CN104076394A - 一种碳酸盐岩潜山洞穴分层解释方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳酸盐岩潜山洞穴分层解释方法，属于地质和石油开发领域。本发明在考虑碳酸盐岩储层地貌特征和洞穴形成原因的基础上，按照排泄基准面对单井洞穴进行划分，在拉平地震数据上实现追踪，最终找到高效井的分布规律，提高了井位的准确性和成功率，有利于对井间连通性的分析预测以及井位部署，适合在地貌复杂、经历多次构造运动的碳酸盐岩地区，进行石油的中后期开发。

Description

一种碳酸盐岩潜山洞穴分层解释方法

技术领域

本发明属于地质和石油开发领域，特别涉及一种碳酸盐岩潜山洞穴分层解释方法。 

背景技术

在石油勘探和开发行业中，把具有一定连通空隙、能使流体储存并在其中渗滤的岩石或岩石层称为储层或储集层。碳酸盐岩的储层分为孔洞、洞穴和裂缝三种，喀斯特岩溶区因长期受到暴露侵蚀，表层的储层主要以孔洞和洞穴为主。在石油勘探和开发过程中，对储层进行准确的预测识别已经成为探井、评价井和开发井部署的必要技术手段，因此，建立一种准确的储层预测识别方法是非常关键的问题。 

目前，地震属性法是最常用的一种储层预测识别方法。所谓地震属性法就是利用孔洞和洞穴所产生的地震信息（振幅、阻抗、频率等）与围岩有明显的不同，表现为“串珠”状的地震反射特征，利用此特性，优选地震属性，对孔洞和洞穴型储层进行预测识别。以轮古油田为例，对“串珠”识别最有效的是均方根振幅属性，其公式表示为： 

$\mathrm{RMS}=\sqrt{\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a_i}^2}$

其中：RMS为均方根振幅值，无量纲；N为计算时窗内的采样点数；a为采样点的振幅值，无量纲；i为计算时窗内采样点的序号； 

对地震振幅属性进行准确刻画以后，结合轮古油田储层的发育特征，沿潜山顶面向下分时窗提属性，并对“串珠”进行分类：潜山面以下20ms以内发育的“串珠”认为是浅“串珠”，20-70ms内发育的“串珠”认为是深“串珠”。油气主要分布于浅“串珠”所代表的储层中，而深“串珠”所代表的储层因其构造位置较低，以含水为主。 

地震属性法一般用于易于识别的大型碳酸盐岩溶洞型储层的预测，由于易 于理解，操作简单，对储层的识别精度较高等特点，在油田的早期开发中取得了较好的效果。 

在实现本发明的过程中，发明人发现现有地震属性法预测储层至少存在以下问题：①不适合油田中后期的开发：油田进入中后期开发时，寻找大型溶洞的难度越来越大，主要以寻找小型的洞穴和孔洞为主，而这些储层在地震上的响应特征并不十分明显，这样在地震属性上定义储层的阈值就不好选取；②未考虑地貌特征对储层的影响：地震属性法单纯的认为只要发育于潜山面以下20ms以内的储层均有油气分布，而在喀斯特岩溶发育区，残丘与沟谷纵横交错，地形复杂，采用地震属性法对该地区的储层进行预测，不利于储层的发现，也不利于储层评价和目标优选；③未考虑洞穴成因的影响：在潜山岩溶区，洞穴系统的发育主要受潜流面、岩性和裂缝体系的控制。例如典型的碳酸盐岩溶区轮古潜山经过两亿年的成岩作用，经历了多期次的海平面升降变化，洞穴系统主要受潜流面控制，每期的潜流面都控制了一期洞穴层的发育。而在利用地震属性法进行储层预测时，没有考虑洞穴的成因，因此在石油中后期开发中，无法指导洞穴的连通性分析，而油田进入开发中后期后，井网密度加大，可钻洞穴规模越来越小，缝洞体结构愈加复杂，单井控制的储集体范围难以把握，因此新部署的钻井与老井连通的风险越来越大，迫切需要一种能体现洞穴连通关系的储层预测识别方法。 

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例结合现代地质岩溶理论和地震信息，提供了一种碳酸盐岩潜山洞穴分层解释方法，所述方法包括： 

a）单井洞穴层的划分：首先恢复古地貌，划分洞穴层，在恢复古地貌条件下，形成区域上的洞穴层； 

b）形成地震拉平数据体：将常规地震数据体拉平形成拉平数据体，恢复古地貌； 

c）确定岩溶排泄基准面：在地震拉平数据体上，将单井分层标定在地震剖面上，然后将单井标志层向下漂移若干个时窗，形成可以识别的排泄基准面； 

d）按排泄基准面划分洞穴：首先在地震拉平数据体上将步骤a）中形成的洞穴层进行地震尺度的合并，形成地震尺度的洞穴层，然后对地震尺度的洞穴层 进行精细解释，最后将步骤c）所述的排泄基准面上下各开一个时窗，将时窗范围内的洞穴确定为基准面控制下发育的洞穴。 

具体的，所述步骤a）中划分洞穴层的方法为：将工区内单井上钻遇的多套储层（洞穴）由上至下逐一划分。 

具体的，所述步骤a）中恢复古地貌的方法为残厚法。 

具体的，所述步骤a）中恢复古地貌的方法为印模法。 

具体的，所述步骤a）中形成区域上的洞穴层的方法为：在工区内所有单井划分完毕的基础上将标志层拉平，恢复古地貌并进行横向的分析和对比。 

具体的，所述步骤c）中所述在地震拉平数据体上，将单井标志层向下漂移1-4个时窗，形成可以识别的排泄基准面。 

具体的，所述步骤c）和d）中的时窗长度的数值一般不超过40ms。 

具体的，所述步骤d）中所述形成地震上的洞穴层的方法为：在拉平地震数据体上，对步骤a）中形成的洞穴层进行横向分析和对比，将位于同一排泄基准面的洞穴进行地震尺度的合并。 

具体的，所述步骤d）中对所述洞穴层进行精细解释的方法为：首先详细标定工区内洞穴发育位置与串珠的对应关系，根据统计规律，优选地震属性，然后将工区内的所有洞穴进行立体雕刻，并结合工区实际，合理调节阈值，对雕刻洞穴的顶面进行自动追踪，并对追踪效果不理想的洞穴顶面进行手工修改。 

具体的，所述步骤d）中洞穴位置的确定在landmark软件下的power calculate模块中的程序为： 

C=abs(A-B); 

if(C>S);C=null; 

if(C<=S);C=A; 

所述程序意义为： 

C取(A-B)的绝对值; 

如果C>S；C取空值； 

如果C<=S；C取A； 

其中，A为洞穴顶面层位；B为相应的排泄基准面；C为相应排泄基准面控制下的洞穴层；S为时窗长度，一般不超过40ms。 

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明在考虑碳酸盐岩 储层地貌特征和洞穴形成原因的基础上，通过在古地貌恢复的前提下，对地震数据进行拉平和单井洞穴进行划分，并在井震结合基础上在地震剖面上按照排泄基准面进行洞穴划分，最终准确的找到高效井的分布规律，提高了井位部署的成功率，而且有利于对井间连通性的评价，适合在地貌复杂、经历多次构造运动的碳酸盐岩地区进行石油的中后期开发中使用。本发明体现了地质和地震信息的完美结合，是现代岩溶地质理论的一次完整的工业化应用。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本发明实施例提供的流程图； 

图2是本发明实施例提供的缝洞体系演化模式图； 

图3是本发明实施例提供的古地貌恢复图； 

图4是本发明实施例提供的连井洞穴层标定横向对比图； 

图5是本发明实施例提供的钻井解释洞穴层连井剖面图； 

图6a是本发明实施例提供的精细解释前地震拉平数据体剖面图； 

图6b是本发明实施例提供的精细解释后地震拉平数据体剖面图； 

图7是本发明实施例提供的井洞穴层合并方案; 

图8是本发明实施例提供的常规地震数据体解释洞穴层剖面图； 

图9是本发明实施例提供的洞穴解释结果地震剖面图； 

图10a是本发明实施例提供的第一洞穴层及高效井分布图； 

图10b是本发明实施例提供的第二洞穴层及高效井分布图； 

图10c是本发明实施例提供的第三洞穴层及高效井分布图； 

图10d是本发明实施例提供的第四洞穴层及高效井分布图； 

图11是本发明实施例提供的缝洞系统及有利区带划分示意图； 

图12是本发明实施例提供的井间连通性剖面图。 

图中各符号的含义如下： 

图2中，1大气淡水，2排泄基准面一，3排泄基准面二，4排泄基准面三； 图5中，1钻井解释的第一层洞穴，2钻井解释的第二层洞穴，3钻井解释的第三层洞穴，4钻井解释的第四层洞穴；图6a中，1三叠系的底界，2数据突变点；图6b中，1三叠系的底界；图8中，1第一层排泄基准面，2第二层排泄基准面，3第三层排泄基准面，4第四层排泄基准面，5三叠系底界，6潜山顶界面；图9中，1三叠系的底界，2潜山顶界面；图10a中，1第一层洞穴；图10b中，1高效井，2第二层洞穴；图10c中，1高效井，2第三层洞穴；图10d中，1第四层洞穴；图11中，1一、二层风化溶蚀带出露区，2三、四层风化溶蚀带出露区，3俄霍布拉克泥岩缺失区，4石炭系缺失区；图12中，1三叠系底界，2潜山顶界面，3第二层排泄基准面。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。实施流程如图1所示。 

本发明实施例提供了一种碳酸盐岩潜山洞穴分层解释方法，所述方法包括： 

步骤1恢复古地貌：现代岩溶地质理论认为：在潜山岩溶区，洞穴系统的发育主要受潜流面、岩性和裂缝体系的控制。轮古潜山经过两亿年的成岩作用，经历了多期次的海平面升降变化，洞穴系统主要受潜流面控制，每期的潜流面都控制了一期洞穴层的发育，如图2所示。因此，在进行碳酸盐岩岩溶区储层的预测解释过程中，利用现代岩溶地质理论恢复古地貌，能够更好地指导洞穴连通性的分析。目前针对碳酸盐岩的古地貌恢复主要有印模法和残厚法。古地貌恢复方法的确定主要考虑到工区内地震资料的实际情况，也要利于井震对比。恢复古地貌的方法选择要考虑工区内是否有区域上稳定沉积的标志层，以及进行对比和追踪的难易程度。如果工区内有区域上稳定沉积的标志层，为了易于对比和追踪，采用印模法恢复古地貌。 

步骤2古地貌控制下划分单井洞穴层：首先将工区内单井上钻遇的多套储层由上至下逐一划分洞穴层，在工区内所有单井划分完毕的基础上将标志层拉平，恢复古地貌并进行横向的分析和对比。 

步骤3古地貌控制下形成地震拉平数据体：在拉平以前需要对潜山顶面的层位和标志层的层位做精细解释，解释精度取决于地震资料的品质，原则上密度应大于2*2，确保后续在拉平数据体进行洞穴分层解释时不受上部解释畸变的 影响；在此基础上，拉平标志层形成拉平数据体。 

步骤4在地震资料上确定岩溶排泄基准面：在古地貌恢复条件下，在地震拉平数据体上，将单井标定在地震剖面上，然后在每期潜流面距离标志层时间厚度相同的理论指导下，将单井标志层向下漂移1-4个时窗，形成地震拉平数据体上可以识别的排泄基准面。 

步骤5精细解释洞穴：首先在地震拉平数据体上将步骤2中形成的洞穴层进行地震尺度的合并，形成地震尺度的洞穴层，然后对地震尺度的洞穴层进行精细解释，解释的方法为：首先详细标定工区内洞穴发育位置与串珠的对应关系，根据统计规律，优选地震属性，然后将工区内的所有洞穴进行立体雕刻，并结合工区实际，合理调节阈值，对雕刻洞穴的顶面进行自动追踪，并对追踪效果不理想的洞穴顶面进行手工修改。 

步骤6按排泄基准面划分洞穴：将步骤4所确定的排泄基准面上下各开一个时窗，将时窗范围内的洞穴确定为基准面控制下发育的洞穴。 

所述时窗长度的数值据单井标定情况和地震资料分辨率确定，一般不超过40ms。 

在实际实施过程中，所述按排泄基准面划分的洞穴位置的确定可以在landmark软件下的power calculate模块程序中进行，其程序为： 

C=abs(A-B); 

if(C>S);C=null; 

if(C<=S);C=A; 

即所述程序意义为： 

C取(A-B)的绝对值; 

如果C>S；C取空值； 

如果C<=S；C取A； 

其中，A为洞穴顶面层位；B为相应的排泄基准面；C为相应排泄基准面控制下的洞穴层；S为时窗长度，一般不超过40ms。 

下面以塔里木盆地轮古油田轮古7井区为例，说明本发明的具体实现过程。 

已知数据：工区内一套纯波地震数据，采样率为2ms。奥陶系潜山顶面解释层位和工区内三叠系底界解释层位数据各一套。已钻41口井的信息，测井成 果，地质分层数据。 

地质背景：塔里木盆地轮古油田轮古7井区位于轮南潜山中部，所述轮南潜山是一个古生界残余古隆起，经历了多期构造运动。晚加里东期，区域不均衡的构造抬升使轮南地区形成一大型南倾斜坡；早海西期由于区域上北西－南东方向上的挤压运动，在大斜坡的背景下形成一个北东－南西走向的大型背斜，并在背斜的最高部位发育着北东－南西走向的轮南西断裂。由于构造抬升运动，奥陶系碳酸盐岩上覆的泥盆系、志留系、中上奥陶系逐渐被剥蚀，形成奥陶系潜山。奥陶系潜山面遭受大气淋滤作用，形成古岩溶地貌，如图3所示。中晚海西期－印支期以区域上的强烈挤压和东西向大型断裂活动为特点，使得潜山背斜继续隆升，幅度持续增大，石炭系逐层超覆，并逐渐将潜山埋藏，形成一个盖层厚度超过500m的大型披覆背斜。因此，轮南潜山属典型的碳酸盐岩喀斯特岩溶发育区，如图3所示。 

研究方法：井震结合，确定工区内的排泄基准面，并以此为依据分层精确解释工区内的洞穴。 

实施过程： 

步骤1、恢复古地貌 

鉴于工区内奥陶系上部有区域上稳定沉积的标志层，易于对比和追踪，因此在实际的实施过程中采用印模法恢复古地貌，具体操作过程是：首先选定工区内的标志层(本发明选用三叠系底界)，然后对工区内潜山顶面的层位和标志层的层位做精细解释，在解释基础上拉平标志层恢复三叠系沉积前的古地貌。对于压实校正，其在地震剖面上实现的难度较大而对结果影响微小，本发明没有做压实校正。古地貌恢复结果如图3所示。 

2、古地貌控制下划分单井洞穴层 

单井上的洞穴层的标定是后续全部研究工作的基础。针对碳酸盐岩储层强烈的非均质性，在实际操作过程中，首先根据钻井、测井、试油等资料确定储层的发育位置，如图4和图5所示，然后根据单井的储层发育层段进行洞穴层的划分。当工区内所有单井划分完毕后将标志层拉平，恢复古地貌，然后在古 地貌控制下对洞穴进行横向的分析和对比，形成区域性的洞穴层。值得注意的是，某口井上标定的洞穴层不一定在临井上对应洞穴，也可以是裂缝或孔洞，或者是非储层。就是说，在古地貌恢复条件下，如果部分井在某一井段钻遇储层，那么即使临井在这一井段不发育储层，但是平面上仍然可以将这一井段划为一层洞穴。如图4和图5所示，LG701井在井底位置钻遇洞穴型储层，而LG7井在相同位置没有钻遇储层，根据上述规则，仍然可以将这个位置划分为一层洞穴。 

3、古地貌控制下形成地震拉平数据体 

在古地貌恢复条件下，将常规地震数据体进行拉平。需要指出的是，在拉平以前需要对潜山顶面的层位和标志层的层位做精细解释，解释要在正确的前提下力求精细，并尽量避免层位的跳变，消除数据突变点对拉平所产生的影响，如图6a和图6b所示，若拉平前层位有因解释不精细造成的跳变点，拉平后的数据会产生畸变，不利于后续的解释。在拉平操作上，选取可逆的拉平方式，即在拉平数据体上解释完成后，仍然可以将古地貌恢复下的地震数据体还原，以便对解释的结果进行综合分析。 

4、在地震资料上确定岩溶排泄基准面 

钻井上拥有较高的分辨率，但是常规地震剖面上的分辨率远远达不到钻井的标准，因此需要将已经标定的洞穴层在地震尺度上进行合并，如图7所示，轮古701井单井上解释了5层洞穴，但是将其标定在剖面上以后，依据地震资料的分辨率，将第二、三、四层洞穴合并为地震上的一层洞穴，而将第五、第六层洞穴合并为另一层洞穴。合并后的洞穴层在区域上易于分析和对比，并且使已钻井尽可能多地穿过储层发育区。然后在古地貌恢复下的地震拉平数据体上，将单井标定在地震剖面上并多拉一些连井剖面，对工区内储层发育位置进行宏观的把握，然后对比单井上标定的洞穴层，结合地震上的反射特征将标志层向下漂移4个长度的时窗，形成地震上可以识别的排泄基准面。如图8所示。 

5、精细解释洞穴 

首先详细标定工区内洞穴发育位置与串珠的对应关系，根据统计规律，结合均方根振幅属性的刻画，然后将工区内的所有洞穴进行立体雕刻，并结合工区实际，确定阈值采用4580，对雕刻洞穴的顶面进行自动追踪，并对追踪效果不理想的洞穴顶面进行手工修改。 

在解释洞穴过程中要注意工区内已钻井的实际情况。对于一个较长的串珠状反射可以依据实际情况分层解释出多层洞穴，对于强片状反射特征，往往是暗河的响应。在解释过程中也可以理解为大型洞穴而与串珠状反射采取同样的解释方案，对于单纯的强反射，虽然也有可能是洞穴发育的响应，但是由于规模较小，往往开发效果不理想，因此，对于此类洞穴，往往不予解释。需要指出的是，在解释过程中，不需要严格按照地震同相轴追踪，只需按地震刻画出洞穴的高低位置和横向展布即可，如图9所示。 

6、按排泄基准面划分洞穴：在排泄基准面上下各开一个时窗，将时窗范围内的洞穴确定为基准面控制下发育的洞穴，在landmark软件下的power calculate模块中的程序为： 

C=abs(A-B); 

if(C>S);C=null; 

if(C<=S);C=A; 

即所述程序意义为： 

C取(A-B)的绝对值; 

如果C>S；C取空值； 

如果C<=S；C取A； 

其中，A为洞穴顶面层位；B为相应的排泄基准面；C为该排泄基准面控制下的洞穴层；S为时窗长度，其数值根据单井标定情况和地震资料分辨率确定，本发明第一、二层洞穴时窗长度为20ms，第三层洞穴时窗长度为30ms，第四层洞穴时窗长度为40ms。 

结果及分析 

1、洞穴分布情况 

轮古7井区共解释出396个洞穴，第一层洞穴(如图10a所示)主要分布在北部岩溶高地区，相对不发育；第二层洞穴(如图10b所示)主要分布在中部的丘峰洼地区，高效井主要存在于这层洞穴；第三层洞穴（如图10c所示）、第四层洞穴（如图10d所示）主要分布于南部的峰丛垄脊沟谷地区，洞穴发育，但因现今构造位置较低，高效井分布较少。 

2、缝洞系统划分情况 

将确定的各层排泄基准面与潜山面相减得到各层洞穴的分布范围，结合残丘和钻井实际情况，将一、二层洞穴加以合并，三、四层洞穴加以合并，结合残丘分布特征在轮古7井区划分出12个缝洞系统。再结合工区内已钻井的分布，划分轮古7缝洞系统为稳产区，轮古4等五个缝洞系统为滚动评价区。滚动评价区总面积41.32km²,发育可识别洞穴271个，预测资源量1032×10⁴t，如图11所示。 

3、井间连通情况 

通过将连通井组所处的洞穴层进行分析和对比，可知同一层洞穴的井连通的可能性大。例如同处于第二层洞穴的连通井LN11-H1和LN11-H2，通过其开发已经证实存在连通性，如图12所示。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种碳酸盐岩潜山洞穴分层解释方法，结合现代地质岩溶理论和地震信息，其特征在于，所述方法包括：

a）单井洞穴层的划分：首先恢复古地貌，划分洞穴层，在恢复古地貌条件下，形成区域上的洞穴层；

b）形成地震拉平数据体：将常规地震数据体拉平形成拉平数据体，恢复古地貌；

c）确定岩溶排泄基准面：在地震拉平数据体上，将单井分层标定在地震剖面上，然后将单井标志层向下漂移若干个时窗，形成可以识别的排泄基准面；

d）按排泄基准面划分洞穴：首先在地震拉平数据体上将步骤a）中形成的洞穴层进行地震尺度的合并，形成地震尺度的洞穴层，然后对地震尺度的洞穴层进行精细解释，最后将步骤c）所述的排泄基准面上下各开一个时窗，将时窗范围内的洞穴确定为基准面控制下发育的洞穴。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a）中划分洞穴层的方法为：将工区内单井上钻遇的多套储层（洞穴）由上至下逐一划分。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a）中恢复古地貌的方法为残厚法。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a）中恢复古地貌的方法为印模法。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a）中形成区域上的洞穴层的方法为：在工区内所有单井划分完毕的基础上将标志层拉平，恢复古地貌并进行横向的分析和对比。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c）中所述在地震拉平数据体上，将单井标志层向下漂移若干个时窗优选为将单井标志层向下漂移1-4个时窗，形成可以识别的排泄基准面。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c）和d）中的时窗长度的数值一般不超过40ms。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d）中所述形成地震上的洞穴层的方法为：在拉平地震数据体上，对步骤a）中形成的洞穴层进行横向分析和对比，将位于同一排泄基准面的洞穴进行地震尺度的合并。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d）中对所述洞穴层进行精细解释的方法为：首先详细标定工区内洞穴发育位置与串珠的对应关系，根据统计规律，优选地震属性，然后将工区内的所有洞穴进行立体雕刻，并结合工区实际，合理调节阈值，对雕刻洞穴的顶面进行自动追踪，并对追踪效果不理想的洞穴顶面进行手工修改。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d）中洞穴位置的确定在landmark软件下的power calculate模块中的程序为：

C=abs(A-B);

if(C>S);C=null;

if(C<=S);C=A;

所述程序意义为：

C取(A-B)的绝对值;

如果C>S；C取空值；

如果C<=S；C取A；

其中，A为洞穴顶面层位；B为相应的排泄基准面；C为相应排泄基准面控制下的洞穴层；S为时窗长度，一般不超过40ms。