共軛平移斷層的次序模式可知，該類斷裂為派生分支斷裂的可能性極低，應是主斷裂同期或活動期形成的共生斷裂，具有產(chǎn)狀陡、錯開層位弱、地震資料難以識別等特點。圖2為10區(qū)東奧陶系鷹山組云質(zhì)灰?guī)r頂面螞蟻體斷裂檢測結(jié)果，宏觀斷裂兩側(cè)發(fā)育的低序級斷裂與主斷裂走向特征相似或與主斷裂成小角度斜交。

圖1 區(qū)域共軛平面“X”形弱走滑斷裂體系簡圖Fig.1 Schematic diagram of regional conjugate plane “X”-shape weak strike-slip fault system

圖2 螞蟻體檢測斷裂以下0～30ms)Fig.2 Ant body detection of fracture

2 古河道識別及描述

在巖溶演化階段，巖溶水始終起到較為重要的作用，溶巖和水是巖溶作用得以進行的必要條件，水的循環(huán)交替是決定其溶蝕能力的決定因素；同時水動力條件也決定了水流侵蝕能力，因此水流作用是碳酸鹽巖風化殼巖溶儲層形成的重要因素，巖溶暴露時期的長短、古地貌發(fā)育的差異(巖溶臺地、緩坡及洼地)與巖溶水動力條件的強弱，控制著巖溶發(fā)育的強度。研究區(qū)受多期古巖溶作用控制，古河道系統(tǒng)發(fā)育，根據(jù)古河道與風化殼表層相互關(guān)系，巖溶古河道劃分兩類，即暗河和明河[6]。

對于明、暗河道的識別目前主要依賴于物探技術(shù)，其核心思想是在地震精細標定基礎上，結(jié)合古地貌分析和地震剖面反射特征分析，尋求古河道與圍巖的反射特征差異，進而從縱向和橫向?qū)ζ溥M行精細刻畫。對于地表明河河道，目前主要是以T74古今地貌、沿層相干及相干切片、圖像檢測等地球物理手段為主，結(jié)合地質(zhì)和測井信息進行識別刻畫。對于暗河河道，主要是以點(井點)、線(連井剖面)、面(各類振幅屬性、能量屬性、瞬時頻率、混相分頻)、體(三維立體可視化雕刻)方法進行識別及刻畫，即利用鉆、錄、測井資料確定單井的暗河發(fā)育井段，通過精細標定明確地震上古河道發(fā)育部位，以多種屬性識別平面分布并刻畫古河道發(fā)育平面特征，最終確定古河道縱向及橫向發(fā)育特征，應用的識別技術(shù)和方法主要包括精細標定、反射特征統(tǒng)計、各類屬性識別及三維可視化雕刻等。

圖3為單井古暗河精細標定結(jié)果及垂直暗河發(fā)育方向的地震反射剖面。從目前鉆遇暗河井的地震反射特征統(tǒng)計來看，垂直暗河走向(圖3a)時暗河反射特征以串珠為主，局部暗河交匯處可出現(xiàn)雜亂反射，個別井鉆遇暗河串珠反射特征不明顯，能量較弱；沿暗河河道走向，地震反射特征主要以連續(xù)穩(wěn)定強波谷及波峰為主，橫向連續(xù)性較好，能量強弱有變化，存在相對能量稍弱區(qū)域。根據(jù)精細標定和剖面特征識別，結(jié)合實鉆結(jié)果，認為多屬性融合中具有一定延伸長度的強能量條帶可較好地反映古暗河的發(fā)育形態(tài)(圖3b)。

明河在地震上具有明顯的反射同相軸“下拉”特征(圖4a)，較易識別與解釋；以T74古今地貌、沿層相干及相干切片、結(jié)構(gòu)體分析(圖4b)、圖像邊緣檢測(圖4c)等為手段，對研究區(qū)內(nèi)地表水系進行識別及刻畫。

圖3 垂直暗河地震剖面(a)和古河道混相分頻技術(shù)雕刻成果圖(b)Fig.3 Vertical underground river seismic section(a) and the ancient river miscible frequency division carving results(b)

參考實鉆資料，利用地球物理手段，對工區(qū)內(nèi)暗河及明河進行了系統(tǒng)的識別、刻畫及主要特征參數(shù)統(tǒng)計(表1)，平面分布上可區(qū)分為S94-1、S94CH兩大古河道系統(tǒng)(圖5)，二者之間相互獨立，無溝通。S94-1、S94CH兩大古河道系統(tǒng)大的結(jié)構(gòu)上均表現(xiàn)為上游暗河發(fā)育、下游明河發(fā)育，其中S94-1古河道系統(tǒng)規(guī)模較小，結(jié)構(gòu)相對簡單，為樹枝狀結(jié)構(gòu)；S94CH古河道系統(tǒng)表現(xiàn)為復雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特征，工區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的暗河及明河均發(fā)育在該系統(tǒng)內(nèi)。

圖4 垂直明河地震剖面(a)、結(jié)構(gòu)體平面圖(b)和圖像邊緣檢測平面圖(c)Fig.4 Vertical river seismic profile(a), structural plane(b) and image edge detection plane(c)

古河道系統(tǒng)名稱類型子系統(tǒng)名稱走向干流長度/km視寬度/m支流發(fā)育情況/條S94?1暗河地表河TH12233南北6．3132～2001TH12353南北11．810～5005S94CH暗河地表河S94CH南北11．9100～235無TH12138北北東>11．4130～340多條S93東西>5．994～1804TH10106東西3．450～932TH12180北西2．435～652TH10205北北東2．835～86無TH12148北北東21．310～5206

圖5 S94-1、S94CH兩大古河道系統(tǒng)Fig.5 S94-1、S94CH ancient river system

3 巖溶儲集體發(fā)育控制因素分析

塔河地區(qū)構(gòu)造演化過程經(jīng)歷3期古巖溶作用：加里東中期巖溶、海西早期巖溶和海西晚期巖溶。研究認為塔河地區(qū)奧陶系古巖溶發(fā)育主要受巖性、斷裂和巖溶地貌的控制[7-9]。平面應力分布決定了斷裂及裂縫的發(fā)育區(qū)域，古構(gòu)造形態(tài)決定了古河道的發(fā)育走向，而斷裂與古河道的空間配置關(guān)系對儲集體的發(fā)育具有較強的控制或影響作用。

實踐表明，斷裂和古河道空間匹配區(qū)往往是巖溶發(fā)育的最有利部位，研究區(qū)上奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖受古構(gòu)造控制，在北部為剝蝕區(qū)，南部為覆蓋區(qū)，二者地質(zhì)背景存在差異，巖溶控制因素不盡相同，以下分覆蓋區(qū)及剝蝕區(qū)兩大類型對研究區(qū)儲層發(fā)育進行分析。本文主要分析斷裂與古河道對儲層發(fā)育的影響，其他因素不再贅述。

3.1 覆蓋區(qū)巖溶儲集體發(fā)育控制因素

圖6 覆蓋區(qū)巖溶發(fā)育模式圖Fig.6 The model of karst development in the coverage area

“純斷控型”為覆蓋區(qū)儲集體發(fā)育主導因素，斷裂發(fā)育程度控制了儲集體發(fā)育規(guī)模。Ⅰ類主控斷裂整體控儲作用強。依據(jù)主控斷裂帶組合樣式、橫向發(fā)育的連續(xù)性，將“Ⅰ類主控斷裂控儲”模式分為3種類型：同源多條斷裂發(fā)散型、單條斷裂延伸型及段間弱溶蝕破碎型三類?！巴炊鄺l斷裂發(fā)散型”控儲斷裂樣式為“正花狀”或“Y”字形，構(gòu)造特征為斷隆帶，橫向破碎溶蝕范圍大，形成“V”字形斷溶體油藏，儲集體縱橫向均發(fā)育；“單條斷裂延伸型” 控儲斷裂樣式為“單支型”， 橫向破碎溶蝕范圍大，形成“板狀”斷溶體油藏，僅斷裂面儲集體發(fā)育；“段間弱溶蝕破碎型”斷裂由于破碎程度低，巖溶作用弱，儲集體發(fā)育程度低，縫洞體規(guī)模小。實鉆井統(tǒng)計表明，Ⅱ類伴生次級斷裂控儲作用較強，Ⅲ類T74內(nèi)幕斷裂對儲集體控制作用較弱。

“Ⅱ類斷裂+上覆水系復合控制型”對儲層發(fā)育具有一定的強化作用。根據(jù)斷裂與水系、斷裂與I類主控斷裂關(guān)系，將“Ⅱ類斷裂+上覆水系復合控制型”模式分為3種類型：斷裂+上覆水系復合型、主控斷裂共軛剪切分支型、相對孤立型?！皵嗔?上覆水系復合型”在加里東期I幕暴露巖溶基礎上，加里東期Ⅱ幕形成的上覆水系沿T74-T72繼承性斷裂下滲對奧陶系目的層存在進一步溶蝕改造作用，儲集體發(fā)育程度高，局部發(fā)育中深部溶洞?！爸骺財嗔压曹椉羟蟹种汀?控儲斷裂I類主控斷裂形成的“正花狀”或“Y”字形斷裂分支，與主巖溶水通道的I類主控斷裂溝通好，巖溶水排泄通道暢通，儲集體較發(fā)育。“相對孤立型”控儲斷裂與水系、I類主控斷裂無直接關(guān)系，儲集體欠發(fā)育，儲層類型以裂縫型為主[10]。

3.2 剝蝕區(qū)巖溶儲集體發(fā)育控制因素

剝蝕區(qū)巖溶在早期覆蓋區(qū)斷控巖溶基礎上，受構(gòu)造抬升進一步剝蝕、改造及溶蝕，儲集體發(fā)育受控因素為多因素復合，其發(fā)育模式如圖7所示。依據(jù)巖溶地質(zhì)背景將巖溶模式初步分為4類：斷控區(qū)多因素復合控儲模式、暗河區(qū)多因素復合控儲模式、明河區(qū)多因素復合控儲模式及殘丘區(qū)多因素復合控儲模式。第一類模式區(qū)主要指上奧陶統(tǒng)尖滅線附近S94-T707斷裂交匯TH12158X井區(qū)，儲集體控制因素為“斷裂+殘丘”，巖溶機理與覆蓋區(qū)相似。第二類模式包括北部TH12250、S94井區(qū)及東部TH12238-S93井區(qū)，其巖溶機理為地表巖溶水沿節(jié)理和裂縫下滲溶蝕，在水平徑流帶順斷裂走向及層理面?zhèn)认蛉芪g，形成地下管道，古構(gòu)造低部位明河區(qū)常為巖溶水排泄口，暗河管道巖溶程度受構(gòu)造抬升及供水量(枯水期、洪水期)影響大，其儲集空間保存程度受后期活動斷裂、入口的開放性及空間展布特征控制，儲集體整體較發(fā)育，具沿河道走向條帶展布、充填幾率大特征。第三類模式包括北部S94-1井區(qū)、東部TH12148井區(qū)，研究表明明河河道起源于斷裂，其巖溶機理為斷裂擠壓形成“殘丘-洼地”交互地貌，擠壓殘丘頂部及翼部縱張節(jié)理及剪節(jié)理均較發(fā)育，提供巖溶水下滲通道，但水流以分散、垂直滲流為特點，巖溶改造弱，洞穴欠發(fā)育，翼部以水流匯聚、水平或近水平方向運動為特征，水流穩(wěn)定、水動力強，巖溶改造強烈，是巖溶洞穴層發(fā)育的有利相帶，底部斷裂及明河為巖溶地下水的泄水區(qū)或巖溶地下水的沉淀作用發(fā)生區(qū)，巖溶作用較弱，該類模式明河邊部殘丘縫洞體較發(fā)育。第四類模式主要指水系、斷裂欠發(fā)育的北部AD23、TH12119、TH12197井區(qū)及東部S92井區(qū)，其巖溶機理與第三類模式相似，但構(gòu)造擠壓作用弱，殘丘及斷裂規(guī)模小，整體儲集體欠發(fā)育。

圖7 剝蝕區(qū)巖溶發(fā)育模式圖Fig.7 Pattern of karst development in denuded area

實鉆井分析表明，斷裂規(guī)模大小控制了古暗河河道儲集體發(fā)育規(guī)模。“暗河區(qū)多因素復合控儲” 模式下整體溶洞鉆遇率高，其中“暗河+主控斷裂控制型復合”縫洞體規(guī)模大，“暗河+Ⅲ類斷裂復合控制型”縫洞體規(guī)模有所減小。斷裂對孤立殘丘的溶蝕改造決定儲層的發(fā)育程度。依據(jù)殘丘部位斷裂發(fā)育特征，將“殘丘區(qū)多因素復合控儲” 模式分為“殘丘+斷裂復合控制型”及“孤立殘丘控制型”兩類。“殘丘+斷裂復合控制型”殘丘幅度小，但具有一定程度擠壓作用，地震剖面顯示殘丘內(nèi)部存在斷裂，巖溶作用相對較強，發(fā)育一定規(guī)?？p洞體，目前投產(chǎn)井11口，8口井鉆遇溶洞，鉆遇率為73%，平均洞高4.1 m；“孤立殘丘控制型” 殘丘幅度小且擠壓作用弱，地震剖面顯示相位較連續(xù)，巖溶作用弱，儲集體欠發(fā)育，目前投產(chǎn)井20口，9口井鉆遇溶洞，鉆遇率為45%，平均洞高2.4 m。

4 結(jié)論

(1)SN向擠壓的正應力與從輪臺-沙雅斷裂帶斷層面“斜交”并傳遞至研究區(qū)，造成研究區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)“X”形弱走滑，決定了研究區(qū)宏觀斷裂和低序級斷裂的發(fā)育。螞蟻體斷裂檢測結(jié)果顯示，宏觀斷裂兩側(cè)發(fā)育的低序級斷裂具有與主斷裂相似的走向特征或與主斷裂成小角度斜交。

(2)10區(qū)東三維區(qū)存在S94-1、S94CH兩大古河道系統(tǒng)，且相對獨立；古河道結(jié)構(gòu)上均表現(xiàn)為上游暗河發(fā)育、下游地表河發(fā)育，其中S94-1古河道系統(tǒng)規(guī)模較小，結(jié)構(gòu)相對簡單，為樹枝狀結(jié)構(gòu)；S94CH古河道系統(tǒng)表現(xiàn)為復雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特征，工區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的暗河及明河均發(fā)育在該系統(tǒng)內(nèi)。

(3)不同地質(zhì)背景下的巖溶儲層發(fā)育控制因素不盡相同，覆蓋區(qū)巖溶以斷控巖溶為主；剝蝕區(qū)巖溶在早期覆蓋區(qū)斷控巖溶基礎上，受構(gòu)造抬升進一步剝蝕、改造及溶蝕，儲集體發(fā)育受多因素復合控制。

[1] 鄔興威,苑剛,陳光新,等.塔河地區(qū)斷裂對奧陶系古巖溶的控制作用[J].斷塊油氣藏,2005,12(3):7-8.

[2] 曹飛,趙娟,李濤,等.鹽巖縫洞型油藏古巖溶殘丘控儲、控藏特征分析[J].石油天然氣學報,2014,36(8):37-42.

[3] 魯新便,何成江,鄧光校,等.塔河油田奧陶系油藏喀斯特古河道發(fā)育特征描述[J].石油實驗地質(zhì),2014,36(3):268-274.

[4] 漆立新,云露.塔河油田奧陶系碳酸鹽巖巖溶發(fā)育特征與主控因素[J].石油與天然氣地質(zhì),2010,31(1):1-12.

[5] 黃潤秋，黃達.高地應力條件下卸荷速率對錦屏大理巖力學特性影響規(guī)律試驗研究[J].巖石力學與工程學報，2010(1)：21-33.

[6] 蔡忠賢,劉永立,段金寶.巖溶流域的水系變遷——以塔河油田6區(qū)西北部奧陶系古巖溶為例[J].中國巖溶,2009,28(1):30-34.

[7] 云露,閆文新,趙江.阿克庫勒凸起成藏地質(zhì)條件及控油規(guī)律[J].新疆地質(zhì),2001,19(4):305-308.

[8] 閻相賓.塔河油田奧陶系碳酸鹽巖儲層特征[J].石油與天然氣地質(zhì),2002,23(3):262-265.

[9] 閻相賓,韓振華,李永宏.塔河油田奧陶系油藏的儲層特征和成因機理探討[J].地質(zhì)論評,2002,48(6):619-626.

[10] 張春林,朱秋影,張福東,等.鄂爾多斯盆地西部奧陶系古巖溶類型及主控因素[J].非常規(guī)油氣,2016,3(2):11-16.

Analysis of Controlling Factors of Reservoir Development in Ordovician Reservoirs in Tahe Oilfield —3D High-precision Seismic Area in Eastern 10 Area

Wen Huan， Deng Guangxiao, Wang Zhen

(ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment，SINOPECNorthwestCompany，Urumqi830011,China)

Based on the 3D high-precision seismic area in Eastern 10 area, the different fault sequence interpretation and the recognition of ancient river system is launched, the analysis of reservoir development controlling factors is completed. The results show that the fault development of this area is controlled by the “X” shear stress, and there are two ancient river system in this area. The main controlling factors of karst reservoir development in the area of coverage and erosion are influenced by the spatial configuration of the fault and the ancient river system, the former is mainly controlled by fault karst, and the latter is mainly controlled by multiple factors.

karst; fault; ancient river; reservoir

國家“十三五”示范工程課題“縫洞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)刻畫及描述應用與完善”(2016ZX05053001)資助。

文歡(1987—)，女，工程師，從事塔河油田碳酸鹽巖縫洞型儲層預測及方法研究工作。郵箱：wenhuan127@126.com.

TE122

A