基于OVT 域HTI 介質(zhì)衰減各向異性的儲層裂縫預(yù)測方法及應(yīng)用

摘要： 品質(zhì)因子Q 是表征地震波衰減的一種重要參數(shù)，廣泛應(yīng)用于儲層裂縫發(fā)育特征及含油氣性識別。然而，在各向同性、各向異性、黏彈性等不同介質(zhì)模型的約束下獲取的Q 值具有不同的儲層表征能力。為了精確描述裂縫型、裂縫—孔隙型、孔隙—裂縫型等儲層的各向異性及裂縫發(fā)育特征，基于HTI 介質(zhì)模型和地震波衰減各向異性理論，提出了一種基于OVT（Offset Vector Tile）域HTI 介質(zhì)衰減各向異性的儲層裂縫預(yù)測方法。首先，利用廣義S 變換（GST）對OVT 矢量片疊前道集進(jìn)行高精度時頻分析； 然后，通過T‐K（Teager‐Kaiser）能量算子計算地震波的單頻T‐K 能量； 最后，計算抽樣波長距離內(nèi)的相對衰減量，獲得衰減擬Q 值進(jìn)行橢圓擬合，并以橢圓扁率表征衰減各向異性強(qiáng)度和預(yù)測裂縫發(fā)育密度。該方法不僅充分發(fā)揮了OVT 疊前道集較疊后數(shù)據(jù)包含了更豐富的儲層流體和裂縫信息的優(yōu)勢，而且將衰減屬性與儲層裂縫表征聯(lián)系在一起，提供了一種裂縫預(yù)測新思路。該方法在川西坳陷XC 氣田的應(yīng)用中取得了地震資料預(yù)測結(jié)果與巖心分析、測井資料解釋成果吻合度較高的裂縫識別效果。

關(guān)鍵詞： 裂縫預(yù)測，衰減各向異性，品質(zhì)因子，HTI 介質(zhì)，OVT 地震數(shù)據(jù)

中圖分類號：P631 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10. 13810/j. cnki. issn. 1000‐7210. 2024. 06. 016

0 引言

近年來，開發(fā)難度較大的裂縫性油氣藏倍受關(guān)注[1]。在裂縫型、裂縫—孔隙型、孔隙—裂縫型等油氣藏中，裂縫對油氣產(chǎn)能具有重要影響[2‐3]。如何從地震數(shù)據(jù)中提取可靠的各向異性信息以精確刻畫裂縫的空間分布，目前仍然是一個難題。

利用地震資料預(yù)測裂縫的方法主要分為疊前和疊后兩類。其中，疊后地震資料裂縫預(yù)測方法主要刻畫大尺度裂縫，如相干體、邊緣檢測、曲率等技術(shù)[4]； 疊前地震資料裂縫預(yù)測方法主要利用方位地震數(shù)據(jù)，根據(jù)地震波動力學(xué)和運動學(xué)參數(shù)在裂縫與圍巖之間的微弱差異進(jìn)行裂縫預(yù)測，包括疊前分方位屬性差、分頻分方位相干裂縫檢測、方位各向異性屬性分析等。

現(xiàn)今，寬方位角縱波振幅各向異性（AmplitudeVariation with Azimuth，AVAZ）已成功用于裂縫預(yù)測，而衰減隨方位的變化可以更好地表征裂縫性儲層的空間分布和物性。尹志恒等[5]利用物理模型方法分析了品質(zhì)因子Q 與裂縫走向的關(guān)系，結(jié)果表明Q 值沿裂縫傾向時最小，沿裂縫走向時最大。在裂縫介質(zhì)中，Q 值方位各向異性比速度方位各向異性更強(qiáng)。此外，長度為厘米至米級的小尺度裂縫對流體流動和油氣生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。Wang等[6]基于Chapman 多尺度裂縫模型研究了速度各向異性（Velocity Variation with Azimuth，VVAZ）、振幅各向異性和衰減各向異性（Quality factor Variationwith Azimuth，QVAZ）對裂縫尺度的敏感性，結(jié)果表明QVAZ 對小尺度裂縫比較敏感，可用于反演小尺度裂縫。因此，利用品質(zhì)因子方位各向異性開展裂縫預(yù)測，有助于提高預(yù)測精度。

為了表征橫向各向同性（Transverse Isotropic，TI）介質(zhì)的衰減，Zhu 等[7]遵循Thomsen 各向異性參數(shù)的思想，構(gòu)建了衰減各向異性參數(shù)表達(dá)式，并對衰減各向異性參數(shù)與速度各向異性參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。對于水平橫向各向同性（HorizontalTransverse Isotropic，HTI）介質(zhì)，Chichinina 等[8‐9]利用復(fù)值弱度推導(dǎo)了方位各向異性衰減表達(dá)式，并對油、氣、水裂縫儲層的敏感性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明衰減各向異性對氣層更加敏感。He 等[10]推導(dǎo)了TI介質(zhì)衰減方位各向異性表達(dá)式，并用改進(jìn)的譜比法提取方位各向異性衰減系數(shù)進(jìn)行裂縫傾角預(yù)測。Sabinin[11]在QVAZ 分析的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了更為精確的方位各向異性衰減系數(shù)方程，并結(jié)合最小二乘法實現(xiàn)了裂縫方位預(yù)測。

一般是在計算瞬時能量的基礎(chǔ)上實現(xiàn)Q 值的計算。Teager 等[12]提出了Teager 能量算子用于跟蹤信號的瞬時能量，Kaiser[13]推導(dǎo)了其離散形式。Teager‐Kaise（r 簡稱 T‐K）能量算子具有良好的局部分析能力且考慮了頻率特性。段偉剛等[14]利用T‐K算子提取Q 值，結(jié)果表明該方法可利用能量屬性進(jìn)行儲層流體識別，從而為儲層預(yù)測提供了一種新思路。Jiang 等[15]利用二維經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解算法和T‐K算子揭示被強(qiáng)振幅屏蔽的隱伏儲層，取得了良好的效果。

當(dāng)前，寬方位、高密度地震資料已用于油氣勘探。Vermeer[16‐17]提出了炮檢距向量片（Offset VectorTile，OVT）處理技術(shù)。與傳統(tǒng)的處理方法不同，該方法將傳統(tǒng)的三維處理域轉(zhuǎn)換為同時具有偏移量和方位角信息的五維域，為后續(xù)的儲層預(yù)測及流體識別提供了更充分的有效信息[18]。OVT 域數(shù)據(jù)具有成像保幅性好、成像精度高、信息量大、斷裂和巖性識別能力強(qiáng)等優(yōu)點[19‐20]。與疊后地震資料和常規(guī)疊前地震資料相比，OVT 域道集不僅包含空間位置、振幅和頻率信息，還包含方位信息。由于數(shù)據(jù)中的每個點都包含了偏移量和方位角，所以O(shè)VT 域道集更有利于方位各向異性裂縫檢測[21‐22]。孟陽等[23]利用OVT 域數(shù)據(jù)優(yōu)選出對斷層敏感的曲率屬性，對頁巖儲層小斷層開展了裂縫精細(xì)識別。周路等[24]利用OVT 域地震數(shù)據(jù)對川西北雙魚石地區(qū)碳酸鹽巖儲層開展了不同尺度的裂縫預(yù)測，預(yù)測結(jié)果與實際井下裂縫特征相符合，取得了良好的應(yīng)用效果。

地震波的衰減特性對儲層裂縫非常敏感，有必要針對衰減各向異性進(jìn)行理論和實驗研究。疊前AVAZ 反演根據(jù)振幅隨入射角和方位角的變化開展裂縫預(yù)測，是疊前裂縫預(yù)測技術(shù)中常用的方法。但其沒有考慮流體飽和度的影響，缺乏對有效裂縫的表征。而衰減與儲層孔隙、裂縫及其填充流體等密切相關(guān)，利用衰減各向異性對含流體儲層進(jìn)行裂縫預(yù)測，有利于精確預(yù)測有效裂縫。為此，本文基于HTI 介質(zhì)模型和地震波衰減各向異性理論，結(jié)合廣義S 變換良好時頻分辨能力和T‐K 算子的瞬時能量高聚集性，提取OVT 域高分辨瞬時能量衰減參數(shù)； 然后，通過各向異性橢圓擬合，利用橢圓扁率表征衰減各向異性強(qiáng)度和預(yù)測裂縫發(fā)育密度； 最終，針對裂縫型、裂縫— 孔隙型、孔隙— 裂縫型等油氣藏，建立一種基于OVT 域HTI 介質(zhì)衰減各向異性的儲層裂縫預(yù)測新方法，并應(yīng)用于川西坳陷XC 氣田儲層裂縫預(yù)測，為油氣的勘探與開發(fā)提供技術(shù)支撐。