相干體技術(shù)在川東北油氣勘探中的應(yīng)用

胡偉光

(中國石油化工股份有限公司 勘探南方分公司研究院,四川成都 610041)

0 前言

隨著油氣勘探工作的進(jìn)一步深化,地震綜合研究目標(biāo)也逐步深入到復(fù)雜構(gòu)造的精細(xì)解釋和儲層的定量化方面。如何解決好這方面問題,給物探工作者提出了更新、更高的要求[1]。

近幾年隨著地球物理與石油地質(zhì)學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合,地球物理學(xué)家們又開發(fā)出許多實用的,利用地震資料進(jìn)行綜合解釋的輔助性軟件。這不僅減少了綜合解釋中的經(jīng)驗成份,加大了技術(shù)依據(jù),降低了鉆探風(fēng)險,而且還大大提高了解釋效率,提高了地震資料的利用率,解決了一些地質(zhì)問題,產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益,同時也展示了地球物理勘探技術(shù)在今后油氣勘探中的應(yīng)用潛力。

1 基本原理

1.1 相干體分析技術(shù)

相干體技術(shù)是近幾年推出的用于地震資料解釋分析的實用技術(shù),對識別細(xì)微的巖層橫向非均一性、斷裂特征,以及預(yù)測裂縫及其發(fā)育帶較為有效。相干體技術(shù)的實質(zhì),就是利用地震信息計算出各道之間的相關(guān)性,突出不相關(guān)的異?，F(xiàn)象,從三維數(shù)據(jù)體出發(fā),選用相應(yīng)、有效的計算方法實現(xiàn)相干數(shù)據(jù)體的轉(zhuǎn)換,進(jìn)而展現(xiàn)出斷裂特征和預(yù)測裂縫發(fā)育帶的平面分布。

在相干數(shù)據(jù)體的轉(zhuǎn)換過程中,通過計算縱向和橫向上局部的波形相似性,可以得到三維地震相關(guān)性的估計值。被斷層面切開的小范圍內(nèi)的地震道,通常與相鄰道有不同的特征,進(jìn)而導(dǎo)致局部的道與道之間相關(guān)性的突變。沿一張時間切片計算每個網(wǎng)格點上的相關(guān)值,就能得到沿著斷層的低相關(guān)值的輪廓,對一系列時間切片重復(fù)這一過程,這些輪廓就成為斷面。通過三維相關(guān)屬性體的提取,就可以把三維反射振幅數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)換成三維的相關(guān)系數(shù)的數(shù)據(jù)體[2]。

1.2 相干處理的關(guān)鍵參數(shù)及選擇方法

1.2.1 子體的選取

子體是以計算點為中心的一個立方體。為了保證有一個好的分辨率,通常在橫向上選3道～7道,在縱向上(時間)可根據(jù)地質(zhì)情況合理選取時窗。對信噪比高的資料,可開小時窗,以達(dá)到最大分辨率;對信噪比低的資料,可適當(dāng)增大時窗;對于陡傾角、近于垂直的斷層,可把垂向時窗選大一些。

1.2.2 傾角、方位角掃描范圍及掃描步長的確定

傾角掃描的范圍為-89°～+89°(規(guī)定向下傾方向為正,向上傾方向為負(fù)),方位角掃描的范圍為0°～179°(方位角掃描為對稱掃描)。適當(dāng)減小傾角和方位角的掃描范圍,可以減少計算時間。掃描的步長一般可選擇5°～15°,選擇的步長越小,處理的結(jié)果越精細(xì),但計算時間卻成倍增長[3]。

2 應(yīng)用實例

將相干體技術(shù)應(yīng)用到川東北宣漢～達(dá)縣三維地震工區(qū)和元壩三維地震工區(qū),預(yù)測出了元壩工區(qū)雷口坡組碳酸鹽巖裂縫發(fā)育帶;識別出了長興組生物礁[4～5]及志留系河道等巖性異常體的邊界;識別出了宣漢～達(dá)縣三維地震陸相小斷層和斷層間的關(guān)系,準(zhǔn)確而有效地解決了常規(guī)地震解釋中斷裂的組合問題,并取得了良好的地質(zhì)效果。

2.1 預(yù)測碳酸鹽巖巖溶裂縫發(fā)育帶

裂縫的發(fā)育與構(gòu)造有關(guān),構(gòu)造裂縫可以分為二類:①與斷層作用有關(guān)的裂縫;②與褶皺作用有關(guān)的裂縫。通常在地震剖面上解釋斷層,間接預(yù)測裂縫發(fā)育帶。但由于有些斷層,特別是對與裂縫發(fā)育關(guān)系密切的小斷層的解釋,在常規(guī)剖面上很難識別,在二維地震資料解釋中更是如此。對于三維地震資料,應(yīng)用相干技術(shù)就能較好地解決這一問題。

雷口坡組地層位于元壩區(qū)塊上部陸相地層須家河組和下部海相地層嘉陵江組之間,除YB4井外,YB區(qū)塊已完鉆井YB1井、YB101井、YB102井、YB12井,在雷口坡組均不同程度鉆遇良好油氣顯示,這表明元壩地區(qū)海相上部地層雷口坡組具有良好的勘探前景。四川盆地中三疊世末期,在印支運動影響下,盆地整體抬升,海水由北向南退出四川盆地,雷口坡組長期暴露于海平面之上,進(jìn)入了長達(dá)數(shù)萬年的表生成巖階段[6]。在須家河組與雷口坡組的沉積間斷面上,已成巖的雷口坡組因構(gòu)造抬升隆起而產(chǎn)生斷裂、裂縫、風(fēng)化剝蝕,增加了地表水的下滲通道,地表大氣淡水下滲,使碳酸鹽巖和石膏巖產(chǎn)生溶解作用。巖溶主要沿構(gòu)造裂縫進(jìn)行侵蝕,發(fā)育成較大規(guī)模的巖溶帶。

為排除因斷裂錯位而在橫向上引發(fā)出的非相似性,采用相干體沿層切片的做法即可預(yù)測巖溶及裂縫發(fā)育程度。如圖1所示,可將雷口坡灰?guī)r頂面沿層相干相分類為:白色團(tuán)塊狀高相干相是致密地層的反映(YB 21、YB 23等井);黑色條帶狀或團(tuán)塊狀低相干相是巖溶裂縫的反映(YB4、YB5、YB9、YB205等井區(qū));灰色～黑色線狀或條帶狀極低值相干相是各級斷層及裂縫發(fā)育區(qū)的反映。

從圖1可見,巖溶發(fā)育區(qū)基本上與斷裂帶共生,特別是斷層轉(zhuǎn)折或交匯處,則低相干相越強,表明早期構(gòu)造所造成的裂縫成為巖溶發(fā)育的有利條件。YB1井、YB4井、YB101井、YB102井、YB12井就是處在低相干區(qū),通過鉆井資料研究,元壩區(qū)塊雷口坡組頂部低相干區(qū)為有利含氣儲層位置。

圖1 元壩地區(qū)三維工區(qū)雷口坡組灰?guī)r頂面沿層相干切片F(xiàn)ig.1 The coherent horizon slice at the top ofLeikoupo limestone formation in 3D seismic survey of Yuba area

2.2 識別斷裂特征

相干體技術(shù)是目前所采用的解釋斷層最有效的方法之一。它能用地震波的相干原理,計算和分析相鄰地震道之間地震波形的變化,快速建立起斷裂系統(tǒng)在空間的展布形態(tài),用來指導(dǎo)斷層的解釋和斷層在平面上的組合。在解釋過程中,采用迭代處理與迭代解釋的方法,不斷地完善和修正解釋方案,使相干處理始終貫穿于資料解釋的過程中,確保了斷層解釋的合理性[7]。

相干體技術(shù)描述了地震同相軸的不連續(xù)點或突變點,可以清楚地識別斷層、地層尖滅等地質(zhì)現(xiàn)象[8～15]。通過地震資料全三維解釋和三維相干數(shù)據(jù)體處理解釋,實現(xiàn)了對川東北宣漢～達(dá)縣三維工區(qū)內(nèi)斷裂系統(tǒng)認(rèn)識的進(jìn)一步深化。圖2為川東北宣漢～達(dá)縣陸相三維工區(qū)T3x1反射層相干數(shù)據(jù)體切片,在圖2中,深色條狀的低相干相特征所處的位置便是斷層的響應(yīng)。由于斷層發(fā)育,資料品質(zhì)有限,在地震剖面上斷層難以精細(xì)追蹤解釋,而且平面上組合困難,但在相干數(shù)據(jù)體上切片斷層卻非常明顯(見圖3)。

圖2 宣漢～達(dá)縣三維工區(qū)陸相T3x1反射層相干數(shù)據(jù)體切片F(xiàn)ig.2 Coherent data volume slice of T3x1 reflector in 3D survey of Xuanhan-Daxian area

從圖3中能夠清楚地看出各條斷層的形態(tài)和展布特征,以此來指導(dǎo)斷層的解釋和斷層在平面上的組合,致使復(fù)雜斷層組合變得容易起來,也能證明斷層解釋的正確性。通過相干數(shù)據(jù)體處理技術(shù),進(jìn)一步查清了工區(qū)內(nèi)斷層的空間展布形態(tài),也了解了該區(qū)陸相地層解釋的復(fù)雜程度。

圖3 陸相T3x1反射層相干數(shù)據(jù)體切片與解釋斷層疊合圖(局部)Fig.3 Map of data volume slice integrated with interpreted faults for T3x1 reflection horizon(part)

從圖3可見,切片上的主斷層走向為NE—SE向,為深大的斷裂。該斷裂系統(tǒng)延伸長,切割關(guān)系復(fù)雜,剖面解釋見下頁圖4,為過pgd-1井—dw102井—mb1井的連井剖面,分別穿越普光、大灣、毛壩三個構(gòu)造區(qū)。工區(qū)另外的斷層走向為NW—SE向,碰到NE—SE向的大斷裂則被斷開,該走向斷裂在相干體上較為成像清晰,延伸也較長,但在分水嶺構(gòu)造地段斷裂組合較難,因斷層在此密集分布,另斷層切割關(guān)系也較為復(fù)雜,過分水嶺構(gòu)造的Fen101井剖面見下頁圖5。在相干數(shù)據(jù)體切片上,可見該處的斷裂系統(tǒng)有扭動現(xiàn)象(見圖3西部)。

2.3 識別巖性異常體

通過對地質(zhì)特殊體如生物礁、河道等進(jìn)行相干屬性分析,也能取得很好的效果。

元壩地區(qū)在晚二疊世長興期,在川東北地區(qū)整體下沉的背景下,古地理面貌出現(xiàn)分化,該區(qū)西部下沉速度快,沉降幅度大,成為深水區(qū),沉積長興組硅質(zhì)巖;東部地區(qū)沉降幅度小,為碳酸鹽臺地沉積環(huán)境,在臺地與陸棚之間發(fā)育臺地邊緣礁灘及斜坡[16]。從相干數(shù)據(jù)體切片上可以看出生物礁異常體的分布范圍,黑色團(tuán)塊狀和條帶狀低相干區(qū)域代表生物礁的反映(見下頁圖6)。從相干體來看,低相干區(qū)東南部比西部強,生物礁與礁前的分界線很明顯,而與南部的礁后灘分界不明顯,生物礁成排狀分布。

元壩地區(qū)志留系頂部地層沉積環(huán)境處于淺水陸棚區(qū),志留系晚期出現(xiàn)地表抬升的情況,主要是川中古陸隆起,到棲霞組早期則是大規(guī)模海侵,造成的快速沉積,使下部的地質(zhì)現(xiàn)象得以保存。在其后雖然經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動,但斷層不發(fā)育,也造成該區(qū)的沉積現(xiàn)象得以保存。從圖7(見下頁)可見,河道的低相干體以淺黑色～深灰為主,與河道外的高相干構(gòu)成強烈反差。河道及其沉積區(qū)邊緣清楚,河道呈“S”形擺動,在彎曲部位有截彎取直現(xiàn)象。圖7中的河道形態(tài)和現(xiàn)代的河流形態(tài)非常一致,沉積特點也一樣。

圖4 宣漢～達(dá)縣三維工區(qū)陸相高陡構(gòu)造帶解釋Fig.4 The interpretation of high-steep structural zone in 3D survey of Xuanhan-Daxian area

圖5 分水嶺陸相復(fù)雜構(gòu)造帶地震資料解釋Fig.5 Seismic interpretation of the continental complex structure of dividing ridge

圖6 元壩地區(qū)長興組中部相干數(shù)據(jù)體切片F(xiàn)ig.6 Coherence data volume slice of the middle Changxing formation in Yuanba area

圖7 元壩地區(qū)志留系頂部相干數(shù)據(jù)體切片F(xiàn)ig.7 Coherence data volume slice of the top Silurian of Yuanba area

3 認(rèn)識與結(jié)論

相干體技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為油氣勘探中一項不可缺少的輔助解釋手段。通過對相干體技術(shù)的研究及其在多個三維區(qū)塊中的實際應(yīng)用,我們?nèi)〉昧艘韵抡J(rèn)識和結(jié)論。

(1)相干數(shù)據(jù)對一些微小的波形變化,以及微小的相位錯動很敏感,其識別精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了肉眼和常規(guī)解釋的識別精度。因此,相干數(shù)據(jù)能有效地解決斷裂復(fù)雜地區(qū)常規(guī)地震解釋中斷裂的組合問題,尤其對于中小斷裂,它具有解釋時間快,平面上定位準(zhǔn)確的特點。

(2)三維相干數(shù)據(jù)體的時間和沿層切片,不僅能清楚地反應(yīng)斷層的空間展布,而且能反應(yīng)巖性變化區(qū)(帶)。應(yīng)用相干數(shù)據(jù)可以根據(jù)地震反射特征,確定出某些巖性異常體的邊界,為這些異常體的圈定提供輔助手段。

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