常少英，李 昌，陳婭娜，熊 冉，谷明峰，邵冠銘，朱 茂，丁振純，張 豪，王小芳

1中國石油杭州地質(zhì)研究院；2中國石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲層重點實驗室

0 前 言

碳酸鹽巖在全球油氣勘探與開發(fā)中占有重要地位，近50%的油氣資源分布在碳酸鹽巖中，近60%的油氣產(chǎn)量來自于碳酸鹽巖。然而，由于受不整合面（或?qū)有蚪缑妫?、斷裂、巖相和后期成巖改造等因素的影響，造成了碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性強(qiáng)、平面分布復(fù)雜，因此，碳酸鹽巖儲層地震預(yù)測一直是油氣勘探面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。雖然經(jīng)歷了多年的攻關(guān),但目前地震儲層預(yù)測主要關(guān)注數(shù)學(xué)-地球物理算法的改進(jìn)，大多缺乏地質(zhì)模型的約束，人們還沒有建立基于碳酸鹽巖儲層成因和分布地質(zhì)認(rèn)識的地震儲層預(yù)測技術(shù)。隨著海相碳酸鹽巖地質(zhì)研究的深化，迫切需要基于儲層地質(zhì)模型約束的地質(zhì)-測井-地震相結(jié)合的儲層預(yù)測技術(shù)，以解決復(fù)雜碳酸鹽巖儲層預(yù)測難題。

碳酸鹽巖地震儲層預(yù)測是一個 “找規(guī)律、提信息、做解釋”的過程。“找規(guī)律”是儲層預(yù)測的基礎(chǔ)，即需要建立基于儲層成因認(rèn)識的地質(zhì)模型，明確儲層發(fā)育主控因素和分布規(guī)律，為地震儲層預(yù)測提供約束條件；“提信息”是關(guān)鍵，就是在儲層地質(zhì)模型指導(dǎo)下，通過儲層測井識別和評價圖版的標(biāo)定，把儲層與非儲層的差異信息從地球物理信號中提取出來；“做解釋”是目的，即依據(jù)差異信息解釋儲層的空間展布形態(tài)和分布［1］。

通過塔里木盆地、四川盆地和鄂爾多斯盆地儲層地質(zhì)模型研究，構(gòu)建碳酸鹽巖地震儲層預(yù)測技術(shù)知識庫，形成針對不同類型碳酸鹽巖儲集體的預(yù)測技術(shù)。主要技術(shù)內(nèi)涵包括地震層序識別、地震巖石物理分析、全方位縱波地震資料分析和不同類型碳酸鹽臺地縱橫向地震沉積結(jié)構(gòu)描述，提取受不整合面（或?qū)有蚪缑妫嗔?、礁灘相和膏質(zhì)白云巖相帶等因素控制的儲層相關(guān)地震信息，刻畫礁灘體外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)育特征，提取能刻畫多孔隙介質(zhì)特征的地震信息，預(yù)測和評價斷溶體儲層。該技術(shù)在塔北奧陶系巖溶儲層和內(nèi)幕斷溶體儲層、四川盆地震旦系—寒武系礁灘儲層、鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組上組合白云巖風(fēng)化殼儲層的預(yù)測中取得了良好的應(yīng)用實效，儲層預(yù)測吻合率提高20%以上。

1 地震儲層預(yù)測的地質(zhì)基礎(chǔ)

碳酸鹽巖儲層成因和分布規(guī)律認(rèn)識以及儲層地質(zhì)模型是地震儲層預(yù)測的基礎(chǔ)，是地球物理信息和儲層地質(zhì)信息之間銜接的關(guān)鍵，而儲層測井識別和評價圖版則是實現(xiàn)這種銜接的橋梁。碳酸鹽巖儲層地震預(yù)測應(yīng)建立在儲層地質(zhì)模型約束、儲層測井識別和評價圖版標(biāo)定的基礎(chǔ)上。

1.1 碳酸鹽巖儲層分布規(guī)律及其控制因素

碳酸鹽巖儲層可劃分為巖溶儲層、礁灘儲層和白云巖儲層等3種類型［2-3］，儲層的分布受大型不整合面、層間巖溶面、斷裂系統(tǒng)、臺地類型、礁灘和白云巖體分布等地質(zhì)要素的控制，儲集空間可劃分為大型巖溶縫洞（直徑＞1 m）、小型巖溶縫洞（直徑為50~1000mm）、溶蝕孔洞（直徑為2～50mm）、孔隙（直徑為0.01～2mm）和微孔隙（直徑為＜0.01mm）。

1.1.1 巖溶儲層

本文主要研究3類巖溶儲層：①石灰?guī)r潛山巖溶儲層。儲集空間以大型的巖溶縫洞為主，分布于碳酸鹽巖潛山區(qū)，儲層往往與大型不整合面密切相關(guān)［3］，主要在不整合面之下50～100m的深度范圍內(nèi)發(fā)育，其圍巖為致密的石灰?guī)r。②層間巖溶儲層。儲集空間以小型的巖溶縫洞及溶蝕孔洞為主，與內(nèi)幕層間巖溶面密切相關(guān)［3］，位于內(nèi)幕層間巖溶面之下0～50m的范圍，巖溶作用強(qiáng)度不如潛山區(qū)，圍巖也為致密的石灰?guī)r。③斷溶體儲層。儲集空間以巖溶縫洞和溶蝕孔洞為主，與不整合面沒有必然的聯(lián)系，而是與縱橫交錯的復(fù)雜斷裂系統(tǒng)有關(guān)［3］，圍巖為石灰?guī)r。巖溶縫洞、溶蝕孔洞、斷裂及伴生的裂縫構(gòu)成了斷溶體儲層復(fù)雜的縫洞系統(tǒng)，儲層發(fā)育跨度達(dá)200～300m。

1.1.2 礁灘儲層

礁灘儲層的巖性可以是石灰?guī)r，也可以是保留或殘留原巖結(jié)構(gòu)的白云巖，但經(jīng)歷白云石化的礁灘儲層，物性要遠(yuǎn)好于灰?guī)r礁灘儲層。中國古老深層海相碳酸鹽巖以沉積原生孔隙為主，如經(jīng)歷表生和埋藏溶蝕作用，則可伴生溶蝕孔洞，構(gòu)成多重孔喉結(jié)構(gòu)的儲集體。優(yōu)質(zhì)儲層主要位于向上變淺旋回上部的礁灘體中［3-4］，這類儲層一般在鑲邊臺緣及臺內(nèi)裂陷周緣以礁灘體呈條帶狀分布，厚度較大，而在碳酸鹽緩坡以顆粒灘呈準(zhǔn)層狀大面積分布［3］。

1.1.3 白云巖儲層

白云巖儲層包括2類，儲集空間均以孔隙和溶蝕孔洞為主：①埋藏-熱液改造型白云巖儲層，為連續(xù)地層序列中的晶粒白云巖儲層。據(jù)沈安江等［3］研究認(rèn)為細(xì)—中晶白云巖的原巖絕大多數(shù)為礁灘相沉積，其特征和分布規(guī)律與礁灘儲層相似，白云石化往往與發(fā)育的斷裂系統(tǒng)有關(guān)。②白云巖風(fēng)化殼儲層，為不整合面（或?qū)娱g巖溶面）之下的白云巖儲層，包括膏質(zhì)白云巖儲層、礁灘白云巖儲層和晶粒白云巖儲層。其中，膏質(zhì)白云巖儲層沿膏鹽湖周緣呈環(huán)帶狀分布，孔隙以膏?？诪橹?，位于不整合面之下0～50m的深度范圍；不整合面之下的礁灘白云巖儲層和晶粒白云巖儲層的分布范圍和深度不受不整合面控制，是先存白云巖儲層被抬升到不整合面之下，但表生溶蝕作用可以進(jìn)一步改善儲層物性［3］。

1.2 儲層測井識別特征

以塔北輪南奧陶系潛山巖溶儲層、四川盆地二疊系茅口組頂部層間巖溶儲層、塔北哈拉哈塘奧陶系斷溶體儲層、四川盆地震旦系—寒武系礁灘儲層、四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組晶粒白云巖儲層、鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組膏質(zhì)白云巖儲層為例，建立5種類型碳酸鹽巖儲層的測井識別方法（表1），為地震儲層預(yù)測提供依據(jù)。

巖溶儲層和斷溶體儲層主要以巖溶縫洞為儲集空間，測井響應(yīng)特征與巖溶縫洞的充填程度與發(fā)育程度有關(guān)：未充填溶洞電阻率明顯降低（高阻背景下的低電阻特征），并且井徑擴(kuò)徑嚴(yán)重，當(dāng)砂泥質(zhì)充填溶洞時，則自然伽馬值較高［5］；溶蝕孔洞越發(fā)育，密度降低幅度越大，電成像上不規(guī)則、較大面積的暗色斑狀或團(tuán)塊狀顯示越明顯［6-7］。礁灘儲層主要以基質(zhì)孔為儲集空間，發(fā)育少量溶蝕孔洞，常規(guī)測井響應(yīng)特征表現(xiàn)為低自然伽馬、低密度、低電阻率和高聲波時差、高中子，成像測井動態(tài)圖上分布不規(guī)則的黑色暗斑，反映溶蝕孔洞發(fā)育，孔隙度高 、連通性強(qiáng)［8-9］。晶粒白云巖儲層主要以晶間孔和晶間溶孔為儲集空間，發(fā)育少量溶蝕孔洞，常規(guī)測井曲線一般表現(xiàn)為圓滑的“W”型［10］（“兩高三低”）（表1），當(dāng)溶蝕孔洞發(fā)育時，電成像測井表現(xiàn)為“豹斑”狀離散不規(guī)則分布的黑色星點。膏質(zhì)白云巖儲層主要以膏?？诪閮臻g，一般深側(cè)向電阻率小于1000Ω·m，淺側(cè)向電阻率小于500Ω·m［11］。基于對這些儲層的常規(guī)測井響應(yīng)特征、成像測井特征和斯通利波響應(yīng)特征（表1）的綜合分析，通過井-震標(biāo)定，為儲層地震預(yù)測提供依據(jù)。

表1 碳酸鹽巖不同類型儲層測井響應(yīng)特征Table 1 Logging response characteristics of different types of carbonate reservoirs

2 地震儲層預(yù)測技術(shù)進(jìn)展

由于儲層的分布受大型不整合面、層間巖溶面、斷裂系統(tǒng)、臺地類型、礁灘體和白云巖體分布等地質(zhì)要素的控制，因此準(zhǔn)確的地質(zhì)模型是碳酸鹽巖儲層預(yù)測的關(guān)鍵。結(jié)合中國石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲層重點實驗室關(guān)于我國海相碳酸鹽巖儲層成因［3］、多尺度的儲層地質(zhì)建模［12］及構(gòu)造-巖相古地理特征的研究成果［13］，筆者開展了基于儲層地質(zhì)模型約束、測井儲層識別和評價圖版標(biāo)定的6項地震儲層預(yù)測技術(shù)攻關(guān)（表2），取得了重要進(jìn)展，為碳酸鹽巖儲層預(yù)測提供了技術(shù)支撐。

2.1 臺地類型及巖相特征地震識別技術(shù)

2.1.1 技術(shù)現(xiàn)狀

臺地類型判識對相控型礁灘（白云巖）儲層的分布預(yù)測十分重要。長期以來，碳酸鹽臺地類型識別主要利用“相面法”（即利用臺地的地震反射特征，包括反射結(jié)構(gòu)、反射振幅、反射頻率、反射同相軸的連續(xù)性等地震參數(shù)），分析地質(zhì)體的古地貌形態(tài)、坡度、封閉性、鑲邊性及斷控特征，依據(jù)鑲邊、緩坡、陡坡、開放、封閉等要素將碳酸鹽臺地劃分為9種類型［14］。同樣利用“相面法”，對臺緣、臺內(nèi)洼地、臺內(nèi)灘等相帶進(jìn)行劃分，總結(jié)不同類型碳酸鹽臺地地震沉積學(xué)特征，建立沉積模式和地震反射響應(yīng)特征模版［15］。

2.1.2 技術(shù)進(jìn)展

本文在碳酸鹽臺地識別標(biāo)準(zhǔn)、沉積結(jié)構(gòu)特征、古地貌恢復(fù)、臺內(nèi)沉積微相劃分等方面取得4項進(jìn)展：

（1）量化地震識別標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建鑲邊臺地臺緣帶、臺內(nèi)裂陷、碳酸鹽緩坡地震沉積結(jié)構(gòu)類型及識別參數(shù)知識庫。

（2）建立了基于露頭資料約束的碳酸鹽臺地地震分頻層序地層劃分技術(shù)［12，16］，以表征地震層序的級別、數(shù)目、樣式及層序演化與控制因素，通過對露頭-巖心-測井等資料的綜合分析，得到更加符合碳酸鹽巖沉積結(jié)構(gòu)發(fā)育規(guī)律的結(jié)論。

（3）建立了碳酸鹽緩坡低幅度古地貌恢復(fù)技術(shù)。如圖1所示：首先根據(jù)現(xiàn)今構(gòu)造圖數(shù)據(jù)確定現(xiàn)今構(gòu)造趨勢面圖數(shù)據(jù)，進(jìn)而確定各井間網(wǎng)格點的擬構(gòu)造幅度，該擬構(gòu)造幅度為現(xiàn)今構(gòu)造圖上的點相對于現(xiàn)今構(gòu)造趨勢面的豎直方向幅度（圖1a）；接著根據(jù)現(xiàn)今構(gòu)造圖的剝蝕線數(shù)據(jù)確定待推算地區(qū)沉積期的構(gòu)造趨勢面圖數(shù)據(jù)（圖1b）；然后根據(jù)沉積期構(gòu)造趨勢面數(shù)據(jù)和擬構(gòu)造幅度確定沉積期構(gòu)造的相對高低數(shù)據(jù)（圖1c）；最后根據(jù)沉積期構(gòu)造的相對高低數(shù)據(jù)生成沉積期微幅度古地貌。這為碳酸鹽臺地沉積微相劃分提供了依據(jù)。

（4）形成了基于巖石結(jié)構(gòu)數(shù)計算的碳酸鹽巖沉積多參數(shù)巖相識別技術(shù)。通過改進(jìn)的Lucia巖石結(jié)構(gòu)組分測井識別技術(shù)，采用基于巖石結(jié)構(gòu)數(shù)計算的多參數(shù)巖相識別技術(shù)，實現(xiàn)對碳酸鹽巖巖相橫向展布特征的識別。該技術(shù)發(fā)揮了地質(zhì)認(rèn)識與井-震資料結(jié)合的優(yōu)勢，克服了常規(guī)單一地震屬性分析遇到的多解性難題［17］。

圖1 緩坡型微幅度古地貌恢復(fù)示意圖Fig.1 Schematic diagram of micro-amplitude paleogeomorphology restoration of gentle slope type

2.2 層序界面地震識別技術(shù)

2.2.1 技術(shù)現(xiàn)狀

層序界面（不整合面，巖溶界面）在碳酸鹽巖巖溶儲層形成過程中起著關(guān)鍵的控制作用。利用常規(guī)測井資料識別不整合面［18］，一是存在多解性，二是靈敏度不夠。不整合面（風(fēng)化殼）是一種地層結(jié)構(gòu)，在地震剖面上具強(qiáng)反射響應(yīng)特征，根據(jù)地震反射同相軸的終止形式可以判別不整合面類型，即依據(jù)不整合面上下地層接觸關(guān)系，可識別出上超/削蝕型、整一/削蝕型、上超/整一型、整一/整一型等4種類型。相對于前面3種大型不整合面，第4種整一/整一型主要為層間巖溶界面（如塔北地區(qū)鷹山組三段和四段之間的地層接觸界面［19］），由于發(fā)育在深層碳酸鹽巖內(nèi)幕，往往缺乏地質(zhì)模型，而且受地震反射能量衰減、分辨率低等條件限制，這類界面的地震識別難度較大。

2.2.2 技術(shù)進(jìn)展

通過碳酸鹽巖儲層主控因素和發(fā)育模式研究，發(fā)現(xiàn)普遍存在層序界面控制儲層發(fā)育的規(guī)律，因此，進(jìn)一步挖掘三維地震數(shù)據(jù)的地質(zhì)信息，在層序界面的地震識別以及與層序界面有關(guān)的儲層預(yù)測技術(shù)方面，取得以下幾個方面的進(jìn)展：

（1）層序界面識別技術(shù)。地震同相軸對于一、二級層序響應(yīng)具有較好的一致性，而對于三級層序或者更高級層序而言，地震反射同相軸不一定與傾斜的地質(zhì)時間界面相一致，而是地震頻率成分控制了地震反射同相軸的傾角和結(jié)構(gòu)，如前積碳酸鹽巖臺地邊緣沉積和陸坡沉積中的地震反射［20］。本文在利用地震信息識別更高級別的層序界面方面建立了 “三步法”解決方案：第1步，利用與研究區(qū)相對應(yīng)的露頭或連井對比剖面建立地質(zhì)模型，并采用不同頻率子波進(jìn)行地震正演模擬；第2步，選擇能夠表征地質(zhì)模型沉積結(jié)構(gòu)的正演子波頻率，并對原始地震體進(jìn)行分頻處理，提取能夠表征沉積結(jié)構(gòu)的頻率體；第3步，在取得的頻率體上識別反射結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行地震層序劃分，完成約束儲層單元的地震層序框架解釋。

（2）層序界面控制下的儲層弱振幅提取技術(shù)。該項技術(shù)所針對的是受不整合面控制的儲層弱振幅信息如何提取的問題。巖溶不整合界面的上下巖性阻抗差值較大，形成較強(qiáng)振幅的地震反射，屏蔽了不整合面附近弱振幅儲層的地震響應(yīng)，制約了該類儲層的有效預(yù)測。在實際研究過程中，利用主成分分析法去除不整合面的強(qiáng)屏蔽，即提取地震數(shù)據(jù)中代表背景的信息，去除其屏蔽效應(yīng)，剩余的有效信息則反映弱振幅儲層信息，這個過程就是把強(qiáng)反射背景隱藏下的、不整合面以下能反映儲層特征的有效反射信號釋放出來，使儲層地震響應(yīng)特征更清晰，從而達(dá)到有效預(yù)測儲層的目的（圖2）。

圖2 受不整合面控制的弱地震振幅儲層提取正演Fig.2 Forward modeling of weak seismic amplitude extraction of reservoir controlled by unconformity

（3）去除薄層地震反射調(diào)諧效應(yīng)的分頻融合技術(shù)。該項技術(shù)針對的地質(zhì)問題是：在層間巖溶地層中，往往發(fā)育薄層碳酸鹽巖儲層，地震信號通過這類儲層的上下2個界面時，容易產(chǎn)生地震波的調(diào)諧效應(yīng)（因地層厚度變化帶來振幅變大或變小，與儲層本身的性質(zhì)沒有關(guān)系），制約了有效儲層的預(yù)測。技術(shù)對策的內(nèi)涵是利用分頻融合，進(jìn)行調(diào)諧反演具有去子波恢復(fù)地層厚度的功能，去除調(diào)諧效應(yīng)，用于薄層的儲層識別，可以提高薄儲層預(yù)測準(zhǔn)確率。

2.3 巖溶儲層地震識別技術(shù)

2.3.1 技術(shù)現(xiàn)狀

巖溶儲層具有強(qiáng)地震振幅特征，振幅類和頻率類地震屬性在縫洞處有異常表現(xiàn)。目前已經(jīng)形成了一系列巖溶儲層地震預(yù)測技術(shù)［21-23］，如儲層井-震精細(xì)標(biāo)定技術(shù)、巖溶古地貌分析技術(shù)、地震多屬性儲層預(yù)測技術(shù)、疊后地震波阻抗反演和疊前地震彈性參數(shù)反演技術(shù)、地震相波形分類分析技術(shù)、基于波動方程的地震正演技術(shù)、基于地震各向異性分析的裂縫預(yù)測技術(shù)、儲層空間三維可視化雕刻技術(shù)、多信息融合儲層綜合評價技術(shù)等。這些技術(shù)主要用于易識別的大型巖溶洞穴的預(yù)測。然而，巖溶洞穴型儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，橫向連通性識別較難，小型洞穴和孔洞的地震響應(yīng)特征并不十分明顯，僅僅依賴地球物理手段無法準(zhǔn)確定義識別儲層的閾值。

2.3.2 技術(shù)進(jìn)展

針對巖溶儲層預(yù)測向精細(xì)化發(fā)展的生產(chǎn)需求，在以下4個方面取得進(jìn)展：

（1）巖溶儲層分層解釋技術(shù)［24-27］。 采用“三步驟”進(jìn)行巖溶儲層分層解釋評價：首先，依據(jù)儲層受海平面升降、構(gòu)造運動控制的成巖機(jī)理以及結(jié)合現(xiàn)代巖溶水文知識，在古地貌恢復(fù)的基礎(chǔ)上，按古地貌由高到低的順序選取代表井，確定巖溶排泄基準(zhǔn)面，劃分單井洞穴層；然后，選取等時沉積界面，拉平地震數(shù)據(jù)體，將單井洞穴層標(biāo)定在地震剖面上；最后，精細(xì)解釋出洞穴層，提取振幅均方根屬性，預(yù)測每一層洞穴的平面分布，在單層洞穴分布認(rèn)識的基礎(chǔ)上，分析洞穴的連通性。

（2）雜亂弱振幅反射特征儲層預(yù)測技術(shù)。該技術(shù)利用巖溶趨勢面分析方法，近似求取地層界面反射波，根據(jù)波的疊加原理，有效分解出縫洞型儲層的地震響應(yīng)，從而達(dá)到對縫洞型儲層有效預(yù)測的目的。地震波趨勢異常預(yù)測技術(shù)不但能識別串珠狀地震反射所代表的儲層，還可有效識別雜亂狀弱振幅地震反射所代表的儲層。

（3）利用相干加權(quán)能量變化屬性和多子波分解與重構(gòu)技術(shù)［28］，以類似于“儲層編碼”的形式表達(dá)不同儲層類型及發(fā)育程度，精細(xì)標(biāo)定不同類型巖溶儲層的地震反射特征。

（4）形成基于地震屬性組合的巖溶儲層預(yù)測新方法：①斷裂-裂縫系統(tǒng)識別組合方法，包括多窗口掃描、構(gòu)造導(dǎo)向濾波、相干類屬性、方差類屬性、邊緣檢測、邊緣保護(hù)平滑濾波、紋理類屬性、能量梯度屬性、體曲率類屬性、基于曲率屬性的玫瑰圖、振幅差異屬性、螞蟻體、形態(tài)指數(shù)等；②孔洞儲層識別地震屬性組合，包括自定義屬性體計算、數(shù)據(jù)比例融合、基于沉積模式的地層切片、單頻類（高亮體）屬性、時頻分析。

2.4 斷溶體儲層地震識別技術(shù)

2.4.1 技術(shù)現(xiàn)狀

對于斷裂控制的巖溶儲層預(yù)測，斷裂的識別是關(guān)鍵步驟。不同尺度的斷裂系統(tǒng)往往會采用不同的識別技術(shù)。大尺度斷裂系統(tǒng)（一般指幾百米至千米級的斷裂系統(tǒng)）的識別主要應(yīng)用相干類技術(shù)，通過計算縱向和橫向局部波形的極性、振幅、相位的相似性而得到的相干值來判斷，地層邊界、特殊巖性體的不連續(xù)性產(chǎn)生低相干值。中等尺度斷裂系統(tǒng)（一般指數(shù)十米至百米級的斷裂系統(tǒng)）的識別主要采用頻率域三維斷裂檢測技術(shù)，通過高分辨率頻譜分解，生成一系列單頻體，得到其相應(yīng)的振幅體和相位體，再對不同頻率的振幅體和相位體進(jìn)行邊緣增強(qiáng)，從而識別波形、振幅和相位等的不連續(xù)屬性，采用自適應(yīng)的主成分分析法得到反映不同尺度斷裂的檢測屬性體和數(shù)據(jù)體。小尺度斷裂系統(tǒng)（數(shù)米至數(shù)十米級的斷裂系統(tǒng)）的識別主要利用地震屬性敏感信息，重新計算地震屬性和排列組合，分析地層傾角，進(jìn)行構(gòu)造導(dǎo)向濾波處理，然后提取多頻段地震數(shù)據(jù)，采用相干增強(qiáng)技術(shù)精細(xì)刻畫小斷層。

2.4.2 技術(shù)進(jìn)展

針對受不同性質(zhì)、不同尺度斷裂控制的儲層預(yù)測，在以下3個方面取得進(jìn)展：

（1）逆沖走滑斷裂形成的斷溶體識別。由于斷距小，易受地震波調(diào)諧效應(yīng)影響，識別難度較大。技術(shù)對策主要有：①提取地震屬性敏感信息，并制定敏感地震屬性組合，具體過程為首先分析地層傾角，進(jìn)行構(gòu)造導(dǎo)向濾波處理，然后提取多頻段地震數(shù)據(jù)，最后采用多尺度體曲率、相干、方差、邊緣檢測、傾角、螞蟻體、斷層形態(tài)指數(shù)等計算方法和主成分分析屬性融合技術(shù)，取得更好的裂縫識別效果（圖3）；②應(yīng)用較新的最大似然法斷裂系統(tǒng)預(yù)測計算方法［29］，通過對地震數(shù)據(jù)體掃描，計算數(shù)據(jù)樣點之間的相似性，獲得斷裂發(fā)育的最可能位置及概率；③利用OVT域數(shù)據(jù)五維地震裂縫預(yù)測等技術(shù)的優(yōu)勢［30］，為解決該類斷裂預(yù)測的難題提供了新的手段。

（2）斷溶體微裂縫系統(tǒng)（特別是溶蝕縫）的識別。這類裂縫系統(tǒng)受構(gòu)造影響較小，地震響應(yīng)弱，識別難度大，因此需要依據(jù)溶蝕縫受暴露面、沉積相帶控制的規(guī)律，在各向異性介質(zhì)方位AVO分析的基礎(chǔ)上，利用自適應(yīng)AVO疊前各向異性檢測技術(shù)，消除各項同性后進(jìn)行疊前裂縫檢測，從而克服了常規(guī)疊加處理的缺陷，使地震資料的分辨率得到大幅度提高，從而使裂縫檢測結(jié)果更加可靠。

（3）斷溶體儲層邊界識別技術(shù)。由于斷溶體受斷裂及巖性的雙重影響，因此確立基底斷裂精細(xì)描述、有利巖相分析、精細(xì)地震屬性分析的技術(shù)路線，采用各向異性高斯濾波器的梯度結(jié)構(gòu)張量分析（振幅梯度對三維地震數(shù)據(jù)體圖像進(jìn)行紋理分析）方法，得到較準(zhǔn)確的傾角、反映沉積結(jié)構(gòu)的混沌和橫向梯度等，再用傾角和相干數(shù)據(jù)體結(jié)合得到高精度的相干和曲率來精細(xì)刻畫斷裂系統(tǒng)及巖相，從而實現(xiàn)斷溶體儲層邊界識別［31-34］。

圖3 應(yīng)用常規(guī)技術(shù)與新屬性融合技術(shù)識別斷裂-裂縫的效果對比Fig.3 Effect comparison of conventional technology and new attribute fusion technology in identifying fault-fracture

2.5 礁灘體地震識別技術(shù)

2.5.1技術(shù)現(xiàn)狀

礁灘儲集體預(yù)測主要依據(jù)地震剖面上直接和間接的識別標(biāo)志（地震反射特征）［35］。直接標(biāo)志包括外部和內(nèi)部特征：外部特征表現(xiàn)為丘狀和透鏡狀地震反射，礁灘體外部邊緣常出現(xiàn)上超及繞射等特有的地震反射現(xiàn)象；內(nèi)部特征表現(xiàn)為振幅、頻率和相位的連續(xù)性及結(jié)構(gòu)與圍巖有較大的差別，礁灘內(nèi)部反射較為雜亂或無反射。間接標(biāo)志是由于速度差異，在礁灘體部位常出現(xiàn)上拉或下拉及在礁灘體上方有披覆現(xiàn)象，波形聚類是地震相分析的常規(guī)手段，也是巖相和沉積相分析的基礎(chǔ)，可以表征塊狀介質(zhì)厚層的構(gòu)形特征。

2.5.2技術(shù)進(jìn)展

依據(jù)地震反射特征預(yù)測礁灘體存在多解性，隨著礁灘儲層勘探開發(fā)的深入，需要進(jìn)行更為精細(xì)的地震表征技術(shù)。在礁灘地質(zhì)模型解剖認(rèn)識的基礎(chǔ)上，隨著地震處理手段和礁灘體成像精度的提高，礁灘儲層的地震預(yù)測技術(shù)取得了重要進(jìn)展，主要體現(xiàn)在3個方面：

（1）臺地邊緣礁灘體沉積構(gòu)型地震描述技術(shù)。通過對儲層類型、物性、厚度、測試結(jié)果及頻譜特征、空間位置、幾何形態(tài)等主要儲層特征參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，明確礁灘復(fù)合體外部多為不對稱的正向楔狀體，內(nèi)幕主要存在串珠狀強(qiáng)振幅、非串珠弱振幅等多種優(yōu)質(zhì)儲層地震響應(yīng)特征［36-38］。

（2）臺內(nèi)泛灘儲層地震預(yù)測技術(shù)。引進(jìn)“埋藏深度約束的相控”概念，“相”就是一個由單井解釋的巖性、物性、含油性定義的巖層類別，不同的巖層類別代表了不同的彈性參數(shù)組合 （巖石物理參數(shù)組合），在深度趨勢約束下，用地震彈性參數(shù)將其區(qū)分，結(jié)合貝葉斯分類算法參與地震反演，達(dá)到泛灘儲層分布預(yù)測的目的。

（3）臺內(nèi)相帶分異地震多屬性分析技術(shù)。碳酸鹽臺內(nèi)沉積體系存在面狀和塊狀2種沉積特征。因此，需要尋求能表征這2種沉積特征的地震屬性，經(jīng)分析分別確定為地震結(jié)構(gòu)類信息與沉積屬性類信息，通過融合這2種屬性來表征碳酸鹽臺內(nèi)沉積結(jié)構(gòu)［39］。同時，采用波阻抗反演和基于調(diào)諧與分頻分析的高分辨率儲層預(yù)測技術(shù)，提高礁灘體的分辨能力與刻畫精度，從而刻畫臺地內(nèi)部巖相分異特征。

2.6 白云巖體地震識別技術(shù)

2.6.1技術(shù)現(xiàn)狀

常規(guī)晶粒白云巖地震儲層預(yù)測技術(shù)主要是通過井-震儲層標(biāo)定、波阻抗反演或提取多種與儲層有關(guān)的地震屬性，繼而建立不同地震屬性與某些地質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性，包括明確地震屬性中的振幅、阻抗、頻率及能量衰減等4種基本類型參數(shù)的特征意義［40］，從而實現(xiàn)晶粒白云巖儲層地震預(yù)測。然而，白云巖巖相識別存在2個難點：一是巖相非均質(zhì)性強(qiáng)，單靠測井?dāng)?shù)據(jù)，無法掌握巖相橫向變化快的特點；二是地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，晶粒白云巖與泥灰?guī)r呈薄互層出現(xiàn)，各反射界面之間的反射波彼此干涉，地質(zhì)特征解譯尚不夠清晰，在缺乏井-震數(shù)據(jù)有效結(jié)合的情況下,單靠地震剖面很難識別出白云巖巖相的邊界。

2.6.2技術(shù)進(jìn)展

針對白云巖儲層預(yù)測的難點，本文研究通過技術(shù)攻關(guān)在以下3個方面取得進(jìn)展：

（1）白云巖儲層巖石物理敏感參數(shù)分析技術(shù)。白云石含量高低對儲層儲集性能有較大影響［41］，這為應(yīng)用地震屬性識別層序格架內(nèi)白云巖儲層分布提供了理論依據(jù)。在開展鉆井取心段測井巖性識別的基礎(chǔ)上，通過巖石物理分析明確楊氏模量與縱橫波的速度比能夠識別白云石含量，而通過楊氏模量與白云石含量的統(tǒng)計回歸可以確定白云石含量與楊氏模量的關(guān)系。據(jù)此，在疊前彈性參數(shù)反演的基礎(chǔ)上，利用重構(gòu)單井白云石含量曲線進(jìn)行白云石含量反演，確定高白云石含量的儲層平面及縱向分布特征。最后綜合應(yīng)用疊后地震反演獲得的波阻抗值和疊前地震反演獲得的縱橫波速度比，實現(xiàn)對白云巖儲層的預(yù)測［42-45］。

（2）白云石化灘相控建模技術(shù)。采用貝葉斯-蒙特卡洛隨機(jī)模擬相控建模和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，自動建立地震相與測井 “白云石化灘相”之間的對應(yīng)關(guān)系，這樣不僅可以模擬波阻抗，而且可以模擬任何對白云石化灘相儲層敏感的曲線，模擬結(jié)果在縱向上與測井資料的分辨率保持一致，橫向上與地震分辨率一致，從而精細(xì)預(yù)測白云巖儲層、流體、物性的空間分布。

（3）內(nèi)幕白云巖巖溶儲層預(yù)測技術(shù)。首先通過地震純波數(shù)據(jù)的相對波阻抗計算，獲得純波相對波阻抗體；再對地震純波數(shù)據(jù)體進(jìn)行地層Q吸收因子計算，獲得地層Q吸收數(shù)據(jù)體；然后構(gòu)建相對波阻抗與Q吸收數(shù)據(jù)體的融合公式，以及統(tǒng)計已鉆井儲層阻抗及吸收因子信息優(yōu)化雙屬性融合參數(shù)；最后利用新型融合參數(shù)的數(shù)據(jù)體來預(yù)測儲層分布。

3 應(yīng)用實效分析

碳酸鹽巖儲層地震預(yù)測技術(shù)進(jìn)展為儲層分布預(yù)測提供了技術(shù)支撐。由于儲層的成因和分布受多種因素控制，所以各個地區(qū)的儲層預(yù)測需要針對相應(yīng)的地質(zhì)要素進(jìn)行地震識別技術(shù)的組合應(yīng)用，達(dá)到綜合預(yù)測儲層分布的目的。

3.1 巖溶儲層地震預(yù)測應(yīng)用實效

這類儲層的地震識別，需要應(yīng)用不整合面識別和巖溶儲層地震識別2項關(guān)鍵技術(shù)，綜合預(yù)測巖溶縫洞的分布。本文以塔里木盆地輪古西奧陶系潛山巖溶儲層預(yù)測為例［24，27］，展示這兩項關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用實效。

輪古西地區(qū)位于塔北隆起輪南低凸起，奧陶系鷹山組油藏的埋深超過5600m，儲層發(fā)育受不整合面和表生巖溶作用控制，儲集空間以大型巖溶縫洞為主。首先通過對研究區(qū)46口鉆井巖溶洞穴的測井識別和統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)不整合面之下發(fā)育4層巖溶縫洞體（圖4）：第1層厚度為80～100m，第2層厚度為110～160 m，第3層厚度為120～175m，第4層厚度為120～180m，儲集空間均為縫洞-孔洞儲層。據(jù)此，在古地貌恢復(fù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用不整合面識別和巖溶縫洞分層地震解釋技術(shù)，對這4層巖溶縫洞體進(jìn)行平面分布預(yù)測（圖5）。

從圖5可以看出，巖溶殘丘及巖溶溝谷是主要的古地貌形態(tài)（圖5中黃色代表巖溶臺地，藍(lán)色代表巖溶洼地，深藍(lán)色線條為巖溶溝谷)，自東向西可劃分為巖溶臺地、巖溶斜坡和巖溶洼地三級巖溶地貌，在地表相連的巖溶溝谷形成古明河，而在潛山面以下相連的洞穴則形成暗河。奧陶系鷹山組巖溶儲層主要為泥晶灰?guī)r、亮晶砂屑灰?guī)r,其中裂縫和溶蝕孔洞相互溝通，形成了以縫洞系統(tǒng)為主要儲集空間的碳酸鹽巖儲集體。

圖4 塔北輪古西奧陶系潛山巖溶洞穴縱向發(fā)育統(tǒng)計圖Fig.4 Longitudinal development statistics of karst caves of Ordovician buried hill in west Lungu of Tabei Uplift,Tarim Basin

圖5 塔北輪古西奧陶系潛山巖溶儲層分層預(yù)測圖（據(jù)參考文獻(xiàn)［24］）Fig.5 Stratigraphic prediction map of karst reservoir of Ordovician buried hill in west Lungu of Tabei Uplift,Tarim Basin(cited from literature ［24］)

3.2 斷溶體儲層地震預(yù)測應(yīng)用實效

這類儲層的地震識別，需要應(yīng)用斷裂系統(tǒng)和巖溶縫洞識別2項關(guān)鍵技術(shù)。本文以塔北哈拉哈塘油田奧陶系潛山區(qū)斷溶體儲層預(yù)測為例［32］，展示這2項地震儲層預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用實效。

哈拉哈塘油田位于塔北隆起輪南低凸起的西部斜坡帶，被滿加爾、草湖等生排烴凹陷環(huán)繞，儲層受斷裂控制明顯，巖溶洞穴沿斷裂分布，是典型的斷溶體油氣藏。目的層奧陶系各組地層平緩，整體表現(xiàn)為向東南方向傾斜的單斜構(gòu)造,現(xiàn)今構(gòu)造面貌是多期構(gòu)造運動疊加改造的結(jié)果，斷裂展布及發(fā)育受控于多期次的構(gòu)造運動。采用斷溶體油藏斷裂系統(tǒng)解釋技術(shù)和巖溶縫洞識別技術(shù)（圖6），首先進(jìn)行斷層分層系解釋，為斷裂分段評價提供基礎(chǔ)資料，并解釋不同斷裂帶之間、同一斷裂不同發(fā)育段之間含油氣規(guī)模的差異；然后，在斷裂系統(tǒng)識別的基礎(chǔ)上進(jìn)行斷溶體劃分和評價（如圖7，等值線為儲層厚度，紅線為斷溶體油藏單元邊界）。斷溶體劃分和評價為斷溶體油藏勘探和高效開發(fā)井部署實現(xiàn)由點狀溶洞向溶蝕斷裂面的轉(zhuǎn)變發(fā)揮了重要的作用，鉆井成功率由65%提高到82%。

圖6 塔北哈拉哈塘油田奧陶系潛山區(qū)結(jié)構(gòu)張量地震屬性斷裂預(yù)測剖面圖Fig.6 Fracture prediction profile of structural tensor seismic attribute of Ordovician buried hill in Halahatang oilfield of Tabei Uplift,Tarim Basin

圖7 塔北哈拉哈塘油田奧陶系潛山區(qū)斷溶體油藏邊界劃分及評價圖Fig.7 Boundary division and evaluation map of fault-karst reservoir of Ordovician buried hill in Halahatang oilfield of Tabei Uplift,Tarim Basin

3.3 礁灘儲層地震預(yù)測應(yīng)用實效

以四川盆地龍女寺地區(qū)寒武系龍王廟組為例展示礁灘儲層預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用實效。四川盆地龍王廟組沉積期發(fā)育典型的碳酸鹽緩坡，在緩坡背景下，隨海平面升降發(fā)生的高能帶側(cè)向遷移，造成臺內(nèi)規(guī)模發(fā)育的泛灘呈準(zhǔn)層狀大面積分布，并發(fā)生白云石化。龍王廟組顆粒灘白云巖儲層無論是側(cè)向上還是垂向上均具有強(qiáng)烈的非均質(zhì)性，顆粒灘（主要為砂屑白云巖）是孔隙的載體，灘間的泥晶白云巖較為致密，導(dǎo)致側(cè)向上儲層與致密層相互交替。顆粒灘主要發(fā)育于向上變淺旋回的上部，并受層序界面控制，垂向上多套發(fā)育，相互疊置。所以緩坡臺地背景下的白云石化灘體識別是龍王廟組儲層預(yù)測的關(guān)鍵。

在井-震標(biāo)定的基礎(chǔ)上，應(yīng)用臺地類型、礁灘體和白云巖體地震識別這3項技術(shù)進(jìn)行儲層預(yù)測：首先基于地震層序地層體，在關(guān)鍵層序界面切片上進(jìn)行巖相劃分，引入巖相信息，建立統(tǒng)計巖石物理巖相模型；然后構(gòu)建基于巖相約束的目標(biāo)反演函數(shù)，利用統(tǒng)計巖石物理巖相模型產(chǎn)生包含巖相信息的彈性參數(shù)與儲層物性參數(shù)訓(xùn)練樣本集；最后利用訓(xùn)練樣本集，對基于巖相約束的目標(biāo)反演函數(shù)進(jìn)行求解，獲得川中龍王廟組白云巖儲層分布預(yù)測圖（圖8）。龍王廟組顆粒灘儲層主要發(fā)育于龍王廟組上段，受海岸線控制，海岸線的遷移導(dǎo)致顆粒灘大面積分布。通過地震識別技術(shù)的應(yīng)用使礁灘體預(yù)測驗證吻合率由原來的76%提高到93%。

3.4 晶粒白云巖儲層地震預(yù)測技術(shù)應(yīng)用實效

這類儲層的地震識別，需要應(yīng)用不整合面、斷裂系統(tǒng)、白云巖體地震識別3項關(guān)鍵技術(shù)。本文以川東地區(qū)棲霞組晶粒白云巖儲層預(yù)測為例，展示這3項技術(shù)的應(yīng)用實效。

川東地區(qū)棲霞組儲層的主要巖性是晶粒白云巖(殘余顆粒白云巖和中—細(xì)晶白云巖),溶蝕孔洞、殘余粒間孔、生物體腔孔和裂縫是主要儲集空間,顆粒灘亞相、準(zhǔn)同生溶蝕作用是儲層形成的主控因素,其中顆粒灘是儲層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)和原生孔隙的載體,準(zhǔn)同生溶蝕作用將原生孔隙擴(kuò)溶成孔洞,是改善儲集空間的關(guān)鍵。因此不整合面識別和相控反演是預(yù)測該類儲層分布的關(guān)鍵技術(shù)手段。

圖8 川中龍王廟組顆粒灘白云巖儲層預(yù)測Fig.8 Prediction of granulated shoal dolomite reservoir of Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin

利用不整合面識別技術(shù)系列中的層序界面分離法去除低頻旋回層序界面的地震波形，剩余地震波形的變化反映了次級旋回沉積環(huán)境和巖性組合的空間變化，同時使地震剖面上的斷裂系統(tǒng)更加清晰（圖9），更能表征儲層受層序界面及斷裂控制的發(fā)育特征。然后針對剩余地震波形數(shù)據(jù)體，采用貝葉斯-蒙特卡洛隨機(jī)模擬相控建模和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，自動建立地震相與測井 “白云石化灘相”之間的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)合波阻抗模擬，較好地達(dá)到晶粒白云巖儲層地震預(yù)測的效果。通過該技術(shù)的運用，刻畫了川東地區(qū)棲霞組晶粒白云巖儲層的分布，白云巖儲層為低阻抗響應(yīng)特征（見圖10紅色部分）。

圖9 川東檀木場地區(qū)去除不整合面技術(shù)應(yīng)用前后地震剖面Fig.9 Seismic profiles before and after application of unconformity surface removal technology in Tanmuchang area in east Sichuan Basin

圖10 川東檀木場地區(qū)棲霞組晶粒白云巖儲層預(yù)測分布圖（波阻抗反演）Fig.10 Prediction map of crystalline dolomite reservoir of Qixia Formation in Tanmuchang area of east Sichuan Basin(impedance inversion)

3.5 膏質(zhì)白云巖儲層地震預(yù)測技術(shù)應(yīng)用實效

這類儲層的地震識別，需要應(yīng)用不整合面、相控反演地震識別2項關(guān)鍵技術(shù)。本文以鄂爾多斯盆地馬家溝組上組合白云巖儲層預(yù)測為例，展示這2項技術(shù)的應(yīng)用實效。

鄂爾多斯盆地東南部地區(qū)馬家溝組上組合（馬五1—馬五4）受海進(jìn)—海退旋回性變化的影響，沉積環(huán)境為碳酸鹽臺地背景下的蒸發(fā)潮坪，沉積微相主要發(fā)育泥質(zhì)白云巖坪、灰質(zhì)白云巖坪、膏質(zhì)白云巖坪和含膏白云巖坪，巖石類型主要有含膏細(xì)—粉晶白云巖、砂屑白云巖、粉晶白云巖和含灰白云巖，這一時期蒸發(fā)和暴露作用較強(qiáng)，主要發(fā)育膏質(zhì)白云巖風(fēng)化殼儲層。依據(jù)地質(zhì)認(rèn)識，首先識別不整合面，構(gòu)建能夠反映地質(zhì)特征的低頻初始模型，同時通過構(gòu)建地震巖石物理模型，建立了地球物理參數(shù)和儲層巖性間的對應(yīng)關(guān)系（圖11），這為上組合白云巖儲層和含氣性預(yù)測奠定了理論基礎(chǔ)。研究表明：橫波波阻抗基本能夠區(qū)分白云巖，泊松比或拉梅系數(shù)能識別有效含氣儲層（中—粗晶白云巖）（圖12）。

圖11 鄂爾多斯盆地東南部地區(qū)馬家溝組上組合巖石物理分析圖版Fig.11 Petrophysical analysis chart of upper assemblage of Majiagou Formation in Southeast Ordos Basin

圖12 鄂爾多斯盆地東南部地區(qū)馬家溝組上組合膏質(zhì)白云巖相控有效儲層預(yù)測剖面圖Fig.12 Prediction profile of effective reservoir controlled by gypsum and dolomite of upper assemblage of Majiagou Formation in Southeast Ordos Basin

4 結(jié) 論

本文開展了地質(zhì)-測井-地震一體化的碳酸鹽巖儲層地震預(yù)測技術(shù)攻關(guān)，形成了基于碳酸鹽巖儲層成因和分布規(guī)律地質(zhì)認(rèn)識、儲層地質(zhì)模型約束的地震儲層預(yù)測技術(shù)，并取得良好的應(yīng)用實效。

（1）形成了臺地類型及巖相特征地震識別、層序界面（不整合面、巖溶界面）地震識別、巖溶儲層地震識別、斷溶體儲層地震識別、礁灘體地震識別和白云巖體地震識別等6項技術(shù)，為巖溶儲層、礁灘儲層和白云巖儲層預(yù)測提供了技術(shù)手段。

（2）針對不同成因類型碳酸鹽巖儲層，在明確其分布主控因素的基礎(chǔ)上，優(yōu)選地震儲層預(yù)測技術(shù)組合，在塔里木盆地、四川盆地和鄂爾多斯盆地的巖溶儲層、礁灘儲層和白云巖儲層預(yù)測中取得了良好的應(yīng)用實效，儲層預(yù)測驗證吻合率提高了20%以上。