螞蟻追蹤與分頻融合技術(shù)在低序級斷層解釋中的應(yīng)用
——以中臺山須家河組致密砂巖氣藏為例

喻 頤 楊廣廣 呂 龑 彭 英 房平超 黃 平郗 誠 干大勇 何昌龍 戴雋成

1.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部

關(guān)鍵字 四川盆地中臺山地區(qū) 上三疊統(tǒng) 須家河組 致密砂巖 螞蟻體追蹤 屬性融合

1 地質(zhì)概況

四川盆地中臺山地區(qū)處于川北古中坳陷低緩構(gòu)造區(qū)，構(gòu)造整體相對平緩，以短軸狀或穹窿狀形態(tài)為主，大斷層不發(fā)育。區(qū)內(nèi)上三疊統(tǒng)須家河組是一套砂泥巖互層的陸源碎屑巖沉積，地層穩(wěn)定分布，厚度在900～1 200 m，縱向劃分為六段，其中須家河組一、三、五段為主要烴源巖層，須家河組二、四、六段為主要的儲層段，總體具有自生自儲、致密氣藏特征[1-3]。主要產(chǎn)層為須家河組二段，平均孔隙度為8.97%，平均滲透率為1.10 mD，為低孔、低滲類儲層，具有單層薄、累積厚度大的特點。2012年依據(jù)“源儲縫疊合”模式部署了第一口風(fēng)險探井ZHT1，該井在須家河組二段儲層和裂縫發(fā)育（圖1），測試獲氣近42 104m3/d，至今累積產(chǎn)氣超1 108m3，生產(chǎn)效果較好，產(chǎn)能穩(wěn)定且無明顯地層水。之后，按照“源儲疊合”模式針對孔隙型優(yōu)質(zhì)儲層，部署2口探井，須家河組二段儲層發(fā)育，但裂縫不發(fā)育，測試后均為干層。由此可見，裂縫發(fā)育對須家河組二段致密氣藏的富集、儲層滲透性的改善和單井產(chǎn)能的提高具有非常重要的作用。中臺山地區(qū)須家河組致密氣藏低序級斷層相當(dāng)發(fā)育，斷裂系統(tǒng)十分復(fù)雜，隱蔽性相對較強，常規(guī)斷層解釋技術(shù)識別低序級斷層效果不太理想，本次采用了基于螞蟻自動追蹤算法結(jié)合分頻混色（RGB）屬性融合技術(shù)，相對更精細地識別出低序級斷層的展布特征，新井鉆探結(jié)果證實取得良好的應(yīng)用效果，對該區(qū)須家河組氣藏井位部署和精細開發(fā)具有重要支撐作用。

圖1 ZT1測井解釋成果與須家河組二段井漏段成像測井資料圖

2 低序級斷層地震解釋技術(shù)

低序級斷層是指由高序級主斷層活躍期衍生出的在地震剖面上不易用肉眼觀察出的微斷層、小斷層[4-7]，當(dāng)儲層為砂、泥巖互層的薄儲層時，低序級斷層是油氣成藏的主控因素之一。國內(nèi)外針對低序級斷層的地震描述手段和技術(shù)較多[8-12]，如地層切片、相干屬性、曲率等檢測斷裂技術(shù)等，在生產(chǎn)中均具有一定的應(yīng)用效果，但是這些技術(shù)在單獨使用時仍存在較大的多解性和局限性。利用相干屬性聯(lián)合地震剖面解釋技術(shù)刻畫中臺山地區(qū)須家河組斷層，按照“裂縫+儲層”雙發(fā)育的模式部署一口評價井ZT107-X2，相干屬性剖面和平面顯示該井須家河組二段位于裂縫發(fā)育帶（圖2），實鉆結(jié)果無井漏顯示，成像測井裂縫不發(fā)育，測試未獲得工業(yè)氣流，表明該區(qū)低序級斷層系統(tǒng)十分復(fù)雜，隱蔽性強，地震預(yù)測精度有待提高。

圖2 過ZT107-X2井相干屬性地震剖面和沿層切片圖

2.1 基于螞蟻自動追蹤算法的斷裂檢測技術(shù)

螞蟻算法[13]是通過模擬自然界中螞蟻集體覓食的行為而提出的一種基于種群的啟發(fā)式仿生進化算法?；谖浵佀惴ǖ淖詣幼粉櫦夹g(shù)能自動分析、識別低序級斷層系統(tǒng)，其原理是在地震數(shù)據(jù)體中散播大量的電子螞蟻，并讓每一個螞蟻沿著可能的斷裂痕跡向前移動，同時發(fā)出信息素，對遇到的預(yù)期斷裂通道做出明顯標(biāo)記，以指導(dǎo)其他螞蟻進行追蹤。該技術(shù)是一種突出斷層面特征的低序級斷層解釋技術(shù)，可以獲得一個清晰斷裂痕跡的螞蟻追蹤屬性體。其技術(shù)流程：①三維地震資料預(yù)處理（如中值濾波、構(gòu)造導(dǎo)向濾波等），實現(xiàn)增強地震有效反射信號連續(xù)性，降低噪聲干擾；②突出不連續(xù)性邊界，利用邊緣檢測技術(shù)（如傾角/方位角屬性、方差等）對地震數(shù)據(jù)體中地震道（振幅、相位等）之間的不連續(xù)性點進行識別；③利用螞蟻算法自動追蹤，在三維地震數(shù)據(jù)體的基礎(chǔ)上建立一套斷裂系統(tǒng)屬性體，重點突出具有方位特征的斷裂。該技術(shù)優(yōu)勢是既可以有效準(zhǔn)確地反映出常規(guī)數(shù)據(jù)體和相干增強屬性體對大斷層地識別，也可以清晰直觀地反映出常規(guī)地震資料和相干屬性不能識別的低序級斷裂（圖3）。不足之處是在地震資料信噪比差的區(qū)域，地震反射相對凌亂，影響螞蟻自動追蹤，其結(jié)果是比較雜亂無規(guī)律，檢測結(jié)果具有多解性。

圖3 螞蟻屬性疊合地震連井剖面和屬性切片圖

2.2 分頻RGB屬性融合邊緣檢測技術(shù)

受地震分辨率的限制，常規(guī)的相干、曲率等斷層解釋技術(shù)對低序級斷層解釋精度相對有限[14-17]。頻譜分解可以將地震數(shù)據(jù)變換到頻率域，進而通過調(diào)諧關(guān)系研究儲層橫向變化規(guī)律，提高地震解釋的時間分辨率。地震分頻RGB屬性融合邊緣檢測技術(shù)是利用頻譜分解、邊緣體屬性、RGB屬性融合技術(shù)的優(yōu)勢[18-20]，突出地震資料的共性、弱化差異，降低噪聲影響，主要應(yīng)用于河道砂體刻畫和沉積現(xiàn)象的地震描述方面，對隱蔽在區(qū)域背景里的低序級斷層也具有較好的識別能力。其技術(shù)流程是：①利用小波變化等數(shù)學(xué)計算方法將地震數(shù)據(jù)體進行頻譜域轉(zhuǎn)換，分解成一系列時間域離散頻率振幅數(shù)據(jù)體，從而反映出特定頻率振幅的空間變化，提高地震資料識別異常地質(zhì)體或斷層的識別精度；②利用紅（R）、綠（G）、藍（B）3種基色來映射低頻、中頻、高頻所代表的不同的地震屬性，將表征斷裂、裂縫及斷裂帶范圍的信息融合，按照不同比例合成產(chǎn)生各種不同的色彩圖案，充分利用地震屬性中包含的斷層及特殊巖性的信息，彌補單一色彩不能突出異常帶的不足，增強信噪比，使成像顯示更加清晰，從而達到多屬性識別地質(zhì)體和小斷層的識別的目的（圖4～圖6）。

圖4 螞蟻屬性+邊緣體屬性融合剖面圖

圖6 沿須家河組二段頂界的邊緣體屬性切片與多屬性融合切片圖

3 應(yīng)用成效

3.1 斷裂檢測可靠性分析

在錄井漏失、測井資料分析基礎(chǔ)上利用基于螞蟻自動追蹤算法結(jié)合分頻RGB屬性融合技術(shù)可提高須家河組二段低序級斷層解釋的準(zhǔn)確性。ZHT1、ZHT_H103井鉆遇的斷層在常規(guī)地震剖面上具有明顯的響應(yīng)特征 “須家河組一段底界反射波同相軸錯斷、突然增加或消失等現(xiàn)象”，在相干屬性上表現(xiàn)為高相干異常特征，同樣在螞蟻體屬性剖面上也很明顯。低序級斷層無明顯錯段、扭曲等現(xiàn)象，相干屬性無高相干特征，螞蟻體屬性有一定響應(yīng)特征，但受破碎帶資料信噪比影響，造成成像不清楚，斷裂平面特征模糊。在基于螞蟻屬性+分頻RGB多屬性融合剖面上，斷層特征明顯，相對更加清晰直觀，反映裂縫發(fā)育情況總體與鉆井實際情況吻合較好（圖7）：ZHT-H103井兩處漏失段在多屬性融合剖面上均位于黃色區(qū)域（黃色表示低序級斷層相對發(fā)育）；NC6井須家河組二段成像測井未見明顯裂縫，在多屬性融合剖面上位于藍—白色（藍—白表示低序級斷層不發(fā)育）；ZHT2井在多屬性融合剖面上位于藍—白色，斷裂不發(fā)育，測試為干層。

圖7 基于螞蟻屬性+分頻RGB多屬性融合剖面與錄井漏失情況圖

3.2 生產(chǎn)應(yīng)用效果

采用基于螞蟻自動追蹤算法結(jié)合分頻RGB多屬性融合技術(shù)更精細的刻畫出ZTS地區(qū)須家河組致密砂巖氣藏低序級斷層的展布特征，相比老成果須家河組一段底界新解釋了3條低序級斷層，并綜合構(gòu)造和儲層甜點預(yù)測結(jié)果部署實施鉆井2口，鉆探證實斷裂發(fā)育，斷層地震檢測符合率達100%。（圖8～圖9）這兩口井在須家河組二段測試均超過80 104m3/d，其中ZHT108-X1無阻流量超410 104m3/d，刷新四川盆地須家河組致密氣藏單井測試產(chǎn)量記錄。

圖8 ZT108-X1井?dāng)嗫p體地震預(yù)測成果圖

圖9 測井解釋成果圖

4 結(jié)論

1）中臺山地區(qū)須家河組致密砂巖氣藏薄互儲層發(fā)育，斷裂系統(tǒng)復(fù)雜，低序級斷層的精細識別對于提高鉆井成功率和單井產(chǎn)能具有重要的意義。

2）相對比原始地震資料而言，相干等常規(guī)地震屬性可以精細識別出斷層、巖性體邊界等沉積現(xiàn)象，但對低序級斷層的識別能力有限，單獨使用識別斷層具有多解性和局限性。

3）基于螞蟻自動追蹤算法結(jié)合分頻RGB多屬性融合技術(shù)更容易識別出低序級斷層的分布特征，相對更清晰直觀，在四川盆地中臺山地區(qū)須家河組致密氣藏具有較好的應(yīng)用效果，具有良好的推廣應(yīng)用前景。