裂縫性儲層三維可視化預測

吳朝容 段文燊 龔 莉

（1.成都理工大學 地球探測與信息技術教育部重點實驗室，成都610059；

2.中國石化 西南油氣分公司，成都610016；3.東方地球物理公司研究院，河北 涿州072750）

上三疊統(tǒng)須家河組廣布四川盆地內，分布面積＞15×104km2，是最重要的陸相烴源層和儲集層［1］。由于須家河組時代相對較老、埋藏深度較大，為低孔低滲的致密、超致密碎屑巖儲層，儲層高產依賴于裂縫對儲層孔滲性的改善。特別是川西拗陷須家河組第二段（T3x2），埋深普遍＞4.5 km，儲層孔隙度基本＜10%，天然氣的產出與裂縫關系更加密切，因此，該類儲層預測的關鍵是尋找可能的裂縫發(fā)育段及其空間展布規(guī)律［1］。實鉆、測井資料都證明裂縫型儲層的發(fā)育與裂縫和破碎帶密切相關。從地震資料的分辨率角度來講，小尺寸的裂縫根本無法預測；問題的關鍵是利用地震資料識別和尋找與裂縫發(fā)育有關的可能的破碎帶。

本文從測井資料分析出發(fā)，通過多屬性剖面分析建立地震響應模型，在此基礎上優(yōu)選特殊處理方法，再利用先進的三維可視化理念進行裂縫性儲層三維可視化分析，預測可能的裂縫發(fā)育帶，為井位部署提供依據。研究的技術方法對四川盆地廣泛分布的須家河組裂縫性儲層預測具有重要意義。

1 測井特征分析

在須家河組第二段尋找裂縫型或相對高滲透帶儲層是預測高產富集區(qū)的重要基礎?；诘卣鹳Y料的預測，主要是利用儲層的速度和密度差異建立相應的地震響應模式；而地震響應模式建立的基礎是對測井資料進行仔細分析，主要是對與速度和密度相關的參數進行分析。

圖1為X51井深度為4 822.3～4 842.0m的測井曲線，經測試證實該段為典型的裂縫型儲層段，其特征為：比較明顯的低GR、CAL縮徑、電阻率較高；并且RD、RS具有一定的幅度差；DEN變化不明顯，總體在2.4～2.6范圍內波動；AC呈跳躍狀，具有一定的跳波特征。儲層段和圍巖段的GR、RT、RXO的差異明顯，可作為區(qū)分裂縫發(fā)育儲層段的明顯標志；而AC、DEN等與地震預測有密切關聯的參數變化卻不十分明顯，AC均值相比于圍巖僅有較小幅度的高值，從波阻抗差異的角度預測裂縫段具有較大難度。

圖1 X51井測井曲線Fig.1 Well log of Well X51

2 地震響應分析

研究中選取了裂縫較發(fā)育的X10井和裂縫不發(fā)育的X11井進行剖面分析，并進行了幾何屬性、瞬時屬性、子波屬性共3大類30余種參數的特殊處理試驗。通過與實鉆情況對比分析，選取了振幅、平均能量、混沌反射及振幅加權瞬時頻率（簡稱AWIF）4種參數進行剖面分析。

圖2為聯井振幅剖面，X10井、X11井在T3x2－6和 T3x2－7層位顯示均較好，都為短軸狀、斷續(xù)、弱振幅反射特征。而在T3x2－4和T3x2－5層段X10井顯示較好，并已經獲得工業(yè)油氣流，剖面上表現為斷續(xù)的弱振幅反射特征。而T3x2－3層段的2口井顯示均不太好，表現為連續(xù)的強振幅反射特征。T3x2－2層段X10井顯示較好，表現為斷續(xù)的弱振幅反射特征；X11井顯示比X10井差，表現為較連續(xù)的中弱振幅反射特征。

平均能量代表2個波峰之間的平均能量強度，是2個峰值間反射能量的2次方。這種參數更能突出振幅的強弱，有利于劃分地震相帶，適合于區(qū)分研究區(qū)的強弱能量帶。圖3為聯井平均能量剖面，X10井、X11井在 T3x2－6和 T3x2－7層位顯示均較好；特別是X11井的顯示更好，為平均能量低值反射特征。在 T3x2－4和 T3x2－5層段，X10井顯示較好，并已經獲得工業(yè)油氣流，剖面上表現為平均能量低值反射特征，X11井剖面上表現為平均能量高值反射特征。在T3x2－3層段的2口井顯示均不太好，表現為平均能量高值反射特征。T3x2－2層段X10井顯示較好，表現為平均能量低值反射特征；X11井顯示比X10井差，表現為平均能量相對更高的反射特征。

混沌反射（chaotic reflection）是一種近期提出的混合屬性特殊處理方法，用于檢測有序反射間的無反射帶?；煦绶瓷鋷Фx為具有高度側向連續(xù)性層間的、傾角任意變化的區(qū)域。側向連續(xù)性由相似性及其變化確定；換句話說，計算側向相似性的加權產生的傾角標準差，可應用于檢測地層的側向連續(xù)性及其變化，適用于對斷層和小斷層或裂縫發(fā)育帶的檢測。其數學模型如下

式中：C（k）為混沌反射值；αk為任意樣點處的傾角值；αs為傾角的平均值。

圖2 振幅剖面Fig.2 Profile of amplitude

圖4為混沌反射屬性的連井剖面，X10井、X11井在T3x2－6和T3x2－7層位顯示均較好，為混沌反射高值特征，可能反映裂縫比較發(fā)育。在T3x2－4和 T3x2－5層段，X10井有較好顯示，并已經獲得工業(yè)油氣流，剖面上表現為混沌反射高值特征，反映裂縫較發(fā)育；X11井剖面上表現為混沌反射低值特征，反映裂縫不十分發(fā)育。T3x2－3層段的2口井顯示均不太好，不是裂縫型儲層，表現為混沌反射低值特征。T3x2－2層段X10井、X11井實鉆證實均為裂縫不發(fā)育的致密碎屑巖儲層，表現為混沌反射低值特征。

圖3 平均能量剖面Fig.3 Profile of average energy

圖4 混沌反射剖面Fig.4 Profile of chaotic reflection

振幅加權瞬時頻率，簡稱AWIF，是一種既考慮振幅，又考慮頻率的特殊處理參數，它能較好地識別裂縫型儲層發(fā)育帶。其數學模型為

其中：E（t）為地震道包絡；f（t）為瞬時頻率。

圖5為AWIF聯井剖面，X10井、X11井在T3x2－6和 T3x2－7層位顯示均較好，都為短軸狀、斷續(xù)、弱異常反射特征。而在T3x2－4和T3x2－5層段X10井的顯示較好，并已經獲得工業(yè)油氣流，剖面上表現為斷續(xù)的弱異常反射特征。T3x2－3層段的2口井的顯示均不太好，表現為強異常反射特征。T3x2－2層段X10井的顯示較好，表現為斷續(xù)的弱異常反射特征；X11井顯示比X10井差，表現為較連續(xù)的中弱異常反射特征。

圖5 AWIF剖面Fig.5 Profile of AWIF

剖面解剖表明，裂縫性儲層發(fā)育段具備“弱振幅、低平均能量、低AWIF、高混沌發(fā)射”的特征，特別是高混沌反射是進一步進行儲集體空間識別的重要基礎。

3 裂縫性儲層三維可視化預測方法

一般情況，對于亮點型響應特征分析，三維可視化有其獨特優(yōu)勢［2－5］，可快速進行地震異常識別和追蹤解釋；但對于破碎帶的絕對值低值響應特征，地震資料是由一個又一個正弦波組成，純粹的低值不僅是弱振幅的代表，而可能更多的是某個正弦波的低值部分，這樣就給識別帶來很大困難。面對裂縫型儲層要找弱的需求，通過對地震參數的反復分析實驗，選擇了混沌反射（chaotic reflection）這種混合屬性參數和自動斷層提取技術（automatic fault extraction，簡稱 AFE，是一種利用三維相干屬性自動提取斷層信息的技術），進行裂縫發(fā)育帶預測。這類參數的特征是大值代表了可能的裂縫發(fā)育帶，有利于在三維可視化系統(tǒng)中對大值進行空間刻畫，從而實現對裂縫型儲層的三維可視化分析。

利用三維可視化軟件尋找裂縫發(fā)育帶的具體技術總結如下：（1）在可視化系統(tǒng)中加入進行可視化分析的數據體。（2）通過快速瀏覽方式，初步分析地震數據體在空間的變化規(guī)律。（3）結合研究區(qū)實際資料和有關地震響應模式分析需要突出的異常類型，對振幅、波阻抗類數據體主要分析弱振幅帶，在顯示中重點突出弱振幅，對混沌反射、自動斷層提取參數則重點突出其高值特征，尤其要突出線性特征，尋找有利的異常帶。（4）充分利用綜合分析建立的尋找異常模式，利用顏色控制和透明度控制菜單提供的功能進行調試，尋找可能的異常。一般情況下，數據顯示的透視度都為0%，即每張剖面后面的剖面是不可見的，每次只能看到一張地震剖面。為了直觀地分析整個數據體，必須考慮一個圖形學問題，即對顯示圖像的透視度進行控制，通過透視度控制［6，7］，突出最有意義的異常體，從而在三維空間快速發(fā)現異常體。這也是能否實現裂縫性儲層識別的關鍵。（5）利用抓圖軟件抓取屏幕中顯示的異常體圖形，保存為成果，作為進一步研究的重要資料。同時也可用軟件的動畫功能將成果保存為動畫。（6）結合地質、測試資料進一步分析地震異常成果，劃分有利目標。

4 研究成果

選取了XQ地區(qū)95.625km2的三維數據體進行 T3x2－2、T3x2－4、T3x2－5、T3x2－7共4個主要層段的裂縫儲層預測研究，優(yōu)選出有利于裂縫型儲層發(fā)育的目標，累計面積約147.71km2。

XQ地區(qū)T3x2－4層是一套以X51井區(qū)氣層為代表的砂體，X51井、X56井、X2井都在該段獲得高產工業(yè)氣流，裂縫十分發(fā)育，在地震剖面上為典型“弱振幅、混沌反射高值、自動斷層識別高值”的地震異常，識別該異常并不難，弄清楚其空間分布規(guī)律才是關鍵。本次研究充分利用三維可視化工具特點，使用振幅、混沌反射、自動斷層識別3種參數刻畫了其空間展布特點。

圖6為T3x2－4層振幅屬性的三維可視化立體顯示圖。據圖分析，該層段由多個零散的弱地震異常組成，在異常帶內部還存在振幅異常差異（紅色為強振幅，白色為弱振幅），弱異常最典型位置位于X2井附近，與X2井為高產井符合；但異常的分帶型不強，總體比較籠統(tǒng)。

圖7為T3x2－4層儲層混沌反射屬性的三維可視化立體顯示圖。據圖分析，該層段由工區(qū)西北的X11井－X10井異常帶和東南的X2井以西－X65井以東2個北東向的地震異常帶組成，在異常帶內部還存在混沌反射異常差異（紅色為高值，淺色為低值）?；煦绶瓷浞从吃搶佣慰赡艽嬖赬10井區(qū)的裂縫型儲層發(fā)育部位，同時在X65井－X51井區(qū)也存在一片北東向裂縫型儲層可能發(fā)育區(qū)。三維可視化成果的分帶型和橫向分辨率都較振幅更加清楚。

圖7 T3x2－4層儲層混沌反射三維可視化Fig.7 3－D visualization of chaotic reflection in T3x2－4

圖8為T3x2－4層AFE屬性的三維可視化立體顯示圖，該層段由一個X11井－X10井和X65井以北－X2井的2個北東向的地震異常帶組成，在異常帶內部還存在AFE異常差異（紅色為高值，藍色為低值）。AFE屬性反映該層段可能存在X11井－X10井裂縫型儲層發(fā)育部位，同時在X2井－X65井的工區(qū)東南部的X51井區(qū)也存在一片北東向裂縫型儲層可能發(fā)育區(qū)。

圖8 T3x2－4層AFE屬性三維可視化Fig.8 3－D visualization of AFE in T3x2－4

上述分析表明，研究區(qū)在T3x2－4層的X65、X3、X56、X1、X2、X10井都位于較弱振幅、高混沌反射、高AFE屬性參數的區(qū)域，與測試情況符合。據測試資料，上述幾口井測試都獲得了＞0.1×106m3／d的高產。

5 結束語

a.建立了裂縫性儲層具有“弱振幅、低平均能量、低AWIF、高混沌反射、高AFE”的地震響應特征。

b.研制了解決裂縫性儲層弱振幅帶識別的三維可視化儲層預測方法。

c.進行了具體三維區(qū)的預測研究，優(yōu)選出有利目標層累計面積約為147.71km2，對進一步的井位部署和勘探開發(fā)具有重要指導意義。

感謝中國石化西南油氣分公司各位領導和同行的指導、幫助以及對部分資料使用的支持。

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