頻率衰減梯度屬性在頁巖含氣性預(yù)測中的應(yīng)用

薛野 劉田田（中國石油化工股份有限公司華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 南京 210000）

作為一種特殊的非常規(guī)天然氣，頁巖氣具有自生自儲(chǔ)、無氣水界面、大面積連續(xù)成藏、低孔、低滲等特征，需要大型水力壓裂和水平井技術(shù)才能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)開采，單井生產(chǎn)周期長[1]。頁巖氣儲(chǔ)層由細(xì)粒物質(zhì)組成，巖石成分復(fù)雜，且頁巖氣儲(chǔ)層中存在大量吸附氣；儲(chǔ)層孔隙空間多樣，特別是裂縫或裂隙更是影響頁巖氣產(chǎn)能的重要因素[2-3]。評(píng)價(jià)頁巖儲(chǔ)層的含氣性及落實(shí)頁巖氣藏橫向上的“甜點(diǎn)區(qū)”對(duì)頁巖氣的勘探開發(fā)具有重大指導(dǎo)意義。地震波傳播過程中的頻率衰減吸收是地震資料頻譜特征分析中的一個(gè)重要參數(shù)。通過提取地震波頻率信息的衰減梯度，在實(shí)際資料的應(yīng)用中，取得了較好的效果，利用衰減梯度可以有效地預(yù)測和驗(yàn)證頁巖氣富集區(qū)。

1 理論依據(jù)

地震波在地下介質(zhì)內(nèi)傳播過程中存在能量損失和頻率衰減的現(xiàn)象[4]。地震波衰減要是由于吸收衰減和地層衰減兩方面因素造成的[5-7]。理論和實(shí)踐證明，儲(chǔ)層含不同流體介質(zhì)，其地震反射波組頻譜曲線的形態(tài)、斜率、主頻與中心頻率的差值等屬性參數(shù)存在微小的差別。聚集了天然氣的地層對(duì)地震波的高頻成分的吸收能力更強(qiáng)，含油氣層突出表現(xiàn)為“高頻能量比衰減、低頻能量比增加”的特征。

鉆井揭示，優(yōu)質(zhì)頁巖氣層的孔隙度在5%左右，頁巖中的天然氣主要吸附在礦物顆粒表面，充填在5%的孔隙中。不含氣頁巖中含有未被排替出的吸附水，低孔隙中的含氣頁巖對(duì)地震波的吸收衰減作用大于不含氣而含水的頁巖。基于上述分析，頻率衰減屬性可以預(yù)測頁巖含氣性特征。

2 原始資料分析

2.1 地質(zhì)背景分析

工區(qū)主要頁巖氣勘探層系上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組處于深海陸棚相-滯留海盆相沉積相帶內(nèi)，其下部巖性整體為泥巖，以深灰色、灰黑色為主，見黃鐵礦，局部富含筆石，由上向下水體逐漸變深，底部屬深水陸棚相沉積，向上逐漸過渡到半深水陸棚相以及淺水陸棚相。該頁巖層厚度較大（＞100m）、成熟度適中、TOC指標(biāo)優(yōu)越，勘探潛力巨大。

2.2 儲(chǔ)層標(biāo)定

利用已有鉆井資料進(jìn)行地震地質(zhì)層位標(biāo)定，結(jié)果顯示五峰組底對(duì)應(yīng)一套強(qiáng)波峰反射層。鉆井資料揭示TOC大于2%的縱向甜點(diǎn)段共計(jì)約25m 厚，位于整套頁巖的底部；優(yōu)質(zhì)頁巖標(biāo)定結(jié)果如下圖所示。

圖1 優(yōu)質(zhì)頁巖儲(chǔ)層標(biāo)定結(jié)果示意圖

2.3 地震資料分析

如圖2所示，地震資料顯示目的層地震波組特征明顯、接觸關(guān)系特征清楚、反射清晰、波組連續(xù)性較好。頁巖目的層反射能量強(qiáng)，主頻達(dá)到35HZ。

圖2 五峰組-龍馬溪組頁巖地震剖面圖

圖3 五峰組-龍馬溪組頁巖層測井頻譜分析圖

2.4 鉆井響應(yīng)特征分析

實(shí)際測井資料顯示頁巖層按含氣性可分為A、B、C共三級(jí)，其中A級(jí)最優(yōu)、B級(jí)次之、C級(jí)較差；鉆井頻譜分析顯示A級(jí)頁巖層的頻率衰減梯度響應(yīng)高于B級(jí)，C級(jí)最低；證明頻率衰減梯度屬性可以預(yù)測頁巖儲(chǔ)層的含氣性。（圖3）

3 實(shí)際資料應(yīng)用

3.1 地震資料分頻處理分析

對(duì)地震資料進(jìn)行分頻處理，分析發(fā)現(xiàn)隨頻率的變化橫向上目的層反射能量變化特征存在差異（如圖4所示），理論分析認(rèn)為“低頻能量強(qiáng)、隨頻率增加能量快速衰減”的區(qū)域?yàn)楹瑲庑暂^高的區(qū)域。

圖4 頁巖層地震資料分頻能量剖面圖

3.2 頻率衰減梯度應(yīng)用效果分析

提取地震資料的頻率衰減梯度屬性（如圖5所示），橫向上頁巖層的頻率衰減梯度響應(yīng)特征存在明顯差異，頻率衰減梯度較高的位置頁巖層的含氣性較高。

圖5 頁巖層地震資料頻率衰減梯度剖面圖

3.3 頁巖氣“甜點(diǎn)區(qū)”預(yù)測

沿頁巖層提取地震資料的頻率衰減梯度屬性（如圖6 所示），結(jié)果顯示在平面上頁巖層呈現(xiàn)整體含氣、局部富集以及連片分布的特征。在向斜兩翼埋深相對(duì)適中位置呈現(xiàn)高含氣性；此外由于向斜核部埋深較大區(qū)域地震資料品質(zhì)降低，其預(yù)測結(jié)果的可靠性相對(duì)較低。

圖6 頁巖層地震資料頻率衰減梯度平面圖

4 結(jié)語

利用測井資料精細(xì)標(biāo)定儲(chǔ)層，開展測井響應(yīng)特征分析，對(duì)地震資料進(jìn)行分頻處理、提取地震資料的頻率衰減梯度屬性，進(jìn)而指示頁巖地層含氣性變化趨勢，完成了利用地球物理資料優(yōu)選頁巖氣藏工程“甜點(diǎn)區(qū)”的目的。

通過本次研究工作，得到以下三點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

4.1 測井響應(yīng)特征分析揭示，含氣性高的頁巖層存在較高的頻率衰減梯度響應(yīng)；

4.2 利用地震資料提取頁巖層的頻率衰減梯度屬性，可以預(yù)測頁巖地層橫向上的含氣性變化趨勢；

4.3 含氣性預(yù)測結(jié)果的可靠性取決于地震資料的品質(zhì)。

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