博興洼陷頁巖油甜點要素地震響應(yīng)特征及預(yù)測

高 剛 陳全騰

0 引言

隨著非常規(guī)油氣勘探的深入展開，頁巖油氣逐漸成為勝利探區(qū)資源接替的重要類型。近期位于博興洼陷的樊159 井，在沙四上泥頁巖段壓裂試油獲得日油44m3的高產(chǎn)，證實了博興洼陷頁巖油具有良好的勘探前景。但目前博興洼陷頁巖油勘探處于初期階段，特別是對頁巖油甜點要素地震預(yù)測研究較少。通過筆者團(tuán)隊的研究攻關(guān)，明確了頁巖油關(guān)鍵甜點要素的地震響應(yīng)特征，并形成針對性的頁巖油甜點地震識別描述技術(shù)，推動了博興洼陷非常規(guī)油藏的高效勘探開發(fā)。

1 博興洼陷頁巖油基本地質(zhì)特征

東營凹陷在沙四上- 沙三下時期，發(fā)育了大套穩(wěn)定富含有機(jī)質(zhì)的油頁巖，具有豐富的頁巖油氣資源[1]。博興洼陷位于東營凹陷的西南部，高青平南斷層下降盤。區(qū)內(nèi)泥頁巖見顯示井30口，7 口井獲得工業(yè)油流，蘊含著巨大的油氣資源。但博興洼陷帶的頁巖油屬于典型的陸相頁巖油，區(qū)別于海相甜點區(qū)分布穩(wěn)定的特點，陸相頁巖油的甜點區(qū)表現(xiàn)出極強的非均質(zhì)性，鉆遇頁巖顯示井位分布規(guī)律性不強，甜點要素認(rèn)識不清。

結(jié)合勘探實踐分析發(fā)現(xiàn)，博興洼陷頁巖油產(chǎn)能較高的井均鉆遇較多的富含灰質(zhì)的脆性夾層或是天然裂縫。鉆遇脆性夾層的井位一般在生產(chǎn)中累油較高，泥巖裂縫發(fā)育區(qū)鉆井一般可以獲得較高的初產(chǎn)，因此落實有利巖相以及尋找裂縫是目前泥頁巖油氣勘探取得突破的主要研究方向。

2 頁巖油甜點地震響應(yīng)特征

2.1 巖相與裂縫的巖石物理特征

開展頁巖油甜點地震預(yù)測的首先需要搞清頁巖油有利巖相以及裂縫的巖石物理特征，為甜點要素的地震預(yù)測奠定理論基礎(chǔ)。其中巖相是各類型巖石的組合，通過實鉆井測井統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)博興洼陷帶頁巖油段巖性速度整體規(guī)律是：白云巖>砂巖>灰質(zhì)泥巖> 泥巖> 油頁巖。純灰?guī)r速度最高，油頁巖速度最低。與之相對應(yīng)，各類巖相的速度規(guī)律是：紋層狀泥巖＜塊狀泥巖＜層狀灰質(zhì)泥巖＜層狀灰質(zhì)泥巖夾砂巖＜層狀灰質(zhì)泥巖夾灰?guī)r。表現(xiàn)出脆性夾層越發(fā)育，地層的速度越高的特點；對于裂縫來說，通過對測井上識別出的油頁巖裂縫發(fā)育段與圍巖的速度與深度進(jìn)行交匯分析顯示，裂縫發(fā)育段速度一般在2800- 3500m/s，明顯小于圍巖速度。

2.2 頁巖油甜點要素地震響應(yīng)特征

巖相與裂縫的地震響應(yīng)與其巖石物理特征直接相關(guān)，同時在地震屬性上也具有明顯的對應(yīng)性。統(tǒng)計結(jié)果顯示，含灰夾層明顯具有高速的特征。其次為砂質(zhì)夾條與泥巖。均方根振幅表現(xiàn)為：灰質(zhì)條帶> 砂質(zhì)條帶> 泥巖。而頻率屬性反映了地層層數(shù)的變化，在相同的層段內(nèi)，夾層越發(fā)育，頻率越高，因此瞬時頻率為：灰質(zhì)條帶= 砂質(zhì)條帶> 泥巖。可見，夾層越發(fā)育，振幅屬性越強，瞬時頻率越高；微斷層和裂縫在速度上具有與周圍地層突變的特征，因而裂縫的集中發(fā)育區(qū)在地震響應(yīng)上多表現(xiàn)為不連續(xù)性的地震反射。

圖1 博興洼陷樊159 井區(qū)沙四純上亞段灰質(zhì)夾層厚度與瞬時頻率屬性對比圖

3 頁巖油甜點要素地震預(yù)測

3.1 有利巖相的地震預(yù)測

基于前文對頁巖油脆性夾層有利巖相地震響應(yīng)特征的研究，振幅屬性與頻率屬性對脆性夾層均具有一定的相關(guān)性，為此分別提取了均方根振幅和瞬時頻率兩類地震屬性，其中振幅屬性受平方王礁灰?guī)r高速體的影響，有一定響應(yīng)但被整體壓制。

瞬時頻率屬性較好地反映出脆性夾層的分布，明顯表現(xiàn)出夾層越發(fā)育，頻率越高的特點。預(yù)測結(jié)果與鉆井統(tǒng)計的厚度具有非常好的一致性（圖1）。如樊120- 樊159 井區(qū)、高5 井區(qū)等幾個夾層厚度集中的地區(qū)均為高頻響應(yīng)。

3.2 裂縫的地震預(yù)測

早期泥巖裂縫預(yù)測多利用相干、螞蟻體等屬性開展預(yù)測[2-3]，而對于本區(qū)裂縫的預(yù)測是通過最大似然估計的方法實現(xiàn)的。最大似然估計是概率論在統(tǒng)計學(xué)中的應(yīng)用。將原始地震數(shù)據(jù)沿著一組走向和傾角，計算每一點最低的相似度，相比于相干等算法，最終的fault Likelihood 數(shù)據(jù)體更加接近斷裂的原貌，最大似然算法在充分考慮地層走向及傾向前提下，計算同相軸連續(xù)性，對小斷層及裂縫有很好識別能力。

對博興洼陷沙三下進(jìn)行最大似然估計運算，并將得到的精細(xì)最大似然概率體（值域0- 1）與區(qū)域最大似然概率體（值域0- 1）融合分析得到裂縫預(yù)測結(jié)果（圖2）。最大似然體為裂縫發(fā)育概率體，值越低說明裂縫發(fā)育的概率越低，值越高說明裂縫發(fā)育的概率越高。結(jié)合目前已有鉆井，可以確定出樊159 井所處位置低序級斷裂非常發(fā)育，有利于天然裂縫的形成。

圖2 博興洼陷樊159 井區(qū)沙四純上最大似然體融合體

4 認(rèn)識與結(jié)論

（1）陸相頁巖油甜點分布非均質(zhì)性強，其中有利巖相和裂縫是與產(chǎn)能密切相關(guān)的兩大關(guān)鍵要素。

（2）含脆性夾層有利巖相在地震上具有強振幅、高頻率的特征，裂縫則表現(xiàn)出低速和強不連續(xù)性特點。

（3）利用瞬時頻率屬性及最大似然估計算法實現(xiàn)了博興洼陷頁巖油有利巖相和裂縫的地震預(yù)測，對后續(xù)的勘探開發(fā)具有一定的指導(dǎo)作用。