一种古岩溶缝洞结构的综合刻画方法与流程

1.本发明属于油气藏勘探开发技术领域，涉及岩溶地质分析、三维地质雕刻、缝洞描述技术、缝洞的连通与分隔关系分析等技术，具体涉及一种古岩溶缝洞结构的综合刻画方法。


背景技术：

2.国内外学者针对古岩溶缝洞描述开展了地球物理、岩溶地质、地球化学、岩溶动力学等多角度的研究，确定了岩溶发生的主要时期。塔河油田奥陶系先后经历了加里东中期ⅰ、ⅱ、ⅲ幕和海西早期岩溶作用，经过后期埋藏最终形成了目前的缝洞结构。塔河地区可以分为中-上奥陶统剥蚀区与覆盖区，剥蚀区的岩溶作用主要以海西期为主，覆盖区的岩溶作用主要以加里东期为主，在中-上奥陶统覆盖较薄的过渡区存在两期岩溶作用的叠加；因此，剥蚀区的缝洞主要表现为暗河型管道、断裂控制的垂直溶洞、小规模缝洞体等较为复杂的缝洞组合；覆盖区的缝洞主要以断裂为核心，沿着断裂溶蚀扩大形成缝洞组合体，形式较为单一；过渡区两者都存在，但以断裂控制的溶蚀缝洞体为主，暗河型等缝洞类型有所减少。纵向上，剥蚀区的暗河、管道以为水平径流为主，具有明显的岩溶止溶层，缝洞底界较为稳定，受构造控制作用较强；覆盖区断溶体主要沿断裂纵向溶蚀扩大，局部发育水平径流，整体无统一的岩溶底面，构造控制作用较弱。
3.目前，关于岩溶缝洞的研究仅停留在宏观规律性认识，缺乏对具体缝洞体的影响及控制因素研究，缝洞内幕结构及缝洞间的关联关系的描述主要依靠单一地球物理属性雕刻。例如，振幅类属性主要用于三维空间雕刻大规模缝洞体的空间展布特征；波阻抗反演等相关属性主要用于在纵向上定位缝洞体的核心深度；gr反演、孔隙度反演等综合识别区域内的泥质含量分布特征及充填特征；相干、张量、蚂蚁追踪、afe等非连续性属性主要用于识别不同级别和规模的断裂；边缘检测、最大非相似性、混沌等非连续检测属性识别小规模缝洞体等。具体单项地球物理雕刻技术相对较为完备。
4.如中国专利申请cn102681013a公开了一种碳酸盐岩储层空间模型的建立方法及装置，该方法包括：获取地震纵波传输信号；对地震纵波传输信号进行校正、保幅、叠前时间偏移处理；根据处理后的地震纵波传输信号确定目的层段地震波反射异常区；根据目的层段地震波反射异常区确定储层发育的近似位置；根据组合测井资料以及测井曲线特征确定目的层段近井储层类型及发育特征；根据压力恢复试井资料、以及压力恢复试井压力及压力倒数双对数曲线特征确定目的层段远井储层类型及发育特征；根据储层发育的近似位置、目的层段近井储层类型及发育特征、目的层段远井储层类型及发育特征构建储层的空间模型。这种方法单采地震波这单一地球物理属性，针对性弱，精确度低。
5.如中国专利申请cn102465699a公开了一种碳酸盐岩储层预测方法，该专利提出一种碳酸盐岩储层预测方法，该方法通过测试缝洞的地震反射波振幅，用以计算振幅变化率，依据强弱标准和所述振幅变化率大小预测缝洞体发育规模。包括：获取测试对象的地震反射波振幅；根据所述反射波振幅计算振幅变化率；依据强弱标准和所述振幅变化率大小对
测试对象进行储层预测。这种预测方法，应用在塔河早期的主体区和现在的外围区，振幅变化率技术一直是井位部署的关键技术，通过对塔河地区钻井的统计表明，利用地震振幅变化率技术预测碳酸盐岩岩溶缝洞型储层的成功率达到90％以上。但这种预测方法手段单一，适用性不强，无法做到对不同类型缝洞采用不同方法进行精准化描述。
6.再如中国专利申请cn109425889a公开了一种用于刻画古岩溶暗河的方法，该方法利用地震波形分类分析技术对古岩溶暗河展布范围内地震波形做出细致分类，结合井点解释储集体特征，实现暗河内幕储集体发育特征刻画。地震波形分类分析方法在实际地震资料解释过程中，可以完全无监督运行或者设置井参与运行，完全基于相邻地震道波形差异进行分类，同时可实现井点解释成果的标定，为分类结果提供地质解释依据，进一步指导油田精细开发。但该方法仅使用单一地球物理属性刻画缝洞，其适用性和准确度有待提高。
7.现有技术中古岩溶缝洞系统描述存在以下问题：
8.1)碳酸盐岩缝洞型油藏在缝洞描述方面，目前国内外无有效的研究思路可供借鉴，现代岩溶研究主要停留在地表水文地质研究阶段，古溶洞内幕结构及缝洞间关联关系研究仅局限于宏观定性方面，亟需一种古岩溶缝洞精细描述的技术方法，为油藏精细开发提供依据。
9.2)单一地球物理属性三维雕刻准确度低，目前属性较为繁杂，每种属性的针对性不同，导致分析结果不一致，且每种地球物理属性的多解性较强，无法准确地反应真实可靠的缝洞体，且尚未形成多属性融合的系统雕刻技术，无法直接雕刻有效缝洞体，并判断缝洞体的规模。


技术实现要素：

10.本发明针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种针对古岩溶缝洞综合描述技术，该技术根据古岩溶缝洞类型采用不同的地球物理属性雕刻方法，分析大规模厅堂洞的形成机理分析，确定其主要分布规律及分布区域，综合地质分析、地球物理反演的方法确定缝洞体内部充填特征，明确缝洞体的连通、分隔特征。该技术一改之前岩溶地质与缝洞刻画脱节的现象，使岩溶地质基础分析更加精细、地球物理刻画更加精确、为油田开发提供更为可靠的依据。
11.为实现上述目的，本发明提供一种古岩溶缝洞结构的综合刻画方法，包括以下步骤：
12.(1)依据岩溶地质综合研究成果区分古岩溶缝洞类型，所述岩溶缝洞类型包括暗河型、断控型和表层型；
13.(2)利用振幅类地震属性识别暗河岩溶缝洞类型，分析该种岩溶缝洞中大规模厅堂洞的形成机理及缝洞体内部充填、连通和分隔特征；
14.(3)利用张量地震属性识别断控岩溶缝洞类型，分析该种岩溶缝洞中大规模厅堂洞的形成机理及缝洞体内部充填、连通和分隔特征；
15.(4)利用最大似然属性识别表层淋滤缝洞类型，分析缝洞体内部充填、连通和分隔特征；
16.(5)将步骤(1)-(4)识别的三种岩溶缝洞类型空间立体叠合，得到古岩溶缝洞整体结构。
17.优选地，上述步骤(1)中所述暗河型岩溶缝洞是指受暗河-管道综合控制发育的水平径流特征的溶洞，主要以水平缝洞发育为主，易充填，局部发育落水洞等入水口，发育大规模的缝洞；暗河型缝洞发育区域特征为，振幅变化率属性呈连续或间断条带状分布，且与相干或者张量属性相关性较差，平面上具有暗河的管道集中流特征，剖面上呈连续强反射特征。
18.优选地，上述步骤(1)中所述断控型岩溶缝洞是指以断裂为核心发育竖直向为主的溶洞，表层分隔，部分断裂深部发育径流特征，发育较大规模的缝洞；断控型缝洞发育区域特征为，振幅变化率层属性与相干、张量属性相关性较强，平面呈局部点状、整体线状分布特征，剖面呈竖直间断强反射、杂乱反射特征。
19.优选地，上述步骤(1)中所述表层型岩溶缝洞是指仅在表层发育的小规模溶蚀孔洞，在全区表层0-20ms内均有分布，全区均为表层型控制区域。
20.优选地，上述步骤(2)中所述暗河型岩溶缝洞结构具有明显的方向性，溶洞 管道的组合在平面上呈弯曲段塞状特征，古岩溶水以连续的地下管道集中流为主，主要发育水平径流特征，具有较统一的岩溶基准面。暗河型岩溶缝洞的主体为水平发育的溶洞，伴生多个竖直发育的落水洞，暗河与局部落水洞发育部位阻抗低于围岩，表现为低阻抗，强振幅的特征，暗河主体为连续低阻抗、强振幅特征，呈横向串珠状强反射或杂乱强反射，落水洞在连续强振幅暗河上部局部发育，上至目的层顶面，下至暗河。
21.优选地，上述步骤(2)中所述振幅类属性可反映波阻抗差大小，缝洞主体部位高度最大，振幅属性反应最强，缝洞侧翼由于高度变小，振幅属性反应较弱，因此振幅属性可较好反映暗河、落水洞等溶洞的分布。
22.优选地，上述步骤(2)中所述常见的振幅类属性为均方根、瞬时能量、绝对振幅、振幅梯度等。
23.更优选地，上述步骤(2)中所述塔河一般采用瞬时能量属性识别暗河缝洞类型，函数公式为：其中f为原始地震道样本，g为希尔伯特变换。
24.岩溶水由落水洞从地表汇入暗河，落水洞发育较为集中的暗河段岩溶能力强，易发育大规模厅堂洞。基于此，可通过落水洞发育特征结合暗河形态，判别厅堂洞的发育位置。
25.采用泥质含量反演技术预测岩溶缝洞的充填特征。具体地，暗河型缝洞内发育不同程度的充填，导致暗河内部具有横向分隔性。在暗河缝洞类型识别的基础之上，采用泥质含量反演技术预测充填性，建立地震分频属性与测井资料的非线性映射关系，反演泥质含量，预测充填性，函数公式为：k(x,xj)＝[(x
·
xj) 1]d，其中k(x,xj)为核函数、x
·
xj为内积运算、d为多项式分类器。
[0026]
优选地，上述步骤(3)中所述断控岩溶缝洞类型是大气淡水沿断裂面下渗溶蚀形成，随着溶蚀作用强化，由初期的溶蚀缝发育成较大的溶洞，可发育溶蚀缝、溶蚀孔、溶洞及管道。断控岩溶缝洞类型主要发育竖直溶洞，水平径流特征不明显，局部发育岩溶基准面，缝洞间主要依靠断裂连通，因此缝洞间浅层连通性较差。
[0027]
断控岩溶缝洞类型整体呈线性分布，主要沿着某一固定方向非连续性增强，横切该缝洞方向非连续性逐渐减弱。利用地震张量属性判断地震同相轴的走向，采用判断势能变化的方法判断地震同相轴的产状，从而有效识别断控范围内的缝洞异常体；因此，张量属
性可以较好地雕刻断控岩溶缝洞类型，张量属性的建立如下：
[0028]
张量计算不受坐标系的影响，通常可以用三维矩阵表示，每一点的梯度向量均为3个元素组成，分别代表x,y,t方向，在其位置点(x,y,t)处，描述地震同相轴的倾角和方位角的三维梯度向量可以表示为：式中：μ表示三维地震数据；为求梯度；上标“t”表示矩阵的转置。为降低地震数据中噪声干扰影响，采用结构张量法平滑梯度向量，地震数据结构张量表示为梯度向量和其转置的乘积关系：
[0029][0030]
平均梯度结构张量s是一个3
×
3的半正定对称矩阵，其特征值大于或等于0，满足以下关系式：
[0031][0032]
利用特征值分解方法可方便地计算其特征向量和特征值(λ1,λ2,λ3)，对应最大特征值的特征向量垂直于反射界面，指示地震同相轴的法线方向。
[0033]
aλ3 bλ2 cλ d＝0(ab≠0)
[0034]
对于弯曲层状纹理单元，一般满足λ1≥λ2≥λ3＝0，将所有的特征值按从大到小排序，可用特征值来构建不同的结构属性或者根据上述3个特征值相对大小的关系识别或区分图像纹理单元的类型。
[0035]
断控强溶蚀部位发育平面延伸长、纵向深度大的大规模缝洞体，弱溶蚀断裂发育平面点状分布、纵向深度较小的小规模孔洞体。在次级断裂交汇部位、主干断裂下切较深部位、下切规模较深的次级断裂部位溶蚀作用强，易发育大规模厅堂洞。基于此，可利用断裂的结构特征结合雕刻体，判断厅堂洞的发育位置。
[0036]
断控岩溶缝洞类型主要发育竖直溶洞，缝洞间主要依靠断裂连通，因此缝洞体内直接连通较差，因此，充填作用对断控岩溶缝洞类型的连通改造作用较低，仅影响局部储集体空间。
[0037]
优选地，上述步骤(4)中所述表层型岩溶缝洞发育在风化壳顶面以下0-20ms之间，属浅层岩溶水循环溶蚀的产物。平面分布明显受古岩溶微地貌控制，多发育于构造高地平台区和低角度缓坡带。表层型岩溶缝洞以米级以下缝洞集合体为主，野外露头表现为溶蚀缝、溶蚀孔洞、小型溶洞；宏观上通过表层纵(垂向溶扩缝)横(构造缝网)向的裂缝体系沟。此类缝洞多形成于暴露剥蚀初期或长期风化剥蚀后期，外来物充填程度高，单位体积有效空间占比低。
[0038]
表层淋滤缝洞类型的地震反射特征为杂乱弱反射，由于部分井区在目的层顶面强反射界面影响，需要采用去强轴技术后求取最大似然属性，预测其平面分布特征。最大似然属性是通过相似系数计算非相似性，突出阻抗的差异性，最大似然属性函数公式为：likelihood(x,y,τ)＝1-c(x,y,τ)n，其中c(x,y,τ)为分析点的相似系数，指数n扩大了相似
系，数值越大，小规模缝洞发育的几率越大。
[0039]
优选地，上述步骤(5)中将上述的三种岩溶缝洞类型空间立体叠合，组成完整的古岩溶缝洞结构，在不同地貌、不同构造背景下，古岩溶缝洞结构呈现出不同的上下叠置和平面配置关系，导致形成不同的缝洞结构发育特征：
[0040]
①
古岩溶高地残丘表现为表层型 暗河型上下叠置组合，缝洞结构在表层为小规模缝洞，局部发育落水洞，中深部发育不同级别的水平溶洞，在构造较高部位易发育大规模厅堂洞，在构造较低部位易充填，导致残丘间的连通性较差；
[0041]
②
古岩溶台地区表现为断控型 暗河型叠置组合，表层小缝洞发育程度较低，暗河控制区域发育水平状溶洞，落水洞处发育竖直溶洞，落水洞集中区域发育厅堂洞，局部溶洞缩径部位易充填，呈段塞状特征；在断控区域发育竖直溶洞，横向呈点状条带分布，断裂交汇部位发育厅堂洞，断控区域充填程度低，连通性表现为浅层连通差深层连通；
[0042]
③
古岩溶缓斜坡区表现为表层型 断控型 暗河型组合，在构造局部高部位发育表层小规模缝洞体，中深部断裂、暗河综合控制各类型缝洞发育，因此中深部溶洞发育规律与平台区类似；
[0043]
④
古岩溶盆地区的环形凹地表现为暗河型 断控型平面配置组合，表层缝洞溶类型发育程度较低，且常砂泥质充填，中深部溶洞结构与平台区类似，但是更易充填，导致有效空间发育程度低。
[0044]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0045]
(1)综合岩溶地质理论与地球物理刻画对古岩溶缝洞结构综合描述，提高了碳酸盐岩缝洞描述的精度，明确了缝洞的成因机理展布特征，建立不同类型古岩溶缝洞结构的综合表征技术方法，降低了地球物理雕刻的多解性，增强了不同属性组合应用的适用性，确定了主要的岩溶储集体空间位置与横向的分隔特征，指导缝洞型油藏的高效开发；
[0046]
(2)本发明应用于古岩溶缝洞综合描述领域，针对不同岩溶缝洞类型采用不同地球物理属性雕刻，确定有效缝洞体分布特征。本发明一改之前岩溶地质与缝洞刻画脱节的现象，首创了应用岩溶地质为指导的多数地震属性融合的技术方法，本方法可用于古岩溶缝洞识别与描述、储量计算、井位部署、井网规划等油田生产全周期的油藏管理之中，具有较广阔的应用和推广前景。
附图说明
[0047]
图1-3是tk440井区暗河岩溶缝洞类型分区图：其中，图1为暗河岩溶缝洞雕刻体图，图2为泥质含量反演预测砂泥质充填图，图3为暗河岩溶缝洞类型平面图；
[0048]
图4-6是tk440井区暗河岩溶缝洞类型平面图：其中，图4为暗河岩溶缝洞雕刻体图，图5为泥质含量反演预测砂泥质充填图，图6为暗河岩溶缝洞类型平面图；
[0049]
图7-9是tk440井区断控岩溶缝洞类型平面图：其中，图7为张量属性雕刻体 张量层属性图，图8为张量属性雕刻体 相干层属性图，图9为断控岩溶缝洞类型平面图；
[0050]
图10-11是tk440井区断控岩溶缝洞类型平面图：其中，图10为最大似然属性雕刻图，图11为最大似然属性岩溶类型 t74顶面构造图；
[0051]
图12是tk440井区岩溶缝洞平面图；
[0052]
图13是tk440井区岩溶缝洞剖面图。
具体实施方式
[0053]
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
[0054]
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0055]
实施例
[0056]
塔河四区tk440井区综合含水高达85％，井间水窜严重，井控程度较高，近十年都未部署新井。后期分析认为剩余油主要分布在大规模厅堂洞内，井间局部的小规模缝洞体内剩余储量较低，厅堂洞内主要依靠充填分隔，因此开展了井区的古岩溶缝洞描述工作。
[0057]
对比缝洞雕刻体与相干、张量属性，分析缝洞体与断裂的匹配关系，根据缝洞体的平面展布形态与断裂吻合程度，中北部能量体呈条带状分布，暗河特征明显，南部能量体沿着相干、张量呈点状线性分布，由此可以判断中北部主要发育暗河岩溶缝洞类型，南部主要发育断控岩溶缝洞类型，如图1-3所示。
[0058]
在中北部的暗河岩溶缝洞类型发育区域，采用瞬时能量属性刻画暗河缝洞形态，暗河整体由西东向南西发育，结合落水洞的发育位置与暗河描述宽度判断厅堂洞发育位置，落水洞主要发育于南北段，且暗河平面规模较宽，充填程度较低，东西段暗河落水洞不发育，暗河平面规模较窄，充填程度高，由此判断南北向发育厅堂洞的几率较高，储集体规模较大，缝洞类型平面分布如图4-6所示。
[0059]
在断控岩溶缝洞类型发育区域，根据张量、相干属性判断断裂的基本形态，tk440井区位于北东向主干断裂北部末端，主干断裂上沿北东向缝洞体规模较大，西部主要发育一些较小规模的次级断裂，在多条次级断裂的交汇部位发育大规模厅堂洞，缝洞类型平面分布如图7-9所示。
[0060]
tk440井区采用最大似然属性雕刻表层0-20ms的表层小规模缝洞体，表层岩溶缝洞类型受构造控制，主要分布在构造高部位，在残丘顶部呈片状分布，在构造垄脊轴部呈条带状分布，如图10-11所示。
[0061]
分区、分层、分地震属性分别刻画不同岩溶分动类型的储集体空间，表层主要为表层岩溶缝洞类型，中深部为暗河岩溶缝洞类型与断控岩溶缝洞类型平面组合，最终形成完整的古岩溶缝洞结构，如图12所示。
[0062]
井区古岩溶缝洞结构综合分析表明，大规模厅堂洞主要集中在暗河缝洞类型内，储集体规模较大，通过对厅堂洞的动用状况分析，共部署新井3口，都是中深暗河厅堂洞兼顾表层岩溶缝洞类型，最大可能地提高了储量动用程度，如图13所示。
[0063]
其中新井tk495x井经过2年的生产，累产油达到3.1万吨，目前日产40t，不含水生产；tk4116x井投产，日产油35t，不含水生产；另外1口井正钻中。
[0064]
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。