基于OVT域數(shù)據(jù)各向異性處理的縫洞預(yù)測方法
——以四川盆地云錦向斜茅口組為例

龍 隆 陳 康 冉 崎 曾 鳴 彭 達(dá) 王躍祥

中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

0 引言

碳酸鹽巖溶縫洞儲層是四川盆地油氣勘探的重要目標(biāo)，因其非均質(zhì)性極強(qiáng)的特點[1-4]成為儲層地震預(yù)測研究難點之一。自20世紀(jì)90年代以來，地震屬性分析技術(shù)便廣泛應(yīng)用于縫洞檢測[4-6]，其優(yōu)點在于速度快，穩(wěn)定性好，對于大尺度的目標(biāo)檢測效果較好。近年來，勘探的深入使提高地震預(yù)測精度成為迫切需求，隨著寬方位角三維地震采集的發(fā)展，炮檢距矢量片域（offset vector tile，簡稱OVT）處理技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用[7-10]。OVT數(shù)據(jù)保留了采集獲得的方位角和偏移距信息，充分發(fā)揮寬方位數(shù)據(jù)優(yōu)勢，各向異性特征更明顯[11]，為進(jìn)一步提高縫洞預(yù)測準(zhǔn)確性提供了可能。

四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組發(fā)育典型的巖溶縫洞型儲層，由于其非均質(zhì)性強(qiáng)，縫洞尺度小，與圍巖速度差異不大，地震響應(yīng)特征不明顯，預(yù)測精度降低。充分利用云錦向斜三維全方位采集資料，分析巖溶縫洞引起的OVT道集方位各向異性特征，基于“橢圓速度”校正各向異性剩余時差，提取校正前后地震數(shù)據(jù)差異，并通過甜點刻畫及三維透視對研究區(qū)巖溶縫洞進(jìn)行雕刻，預(yù)測結(jié)果與云錦向斜實際鉆井情況相符。

1 研究背景

茅口組是四川盆地的重要產(chǎn)層之一，從早期的“三占三沿”“大斷層遠(yuǎn)離，中小斷層緊挨”等打中小斷層上盤裂縫發(fā)育帶的勘探思路，到根據(jù)二、三維地震資料通過縫洞預(yù)測優(yōu)選目標(biāo)，歷經(jīng)了60多年的勘探開發(fā)歷程，逐步認(rèn)識到茅口組巖溶縫洞不受現(xiàn)今構(gòu)造的控制，向斜區(qū)也發(fā)育含氣性良好的縫洞儲層（如云錦向斜）。目前茅口組勘探程度較高的蜀南地區(qū)，背斜構(gòu)造均已進(jìn)入開發(fā)階段，而向斜區(qū)鉆井較少。早期Y1井、Y7井鉆井已經(jīng)證實云錦向斜茅口組發(fā)育儲層，且含氣性良好，2018年云錦向斜開展了全方位三維資料采集，基于儲層地震響應(yīng)特征采用常規(guī)處理三維地震資料開展了縫洞預(yù)測，在向斜區(qū)域先后部署了2口探井。YJ2井獲得高產(chǎn)，而YJ1井未能達(dá)到預(yù)期目的，如何準(zhǔn)確的預(yù)測縫洞成為茅口組面臨的主要問題。

2 縫洞各向異性特征

四川盆地二疊系中統(tǒng)茅口組主要為一套石灰?guī)r為主的開闊臺地相碳酸鹽巖沉積，茅口組殘余厚度在200～400 m不等，根據(jù)沉積微相、測井特征變化，在縱向上將茅口組劃分為四段，其中茅一段為有機(jī)質(zhì)灰?guī)r夾褐色泥巖條帶地層，不易發(fā)生巖溶作用；而茅二段、茅三段、茅四段均發(fā)育生屑灰?guī)r，易于形成巖溶縫洞。研究表明巖溶縫洞的規(guī)模發(fā)育受到表生巖溶作用的控制，巖溶縱向發(fā)育范圍與地層暴露時間相關(guān)[12]，茅口組巖溶受東吳期（1～3 Ma）控制，巖溶縫洞往往發(fā)育在風(fēng)化殼以下100 m范圍內(nèi)。云錦向斜茅口組頂殘余部分茅三段，巖溶縫洞縱向上主要集中發(fā)育在茅三段—茅二b亞段層。

2.1 巖溶縫洞與各向異性

YJ1井位于云錦向斜的北部，測井評價成果顯示YJ1井茅三段—茅二段縫洞儲層欠發(fā)育 （圖1a）；YJ1井茅二段成像測井顯示也證實了這一論點：地層均勻致密，縫洞不發(fā)育，局部發(fā)育泥質(zhì)條帶（圖1b）。根據(jù)陣列聲波測井計算橫波快慢波時差[13]表明YJ1井茅口組各向異性不強(qiáng)（圖1a）。整體上地質(zhì)綜合評價認(rèn)為YJ1井茅口組縫洞欠發(fā)育，各向異性較弱。

YJ2井位于云錦向斜中部，茅二段巖心局部發(fā)育大量小尺度溶蝕孔洞（圖中綠色箭頭標(biāo)示），薄片上可以觀測到晶間孔以及溶蝕孔；成像上裂縫、孔洞特征明顯，表明茅二段孔、洞、縫較發(fā)育；測井評價顯示茅二a亞段、茅二b亞段上盤巖溶縫洞儲層發(fā)育，平均孔隙度6.76%；根據(jù)陣列聲波測井計算各向異性顯示YJ2井溶蝕孔洞發(fā)育位置具有較強(qiáng)的各向異性（圖2）。地質(zhì)綜合評價認(rèn)為YJ2井茅二段發(fā)育大量小尺度溶蝕孔洞，各向異性較強(qiáng)。

YJ1井與YJ2井進(jìn)一步證實，茅口組為一套相對穩(wěn)定的石灰?guī)r地層，當(dāng)巖溶縫洞不發(fā)育時，茅口組各向異性較弱；巖溶縫洞發(fā)育時，表現(xiàn)出較強(qiáng)的各向異性。

2.2 OVT道集各向異性特征

地震波在各向異性介質(zhì)[14-15]中傳播時，沿著不同的方向傳播速度會發(fā)生改變[16-17]，因而經(jīng)過傳統(tǒng)的基于Dix時差公式的速度分析和動校正后，由于方位各向異性時差的存在，道集仍無法完全拉平，這種特征在OVT道集中更加明顯[18-20]。

云錦向斜為全方位采集三維，縱橫比1∶1，滿足OVT域處理需要，為縫洞各向異性研究提供了良好的資料基礎(chǔ)。對云錦向斜三維資料進(jìn)行OVT域的去噪、插值規(guī)則化以及偏移，得到OVT螺旋道集。YJ1井縫洞欠發(fā)育，各向異性較弱，井旁道螺旋道集（圖3a）茅口組頂界強(qiáng)波峰同相軸反射相對平直穩(wěn)定，沒有明顯的隨方位變化的時差特征；YJ2井縫洞發(fā)育，各向異性較強(qiáng)，其OVT道集（圖3c）茅口組頂界強(qiáng)波峰反射隨著方位角變化出現(xiàn)正弦起伏變化，且隨著偏移距的增加，波動起伏更加明顯。

圖1 四川盆地YJ1井茅口組地層特征圖

根據(jù)Greckha等[21]提出的各向異性介質(zhì)中的縱波走時公式，采用基于三維曲面分解的各向異性校正技術(shù)對OVT道集中的方位各向異性時差進(jìn)行校正。圖3b、3d分別為YJ1及YJ2井校正后的井旁O(shè)VT道集：YJ1井井旁O(shè)VT道集校正前后茅口組地震反射特征基本一致，茅口組頂界的強(qiáng)波峰反射同相軸均較平直；而校正后的YJ2井OVT道集相較于校正前變化較大，茅口組頂界面地震反射同相軸基本拉平，有效地消除了方位各向異性時差。

綜上所述，當(dāng)茅口組不發(fā)育巖溶縫洞時，茅口組各向異性較弱，OVT道集方位各向異性特征不明顯，OVT道集各向異性校正前后差異不大；當(dāng)茅口組巖溶縫洞發(fā)育時，茅口組各向異性較強(qiáng)，未經(jīng)過各向異性校正的OVT道集隨方位角變化表現(xiàn)出明顯“正弦波動”特征，而各向異性校正后OVT道集目的層同相軸基本拉平，各向異性校正前后OVT道集差異較大。

3 縫洞預(yù)測及效果

3.1 縫洞識別

茅口組縫洞發(fā)育程度越高，則茅口組各向異性強(qiáng)度越大，OVT道集各向異性校正前后差異性越大，因此，提取云錦向斜茅口組各向異性校正前后地震反射差異，差異的大小即是縫洞的發(fā)育程度的表征。

圖4為YJ1及YJ2井井旁各向異性校正前后地震反射差異剖面，黑色曲線為陣列聲波測井計算的時差各向異性曲線，淺藍(lán)色、淺黃色表示差異體剖面強(qiáng)振幅地震反射。從剖面上看，YJ2井各向異性較強(qiáng)的時差各向異性曲線高值位置，即縫洞發(fā)育位置，恰好對應(yīng)于差異數(shù)據(jù)強(qiáng)反射位置；YJ1井縫洞欠發(fā)育，其時差各向異性曲線起伏不明顯，差異數(shù)據(jù)的井旁道振幅較弱。說明校正前后差異體的地震反射強(qiáng)弱可以用于識別縫洞的發(fā)育情況，反射能量越強(qiáng)則縫洞發(fā)育程度越高。

圖2 四川盆地YJ2井茅口組地層特征圖

3.2 縫洞刻畫及效果分析

采用甜點屬性對茅口組各向異性校正前后差異數(shù)據(jù)體的強(qiáng)地震反射包絡(luò)進(jìn)行刻畫，甜點發(fā)育位置即為縫洞發(fā)育區(qū)。通過三維可視化技術(shù)對甜點屬性體進(jìn)行透視，刻畫云錦向斜茅口組縫洞系統(tǒng)空間展布。圖5為縫洞系統(tǒng)三維空間展示圖，其中暖色區(qū)域為能量較強(qiáng)的“甜點”區(qū)域，也是縫洞最為發(fā)育的區(qū)域。

縱向上，縫洞主要發(fā)育在茅口組頂至茅口組頂向下30 ms范圍內(nèi)，與目前茅口組縫洞主要發(fā)育在距茅頂100 m范圍內(nèi)的地質(zhì)認(rèn)識基本吻合。平面上，縫洞系統(tǒng)在云錦向斜內(nèi)部普遍發(fā)育，主要富集在茅口組小斷層周邊（圖6b），但并不完全受斷層控制，在遠(yuǎn)離斷層的位置也發(fā)育巖溶縫洞，對比發(fā)現(xiàn)研究區(qū)縫洞系統(tǒng)平面展布與巖溶古地貌之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性。采用殘厚法結(jié)合實際鉆井對研究區(qū)龍?zhí)督M沉積前巖溶古地貌進(jìn)行刻畫（圖6a），圖中紅色代表殘余厚度較大的巖溶殘丘，黃色為殘丘周邊的巖溶陡坡帶，綠色為巖溶緩坡，藍(lán)色為局部巖溶洼地。整體上云錦向斜呈現(xiàn)東高西低的古地貌特征，殘厚法受研究區(qū)逆斷層的影響，內(nèi)部局部殘丘刻畫不夠精準(zhǔn)，但黃色巖溶陡坡區(qū)并不受斷層影響，對比圖6a及圖6b巖溶縫洞系統(tǒng)主要集中在殘丘周邊的巖溶陡坡帶，巖溶陡坡位置巖溶作用強(qiáng)烈，且坡降較大溶蝕產(chǎn)物被水流帶走，有利于巖溶縫洞的形成與保存。

研究區(qū)內(nèi)目前鉆井4口，縫洞預(yù)測結(jié)果與實際鉆井情況完全吻合： YJ2井試油獲氣58.87 104m3/d，測井解釋茅二段發(fā)育20 m儲層，說明縫洞非常發(fā)育，對應(yīng)縫洞預(yù)測平面圖上，YJ2井及周邊為一片紅色區(qū)域，代表縫洞非常發(fā)育；Y7井測試氣產(chǎn)量為35.56 104m3/d，Y7井茅二段測井解釋發(fā)育7 m儲層，平面圖上Y7井及周邊主要為黃色，表示縫洞發(fā)育但不及YJ2井；Y1井測試產(chǎn)量較低為1.816 104m3/d，但累產(chǎn)達(dá)到0.43 108m3，圖上Y1井周邊主要為綠色，但該井東側(cè)與紅色區(qū)域相連，表示Y1井位置縫洞相對較低但溝通旁邊縫洞發(fā)育程度較高的區(qū)域；YJ1井測井解釋縫洞欠發(fā)育，而YJ1井旁主要為藍(lán)色及無色，表示YJ1井周邊縫洞欠發(fā)育。

圖3 OVT道集各向異性剩余時差校正效果圖

圖4 過YJ1、YJ2井井旁各向異性剖面特征圖

根據(jù)常規(guī)處理三維地震數(shù)據(jù)縫洞預(yù)測結(jié)果部署的YJ1井實鉆表明縫洞欠發(fā)育，這是由于縫洞儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，且茅口組縫洞尺度較小，如YJ2井主要發(fā)育針孔狀溶蝕孔，縫洞地震響應(yīng)特征不明顯，進(jìn)一步增加了地震預(yù)測的難度。采用基于OVT域數(shù)據(jù)各向異性處理的縫洞預(yù)測方法預(yù)測茅口組巖溶縫洞，結(jié)果與實際鉆井完全吻合。該方法充分發(fā)揮了OVT域數(shù)據(jù)的各向異性信息優(yōu)勢，為地震預(yù)測小尺度縫洞體提供了一種可行的解決方法，對茅口組向斜區(qū)及其他層系的小尺度巖溶縫洞勘探具有借鑒價值。

圖5 四川盆地云錦向斜茅口組縫洞系統(tǒng)空間展布圖

4 結(jié)論

以四川盆地云錦向為研究區(qū)，通過對比OVT域各向異性處理前后的地震數(shù)據(jù)變化識別茅口組小尺度巖溶縫洞系統(tǒng)，結(jié)合地震屬性分析與三維透視刻畫縫洞系統(tǒng)，縫洞預(yù)測結(jié)果與實際鉆井情況完全吻合，取得了良好的效果，得出以下結(jié)論：

圖6 四川盆地云錦向斜茅口組巖溶縫洞平面展布規(guī)律圖

1）茅口組巖溶縫洞主要受到斷裂以及古地貌的控制，縫洞系統(tǒng)主要發(fā)育在斷層周邊以及殘丘周邊的巖溶陡坡古地貌單元。

2）巖溶縫洞發(fā)育的地層各向異性強(qiáng)，其OVT道集上方位各向異性剩余時差引起的 “正弦”波動特征明顯，各向異性校正處理前后的地震反射特征差異較大，通過提取各向異性處理前后的地震數(shù)據(jù)差異有效地識別巖溶縫洞，該方法發(fā)揮了OVT道集方位信息優(yōu)勢，對茅口組小尺度縫洞體取得較好的識別效果。

3）相對于基于常規(guī)處理數(shù)據(jù)體的縫洞地震預(yù)測方法，基于OVT域數(shù)據(jù)各向異性處理的縫洞預(yù)測方法的縫洞預(yù)測結(jié)果與實際鉆井情況符合率更高，有效提高了小尺度縫洞預(yù)測的準(zhǔn)確率，在茅口組分布的向斜區(qū)及其他小尺度縫洞發(fā)育層系具有良好的推廣前景。