李 維 陳 剛 王東學(xué) 韓 寶 王振林 齊洪巖

(①中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依 834000； ②中國石油大學(xué)(北京)非常規(guī)油氣科學(xué)技術(shù)研究院，北京 102249； ③中國石油新疆油田公司油藏評價(jià)處，新疆克拉瑪依 834000)

1 概況

吉木薩爾凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地東部，二疊系蘆草溝組發(fā)育頁巖、薄層砂質(zhì)云巖和云質(zhì)粉砂巖，為主要烴源巖，也是頁巖油賦存層系[1-2]，具有典型的“自生自儲”特點(diǎn)，分布范圍達(dá)到1278km2(圖1)。蘆草溝組地層厚度為25～300m，平均為200m；埋深為800～4500m，平均為3570m；發(fā)育2套“甜點(diǎn)”，橫向分布穩(wěn)定，上“甜點(diǎn)”厚度為8～26m，下“甜點(diǎn)”厚度為12～40m[3]。

圖1 吉木薩爾凹陷構(gòu)造圖

近幾年，吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油勘探取得重大突破，自 2011 年起，經(jīng)鉆探證實(shí)蘆草溝組整體含油，估算資源量達(dá)15.8×108t，已成為中國最現(xiàn)實(shí)的陸相頁巖油規(guī)模建產(chǎn)區(qū)[4-5]。該區(qū)相繼開展了直井開發(fā)試驗(yàn)、水平井提產(chǎn)試驗(yàn)，2016—2017年，部署并實(shí)施了兩口開發(fā)試驗(yàn)水平井，初期日產(chǎn)油突破百噸，形成了水平井+體積壓裂的主體開發(fā)技術(shù)[6-7]。2018—2020年，按照“直井控面、水平井提產(chǎn)”的開發(fā)理念，開展工廠化作業(yè)，創(chuàng)建國家首個(gè)陸相頁巖油示范區(qū)。

由于受地震資料品質(zhì)的限制，以往的勘探、開發(fā)成果不能有效識別微小斷層，同時(shí)由于井網(wǎng)密度較低，鉆井?dāng)?shù)據(jù)沒有揭示斷層的影響，因此普遍認(rèn)為吉木薩爾凹陷斷層不發(fā)育，為一簡單的單斜構(gòu)造[8]。隨著開發(fā)程度的提高、工廠化作業(yè)的開展，井網(wǎng)密度逐漸增大，微小斷層明顯影響開發(fā)進(jìn)程，導(dǎo)致鉆井鉆進(jìn)和壓裂過程中多次發(fā)生復(fù)雜事故：①在水平井鉆進(jìn)過程中鉆遇斷層，易發(fā)生油層鉆遇落空和井漏，不僅降低了油層鉆遇率，同時(shí)延長了鉆采周期，增加了施工成本；②受斷層影響，水平井體積壓裂過程發(fā)生嚴(yán)重竄擾，不僅降低了本井壓裂效果，同時(shí)對鄰井產(chǎn)生壓裂干擾[9]，致使鄰井生產(chǎn)異常，產(chǎn)量降低；③受斷層影響，估算的斷層附近的地層傾角不準(zhǔn)確，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的井軌跡貼頂/貼底，甚至鉆出目的層，地層傾角的突變增加了水平井軌跡調(diào)整難度。

開發(fā)實(shí)踐證實(shí)，蘆草溝組甜點(diǎn)段微小斷層非常發(fā)育，嚴(yán)重影響開發(fā)效果，因而對微小斷層的精細(xì)描述尤為重要。以往僅依賴常規(guī)測井、成像測井以及野外露頭識別該區(qū)微小斷層[10-11]，僅限于單井裂縫識別，無法有效獲得微小斷層的平面展布形態(tài)。目前主要利用疊前/疊后地震數(shù)據(jù)計(jì)算波形的幾何特征識別斷層[12-14]，但對地震數(shù)據(jù)信噪比要求較高，且難以預(yù)測斷層的開啟性。利用低信噪比地震數(shù)據(jù)的幾何屬性刻畫斷層多解性強(qiáng)，噪聲干擾增加了斷層識別難度，因此一般在提取地震屬性前要對原始地震數(shù)據(jù)濾波[15]，以降低噪聲干擾。本文以吉木薩爾蘆草溝組頁巖油層為例，采用基于橫、縱向組合的卡爾曼濾波技術(shù)和地震屬性提取技術(shù)，結(jié)合鉆井、壓裂、水平井生產(chǎn)動態(tài)等數(shù)據(jù)刻畫頁巖油甜點(diǎn)段微小斷層開啟性，進(jìn)而指導(dǎo)水平井開發(fā)部署。

2 微小斷層識別與發(fā)育特征

2.1 微小斷層識別

吉木薩爾蘆草溝組頁巖為一套濱淺湖—半深湖相細(xì)粒混積巖，自下而上分為蘆一段(P2l1)、蘆二段(P2l2)，主要為陸源碎屑與湖相碳酸鹽組分混合沉積，源儲一體，源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，儲層硬度較小。由新采集的高密度三維地震資料可見：①目的層蘆草溝組地震頻寬為8～72Hz，主頻約為38Hz(圖2)，目的層速度為4000m/s，因此地震可分辨斷距約10m的斷層。②地震同相軸沒有明顯的錯(cuò)斷特征，但鉆井已證實(shí)甜點(diǎn)段發(fā)育微小斷層。實(shí)鉆結(jié)果表明，微小斷層主要表現(xiàn)為波形相位發(fā)生明顯變化，一般情況下，斷距越大，同相軸扭曲程度越大(圖2藍(lán)色圈位置)，微小斷層地震響應(yīng)特征主要表現(xiàn)為同相軸有規(guī)律的扭曲。因此，通過波形相位變化可以有效識別微小斷層。

圖2 吉305井區(qū)Inline1155地震地質(zhì)解釋剖面

微小斷層地震響應(yīng)特征表明，利用曲率屬性可以有效識別微小斷層。曲率描述的是曲線上任意一點(diǎn)的彎曲程度，可表示為曲線上某點(diǎn)的角度與弧長變化率之比。

曲率分為二維面曲率和三維體曲率，其中二維面曲率因缺乏傾角信息，其結(jié)果不能真實(shí)反映地質(zhì)構(gòu)造，因此可將三維地震數(shù)據(jù)體先轉(zhuǎn)化為傾角數(shù)據(jù)體，再根據(jù)傾角數(shù)據(jù)體計(jì)算其中任意點(diǎn)的曲率，進(jìn)而得到三維體曲率。過三維空間內(nèi)某點(diǎn)的曲面可以產(chǎn)生任意多個(gè)曲率，其中最有用的是那些正交于曲面投影平面的曲率組合，稱之為法曲率，不同的法曲率可以構(gòu)成相應(yīng)的曲率屬性。曲率在20世紀(jì)90年代中期引入地震解釋流程，屬于幾何屬性，用于描述地震波形的幾何變化，與地下反射體的彎曲程度相對應(yīng)。其中，高斯曲率僅反映斷層、裂縫等斷裂構(gòu)造，平均曲率可以反映構(gòu)造落差，最大正、負(fù)曲率可有效描述斷層、裂縫等斷裂構(gòu)造[16]。通過計(jì)算原始地震數(shù)據(jù)最大正、負(fù)曲率體識別和刻畫微小斷層，利用構(gòu)造解釋層位提取甜點(diǎn)段中部原始地震數(shù)據(jù)平面曲率。在某些情況下地震資料受噪聲干擾較嚴(yán)重，而曲率對噪聲十分敏感，這將大大降低利用曲率屬性刻畫微小斷層的精度。當(dāng)最大正曲率受噪聲干擾嚴(yán)重時(shí)，在平面上多呈無規(guī)律的網(wǎng)狀、散點(diǎn)狀，斷層分布規(guī)律不清(圖3a)。最大負(fù)曲率(絕對值)可以較好地識別區(qū)域大斷裂，但噪聲干擾嚴(yán)重時(shí)對微小斷層識別難度大(圖3b)。

圖3 原始地震數(shù)據(jù)最大正(a)、負(fù)(b)曲率

為降低噪聲干擾，精確刻畫微小斷層平面展布規(guī)律，需對原始地震數(shù)據(jù)濾波處理，提高地震資料信噪比。在實(shí)際地震資料采集、處理過程中，受覆蓋次數(shù)影響，滿覆蓋范圍內(nèi)地震數(shù)據(jù)信噪比較高，靠近工區(qū)邊界，信噪比逐漸降低。噪聲主要集中在信號的高頻段，特別是高頻噪聲往往導(dǎo)致利用二維面曲率難以有效識別微小斷層。因此，選取合適的濾波方法壓制噪聲非常必要，本文采用基于橫、縱向組合的卡爾曼濾波技術(shù)進(jìn)行去噪。

首先，建立地震道之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方程

(1)

其次，建立地震道的測量方程

(2)

根據(jù)式(1)，就可以優(yōu)化Xk，那么對應(yīng)Xk的標(biāo)準(zhǔn)差Pk的更新公式為

(3)

式中：Pk、Pk-1分別為第k道和第k-1道的標(biāo)準(zhǔn)差；Rk為Pk更新過程中的誤差標(biāo)準(zhǔn)差。

根據(jù)地震道狀態(tài)的預(yù)測結(jié)果和地震道測量值，可以最優(yōu)化估算Xk

(4)

(5)

這里Qk為系統(tǒng)過程的標(biāo)準(zhǔn)差。

為了最優(yōu)化估計(jì)Xk+1，需得到更新的P′k，即

P′k=Pk(I-K)

(6)

基于卡爾曼濾波原理建立的濾波模式，在確定P0、Rk和Qk后就可對地震資料進(jìn)行橫向?yàn)V波。這里，P0取開始濾波的第一道的標(biāo)準(zhǔn)差，而針對沉積巖地層，相鄰地震道之間的差異可近似看成平穩(wěn)的隨機(jī)高斯白噪聲。因此，Rk、Qk分別為

(7)

Qk=Ak[std(Xk-Xk-1)+std(Xk+1-Xk)]

(8)

式中std表示取標(biāo)準(zhǔn)差。

卡爾曼濾波原理采用橫向和縱向迭代循環(huán)濾波次數(shù)之比為2∶1的迭代循環(huán)組合濾波模式，在濾波效率和效果上均優(yōu)于一般平滑濾波、單獨(dú)橫向或縱向迭代循環(huán)濾波[17]。該濾波器可以有效提高地震數(shù)據(jù)信噪比和地震同相軸的橫向連續(xù)性，消除因前期處理存在的假不連續(xù)現(xiàn)象，得到高信噪比、高保真地震數(shù)據(jù)。由濾波后地震數(shù)據(jù)的最大正曲率(圖4a)和最大負(fù)曲率(圖4b)可見，噪聲得到明顯壓制，有效信號更突出，較好地識別了微小斷層。

2.2 微小斷層發(fā)育特征

由圖4可見，微小斷層在全區(qū)較發(fā)育。由圖4a可見，微小斷層集中發(fā)育在吉37井附近，即：吉37井以東主要發(fā)育北東—南西向斷層；吉37井西南方向主要發(fā)育北東—南西和北西—南東向兩組相互切割的微小斷層(圖4a黑色圈位置)；吉37井以北曲率屬性特征多呈孤立的點(diǎn)狀，線性構(gòu)造不明顯。結(jié)合地震剖面分析認(rèn)為，該區(qū)域以噪聲干擾為主，并零星分布一些微小斷層。

最大負(fù)曲率屬性識別斷層效果較好，其中區(qū)域性大斷裂位于吉36井、吉30井附近，呈近南北向展布，微小斷層集中發(fā)育在吉37井、吉39井附近(圖4b)。其中：吉37井以東主要發(fā)育多組北東—南西向微小斷層，彼此平行展布；吉37井西南方向主要發(fā)育北東—南西和北西—南東向兩組相互切割且呈網(wǎng)狀分布的微小斷層，這與最大正曲率屬性識別結(jié)果一致(圖4b黑色圈位置)；吉39井以西發(fā)育近南北向的區(qū)域性大斷裂，在該斷裂以東發(fā)育多組北東—南西向呈雁列式展布的微小斷層，以走滑斷層為主，斷層延伸長度約為2km。上述呈雁列式展布的微小斷層將早期形成的近南北向斷層切割，形成了兩組相互交切的復(fù)雜斷裂系統(tǒng)(圖4b藍(lán)色圈位置)。

圖4 濾波后地震數(shù)據(jù)最大正(a)、負(fù)(b)曲率

3 斷層開啟性預(yù)測

斷層能作為流體運(yùn)移的通道，則斷層表現(xiàn)為開啟性；反之，斷層起封閉作用，阻礙流體流動。斷層一般不是一個(gè)簡單的面，而是由一系列破裂面或次級斷層組成的帶，當(dāng)斷層表現(xiàn)為開啟性時(shí)，大量的開口裂隙作為流體流動的通道，使斷層穿過的沉積層從下到上成為一個(gè)開放系統(tǒng)，流體可以沿?cái)鄬泳植康母邼B透帶快速上移到淺層。高崗等[18]分析了斷塊油氣藏的特征，認(rèn)為斷層基本都有不同程度的絕對開啟性，而封閉性是相對的，影響斷層開啟性的因素主要包括構(gòu)造應(yīng)力的強(qiáng)弱、方向、泥巖涂抹、破碎帶厚度、成巖作用以及破裂面的張開程度等。

3.1 微小斷層開啟性識別

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷，凹陷經(jīng)歷了海西、印支、燕山、喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動，但凹陷內(nèi)構(gòu)造活動相對較弱。目的層二疊系蘆草溝組儲層巖性主要為頁巖、薄層砂質(zhì)云巖和云質(zhì)粉砂巖。張?jiān)漆摰萚11]利用野外露頭觀察、巖心觀察、巖石薄片觀察等手段發(fā)現(xiàn)，該區(qū)蘆草溝組在印支期形成的近南北向構(gòu)造裂縫幾乎被方解石完全充填，燕山早期形成的北東—南西向和晚燕山期形成的北西—南東向構(gòu)造裂縫僅部分被方解石充填。成巖作用和破裂面的張開程度為本區(qū)斷層開啟性的主控因素，破裂面的張開程度越大，成巖作用越弱，裂縫未被充填，斷層的開啟性越大。由于不同的構(gòu)造擠壓/拉張程度導(dǎo)致斷層內(nèi)破裂面的不同裂隙張開程度，地層的變形程度和變形方向與裂隙張開程度往往是相關(guān)聯(lián)的。

曲率可以定量表征地質(zhì)體變形程度和變形方向。曲率一般包括最大曲率、最小曲率、高斯曲率、平均曲率等。其中：最大正曲率一般表征正向構(gòu)造最大彎曲程度，在張性應(yīng)力場下，正向構(gòu)造一般處于拉張狀態(tài)，斷層一般呈開啟狀態(tài)；最大負(fù)曲率一般表征負(fù)向構(gòu)造最大彎曲程度，負(fù)向構(gòu)造一般處于擠壓狀態(tài)，斷層一般處于封閉狀態(tài)[19]。優(yōu)選僅對微小斷層響應(yīng)明顯的最大正、負(fù)曲率再結(jié)合斷層走向預(yù)測微小斷層開啟性是可行的。

近年Nissen等[20]及 Guo等[21]利用疊后地震資料曲率屬性計(jì)算方位強(qiáng)度預(yù)測裂縫的開啟性。陳志剛等[22]利用疊后地震資料的方位強(qiáng)度屬性預(yù)測開啟裂縫，首次將曲率方位強(qiáng)度屬性用于碳酸鹽巖儲層裂縫預(yù)測。本文在凹陷區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動相對較弱、甜點(diǎn)段微小斷層各向異性較弱的背景下，結(jié)合頁巖儲層源儲一體、儲層硬度較小的特性預(yù)測裂縫的開啟性。首先，應(yīng)用橫、縱向組合卡爾曼濾波技術(shù)對原始地震數(shù)據(jù)濾波。由于斷層各向異性較弱，為保證資料具有較高的信噪比，本文不對濾波后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分方位處理，直接求取最大正、負(fù)曲率體；其次，利用構(gòu)造解釋層位提取甜點(diǎn)段平面曲率屬性，識別斷層及斷層平面組合；再次，根據(jù)識別的斷層統(tǒng)計(jì)井軌跡在斷點(diǎn)附近的鉆井井漏、壓裂竄擾以及地層傾角等數(shù)據(jù)；最后，統(tǒng)計(jì)曲率類型、曲率值以及斷層走向與鉆井井漏、壓裂竄擾、地層傾角的關(guān)系，首次建立了一套頁巖儲層微小斷層開啟性預(yù)測技術(shù)流程(圖5)。

圖5 頁巖儲層微小斷層開啟性預(yù)測技術(shù)流程

由甜點(diǎn)段平面曲率屬性可見：凹陷區(qū)最大正、負(fù)曲率絕對值以300～500ft-1的中等值為主(圖4綠色區(qū)域)；南部大型阜康斷裂帶曲率絕對值普遍大于500ft-1，集中于700～800ft-1(圖4紅色區(qū)域)。

3.2 微小斷層開啟性分類

吉木薩爾蘆草溝組頁巖油主要采用水平井+體積壓裂方式開發(fā)，在水平井鉆進(jìn)到體積壓裂過程中經(jīng)常遇到微小斷層。開啟性斷層往往造成井漏，不僅提高了鉆井成本，還耗費(fèi)大量鉆井時(shí)間，嚴(yán)重井漏導(dǎo)致水平井提前完鉆，降低水平段長度，進(jìn)而影響開發(fā)效果；封閉性斷層一般對水平井鉆進(jìn)、壓裂影響較小，因此如何有效避開危害性斷層，充分利用封閉性斷層對頁巖油高效開發(fā)至關(guān)重要。利用濾波后地震數(shù)據(jù)曲率屬性可以較好地識別斷層，利用曲率值和斷層走向可以定性地判斷微小斷層開啟性。為進(jìn)一步驗(yàn)證斷層開啟性，結(jié)合實(shí)際鉆井、錄井、壓裂、生產(chǎn)動態(tài)等數(shù)據(jù)落實(shí)斷層開啟性，進(jìn)而對微小斷層開啟性進(jìn)行分類。

3.2.1 開啟性微小斷層

圖6為過水平井A、B地震解釋剖面及正曲率平面圖。由圖可見：第一，②號斷層同相軸扭曲明顯，目的層內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)在斷層兩盤明顯錯(cuò)動(圖6a)，主要表現(xiàn)為正曲率構(gòu)造，且彎曲程度較大，最大正曲率值整體大于500ft-1(圖6b)；由地層微電阻率掃描成像(FMI)測井可以明顯看出不規(guī)則網(wǎng)狀縫非常發(fā)育，且無充填，進(jìn)一步證實(shí)②號斷層發(fā)育，且為開啟性斷層。第二，①號和②號斷層均有明顯的同相軸扭曲現(xiàn)象，但最大扭曲點(diǎn)位置不同，且彎曲變形程度不同。其中①號斷層位于斜面處，變形程度較弱，主要為負(fù)曲率構(gòu)造；②號斷層變形程度較強(qiáng)，主要為正曲率構(gòu)造(圖6c)，最大正曲率值整體大于500ft-1(圖6d)。因此，②號斷層為開啟性斷層，①號斷層呈擠壓狀態(tài)，表現(xiàn)為封閉性。開啟性微小斷層主要為呈雁列式展布的走滑斷層，斷距小(約為10m)，走向以北東—南西向?yàn)橹?，斷層延伸距離約為2km，正曲率值整體大于500ft-1。

圖6 過水平井A、B地震解釋剖面及正曲率平面圖(a)過水平井A地震剖面； (b)水平井A正曲率平面圖； (c)過水平井B地震剖面； (d)水平井B正曲率平面圖水平井A鉆至目的層P2l1，錄井見良好油氣顯示，側(cè)鉆水平段經(jīng)過②號斷層時(shí)，目的層丟失并伴有嚴(yán)重井漏，通過堵漏并上調(diào)井軌跡找回目的層。水平井B位于P2l2，鉆后錄、測井表明水平段巖性變化較小，水平段鉆進(jìn)過程中鉆井液密度維持在1.61～1.62g/cm3；在鉆至①號斷層時(shí)，并未發(fā)生井漏，在鉆至②號斷層時(shí)發(fā)生嚴(yán)重井漏，漏失鉆井液474.5m3

3.2.2 半開啟性微小斷層

圖7為實(shí)例井生產(chǎn)曲線及地震解釋剖面。由圖可見：第一，水平井C、D均鉆遇②號斷層，且均未發(fā)生井漏，但在2020年4月19日水平井D壓裂第4段時(shí)，水平井C生產(chǎn)異常，含水率突升，由穩(wěn)定含水64%上升到99%，日產(chǎn)油量由27t下降到0.8t。排除平面上其他井干擾，分析認(rèn)為受水平井D壓裂影響，②號斷層被“激活”，由半開啟性轉(zhuǎn)為開啟性，壓裂液沿著開啟斷層發(fā)生竄流導(dǎo)致水平井C生產(chǎn)異常，干擾天數(shù)達(dá)15天(圖7a)。第二，②號斷層地震響應(yīng)特征主要表現(xiàn)為同相軸扭曲(圖7b)，為扭曲程度較小的正曲率構(gòu)造，曲率值約為300ft-1(圖7c)。

圖7 實(shí)例井生產(chǎn)曲線及地震解釋剖面(a)水平井C生產(chǎn)曲線；(b)過水平井C地震剖面；(c)水平井C正曲率平面圖水平井C位于P2l2，為2019年的一口產(chǎn)能井，該井鉆進(jìn)過程未發(fā)生井漏，投產(chǎn)后生產(chǎn)效果較好，日產(chǎn)油量穩(wěn)定在20～30t，含水率穩(wěn)定在60%～80%。水平井D位于P2l1，為2020年的一口產(chǎn)能井，該井鉆井過程未發(fā)生井漏。兩口井縱向上位于兩套油層，縱向跨度近100m

圖8為過水平井E地震解釋剖面及正曲率平面圖。由圖可見：第一，水平井E、F均鉆遇②號斷層，但鉆井過程并未發(fā)生井漏，表明斷層并未完全開啟，由于F井壓裂施工導(dǎo)致②號斷層被“激活”。第二，②號斷層穿過兩井水平段，斷層走向?yàn)楸蔽鳌蠔|向，延伸距離為1.9km，傾向北東(圖8a)，地震響應(yīng)特征主要表現(xiàn)為同相軸扭曲且幅度較低，主要為正曲率構(gòu)造，整體正曲率值約為300ft-1，斷層表現(xiàn)為半開啟性，受壓裂影響轉(zhuǎn)為開啟性斷層(圖8b)。半開啟性微小斷層主要為走滑斷層，斷距小(約為10m)，走向以為北西—南東向?yàn)橹鳎瑪鄬友由炀嚯x約2km，正曲率值約為300ft-1。

圖8 過水平井E地震解釋剖面(a)及正曲率平面圖(b)水平井E位于P2l2，為2019年一口產(chǎn)能井，該井于2019年8月23日完井過程發(fā)生嚴(yán)重溢流，涌入地層流體及氣體井段為2902～3300m，造成氣測值升高，鉆井液密度下降。距離該井平面距離1390m處水平井F正在壓裂施工，排除平面其他井干擾，分析認(rèn)為受②號斷層影響，兩井發(fā)生嚴(yán)重竄流

3.2.3 封閉性微小斷層

圖9為過水平井G地震解釋剖面及實(shí)鉆軌跡。由圖可見：水平井G鉆遇②號和③號斷層，地震同相軸扭曲明顯，扭曲程度較大，為負(fù)曲率構(gòu)造(圖9a)。實(shí)鉆結(jié)果表明，在井深4830m處鉆遇②號斷層并未發(fā)生井漏，軌跡調(diào)整4°，降斜至82°鉆進(jìn)(圖9b藍(lán)色框位置)，后鉆遇③號斷層，軌跡由82°逐漸調(diào)整回86°鉆進(jìn)(圖9b綠色框位置)，最終測、錄井解釋油層鉆遇率達(dá)91.8%，高于區(qū)塊平均水平。分析實(shí)鉆結(jié)果可知，地震同相軸扭曲為負(fù)曲率構(gòu)造時(shí)，斷層多表現(xiàn)為封閉性，扭曲程度越大，地層傾角變化越大，②號和③號斷層負(fù)曲率絕對值整體大于300ft-1(圖9c)，該井后期壓裂結(jié)果未監(jiān)測到明顯的竄擾特征，表明封閉性斷層未被“激活”。在擠壓狀態(tài)下，斷層多表現(xiàn)為封閉性，呈負(fù)曲率。封閉性微小斷層主要為近南北向正斷層，斷距較小(約為10m)，斷層延伸距離約為2km，部分?jǐn)鄬訑嗑噙_(dá)15m，負(fù)曲率絕對值整體大于300ft-1。

圖9 過水平井G地震解釋剖面及實(shí)鉆軌跡(a)過水平井G地震剖面；(b)水平井G實(shí)鉆軌跡；(c)水平井G負(fù)曲率平面圖水平井G位于蘆草溝組P2l1，為2020年一口產(chǎn)能井，該井鉆井過程未發(fā)生井漏，投產(chǎn)后日產(chǎn)油量穩(wěn)定在40～60t，生產(chǎn)效果較好。該井在鉆井過程中多次作出軌跡調(diào)整，最大調(diào)整角度達(dá)4°

4 應(yīng)用效果

通過曲率類型、曲率值以及斷層走向，結(jié)合吉木薩爾蘆草溝組甜點(diǎn)段鉆井、水平井壓裂信息以及生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測微小斷層開啟性，得到以下認(rèn)識：①最大正曲率值大于500ft-1的北東—南西向斷層多為開啟性斷層，最大正曲率值約為300 ft-1的北西—南東向和北東—南西向兩組斷層多為半開啟性斷層，最大負(fù)曲率絕對值大于300 ft-1的近南北向以及北東—南西向斷層多為封閉性斷層；②斷層附近地層傾角變化較大，曲率值越大，傾角變化越大?；谝陨险J(rèn)識，優(yōu)化吉木薩爾蘆草溝組水平井開發(fā)方案，優(yōu)化前在蘆草溝組部署水平井42口，預(yù)測17口井鉆遇半開啟性斷層(圖10a的C區(qū))，10口井鉆遇封閉性斷層(圖10a的B、D區(qū))，優(yōu)化后將17口高風(fēng)險(xiǎn)井向東側(cè)斷裂不發(fā)育區(qū)進(jìn)行調(diào)整。方案優(yōu)化后，維持A、B區(qū)原開發(fā)方案不變，C區(qū)取消部署，D區(qū)僅局部發(fā)育兩條封閉性斷層，適合水平井開發(fā)，故加密部署，最終合計(jì)部署水平井55口(圖10b)。目前已實(shí)施水平井9口(圖10b 的A、B區(qū))，9口水平井在鉆進(jìn)過程中均未發(fā)生井漏、地層傾角劇烈變化等問題，有效降低了復(fù)雜事故，極大地縮短了鉆井周期(僅用35天實(shí)鉆井深達(dá)5000m)，有效節(jié)約了鉆井成本。

圖10 水平井開發(fā)方案優(yōu)化前(a)、后(b)部署平面圖

5 結(jié)論

(1)對原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行橫、縱向組合的卡爾曼濾波處理是利用曲率屬性有效識別微小斷層的關(guān)鍵。凹陷區(qū)構(gòu)造活動弱且儲層巖性主要為頁巖、薄層砂質(zhì)云巖和云質(zhì)粉砂巖，成巖作用和破裂面的張開程度為本區(qū)斷層開啟性的主控因素。最大正、負(fù)曲率對不同類型的斷層敏感程度不同，最大正曲率可以更好地識別開啟性斷層，曲率值越大，斷層開啟可能性越大；最大負(fù)曲率指示擠壓狀態(tài)下的封閉性斷層，曲率絕對值越大，斷層的封閉性越好。

(2)開啟性微小斷層主要為北東—南西向走滑斷層，對鉆井影響較大，易導(dǎo)致嚴(yán)重井漏；半開啟性微小斷層主要為北西—南東和北東—南西向的兩組走滑斷層，在鉆進(jìn)過程一般不會發(fā)生明顯井漏，但在壓裂時(shí)斷層被激活，易發(fā)生斷竄，影響壓裂效果和鄰井生產(chǎn)；封閉性斷層主要為近南北向和北東—南西向正斷層，一般對鉆井、壓裂無明顯影響，主要危害表現(xiàn)為斷層附近地層傾角變化大、地層傾角預(yù)測難度大，從而影響水平井鉆遇率。

(3)實(shí)踐證實(shí)，微小斷層開啟性預(yù)測對于頁巖油水平井開發(fā)具有重要意義，水平井部署需避開開啟性斷層，壓裂時(shí)需避開半開啟性斷層，可有效降低復(fù)雜鉆井事故，保證壓裂效果，避免發(fā)生斷竄。同時(shí)，水平井部署要充分利用封閉性斷層發(fā)育區(qū)，以提高資源動用程度。