引用本文
张文彪, 段太忠, 李蒙, 赵华伟, 商晓飞, 汪彦. 塔河油田托甫台区奥陶系断溶体层级类型及表征方法[J]. 石油勘探与开发, 2021,48(2): 314-325.
ZHANG Wenbiao, DUAN Taizhong, LI Meng, ZHAO Huawei, SHANG Xiaofei, WANG Yan. Architecture characterization of Ordovician fault-controlled paleokarst carbonate reservoirs in Tuoputai, Tahe oilfield, Tarim Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration & Development, 2021,48(2): 314-325.  
Doi: 10.11698/PED.2021.02.08
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塔河油田托甫台区奥陶系断溶体层级类型及表征方法
张文彪1, 段太忠1, 李蒙1, 赵华伟1, 商晓飞1, 汪彦2
1.中国石化石油勘探开发研究院,北京 100083
2.中国石化西北油田分公司,乌鲁木齐 830011

第一作者简介：张文彪（1984-）,男,河北廊坊人,硕士,中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院高级工程师,主要从事油气田开发地质综合研究。地址：北京市海淀区北四环中路奥运大厦,中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,邮政编码：100083。E-mail: zwb.syky@sinopec.com

收稿日期: 2020-02-17 修回日期: 2021-02-20
基金项目: 中国科学院战略先导A项目子课题“深层碳酸盐岩油气储层地质建模”（XDA14010204）; 中国石化科技部项目“塔河深层断溶体油藏精细描述与开发优化”（P18042）; 国家重大专项“复杂油气藏定量表征技术”（2016ZX05033-003）
摘要

基于野外露头、岩心、测井、录井、地震、生产动态等资料,结合断溶体地质成因,对塔河油田托甫台区奥陶系断溶体层级类型及表征方法进行研究。按照成因地质体的概念将断溶体划分为4个层级构型单元,走滑断裂影响带为第1层级单元,断溶体为第2层级构型单元,断溶体内部缝洞带为第3层级构型单元（构型要素可进一步划分为溶蚀洞穴、溶蚀孔洞带、裂缝密集带）,洞内充填为第4层级构型单元（构型要素可根据充填程度及充填岩性进行细分）。针对断溶体构型层级逐级开展表征,基于地震相干及人工精细解释表征走滑断裂影响带,在走滑断裂影响带约束下基于FL（Fault Likelihood）属性刻画断溶体外部轮廓,外部几何形态约束下基于地震Texture属性进行内部结构划分,基于岩心、测录井综合解释洞穴充填样式。研究初步实现了断溶体三维空间立体解剖,形成了基于井震结合的断溶体构型表征技术,对塔河断溶体油藏开发理论及技术方法具有补充作用。图8表1参43

关键词: 断溶体; 构型表征; 走滑断裂; 塔河油田; 奥陶系
中图分类号:TE122.1 文献标志码:A
Architecture characterization of Ordovician fault-controlled paleokarst carbonate reservoirs in Tuoputai, Tahe oilfield, Tarim Basin, NW China
ZHANG Wenbiao1, DUAN Taizhong1, LI Meng1, ZHAO Huawei1, SHANG Xiaofei1, WANG Yan2
1. Petroleum Exploration and Production Research Institute, Sinopec, Beijing 100083, China
2. Northwest Oilfield Company, Sinopec, Urumchi 830011, China
Abstract

Based on outcrop, core, logging, seismic and production data, and the formation of fault-controlled karst reservoirs, the types and characterization of Ordovician fault-controlled karst reservoir architectures in the Tuoputai area of the Tahe oilfield are studied. According to the concept of genetic geologic body, the fault-controlled karst reservoir is divided into architecture elements of four levels, the strike-slip fault impacting zone is the level-1 architecture element, the fault-controlled karst reservoir the level-2 architecture element, the fracture-cave zone (which can be further subdivided into dissolution cave, dissolution pore and vug, and fracture zones) inside the fault-controlled karst reservoir the level-3 architecture element, and fillings inside caves is the level-4 architecture element (which can be further divided based on the filling degree and lithologic types of the fillings). Specific characterization techniques have been optimized according to the characteristics of various architecture elements. The zone impacted by strike-slip fault is characterized by seismic coherence and artificial interpretation. Under the constraint of zone impacted by strike-slip fault, fault likelihood (FL) property is used to characterize the outline of fault-controlled karst reservoir. Under the constraint of fault-controlled karst reservoir outline, the internal structures are divided based on seismic texture attribute. Finally, the cavern filling pattern is interpreted based on drilling and logging data. The fault-controlled karst reservoirs can be interpreted in 3-dimensional space by architecture element levels, and the characterization technology combining log and seismic data for fault-controlled karst reservoir has been worked out, which has complemented the development theory and technologies for this kind of reservoirs in the Tahe oilfield.

Keyword: fault-controlled karst reservoir; architecture characterization; strike-slip fault; Tahe oilfield; Ordovician
0 引言

储集层构型的形成是构造、沉积、成岩改造等综合作用的结果。储集层构型概念[1, 2, 3, 4]提出以来, 国内外众多学者针对碎屑岩储集层构型模式及构型表征[5, 6, 7, 8]方法做了大量研究, 在指导开发生产方面起到积极作用。碳酸盐岩因其沉积成岩作用的复杂性, 储集层构型研究进展缓慢, 对于孔隙型礁滩相储集层开展了部分构型相关研究[9], 而对于受成岩作用主控的强改造型储集层, 构型研究涉及较少。

断溶体[10]是受断控岩溶改造作用所形成的一种特殊类型碳酸盐岩缝洞型储集体, 埋藏深、空间结构复杂、非均质性极强, 是塔河油田近年增储上产的重要目标。目前针对断溶体的研究多集中在模式探讨、空间雕刻及连通性分析[11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25], 断溶体构型分类研究较为薄弱。此外, 断溶体构型表征的系统性和层级性尚不完善, 需要进一步分析断溶体主控因素之间的关系, 形成一套新的表征思路和方法。

塔河油田托甫台区发育典型的断溶体油藏, 通过多种资料综合分析, 从构型概念的角度梳理并初步建立断溶体构型划分方案, 以此为基础, 按照“ 层级约束” 的方式, 采用井-震结合的方法探讨有效的地下断溶体构型表征技术, 以期为高效开发此类油藏提供实用技术及方法借鉴。

1 研究区概况

塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起阿克库勒凸起的南部斜坡区, 奥陶系缝洞型油藏是中国目前发现的最为特殊的一类大型碳酸盐岩油藏, 构造运动先后经历了加里东中— 晚期、海西早期、海西晚期、印支— 燕山期, 形成了一系列不同级别、多期叠加的断裂系统[26, 27, 28]。托甫台区位于塔河油田西南翼, 主要目的层为中下奥陶统一间房组和鹰山组, 埋深5 500~6 000 m, 区内发育一系列北东向和北西向深大断裂带, 其中TP12CX为区内规模最大的北东向走滑断裂, 断溶体油藏沿该断裂走向极为发育, 断溶体单元具有代表性（见图1）。

图1 研究区概况及大型主干断裂分布图（据参考文献[26]修改）
P2— 中二叠统; C2x— 上石炭统小海子组; C1kl— 下石炭统卡拉沙依组; C1b— 下石炭统巴楚组; D3d— 上泥盆统东河塘组; D1-2— 中下泥盆统; S2-3— 中上志留统; S1k— 下志留统柯坪塔格组; O3s— 上奥陶统桑塔木组; O3l— 上奥陶统良里塔格组; O3q— 上奥陶统恰尔巴克组; O2yj— 中奥陶统一间房组; O1-2y— 中下奥陶统鹰山组; O1p— 下奥陶统蓬莱坝组; — C— 寒武系; T65— 下石炭统标准灰岩（双峰灰岩）顶反射波界面; T70— 奥陶系顶反射波界面; T74— 加里东中期Ⅰ 幕构造运动造成的不整合面反射波界面; T76— 鹰山组上下段分界反射波界面; T80— 寒武系顶反射波界面; T90— 震旦系顶反射波界面; F1— TP12CX断裂; F2— S99断裂; F3— 兰尕断裂; F4— T708断裂; F5— T707断裂

TP12CX断裂带整体开发较早, 钻井较多, 根据断裂带的分段性及开发动态又将断裂带内部划分为多个相对独立的断溶体单元。本文优选钻井及动态信息较为丰富且紧邻的TP101单元及T739单元, 两单元共有钻井约40口, 井距一般为500~600 m, 个别井距小于400 m。由于多数井钻遇洞穴时出现放空和钻井液漏失, 难以录取资料, 因此, 单纯依靠钻井难以控制断溶体构型单元规模。研究区的地震资料品质较好, 目的层段频带宽度5~70 Hz, 中心频率近30 Hz, 可大致分辨30 m厚度地层, 可较好地预测较大尺度构型单元, 但识别小尺度构型单元存在一定难度。

2 断溶体层级类型及特征
2.1 断溶体层级划分原则

层级划分是构型研究的基础, 小层级构型单元受控于大层级构型单元。构造及溶蚀改造作用是断溶体储集层形成的主控因素[29], 构型层级的划分原则要考虑储集层溶蚀改造形成过程, 同时兼顾不同构型要素规模及相互约束关系, 即“ 成因约束、规模控制” 。

“ 成因约束” 强调构型划分的地质约束关系, 走滑断裂带约束断溶体、断溶体约束内部缝洞组合、大型洞穴约束内部充填特征。“ 规模控制” 强调不同构型层级规模之间的控制关系, 断裂的规模控制着断溶体规模, 断溶体规模控制内部缝洞带规模, 大型洞穴控制内部充填特征。

2.2 层级类型及特征

基于上述划分原则, 将托甫台区断溶体划分为走滑断裂影响带、断溶体、断溶体内部缝洞带、洞内充填等4个层级。各层级构型单元之间具有一定的约束和控制关系。

2.2.1 走滑断裂影响带

走滑断裂影响带为断溶体的第1层级, 是在走滑断裂形成过程中受扭应力或剪切应力作用所形成的从断裂根部到顶部呈现一定影响范围变化的大型破碎包络带, 其本质为走滑断裂综合影响范围。其中破碎影响带的外部边界作为该层级的构型界面, 内部综合影响带称为该层级的构型要素。

受应力差异影响, 走滑断裂影响带在平面上沿走滑方向呈现出一定的分段性[30, 31], 包括挤压段（压扭应力）、拉分段（张扭应力）、剪切段（剪切应力）, 各个段之间表现出一定的特征差异, 且往往交替出现。从剖面来看, 在扭应力作用下从断裂根部到顶部因应力逐步释放而呈现出“ Y型” 或“ 花状” , 俗称“ 花状构造” , 可进一步细分为“ 半花状” 、“ 正花状” 、“ 负花状” , 剖面上应力破碎带整体呈现“ 下窄上宽” 的特征; 在剪应力作用下从断裂根部到顶部上下宽度变化不大, 呈“ 柱状” 或“ 单支状” 特征。从走滑断裂影响带的规模来看, 垂向延伸高度较大, 甚至断穿至前寒武系顶, 规模几千米不等; 剖面延展宽度由根部到顶部数百米至千米级不等, 取决于分段性的位置; 平面走向延展规模几十千米较为常见, 且分段性特征交替出现。

2.2.2 断溶体

断溶体为断溶体构型的第2层级, 是指在走滑断裂影响带范围内, 地层破碎程度高、裂缝密度大、溶蚀强度相对较为集中的轮廓范围。走滑断裂带内部应力差异导致岩石破碎程度差异, 且裂缝发育程度与主干断裂的关系密切, 因此, 断溶体形态受走滑断裂的分段性及断裂组合样式影响。前人从断裂样式以及岩溶差异角度总结了断溶体圈闭的展布形态, 包括条带状、平板状及夹心饼状。条带状断溶体形态主要形成于大型主控断裂的扭应力段, 溶蚀作用较强, 溶洞为主, 剖面形态多为“ V” 字形或“ 漏斗” 形, 平面上沿断裂走向呈较宽的条带状展布, 该类型也是本文断溶体构型解剖的典型代表。平板状断溶体主要形成于大型主控断裂的剪应力段, 溶蚀作用相对较强, 溶孔为主, 剖面形态为“ 线状” 或“ 柱状” , 平面为窄条带状展布。夹心饼状受控于次级伴生断裂, 平面呈平行或雁列式, 溶蚀作用仅集中在沿断裂面较窄的范围, 沿断裂走向呈一簇窄条带状。

断溶体外部几何形态整体受走滑断裂影响带约束, 纵向延展及剖面宽度均小于走滑断裂影响带, 宽度数十米至千米级, 平面延伸距离受空间分隔性影响较大, 范围数百米至千米级。

2.2.3 断溶体内部缝洞带

断溶体内部缝洞带是断溶体构型的第3层级, 按照成岩构型的含义指在断溶体外部几何形态约束下, 根据溶蚀作用强弱进一步细分的单元, 构型要素包括溶蚀洞穴、溶蚀孔洞带、裂缝密集带。

溶蚀洞穴的溶蚀作用最强, 是油气充注最为有利的第3层级构型要素, 构型界面为大型洞穴的边界, 尺度差异较大, 直径规模分米级至十米级, 平均大于5 m, 形态呈不规则状。溶蚀孔洞较大型洞穴的溶蚀程度偏弱, 也是较为有利的油气储集空间, 规模较大型洞穴小, 单个溶孔的直径规模厘米级至分米级, 形状极不规则。因溶孔往往由中小型裂缝扩溶形成, 较大规模的溶孔多分布在靠近断裂带以及大型洞穴的位置, 较小的溶孔性质类似于常规孔隙型碳酸盐岩储集层。从规模上看, 单个溶孔的构型描述难度极大, 因此, 本文以溶蚀孔洞带作为该构型要素, 溶蚀孔洞带表示不同大小的溶孔相对密集分布, 带内发育溶孔的概率较高, 孔洞带的边界即为构型边界, 孔洞带的直径规模数米至数十米级。裂缝密集带未发生溶蚀作用或溶蚀作用极弱, 深部流体或大气淡水仅以此为通道, 未发生明显的交互溶蚀反应, 裂缝分布仍基本保持最初受断裂活动所形成的状态, 多数分布在溶蚀孔洞外围或与溶孔交错分布。虽然裂缝密集带储集空间有限, 但可作为油气运移的重要通道。单条小裂缝的构型表征同样存在较大难度, 本文以裂缝密集带代表该层级构型要素, 裂缝密集带由不同组系、不同规模产状的小型裂缝组成, 构型要素的含义表示为在该带内裂缝发育的概率较高, 裂缝密集带的边界即为构型界面, 规模数米至数十米级。

从断溶体内部结构3类构型要素的组合关系来看, 大型洞穴、溶蚀孔洞带以及裂缝密集带呈现大致的“ 三分” 结构, 各要素之间具有一定的组合规律, 通常大型溶洞周围分布较多的溶蚀孔洞带, 裂缝密集区也主要围绕孔洞带分布。从地质含义上, 3类要素之间具有一定的成因界限; 而从地球物理含义上, 该界限可能存在一定的过渡区间; 因此, 在构型表征环节需要将三者统一考虑。

2.2.4 洞内充填

洞内充填是断溶体构型的第4层级。从断溶体形成过程来看, 无论大型洞穴、溶蚀孔洞带或裂缝带均存在充填性的问题, 或为不同岩性、或为不同流体, 且均受不同的缝洞空间所控制, 充填程度以及充填岩性的差异直接影响缝洞储集层的质量, 考虑到其重要性, 单独划分为一类构型层级, 又因大型洞穴是缝洞型储集层最为重要的类型, 其充填情况研究的相对意义更大, 且从规模来看相对易操作, 故本文选择大型洞穴充填作为该层级构型单元的典型代表。

大型洞穴内部的充填情况, 根据充填程度分为未充填、部分充填、全充填, 根据充填岩性分为碎屑岩沉积充填、碳酸盐岩胶结充填、垮塌角砾充填、多种岩性混合充填等。未充填即溶蚀洞穴形成之后未发生机械垮塌或沉积胶结等再改造作用, 后期成藏过程中可能有流体充满, 作为一类最好的储集层, 钻井过程中钻井液严重漏失、钻具放空、井径扩大是判断的一个重要证据。对于全充填或部分充填的洞穴, 充填部分可能由一种岩性或几种岩性混合而成, 当充填碎屑岩时, 典型特征为具有沉积层理, 可能为表层沉积岩垮塌到洞内或地下暗河流经洞穴带来的物源碎屑逐渐沉积形成, 物性与沉积岩的具体性质有关, 如果以砂岩为主则为较好的储集层; 碳酸盐岩胶结充填往往发生于洞穴形成之后的再成岩作用, 可能受进一步的深部热液或地层流体改造影响, 通常为方解石充填, 较致密, 储集层性质偏差; 角砾岩充填成分复杂, 包括表层碎屑岩角砾以及碳酸盐岩围岩垮塌, 受后期构造活动影响较大, 物性差异较大, 如果角砾岩间发生了泥质或钙质胶结, 物性较差; 混合充填为以上几种岩性的综合作用, 储集性能更为复杂。洞内充填要素还存在充填比例问题, 包括充填部分占整个洞穴的体积比例, 以及充填部分各种岩性组成的比例等, 均对后期储集层性质的评价有重要影响。

前人针对塔河油田主体区缝洞型储集层充填情况做过大量研究, 尤其是针对暗河型储集层总结出一定的充填岩性序列特征[32], 但断溶体型储集层与暗河型储集层的主控因素存在一定差异, 无论从形成过程还是露头、钻井资料分析来看, 断溶体大型洞穴的充填组合相对单一, 多以纯方解石胶结或角砾胶结为主, 辅以少量砂泥充填, 较少见暗河型冲刷层理的特征。本文充填组合构型要素主要包括洞内不同的岩性体, 构型界面即为不同充填岩性的接触面, 充填构型要素的形状及规模受洞穴约束, 形态特征差异很大, 各要素规模通常为分米级— 米级, 三维表征的难度极大。

3 断溶体构型表征技术
3.1 总体技术特征

不同级次构型单元之间具有一定的组成关系, 走滑断裂影响带内包含不同几何形态的断溶体, 断溶体内部又由多个不同规模大小的洞穴、溶孔带及裂缝带组成, 称为缝洞带, 其中大型洞穴内部又形成了不同样式的充填结构。不同构型单元的规模及地质含义不同, 需要不同的资料和技术进行识别（见表1）。对于走滑断裂影响带这种较大尺度的构型单元, 主要依靠地震资料进行表征, 关键技术为基于地震相干体的断裂自动解释技术, 并通过人工干预进行合理组合。对于洞内充填这种小尺度构型单元, 主要在露头模式指导下依靠岩心及测井解释（成像）, 通过井-震结合进行探索性预测, 关键技术包括岩心标定测井解释, 并参考地震岩性反演预测等。

表1 断溶体各层级构型单元基本特征及关键表征技术

基于断溶体构型划分方案, 以单井综合解释及井震标定为基础, 以托甫台区TP12CX断裂典型断溶体为例, 阐述断溶体构型表征技术的适用性。

3.2 不同层级构型单元表征技术

3.2.1 走滑断裂影响带表征技术

走滑断裂影响带的形成基础为区域内大型走滑断裂, 构造作用为主控因素, 横向延伸规模大, 纵向断穿层位多, 平面延伸数十千米, 构型表征包括平面和剖面两个方面。

对叠后三维地震资料进行平滑处理, 提取能够反映断裂分布特征的相干数据体, 沿T74界面提取不同位置的沿层切片, 并通过部分井进行区域标定, 分析平面展布特征。走滑断裂影响带整体呈北东— 南西向展布, 仅目标区内延伸长度就达15 km（见图2a）, 宽度为1 000~3 000 m, 受走滑断裂不同应力段的影响, 宽度及内部断裂发育强度均呈现差异变化。

图2 TP12CX走滑断裂影响带地震相干体地层切片（T74地震反射界面向下漂移100 ms）（a）、拉分段相干剖面（b）、剪切段相干剖面（c）

走滑断裂从构造应力学的角度可以分为拉分段、挤压段、平移段。断裂影响带的几何外形以及内部破碎带的结构均受控于走滑应力。剖面反射形态显示拉分段或挤压段其纵向上“ 花状” 结构清晰, 受叠接关系影响整体宽度较大, 内部由相干体反映出来的断裂分布关系较为明显, 底部断穿到基底, 上部延伸出T74界面以上（见图2b）; 平移段纵向上成“ 烟囱” 状, 上下宽度变化不大, 但内部同样能够反映出断裂分布特征, 纵向延伸高度与挤压、拉分段差别不大, 一般为2 000~3 000 m（见图2c）。

3.2.2 断溶体表征技术

断溶体发育受控于走滑断裂影响带, 构型表征主要从剖面及三维展开。关于断溶体外部几何形态的刻画, 前人从地球物理属性及反演的角度做了大量研究[33, 34], 目前应用较为广泛的属性为结构张量, 在塔河油田应用中取得了一定效果。但因走滑断裂纵深较大, 远超过塔河油田当前的目标层位（T74— T76）, 深部溶蚀程度相对较弱的部位往往与原状沉积地层不易区分, 给断溶体预测带来一定困难; 鉴于此, 本文采用对构造信息更为敏感的FL（Fault Likelihood）属性刻画断溶体外部几何形态。

FL属性是一种基于样点处理的断裂成像算法[35], 对于地震异常信息较为敏感, 尤其对由于构造断裂所造成的局部差异具有突出效应, 比较适用于大型异常体的提取和雕刻, 通过一种相似性属性来表达断裂存在的可能性, 通常用0~1的值域表示断裂可能性大小, 在一定程度上反映了断溶体可能性的大小及范围。断溶体外部形态预测的另一个核心问题在于地震属性门槛值的确定, 水平井、直井钻时曲线或测录井可作为一个标定的途径, 当无井标定时引入阈值自动分割技术[36]自动识别外部轮廓范围, 技术原理类似于当前较为流行的图像识别, 阈值分割算法可自动计算某一数据集中不同数据类（即不同地震属性值）之间的分割阈值, 且能够保证类间的统计方差最大, 从而实现具有统计学意义的分类。从实现过程来看, 基于阈值分割、属性提取及雕刻, 再通过人工适当修正, 完成断溶体表征。

断溶体三维表征结果显示（见图3a）, 整体呈北东向条带状展布且具有受走滑断裂影响带约束的特点, 空间连续性存在一定差异, 与走滑断裂的分段性关系密切。空间连续性较好的地方断溶体较为发育（见图3a中TP186井区）, 横向宽度较大, 呈宽条带状, 构造上主要位于走滑断裂的拉分段; 空间连续性相对较差的地方断溶体发育程度相对较弱（见图3a中TK1058井区）, 横向宽度变窄, 呈窄条带状, 构造上主要位于剪切应力段。剖面上显示层级约束关系较为清晰, 呈“ 下窄上宽” 的形态, 断溶体外部几何形态的宽度范围略小于走滑断裂影响带, 为800~2 600 m（见图3b）。

图3 基于FL属性断溶体外部轮廓刻画（a）及FL属性剖面断溶体外部轮廓表征（b）

3.2.3 断溶体内部缝洞带表征技术

断溶体内部缝洞带主要包含大型洞穴、溶蚀孔洞带、裂缝密集带, 是断溶体油藏开发的重要组成单元, 内部缝洞带表征对于储量评价及提高采收率较为关键。内部缝洞带构型要素属于小尺度单元, 多数低于地震分辨率, 地震可探测到但难以精确分辨, 钻井可识别但因断溶体变化较快, 常规井距难以完全控制。鉴于此, 本文采用基于井-震模式拟合的断溶体内部缝洞结构表征方法, 即在断溶体构型模式指导下, 优选密井网区或充分利用水平井, 开展井控-震控联合研究, 将已有构型模式与井-震资料充分拟合, 完成储集层单元构型表征。

关于断溶体内部缝洞带地震预测, 前人多采用波阻抗数据, 并与结构张量嵌套使用, 但地震波阻抗仍未完全摆脱层状地层的影响, 刻画断溶体内部结构存在一定误差。本文采用地震Texture属性进行内部缝洞带划分, Texture是一种考虑波形差异的地震属性[37], 主要通过波形聚类的方式, 将空间波形结构相似的信息进行组合强化, 对于异常地质体反射较为敏感。断溶体内部结构要素之间的本质区别为溶蚀强度, 这种差异在Texture属性上能够较好的反映, 其属性值通过概率（值域0~1）的形式指示溶洞发育的可能性, 在一定程度上可排除原始层状地层信息的干扰。通过对地震叠后数据进行提频处理, 在断溶体外部几何形态约束下提取该属性, 并通过单井解释进一步标定属性值, 从平面、剖面、三维逐步完成断溶体内部缝洞带结构表征。

3.2.3.1 构型平面解剖

以构型要素的单井解释结果为基础数据, 断溶体发育模式为指导, 利用单井标定地震属性, 采用井-震联合、模式拟合的方式表征断溶体平面分布。提取Texture属性沿层切片（见图4a）, 图中属性高值区表示溶蚀程度较高, 缝洞储集层较为发育, 通过单井标定不同内部结构要素门槛值, 得到大型洞穴、溶蚀孔洞带及裂缝密集带的分布, 因单个溶蚀孔洞或裂缝的规模较小, 限于地震分辨率极限问题, 表征结果仅能以“ 带” 的形式体现。对应沿层切片的断溶体内部结构平面展布图显示（见图4b）, 受断溶体外部轮廓边界约束, 大型洞穴发育比例小于溶蚀孔洞带, 3种构型要素之间呈现出渐次变化的接触关系, 其中最主要的储集层类型为大型洞穴及溶蚀孔洞, 裂缝密集带主要通过地震蚂蚁体技术进行表征。

图4 断溶体内部缝洞带平面构型地震Texture属性沿层切片（T74地震反射界面向下漂移50 ms）（a）及基于Texture属性断溶体内部结构雕刻（b）

3.2.3.2 构型剖面解剖

以测井解释为基础数据, 平面构型解剖结果为指导, 采用平剖互动方式完成剖面构型解剖。选取垂直于断裂带走向的过井剖面, 纵向延伸较大（断穿至前寒武）的地震Texture属性, 属性强弱代表溶蚀强度, 沿断裂带从底部到顶部纵向分布形态较为清晰, 尤其是与周围层状地层的特征能够较好地区分开（见图5a）; 钻井揭示一间房组— 鹰山组上段（T74— T76）地震Texture反射剖面中, 两口井分别钻遇了断溶体储集层, 测井曲线能够较好地区分不同内部结构, 且与Texture属性的强弱变化具有对应性（见图5b）; 对应的断溶体内部缝洞带解剖结果显示（见图5c、图5d）, 从整体形态到局部细节变化均呈现出外部几何形态约束内部缝洞结构的特点, 越接近于走滑断裂带顶部, 洞穴发育比例越高, 说明受表层（T74为不整合面）淡水淋滤溶蚀作用越强。因塔河油田当前开发以及钻井能够揭示的均为走滑断裂带上部发育的断溶体（见图5d）, 深部断溶体是否发育或者发育程度如何, 均缺少钻井信息标定, 但断溶体发育的地质基础是存在的。

图5 断溶体内部缝洞带剖面构型地震Texture属性垂直于断裂走向过井剖面（a）、地震Texture属性目标层段（T74— T76）过井剖面（b）、井震结合剖面构型解剖结果（c）、目标层段（T74— T76）井震结合剖面构型解剖（d）（剖面位置见图4b）

虽然构型解剖中充分利用了井震结合, 但大型洞穴、溶蚀孔洞的空间形态变化较快, 难以完全用模式拟合进行推测, 且研究目标埋深均超过6 000 m, 当前地震资料分辨率可大致识别大型洞穴的分布, 而溶蚀孔洞的分布仅能以复合体（带）的形式进行预测。

3.2.3.3 三维构型解剖

三维构型解剖结果显示, 断溶体内部缝洞分布规律与走滑断裂的分段性、断溶体外部几何形态均有较好的一致性（见图6a）。从三维表征结果中抽提的过井剖面纵向结构变化明显, 受走滑断裂控制的特征清晰可见, 靠近T74界面附近的溶蚀作用明显更强（见图6b）。从地震表征的结果来看, 大型洞穴的宽度为20~200 m、高度为35~550 m, 溶蚀孔洞带的宽度为150~450 m、高度为50~650 m, 但受地震反射信息的影响, 通常地震表征的缝洞储集体规模往往比实际的规模偏大, 这也是目前地球物理专业人员一直在攻关的缝洞“ 瘦身” 问题, 因此, 当前统计的缝洞储集体规模需要酌情考虑误差。

图6 断溶体内部缝洞带三维构型解剖结果（a）及井震结合剖面构型解剖结果（b）

3.2.4 洞内充填表征技术

洞内充填要素尺度小、形态难判断, 构型表征难度较大。前人对塔河油田主体区表生岩溶洞穴充填开展了大量研究[38, 39, 40, 41, 42, 43], 主要通过自然伽马、井径、深浅侧向电阻率、声波时差、中子密度以及成像测井等资料总结了测井响应特征及测井解释方案, 并统计了充填物的比例以及物性分布特征。以上研究成果对断溶体内大型洞穴充填研究有重要指导性。

露头是分析洞穴充填的最直观资料, 对于地下洞穴充填研究具有重要的指导作用。从目前野外露头踏勘情况来看, 针对断溶体的大型洞穴充填实例较为少见, 多数为未充填洞穴（见图7a）, 或即使充填也主要为方解石或沥青, 充填样式相对单一。为更详尽说明洞穴充填的复杂性, 选取硫磺沟一处露头为研究对象（见图7b）, 可见露头中发育2个较为明显的大型洞穴充填, 上部洞穴体积偏小, 基本呈现出角砾全充填特征; 下部洞穴体积较大, 内部由垮塌角砾及洞穴沉积物混杂组成。TH10421井为研究区1口钻遇洞穴的典型井, 一间房组和鹰山组整体以致密灰岩为主, 洞穴充填物包括角砾和碎屑岩, 碎屑岩测井曲线具有低密度、低电阻率、低自然伽马特征; 角砾充填由于受胶结作用影响, 密度及电阻率曲线具有齿化降低的特征（见图7c）。总体来看这两类充填物构成的洞穴是该区主力储集层。洞穴充填物规模受洞穴大小控制, 初步统计高度为0.2~50.0 m。

图7 基于露头模式指导的单井洞穴充填表征（dh— 井径; GR— 自然伽马; ρ — 密度; RLLD— 深侧向电阻率; ϕ — 孔隙度）
（a）硫磺沟露头, 未充填洞穴; （b）硫磺沟露头, 角砾、沉积物等混合充填; （c）TH10421井洞内充填特征解释

单井仅能从一维角度分析洞穴充填情况, 本文进一步尝试基于测井约束波阻抗反演探测洞穴充填三维分布。按照洞穴充填要素分析, 通常物性较好（即孔隙度较高）的多为砂岩充填, 其次可能为角砾充填, 物性最差的为碳酸盐胶结充填。因此, 通过预测孔隙度分布并结合测井解释结果可大致分析洞穴充填样式。波阻抗与储集层孔隙度之间通常具有较好的相关性, 在断溶体内部缝洞带约束下（见图8a）开展了波阻抗反演（见图8b）, 波阻抗高值区为低孔隙度分布区, 进一步结合测井解释对洞穴内部充填结构进行表征（见图8c）。表征结果初步反映了洞穴充填样式的复杂性, 各充填要素接触关系复杂, 形状极不规则, 宽度与洞穴规模相当。由于地震分辨率难以达到米级及以下, 因此, 对于充填样式的空间表征仍不够精细, 需要从地球物理角度进一步攻关。

图8 基于井-震结合的洞穴充填表征
（a）断溶体内部缝洞带过井剖面; （b）缝洞带约束下的波阻抗反演; （c）井-震结合洞穴充填表征

4 结论

考虑断溶体形成过程及规模差异, 按照构型级次化解释方案将断溶体划分为走滑断裂影响带、断溶体、断溶体内部缝洞带、洞内充填等4个层级构型单元。针对不同构型单元特征优选表征技术, 形成基于井-震拟合、逐级解剖的断溶体构型表征技术流程。走滑断裂影响带规模最大, 主要基于地震相干结合人工解释完成表征; 断溶体规模较大, 在走滑断裂影响带约束下井-震联合标定, 基于FL属性进行表征; 断溶体内部缝洞带尺度规模中等, 断溶体约束下通过多井标定地震Texture属性, 平面与剖面相结合完成三维表征; 洞内充填规模较小, 在露头模式指导下利用井-震模式拟合初步完成洞内充填表征。初步实现了对不同规模断溶体构型单元的半定量分析, 对于指导断溶体地质建模具有积极作用。

（编辑 王晖）

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