基于三維地震解釋技術(shù)的古潛山鉆探目標(biāo)優(yōu)選

范翔宇 白 利 劉 偉 張 萍 蒲龍川

（1.“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·西南石油大學(xué)，四川 成都 610500；2.西南石油大學(xué)，四川 成都 610500；3.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610051；4.中國石油華北油田采油二廠地質(zhì)研究所，河北 霸州 065700）

0 引言

1 潛山帶地質(zhì)特征

該油田潛山帶的地層有古近系的沙河街—孔店組、毛莊—饅頭組和府君山組等。最老的是震旦亞界霧迷山組的上部，潛山的最新地層為奧陶系峰峰組，目前主要生產(chǎn)層是奧陶系。潛山儲(chǔ)層主要在下古生界奧陶系和寒武系，發(fā)育了大套連續(xù)的淺?；?guī)r或白云巖，具有良好的儲(chǔ)集層。巖性以石灰?guī)r和白云巖為主。在奧陶系儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間內(nèi)，白云巖是以溶蝕晶間孔隙為主，而灰?guī)r以裂縫為主。根據(jù)物性分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，白云巖的平均有效孔隙度為4.06%，灰?guī)r的平均有效孔隙度為1.87%。在相同條件下，白云巖的滲透率明顯比灰?guī)r滲透率高。在奧陶系儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間內(nèi)，白云巖是以溶蝕晶間孔為主，灰?guī)r以裂縫為主。白云巖平均滲透率為4.3～1 000 mD，灰?guī)r平均滲透率為2.3 mD。由于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，下古生界奧陶系裂縫分布廣，以明顯的方向性構(gòu)造裂縫為主，在一定范圍內(nèi)走向保持一個(gè)固定的方向，幾組裂縫相互交切構(gòu)成網(wǎng)格狀，具有疏密相間的特點(diǎn)，裂縫以高角度裂縫為主。

2 潛山三維地震屬性解釋

華北地區(qū)三維地震資料的同相軸橫向變化大，特別是潛山內(nèi)幕府君山組頂，資料對(duì)比追蹤困難。主要目的層小斷裂較發(fā)育，精細(xì)刻畫斷裂難度較大。潛山內(nèi)幕的儲(chǔ)層橫向變化規(guī)律不清楚，有利區(qū)域預(yù)測面臨很大挑戰(zhàn)。針對(duì)這些難點(diǎn)，采用了高精度三維解釋、屬性分析等技術(shù)。

2.1 地震地質(zhì)綜合層位標(biāo)定

地震剖面是以時(shí)間域顯示的具有較高的橫向分辨率，而測井信息是以深度域測得的，具有較高的縱向分辨率，需要通過合理的層位標(biāo)定將二者統(tǒng)一起來，建立起直觀的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而確定儲(chǔ)層在地震反射剖面上的位置和地震反射特征，為構(gòu)造解釋和儲(chǔ)層預(yù)測等后續(xù)研究工作提供參考依據(jù)［2］。

為了對(duì)該油田潛山的層位進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定，研究內(nèi)容采用華北某采油廠提供的深度域地震數(shù)據(jù)資料進(jìn)行反射同相軸的追蹤。應(yīng)用地質(zhì)與地震綜合處理和解釋技術(shù)，綜合覆蓋全區(qū)的三維地震數(shù)據(jù)（SE?GY），精細(xì)對(duì)比測井和地質(zhì)信息，筆者把本次地震工區(qū)范圍定在InLine線號(hào)為2081-2335，CrossLine線號(hào)為4196-4564之間。在地震數(shù)據(jù)資料解釋過程中，筆者對(duì)工區(qū)內(nèi)奧陶系層段進(jìn)行了細(xì)致的井間地層對(duì)比，分析地震資料主要目的層的主頻及相位特征，保證了層位深度標(biāo)定的準(zhǔn)確性（圖1）。

圖1 B23-XB54-B68-B24連井標(biāo)定圖

1）潛山面T1

地震剖面上表現(xiàn)為連續(xù)性好、強(qiáng)振幅的反射軸。奧陶系潛山面是上部碎屑巖與下部碳酸鹽巖的分界面，為大套連續(xù)海相碳酸鹽巖，泥質(zhì)含量低。由于縱波在灰?guī)r中的速度遠(yuǎn)高于砂巖中的速度，是從低速到高速的反射界面，在SEG正常極性剖面上對(duì)應(yīng)一個(gè)波谷。該反射層為研究區(qū)區(qū)域的一個(gè)標(biāo)志性層位，容易對(duì)比追蹤。

2）潛山內(nèi)幕府君山組頂反射層Tf

鉛鋅礦體礦石中的主要金屬礦物是方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、少量輝銀礦、菱鐵礦、銀金礦等，脈石礦物主要有陽起石，少量方解石、石英等。

地震剖面上表現(xiàn)為中等連續(xù)、弱到中等振幅的反射軸。反射層之上為寒武系灰?guī)r，反射層之下為寒武系白云巖。寒武系為一套泥質(zhì)含量高的海相碳酸鹽巖，中間有較多的泥巖夾層和砂巖夾層。該反射層由于儲(chǔ)層橫向變化大，微小斷裂非常復(fù)雜，對(duì)比解釋困難，解釋過程中主要結(jié)合區(qū)域地層和參考鄰區(qū)的結(jié)果，選擇能量比較強(qiáng)的波谷進(jìn)行解釋。

2.2 三維地震資料解釋技術(shù)及應(yīng)用

根據(jù)地震地質(zhì)綜合層位標(biāo)定結(jié)果，在全區(qū)深度偏移剖面上自淺而深解釋了T1、Tf兩個(gè)反射層。為了保證潛山面及內(nèi)幕解釋的準(zhǔn)確性和精細(xì)度，準(zhǔn)確刻畫主要目的層的構(gòu)造形態(tài)，筆者首先進(jìn)行了200 m×200 m的初步解釋，隨后加密網(wǎng)格解釋，最終進(jìn)行了逐線逐道的解釋，解釋密度為10 m×10 m。在研究過程中可以充分利用LandMark解釋工作站的優(yōu)勢(shì)技術(shù)手段對(duì)本區(qū)地震剖面進(jìn)行了精細(xì)解釋，主要采用的解釋技術(shù)如下：

1）相干數(shù)據(jù)體處理及解釋。相干數(shù)據(jù)體是指在某個(gè)特定的時(shí)窗范圍內(nèi)，判斷縱向地震波與橫向地震波的相似性，得到地震相干性的估算值。運(yùn)用三維相干數(shù)據(jù)體切片進(jìn)行構(gòu)造解釋，不僅能夠有效地識(shí)別出用常規(guī)構(gòu)造解釋難發(fā)現(xiàn)的小斷層，還可以研究巖性的橫向非均勻變化，識(shí)別出目標(biāo)儲(chǔ)層內(nèi)砂體的分布規(guī)律及特征，從而大大提高了解釋的精度［3-4］。為了提高斷層解釋的準(zhǔn)確性，筆者對(duì)全區(qū)進(jìn)行了相干數(shù)據(jù)體處理，并結(jié)合地震剖面對(duì)相干數(shù)據(jù)體進(jìn)行了解釋，保證了斷層解釋的準(zhǔn)確性。從該油田潛山三維相干數(shù)據(jù)體T1反射層（即潛山面）沿層平面圖可以看出，小斷層在切片上反映敏感，規(guī)模較大的斷裂在相干切片上反映十分清楚，平面圖上基本反映了斷層的分布。

2）三維可視化解釋。三維可視化技術(shù)是一種用于顯示描述和理解地下及地面諸多地質(zhì)現(xiàn)象特征的技術(shù)。它已經(jīng)逐漸成為一種全新的地震解釋技術(shù)，是當(dāng)今尋找隱蔽油氣藏，提高勘探工作效率和勘探成功率的有效技術(shù)手段［5］。為了從空間上整體了解古潛山構(gòu)造形態(tài)，精細(xì)刻畫潛山形態(tài)，解釋過程中利用三維可視化技術(shù)對(duì)該油田潛山面形態(tài)進(jìn)行了雕刻。圖2為該油田潛山面沿層雕刻立體圖，圖上3個(gè)紅色箭頭指示出潛山分為南、中、北3個(gè)山頭，與以前的地質(zhì)研究相一致。

圖2 潛山面雕刻立體圖

3）精細(xì)構(gòu)造描述。① 潛山面：潛山頂面構(gòu)造形態(tài)整體上被切割成南、中、北3個(gè)小山頭，其高點(diǎn)從南向北依次降低，南坡陡而北坡緩。最高點(diǎn)海拔約-1 980 m，而最低點(diǎn)海拔約-3 000 m，相對(duì)高差約1 000 m。中部和北部主要發(fā)育東西走向的正斷層，典型的如B22-B91井?dāng)鄬?、B122-B125井?dāng)鄬拥?。在南邊也有少部分南北走向的正斷層發(fā)育。B22井位于圈閉高點(diǎn)-2 160 m位置。B55井位于圈閉高點(diǎn)-2 260 m。B32井位于圈閉高點(diǎn)-2 060 m。② 府君山組頂面：潛山內(nèi)幕寒武系府君山組頂構(gòu)造整體形態(tài)上為中間高，南北較低，其高點(diǎn)海拔大約為-2 670 m。北部和中部，從潛山面上繼承了很大一部分東西走向的正斷層。同時(shí)，在中部和南部位置，南北走向的斷層也更加發(fā)育。在府君山組頂面構(gòu)造圖上發(fā)現(xiàn)5個(gè)圈閉，面積為2.1 km2。南面2個(gè)圈閉面積較大，北部3個(gè)圈閉面積均較小。南部B24圈閉高部位-2 390 m，面積為0.6 km2；B31井位于圈閉中高部位-3 230 m。

2.3 潛山及潛山內(nèi)幕地震屬性分析

筆者根據(jù)該區(qū)地震資料，利用地震屬性分析技術(shù)，研究儲(chǔ)層的裂縫發(fā)育和流體性質(zhì)，計(jì)算屬性包括：瞬時(shí)頻率屬性、方位角屬性、相干屬性、曲率屬性、吸收系數(shù)。

1）瞬時(shí)頻率屬性。瞬時(shí)頻率屬性是指相位在時(shí)間上的變化率，對(duì)識(shí)別地層起非常重要的作用，能直觀反映地層巖性的變化，地震波頻率會(huì)隨著地震波通過不同介質(zhì)界面發(fā)生明顯變化［6］。從典型的三瞬屬性中的瞬時(shí)頻率屬性上可以發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層區(qū)域主要在中等頻率響應(yīng)的區(qū)域。

2）方位角屬性。方位角屬性能很好地預(yù)測裂縫發(fā)育情況，對(duì)識(shí)別小斷層也起重要作用。通過計(jì)算潛山面的方位角屬性可知，方位角變化很大的高角度地區(qū)，可能是裂縫發(fā)育比較好的區(qū)域。

3）相干屬性。相干屬性相干值的大小反映了地震道之間的相似度。相干值越大，表明相似性越好，反之，則相似性越差。相干屬性能很好地反映斷層特征，通過分析潛山面和府君山組頂界面的斷層特征，可以輔助構(gòu)造成圖。

4）曲率屬性。曲率屬性對(duì)描述斷層和預(yù)測裂縫的走向和分布有很大作用。曲率作為一種描述地質(zhì)體彎曲程度的幾何屬性，和地質(zhì)體受力的程度成正比，也和因受力形成的裂縫的發(fā)育特征關(guān)系很大。地震曲率屬性反映了地層受構(gòu)造應(yīng)力擠壓時(shí)層面彎曲的程度，曲率越大層面越彎曲［7］。曲率屬性是地層傾角的變化率，曲率大的地方容易形成裂縫。通過最大曲率可分別反映潛山面和府君山組頂界面的斷裂系統(tǒng)特征，對(duì)斷層的輪廓和走向有一定認(rèn)識(shí)，可以輔助解釋潛山碳酸鹽巖的裂縫發(fā)育情況。

5）吸收系數(shù)。當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ诘貙又袀鞑r(shí)，由于地下巖石的彈性粘滯性的存在，將引起地震波高頻成分消失、振幅按指數(shù)規(guī)律衰減，這種現(xiàn)象稱作地震波的吸收［8］。這種吸收與地層巖性、地層孔隙度與孔隙中流體的飽和度有密切關(guān)聯(lián)，引起這種吸收現(xiàn)象的主要原因是巖石存在非彈性性質(zhì)、巖石顆粒之間存在內(nèi)摩擦力和地層孔隙中流體存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。地震波在粘彈介質(zhì)中傳播時(shí)，在低頻情況下，用以下公式來表示吸收系數(shù)：

式中，α為吸收系數(shù)；η為粘彈介質(zhì)粘滯系數(shù)；ω2為圓頻率；ρ為巖石密度，g／cm3；κ為巖石彈性模量，MPa；λ、μ為拉梅系數(shù)。

常用品質(zhì)因子Q值來計(jì)算吸收系數(shù)的大小，品質(zhì)因子是巖石對(duì)彈性波吸收特性的一種表達(dá)方式，它是地震波傳播一個(gè)波長距離后，儲(chǔ)能和耗散能的比率。公式如下：

由式（3）可知，品質(zhì)因子Q與巖石密度ρ、縱波速度VP的平方成正比。隨著孔隙度的增大，密度和速度的下降，品質(zhì)因子Q也下降，吸收系數(shù)增大。水飽和巖石中的吸收系數(shù)小于油氣飽和巖石中的吸收系數(shù)。

在高頻段，天然氣存在的地方可能對(duì)地震波有非常高的吸收率。地層的各種裂縫也會(huì)引起孔隙度的變化，從而引起地震波速以及地震振幅、頻率和能量的變化，產(chǎn)生較強(qiáng)的地震吸收系數(shù)。在一定的時(shí)窗內(nèi)分析地震能量的吸收，即可檢測儲(chǔ)層裂縫的發(fā)育情況。

基于以上理論研究和分析，筆者對(duì)該油田潛山地震資料進(jìn)行了能量吸收分析，得到吸收系數(shù)數(shù)據(jù)體。從B23-B53的過井吸收系數(shù)剖面的分析來看，水井B23和油井B53有較好的區(qū)分對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖3中的黃色方框和紅色方框所示。說明該油田潛山地震數(shù)據(jù)的能量吸收數(shù)據(jù)能較好地反映目的層段儲(chǔ)層的裂縫發(fā)育程度和含油氣信息，它可以作為該區(qū)裂縫儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的一項(xiàng)重要參數(shù)。根據(jù)吸收系數(shù)數(shù)據(jù)體做出沿層平均吸收系數(shù)平面分布圖可以看出吸收系數(shù)分布與實(shí)測井有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，奧陶系潛山面儲(chǔ)層的含油性優(yōu)于寒武系府君山組頂界面儲(chǔ)層。

圖3 B23-B53的吸收系數(shù)連井剖面圖

3 潛山面及潛山內(nèi)幕鉆探目標(biāo)優(yōu)選

3.1 潛山面鉆探目標(biāo)優(yōu)選

該油田的潛山面作為一個(gè)典型的海相碳酸鹽巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層，具有很大的油氣勘探潛力。分析相干屬性和曲率屬性，在潛山面中部構(gòu)造高部位的B125井區(qū)，可以考慮部署一口滾動(dòng)開發(fā)井W1，其坐標(biāo)為（20451244，4339277），深度2 160 m。從圖4局部構(gòu)造放大圖可看出，W1井位于圈閉的中部位，吸收系數(shù)剖面上有較好的油氣響應(yīng)。

圖4 潛山面W1井位圖及B125-W1吸收系數(shù)連井剖面圖

如圖5所示，在奧陶系潛山面構(gòu)造圖中潛山北面的XB31圈閉附近，綜合前面多個(gè)屬性特征，建議部署一口滾動(dòng)開發(fā)井W2，位于構(gòu)造的高部位，其坐標(biāo)為（20452381，4341124），進(jìn)尺深度2 120 m。在吸收系數(shù)剖面上，W2井的油氣響應(yīng)良好，同時(shí)有較好的裂縫發(fā)育特征。

圖5 潛山面W2井位圖及XB31-W2吸收系數(shù)連井剖面圖

3.2 潛山內(nèi)幕鉆探目標(biāo)優(yōu)選

從吸收系數(shù)屬性上分析，潛山內(nèi)幕寒武系府君山組的油氣響應(yīng)主要集中在中部和北部，而且很分散，府君山組頂?shù)臄鄬雍蜐撋矫嬗幸欢ǖ睦^承性，雖然裂縫系統(tǒng)很發(fā)育，但是區(qū)帶性不強(qiáng)。井位選擇可以考慮裂縫高發(fā)育帶。綜合考慮后，建議滾動(dòng)開發(fā)井W1兼探寒武系府君山組，其坐標(biāo)仍為（20451244，4339277），深度約為2 800 m。W1井位于府君山組構(gòu)造的中部位并且顯示出了較好的油氣響應(yīng)。

4 結(jié)論與建議

1）對(duì)該油田潛山及內(nèi)幕反射區(qū)地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定，解釋出潛山面T1和潛山內(nèi)幕府君山組頂反射層Tf兩個(gè)反射軸。T1在地震剖面上表現(xiàn)為連續(xù)性好、強(qiáng)振幅的反射軸；Tf在地震剖面上表現(xiàn)為中等連續(xù)、振幅一般的反射軸。

2）運(yùn)用屬性分析技術(shù)，分析了對(duì)潛山內(nèi)幕特征比較敏感的瞬時(shí)頻率、方位角、相干、曲率等屬性，并結(jié)合地震波吸收系數(shù)理論對(duì)研究區(qū)地震資料進(jìn)行能量吸收分析。從奧陶系潛山面吸收系數(shù)平面圖和寒武系府君山組頂吸收系數(shù)平面圖不難發(fā)現(xiàn)，吸收系數(shù)越大，含油性越好，其中奧陶系潛山面儲(chǔ)層的含油性優(yōu)于寒武系府君山組頂界面儲(chǔ)層。

3）通過對(duì)深度域疊后地震數(shù)據(jù)的精細(xì)解釋，認(rèn)清了該油田潛山面和府君山組頂?shù)臉?gòu)造特征和斷層分布，繪制了20 m間距的等深線構(gòu)造圖，構(gòu)造圖上井位誤差控制在5 m以內(nèi)。結(jié)合構(gòu)造、裂縫和含油氣性的綜合研究，提供了W1和W2兩口滾動(dòng)開發(fā)建議井位，其中W1井第一目標(biāo)層位為奧陶系潛山面，坐標(biāo)為（20451244，4339277），深度大約為2 160 m，第二目標(biāo)層位為寒武系府君山組，深度大約為2 800 m，W1井位于構(gòu)造的中部位而且位于一個(gè)裂縫發(fā)育較好的位置，W2井目標(biāo)層位為奧陶系潛山面，坐標(biāo)為（20452381，4341124），進(jìn)尺深度約2 120 m，位于構(gòu)造的高部位。

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