作者|刘淑华(中油冀东油田分公司）
摘要
南堡油田古生界碳酸盐岩古潜山油藏为孔隙一裂缝型双重介质油藏。精细描述裂缝发育和分布规律，是提高油气藏勘探效果的关键。为此，在岩心描述裂缝和成像测井描述裂缝的约束下，应用叠前地震属性解释描述预测裂缝技术，确定目标区块裂缝密度、产状、发育程度及空间分布。预测结果显示，现有高产井正位于预测构造裂缝发育部位，利用该成果部署新探井，预期将获得良好勘探效果。
引言
南堡油田位于黄骅坳陷北端的南堡凹陷内。南堡凹陷为中、新生代断陷，沉积岩最大厚度达8 o∞一1I。沉积基底为古生界和中生界地层，其中，古生界地层仅分布于凹陷南部，至今未钻穿，预测残留厚度在50～850 m；中生界地层几乎遍布整个南堡凹陷，厚度在600～l 000 m。南堡凹陷新生代古近纪构造运动以中生代断块构造为背景，形成多个NEE向断裂构造带，另外，控带基底深断裂的翘倾活动还形成了若干断块古潜山，如南堡油田古潜山怛j。南堡油田古潜山油藏储层为奥陶系裂缝孔洞灰岩，构造形态为断块山，圈闭面积为90 km2，圈闭幅度为550～l 800 m，夹持于生烃凹陷之间，沙河街组巨厚烃源岩披覆于裂缝性碳酸盐岩储层上，或以断层与储层接触，丰富的油气可以通过不整合面或断层进入古潜山，成藏条件优越。位于南堡古潜山构造较高部位的LPNl井，奥陶系试油获日产油700 m3／d，日产气1．6×104 m3／d的高产油气流，与南堡古潜山毗邻的cFD2—1—1井，也在奥陶系获日产油947 m3／d的工业油流，展示了南堡古潜山良好的勘探前景。
1南堡油田古生界古潜山地震地质概况
南堡油田位于南堡凹陷西南部滩海区域，已完成三维地震覆盖。已发现的南堡1号、南堡2号构造均为凹中隆古潜山披覆背斜构造。南堡古潜山主体部位处于轴向为NEE向大型背斜北西转折端北翼。古潜山构造形态为断块山，其顶面构造见NE和NW向为主的2组断层。其中NE向同生基底深断裂控制了古潜山的形成和发育。
南堡古潜山发育区，构造一沉积组合可划分为4个构造层(图1)，各构造层地层岩性和地震反射特征如下：
(1)第一构造层为太古界花岗岩，反射杂乱，不连续。
(2)第二构造层为古生界地层，埋深大于4 000 m，预测仅残存奥陶系和寒武系地层，岩性以碳酸盐岩为主，厚度在1 000 m左右。工区内仅钻遇奥陶系马家沟组灰岩，钻穿最大厚度为203 m。该构造层顶部风化带厚度为60～100 m，缝洞发育，地震反射弱。下部存在一组连续性好的中强反射相位。古生界主要分布于南堡凹陷南部，凹陷周边凸起上也有局部分布，残留厚度差异较大，是古潜山勘探重要目的层。该构造层与下伏、上覆构造层均为区域性角度不整合接触。
(3)第三构造层对应中生界侏罗系、白垩系地层，顶、底均为角度不整合界面。南堡1、2号古潜山地区高部位缺失中生界，围斜部位见中生界碎屑岩超覆于古生界之上，地震反射强度中等，较连续。
(4)第四构造层对应新生界，内部具有多套强反射波组，连续性好。地层岩性以砂泥岩互层为主，厚度在4 000 m以上，与下伏中生界呈角度不整合接触。该构造层内部的古近系与新近系之问为区域角度不整合接触。区内多幕构造运动伴有多期基性岩浆喷溢，形成了厚度为20～800 m的以玄武岩为主的火山岩层，广泛分布于凹陷内。古近系内发育3套湖相优质烃源岩，为古潜山及其他圈闭成藏提供了丰富的油源。
针对南堡古潜山地处滩海、埋藏深、地质情况复杂的特点，三维地震采集精心设计了观测系统，使用了高精度地震仪器，采用灵活变换方式，通过小面元采集、大药量和大能量激发等新技术，确保浅、中、深层反射信息接收，提高了地震波的下传能量，改善了深层资料的信噪比，提高了地震资料品质，落实了构造细节和断点特征，为古潜山裂缝|生储层的预测描述工作奠定了良好的基础。
2应用叠前地震属性描述预测古潜山裂缝
钻井证实，南堡油田古生界古潜山储层为孔洞一裂缝性碳酸盐岩。岩心和测井资料显示储层纵、横向非均质性较强。分析确定裂缝的空间分布特征是早期勘探阶段的一个重点，通过少量岩心和测井资料结合地震资料，描述预测井间裂缝分布规律，将有利于提高勘探成效。
2．1裂缝的识别和描述
岩b观察可以最直观地反映地下岩层裂缝的状态和有关参数，可为地震预测裂缝提供刻度依据。在岩心上，还可以准确识别天然裂缝和人工裂缝，特别有利于确定各组裂缝不同的充填状况、开启程度、发育密度，以及裂缝发育与岩性、岩石结构构造的关系等。另外岩心资料还可以与测井资料比较分析，从而确定裂缝在测井曲线上的响应特征，并进一步标定、解释裂缝在地震属性上的响应特征。
南堡古潜山2口探井取心总长度为8．9l m。其中NPl—5井从古潜山顶(3 959．55 m)向下取心，心长4．33 m，岩性以角砾状白云质灰岩为主。岩心中断层发育处见阶步和镜面构造，岩石碎裂较明显，破碎岩块近定向排列，岩块问被泥质胶结物充填，滴酸不起泡。该井岩心宏观裂缝以两组高角度共轭张裂缝为主，倾角为45～8酽，开度为0．1～0．3 cm，多数被方解石充填。沿高角度宏观缝(岩心可见缝最大长度为44 cm)见有大(13 cm×9 cm)小(3 cm×1 cm)晶洞10多个，洞内多见方解石充填，也偶见石英晶体(1 cm×o．5 cm)，充填程度约为20％～90％。另有一组受高角度缝限制的低角度宏观缝几乎完全被方解石充填，仅保留极少数宏观缝洞，油味浓，有油迹显示。该井解释裂缝段与LPNl井的岩心缝洞发育段及FMI测井解释的裂缝、孔洞发育段十分吻合，与常规测井曲线的裂缝响应现象也一致。
岩心的切片观察发现，储层微观裂缝也较发育，而且密度大，充填差，含油性好。如LPNl井4 180．55、4 178．7 m的亮晶粒屑含云灰岩岩心荧光薄片可见中晚期含油构造缝切割了早期不含油构造缝。
2．2 FMI成像测井解释与裂缝性储层描述
为加强储层裂缝的描述预测工作，对南堡油田全部古潜山预探井进行了FMI成像测井。刚I测井井壁图像的纵横向分辨率均达到5一，能够反映井壁的岩性、孔隙度，以及井壁上的裂缝、孔洞及破损等。FMI测井可以提供3种图像，其中，静态图像(scA)可用于计算裂缝密度，标定后可反映微电阻率变化，与浅侧向值对应可用于岩相分析和地层划分；动态加强图像(NYNA)为高分辨率测井，常用识别和分析岩层中各种尺度的构造，如断层、裂缝、岩石层理等b J。成像测井对井壁诱导缝的描述还能反映地应力状况以及层理和裂缝发育的定向数据，是普通岩心描述很难得到的宝贵资料。其多井点数据可为地震预测裂缝提供判断依据，提高利用地震属性等技术预测裂缝发育分布的准确性。
南堡油田古潜山LPNl等井FMI测井解释的主要成果如表l所示。测井解释的裂缝产状、发育密度、发育井段、地层和断层产状及现今最大主应力方向等数据，为地震属性预测裂缝提供了标定井旁地震道的依据。
2．3叠前地震属性描述预测古潜山裂缝
根据岩心和FMI成像测井等资料观察描述裂缝，仅能解决单井裂缝预测问题。而依靠地震技术描述井问裂缝平面及纵向分布规律，是做好裂缝预测研究，以满足古潜山等裂缝性油藏勘探开发需要的一种探索性的方法。
2．3．1储层裂缝地震属性响应
本文地震属性的各向异性研究的主要内容为地震的振幅、频率等在不同方位角的差异。岩石中裂缝的密度、宽度(开度)和含油或水，都是造成地震属性各向异性的因素。裂缝密度、开度的增加，地震属性各向异性的幅度也增加，含油、水对地震生各向异性的影响更加明显。地震属性分析前期的叠前正演模拟，有助于了解地震响应特征各向异性与裂缝密度、产状的关系，为地震方法提取裂缝信息提供了理论依据。
2．3．2叠前地震属性描述预测裂缝
叠前地震各向异性计算前，首先对三维叠前地震资料进行相对保幅、保真的精细目标处理，以便为地震属性预测裂缝提供较为可靠的原始数据。叠前地震各向异性计算，分析和检测裂缝，主要分析叠前振幅和频率等属性随方位角的变化，及其与裂缝的关系，为裂缝解释提供地球物理依据。
2．3．2．1叠前地震振幅属性预测裂缝走向、发育密度和裂缝性储层厚度
储层中存在裂缝的强不均质性将造成地震振幅随方位角的变化。选取区内5个方位角的地震数据进行标定和消除子波影响处理。将古潜山顶向下的地层分成厚度为60～90 m的若干储层段，对每个储层段进行振幅随方位角变化的分析，即可得到不同方位角的振幅椭圆。振幅椭圆长轴(即最大振幅)方向基本代表储层裂缝的走向，短轴方向则代表垂直裂缝走向。统计纵向的振幅椭圆长轴方向的分布和变化，即可确定裂缝的空间展布；椭圆的扁率(长短轴之比)代表了振幅各向异性的程度，椭圆扁率越大，振幅各向异性越强，不同方向裂缝密度差异越大；根据振幅方位椭圆的扁率在地震三维数据体中确定发育裂缝后，在解释层段内取一定长度的时窗，在该时窗内统计累加裂缝发育点数，再乘以采样率和层速度即可得到该时窗内发育裂缝性储层的厚度。
2．3．2．2叠前地震波频率属性描述预测裂缝密度和开启性确定裂缝空问展布
储层发育裂缝将引起地震波频率随方位角的变化HJ。沿裂缝法向方向，地震反射波衰减强度与裂缝密度成正比，且衰减强度大；沿裂缝走向方向，地震波也存在衰减，但衰减强度较小；缝愈发育，频率随方位角变化愈明显。裂缝中存在的流体(油、气或水)对高频能量的衰减作用可以降低地震波的频率，其作用大于固体矿物充填所产生的频率衰减。所以，分析地震衰减属性随方位角的变化，可以间接描述开启性裂缝的空间分布，对裂缝有效性的分析具有重要意义。
通过小波变换计算得到5个方位角的频率，根据频率方位角椭圆的形状和扁率可以确定各方位地震波频率衰减的强度。频率椭圆显示频率衰减强度大或尤为突出的地带，即对应含油气的开启性裂缝发育密度大的区域。
在老堡南、南堡南和南堡西3个工区，将古潜山奥陶系顶面向下的地层分为厚度为60～90 m不等的4个层段，分段计算方位角频率变化，并绘制裂缝密度发育程度空间分布图，分析发现，各工区第1层裂缝发育密度均较差；第2层(古潜山顶面以下90～150 m)裂缝密度大、发育密集区多；第3、4层只有老堡南工区裂缝发育密度大、发育密集区多，其余工区几乎不发育裂缝。
2．3．2．3利用叠后地震波能量吸收衰减属性分析检测孔洞
地质体孔洞发育，并有油、水充填时，将造成地震反射振幅衰减梯度加大，地震反射频率的高频段吸收衰减加剧。通过检测以上特征变化，可以计算出发育有利溶洞的储层厚度，并编制成藏厚度图。该技术显示区内孔洞主要发育于东部的LNPl附近。
2．4应力场数值模拟为地震属性预测裂缝提供综合分析依据
利用构造力学和数值模拟技术反演古构造应力场，判断裂缝发育特征，也是油气田勘探开发中常用的裂缝预测方法之一。研究区应力场数值模拟结果表明，南堡油田古潜山奥陶系碳酸盐岩构造裂缝发育与断裂发育的关系明显，裂缝发育区主要分布于主断层附近，裂缝和断裂走向均以NE向为主，嗍次之，与区域主构造应力方向一致。研究认为，区内NE向断裂为燕山运动的结果，与之伴生的裂缝开启性较好；向断裂主要为印支运动的结果，该期断裂伴生裂缝充填程度较高。
古构造应力场数值模拟预测南堡古潜山奥陶系裂缝的分布和发育期次，从构造地质学角度提供了裂缝的形成和分布依据，提高了多学科、多信息分析和预测裂缝的可信度。
3南堡古潜山储层裂缝预测综合分析及勘探评价建议
岩心观察、镜下鉴定描述、FMI测井描述、地震多属性描述预测、古应力场数值模拟分析预测等多学科、多技术的综合应用，基本确定了南堡古潜山奥陶系裂缝性储层的裂缝发育特征及分布规律：
(2)裂缝发育以高角度缝为主(倾角为50～800)，走向以NEE、sEE和Ew向为主，与现今最大水平主应力方向呈小锐角相交，有利于形成开启性裂缝。
(3)平面上，LPNl井区裂缝发育密度最大，NPl井区次之，NPl—5井区较差。纵向上，裂缝性储层厚度最大的地区亦为LPNl井区，叠加厚度大于160 m的区域约为井区面积的1／3。
(4)多期次裂缝发育，但主要有早晚两期。其中，早期裂缝为印支期形成的裂缝，基本被方解石、石英等充填，晚期裂缝为燕山期形成的高角度缝，充填少，开启性好，宏观及微观裂缝含油性均较好。
(5)预测前已完钻并获高产油气流的LPNl井，恰好位于预测结果的裂缝发育区，且处于构造较高部位，因此勘探效果较好；另2口预探井则均处于预测结果的裂缝发育较差区块，构造位置也较差，因此，仅见较好油气显示，而未能获得工业油气流。综合分析裂缝预测结果认为，U)N工区位于NE向基底同生断裂(老堡南1井西断层)上升盘，其古潜山内幕地层与控山断层组成反向屋脊断块山，古潜山奥陶系碳酸盐岩储层裂缝发育密度大，裂缝性储层厚度大，与古潜山顶面构造叠加后，有4个区域处于油气运聚有利部位，尤其是与I州1井断层相隔的北部另一内幕断块高部位和东部斜坡裂缝发育区，是部署新探井的首选部位，NPl—5井以南裂缝发育区同样为部署新井的有利区带(图2)。
4结论
(1)南堡油田古生界古潜山奥陶系储层裂缝参考文献：发育带走向与古潜山主断层走向相近。基底反向同生断层上升盘的屋脊断块内岩层裂缝密度大，裂缝性储层较厚，其中，北东向主断层的近断棱部位，是裂缝、孔洞发育最有利部位。
(2)南堡古潜山裂缝性储层主要有孔洞一裂缝型和裂缝一孔洞型两种。古潜山顶部缝洞充填程度高，向下一定深度后裂缝发育的密度、开启性好，形成较好的裂缝性储层。
(3)岩心、肼I测井、地震属性、古应力场数值模拟等多学科、多信息技术手段的综合应用是提高三维空间裂缝预测可信度的有效技术手段。