刘 群，王世星，顾汉明，邓光校

（1.中国石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐830011；2.中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，江苏南京211103；3.中国地质大学（武汉）地空学院，湖北武汉430074）

塔河油田奥陶系碳酸盐岩岩溶缝洞型油藏经过十多年的勘探开发，针对缝洞型储层的定性预测研究取得了很好的效果，发展集成了一系列实用的方法技术，为塔河油田储量和产量的不断增长发挥了重要的支撑作用。随着塔河油田的不断外扩，缝洞型油藏受断裂控制的特征更为明显，储层的非均质性更强，在进行地质储量计算时，沿用以前将井上储层碾平后采用容积法按面积计算的办法，将会产生很大的误差。能否运用岩溶缝洞体在地震资料上呈现出的“串珠状”强反射异常来对缝洞体的体积进行定量预测计算，从而指导油藏地质储量的计算以及后续开发方案的制定，近几年我们对此进行了积极的研究探索。前期也有一些有关这方面的文献［1－5］发表，但大多只是针对定量计算方法应用的论述介绍，缺乏从地震资料的分辨率、定量计算的理论依据，到计算结果的精度和影响因素等的系统分析和客观评价。

无容置疑，碳酸盐岩缝洞体的定量预测计算是一个需要长期攻关的高难度研究课题。由于缝洞储层强烈的非均质性、对应绕射波场的复杂性以及地震资料的分辨率、信噪比等问题，导致预测计算结果具有很大的不确定性。如何不断提高溶洞体积定量计算的精度，使之逐步逼近地下实际地质情况，从而真正服务于生产，是地球物理工作者不断努力的方向。

我们以塔河油田主体区为例，从地震资料的分辨率、定量计算的理论根据、研究探索的计算方法，以及影响最终计算结果精度的主要因素等多个方面，对塔河碳酸盐岩缝洞体体积定量预测计算的研究进展做了系统的论述与探讨。

1 塔河油田岩溶缝洞体地震资料的分辨率

塔河油田奥陶系主力产层埋深较大（6 000m左右），地震信号的高频成分不可避免地显著衰减，目前开发地震高精度地震资料主频在30Hz左右，分辨率较低。地震成像分辨率可以分为纵向分辨率和横向分辨率［6－8］。一般认为地震纵向分辨率为1／4波长；而用第一菲涅尔带宽度定义的地震横向分辨率可以简记为1／2波长。

塔河油田奥陶系灰岩地层的速度为6 000m／s，对于主频30Hz的地震资料，1／4波长的纵向分辨率在时间上可分辨缝洞体的高度为50m；塔河油田主体区奥陶系灰岩储层的上覆地层下泥岩段的速度为4 800m／s，对于主频30Hz的地震资料，1／2波长的横向分辨率可分辨的缝洞体宽度为80m。也就是说，在缝洞体高度小于50m时，地震波在时间上无法分辨其高度；在缝洞体宽度小于80m时，在地震道集上无法分辨其宽度。

塔河油田碳酸盐岩储层以洞和缝的形式表现，钻井放空漏失揭示洞穴高度一般为1～10m（图1），远小于地震垂向上可分辨的50m；从现代岩溶考察来看，溶洞宽度一般亦小于地震横向可分辨的80m宽度。因此，根据地震资料在时间及道数上难以分辨塔河地区奥陶系碳酸盐岩储层单个洞穴的形态及大小，地震资料所得到的缝洞响应是缝洞集合体的综合响应。

图1 塔河油田TK217井钻遇溶洞井震标定结果

通过理论模型［9－12］及勘探实际检验，塔河油田碳酸盐岩岩溶缝洞在地震剖面上一个最典型的特征是强振幅异常反射，即通常所说的“串珠状”反射［13］（图1）。需要指出的是，通常所说的能够分辨大小与“可识别”是两个不同的概念，看到地震剖面上有“串珠”，虽然不知道溶洞的具体形态及大小，但是可以肯定是有溶洞的，这就是可识别。“串珠”反射异常的大小与实际缝洞体大小是否存在一定的关系，下面做进一步讨论。

2 缝洞体体积地震定量化计算方法

2.1 定量化计算的理论依据

虽然从地震波的运动学方面来说，地下缝洞体的规模绝大部分都小于地震资料的分辨率，不能分辨其大小和形态；但从地震波的动力学特征上也可以看到，缝洞体越大，其产生的绕射波能量越强，偏移归位后“串珠状”反射异常的体积也就越大。

图2a给出了12个不同大小溶洞的物理模型，溶洞的直径由0.7～3.0m逐渐变大；模型围岩速度为2 975m／s，密度为1.35g／cm3；溶洞充填物速度为2 040m／s，密度为0.12g／cm3；CDP长度为5m，比例尺1∶10 000。由图2b和图2c可以看出，随着溶洞的逐渐变大，地震“串珠状”反射异常的体积及其振幅的能量也逐渐变大变强；且地震反射异常体的体积远大于实际溶洞的体积。在实际生产中也能体会到，“串珠”反射异常体越大，往往井的产能及产液能力越强，预示着缝洞规模越大，但两者之间不是一个简单的正比关系。

2.2 缝洞体体积校正系数的确定

为了确定地震“串珠状”反射异常体积大小与实际溶洞体积之间的对应关系，首先想到的是钻井资料标定。但是，经过对塔河油田数百口钻井的统计，钻井上放空漏失段的高度与对应的“串珠状”反射异常体积大小及其振幅能量强弱没有拟合关系。也就是说，钻井放空漏失段揭示的溶洞高度并不能代表实际溶洞的大小，这正说明了碳酸盐岩缝洞体的空间形态存在着千变万化的复杂性，毕竟塔河地区钻井最后一开的钻头直径只有13.97cm，探测到的只是“一孔之见”。前述分析表明，受目前塔河地区地震资料的分辨率所限，根据“串珠状”反射异常可以识别碳酸盐岩溶洞的存在与否，但难以分辨单个洞穴的形态及大小；而在钻井揭示溶洞高度不能代表实际溶洞大小的情况下，如何确定出两者之间的对应关系，是缝洞体体积定量化计算的一个关键问题。

正演模拟方法在设计地质模型时溶洞的实际大小是已知的，通过对模拟地震资料偏移数据体属性的处理，可以估算出“串珠状”反射异常体的体积。物理模拟结果亦已证实，地震资料上“串珠状”反射异常体的体积远大于实际缝洞体的体积。那么，基于统计学结果的“串珠状”异常体体积与模型溶洞体大小的拟合关系（体积比），就可以得到地震分辨率内溶洞地震属性的校正系数。考虑到大批量模型正演计算的可实现性，选择采用数值模型正演方法，且数值正演模型可以尽可能多地考虑各种不同叠置关系、形态和充填物的洞穴及其组合。通过300多个溶洞组合模型的正演模拟，统计得到不同大小模型溶洞与其对应的地震反射异常体之间的宽度校正关系曲线（图3a）和高度校正关系曲线（图3b），其体积校正系数VC为

式中：HC为高度校正系数；WXC为x方向的宽度校正系数；WYC为y方向的宽度校正系数。

2.3 缝洞体的体积计算

首先对地震偏移保幅数据体进行处理，得到地震能量体；试验出合适的门槛值，对能量体进行雕刻，将缝洞体的地震响应强能量体雕刻出来，通过时深转换获得地震强振幅异常体的体积；再根据大量数值模拟结果统计求得的体积校正系数，对地震异常体的体积进行校正，从而获得缝洞体的有效体积（计算流程见图4）。

采用该方法对塔河油田4区缝洞单元进行了体积计算，并与常规容积法储量计算数据进行了比较，选取其中4个具有代表性的多井缝洞单元数据列于表1。从表1中可以看出，对地震强反射异常体校正后获得的有效缝洞体体积与地震异常体体积之比为1∶22～1∶17。多个缝洞单元实际计算的校正前、后体积比统计结果为1∶20～1∶15，也就是说，校正后的有效缝洞体体积只有地震异常体体积的1／20～1／15。

图4 缝洞体体积定量计算流程

为了与常规容积法储量计算数据进行比较，将这4个缝洞单元按容积法计算的地质储量粗略换算（不考虑含油饱和度）为缝洞体体积，即

式中：V为换算的缝洞体体积；D代表地质储量。

由公式（2）计算的结果见表1中第2列数据，与定量计算出的有效缝洞体体积（表1中第4列数据）比较可见，两者之间存在一定的差距。当然，目前借用碎屑岩储量计算的容积法来计算碳酸盐岩地质储量也是一种近似的办法，计算出的地质储量与实际情况也有一定的出入，塔河油田后期开发实践证实（按实际采收率计算），计算及提交的储量整体偏大，外围区偏差更大。不过目前还没有更好的储量计算方法取代容积法。但是，表1对比结果同样表明，如果采用目前由地震异常体定量计算出的有效缝洞体体积来计算储量，也存在着较大的不确定性。

表1 缝洞单元地震属性定量计算有效缝洞体体积与容积法地质储量换算体积对比

3 定量化计算精度的影响因素分析

根据地震“串珠状”反射异常体进行缝洞体体积定量化计算的研究尝试，取得了探索性的初步成果，也给予我们很多的启示。可以预见的是，从地震响应异常反推地质体形态必定具有很强的多解性；从比较显在的影响考虑，岩溶缝洞的特性和地震资料采集、处理等诸多因素，都会影响“串珠”响应的数量、能量及体积大小，从而影响缝洞体体积定量化预测的计算精度。

3.1 溶洞特性的影响

图5 不同大小、不同充填物、不同叠置方式溶洞组合模型正演结果

地下深埋溶洞洞穴的实际形态和内部充填物、多个溶洞的叠置方式等都会影响反射波振幅异常体的大小。模型正演结果表明，洞内充填物速度越低，振幅越强，地震响应异常体越大（见图5中模型④和⑦）；当多层溶洞相互叠置时，反射振幅和振幅异常体的大小与其中单个洞穴的大小以及溶洞之间的间隔距离都有关系，在地震分辨率以内会产生相长干涉和相消干涉，从而使溶洞大小与“串珠”反射异常体积大小的对应关系变得复杂（见图5中模型⑤和⑥）。

3.2 地震资料采集因素的影响

不同年代三维地震采集资料的面元、覆盖次数等采集参数的不同，会造成“串珠”反射异常数量和形态、体积的不同［14］。如在25m×75m面元、24次覆盖采集的艾协克常规三维地震资料（图6a）上，“串珠”反射特征不明显；而在15m×15m面元、352次覆盖重新采集的S48井区高精度三维地震资料上，同一位置处的“串珠”反射数量增多，能量变得清楚（图6b）。由此可见，对于同一个缝洞体，根据这两块资料估算出的“串珠”反射异常体积是完全不同的。

3.3 地震资料处理参数的影响

在地震资料处理中采用不同的处理流程、方法技术及处理参数，如偏移方法［15］、反褶积等参数的不同，均会影响到“串珠”反射异常的形态和体积。图7a为叠后偏移地震资料，左边的大“串珠”反射宽度为28道，道间隔为25m，即反射异常体宽度为700m；图7b为同一资料的叠前时间偏移结果，相同位置处的“串珠”反射宽度为18道，则异常体宽度为475m。在不同偏移方法处理后的资料上“串珠”反射异常体的宽度缩小了1／3，据此计算出的溶洞体积则会发生很大的变化。

3.4 体积校正系数的影响

由2.2节的论述可知，在将地震“串珠状”反射异常体的体积转换成有效缝洞体体积的计算中，所用的校正系数是通过大量缝洞地质模型的正演数值模拟结果统计得到的，它与实际地震资料还是有着较大的差别，起码没有考虑到噪声、衰减、吸收等众多因素的影响。

4 缝洞体体积定量计算的发展前景

目前，塔河油田外围的勘探工作由于储层发育受断裂控制，条带性非常强，不能再按井控面积计算储量，而要按条带计算并提交储量。如果根据地震资料预测计算的缝洞体体积相对准确，将能给储量计算提供重要的参考资料，也为后续开发方案的制定提供重要依据。

提高缝洞体体积定量化预测的精度，首先要保证地震资料采集、处理的质量以及各种参数的稳定性。目前，塔河油田经过地震采集参数优化研究，已经确定15m×15m面元、168次覆盖次数等高精度采集参数，并开展了大面积的采集工作，获得了较好的叠前时间偏移处理结果；今后还将开展叠前逆时深度偏移处理，预期会使资料的品质及稳定性进一步提升，为缝洞体体积定量化计算提供较好的资料基础。

在上述岩溶缝洞体体积的定量计算方法中，如何将反射异常体体积相对准确地转换为有效缝洞体的体积是一个关键的技术难点。在从钻井资料得不到实际缝洞单元体积的情况下，通过计算机数值模拟的统计结果求取校正系数，则要求模型正演尽可能地逼近地下地质情况和实际地震资料采集、处理过程。对此，今后需尝试开展塔河油田碳酸盐岩缝洞储层的物理模型正演研究，并尽可能多地考虑各种复杂的缝洞单元，正演模拟资料与实际地震资料的采集、处理参数尽量保持一致，从而逐步提高校正结果的吻合精度。这是基于目前的地震技术发展水平，进一步探索塔河油田碳酸盐岩缝洞体体积定量化计算方法的一个研究方向。

5 结束语

由于塔河地区奥陶系碳酸盐岩缝洞强烈的非均质性和对应绕射波场的复杂性，诸多因素会影响缝洞体体积定量化计算的精度，如溶洞特性（充填物、多个溶洞的叠置方式等）、地震资料采集因素（面元的大小、叠加次数等）和处理因素（偏移方法、反褶积参数等）、地震反射异常的体积校正系数等，都会对有效缝洞体的体积预测计算产生较大的影响，使得定量计算结果缺乏稳定性。在塔河地区开展大面积的高精度地震采集，发展与应用适应缝洞体准确成像的叠前深度偏移处理新技术，提高地震资料的品质和资料的稳定性；开展尽可能逼近塔河各区块实际地质情况的各种类型缝洞体的持续批量化物理模拟实验研究，有望逐步提高缝洞体体积定量化预测的精度，为缝洞储集体的储量计算以及后续开发方案的制定提供可靠的参考依据。

［1］赵裕辉，胡建中，鲁新便，等.碳酸盐岩缝洞型储集体识别与体积估算［J］.石油地球物理勘探，2010，45（5）：720－724 Zhao Y H，Hu J Z，Lu X B.Carbonate fracturedvuggy reservoir recognition and volume estimation［J］.Oil Geophysical Prospecting，2010，45（5）：720－724

［2］刘学利，鲁新便.塔河油田缝洞储集体储集空间计算方法［J］.新疆石油地质，2010，31（6）：593－596 Liu X L，Lu X B.Tahe Oilfield fracture－cave reservoir space calculation method［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2010，31（6）：593－596

［3］孙东，潘建国，潘文庆，等.塔中地区碳酸盐岩溶洞储层体积定量化正演模拟［J］.石油与天然气地质，2010，31（6）：871－878 Sun D，Pan J G，Pan W Q，et al.Quantitative forward modelling of cavity volume in carbonate reservoirs in Tazhong area［J］.Oil and Gas Geology，2010，31（6）：871－878

［4］王鹏，刘兴晓.轮南古潜山岩溶缝洞系统定量描述［J］.新疆石油地质，2003，24（6）：546－549 Wang P，Liu X X.Quantitative description of carbonate reservoir in Lunnan Buried Hill，Tarim Basin［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2003，24（6）：546－549

［5］张进铎.碳酸盐岩储集层体积定量化估算技术［J］.石油勘探与开发，2004，31（1）：87－88 Zhang J D.A method to quantitatively calculate the volume of carbonate reservoirs［J］.Petroleum Exploration and Development，2004，31（1）：87－88

［6］杨勤勇.碳酸盐岩溶洞模型成像分辨率研究［J］.石油物探，2010，49（6）：547－553 Yang Q Y.A method to quantitatively calculate the volume of carbonate reservoirs［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2010，49（6）：547－553

［7］狄让帮，熊金良，岳英，等.面元大小对地震成像分辨率的影响分析［J］.石油地球物理勘探，2006，41（4）：363－368 Di R B，Xiong J L，Yue Y，et al.Effect analysis of surface element size on the resolution of seismic ima－ging［J］.Oil Geophysical Prospecting，2006，41（4）：363－368

［8］熊金良，岳英，杨勇，等.面元大小与纵向分辨率关系［J］.石油地球物理勘探，2006，41（4）：489－491 Xiong J L，Yue Y，Yang Y，et al.The bin size and longitudinal resolution［J］.Oil Geophysical Prospecting，2006，41（4）：489－491

［9］胡中平.溶洞地震波“串珠状”形成机理及识别方法［J］.中国西部油气地质，2006，2（4）：423－426 Hu Z P.Mechanism and distinction method for the seismic“String Beads”characteristic［J］.China Western Oil and Gas Geology，2006，2（4）：423－426

［10］李剑峰，赵群，郝守玲，等.塔河油田碳酸盐岩储层缝洞系统的物理模型研究［J］.石油物探，2005，44（5）：428－431 Li J F，Zhao Q，Hao S L，et al.Physical modeling of the fracture－cave systems of carbonate reservoirs in Tahe Oilfield［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2005，44（5）：428－431

［11］季敏，魏建新，王尚旭.孔洞物理模型数据的地震响应特征分析［J］.石油地球物理勘探，2009，44（5）：196－200 Ji M，Wei J X，Wang S X.Analysis of seismic response of pore－cave physical model data［J］.Oil Geophysical Prospecting，2009，44（5）：196－200

［12］董良国，黄超，刘玉柱，等.溶洞地震反射波特征数值模拟研究［J］.石油物探，2010，49（2）：121－124 Dong L G，Huang C，Liu Y Z，et al.Numerical simulation of seismic wave propagation in cave carbonate reservoir［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2010，49（2）：121－124

［13］韩革华，漆立新，李宗杰，等.塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞型储层预测技术［J］.石油与天然气地质，2006，27（6）：860－878 Han G H，Qi L X，Li Z J，et al.Prediction of the Ordovician fractured－vuggy carbonate reservoirs in Tahe Oilfield［J］.Oil and Gas Geology，2006，27（6）：860－878

［14］刘群，李宗杰，禹金营，等.高精度三维地震技术应用效果——以塔河油田S48井区为例［J］.石油物探，2010，49（6）：573－583 Liu Q，Li Z J，Yu J Y，et al.Application analysis on high－precision 3Dseismic technique：case study on S48well area in Tahe Oilfield［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2010，49（6）：573－583

［15］胡鹏飞.塔河油田碳酸盐岩缝洞型储集体成像技术研究［J］.石油地球物理勘探，2009，44（2）：152－157 Hu P F.Study on imaging technique of carbonate fracture－cave type’s reservoir in Tahe Oilfield ［J］.Oil Geophysical Prospecting，2009，44（2）：152－157