范春華

(中國石油化工股份有限公司 勘探南方分公司研究院，四川 成都610041)

清溪場地區(qū)茅口組裂縫儲層預(yù)測

范春華

(中國石油化工股份有限公司 勘探南方分公司研究院，四川 成都610041)

茅口組儲層以生屑灰?guī)r儲層為主，儲集空間主要為溶孔、裂縫。這里運(yùn)用P波振幅方位各向異性分析方法，對清溪場構(gòu)造茅口組儲層開展裂縫預(yù)測，搞清了裂縫發(fā)育與地層巖性以及構(gòu)造發(fā)育之間的關(guān)系，明確了裂縫的走向、強(qiáng)度，以及密度發(fā)育部位，預(yù)測了裂縫的分布范圍。實際資料應(yīng)用表明，用該套方法識別裂縫—溶隙型儲層是有效和可靠的，可以檢測出有利的裂縫儲層發(fā)育帶。

裂縫預(yù)測;P波方位各向異性;茅口組;清溪場;川東北

0 前言

裂縫研究的基礎(chǔ)是介質(zhì)的各向異性理論，所謂各向異性是指介質(zhì)彈性參數(shù)隨方向而異的特征。地震各向異性，是指波在介質(zhì)中傳播由于方向或偏振的變化而引起物理性質(zhì)測量值的變化，具體表現(xiàn)在介質(zhì)的物理性質(zhì)所對應(yīng)的地球物理參數(shù)(如速度、振幅、頻率)的變化。

清溪場構(gòu)造位于四川盆地川東斷褶帶東北段雙石廟～普光構(gòu)造帶的東南部，介于大巴山推覆帶前緣褶斷帶與川中平緩褶皺帶相接之間。清溪場構(gòu)造是受清溪場南、老君廟南斷層控制的北西向長軸背斜，背斜形態(tài)較完整，僅在構(gòu)造東南部高點附近及構(gòu)造西北端局部地段有小斷層發(fā)育，背斜構(gòu)造高點位于qx1井附近。茅口組儲層［1～4]巖性以生屑灰?guī)r為主，儲層類型基本上是裂縫型。如何利用現(xiàn)有地震資料識別裂縫層空間分布情況，是目前石油工業(yè)界積極研發(fā)的技術(shù)方向。中國南方勘探區(qū)塊所面臨很多含氣儲層，都與裂縫有關(guān)，所以進(jìn)行裂縫預(yù)測研究不論是在勘探階段，還是在開發(fā)階段都有重要的現(xiàn)實意義。作者在本文基于P波AVA方位各向異性［5～8]識別裂縫方位和密度，預(yù)測清溪場地區(qū)茅口組裂縫儲層的平面分布情況。

1 技術(shù)原理

裂縫的各向異性，與油氣藏關(guān)系比較密切。定向裂縫的描述有四個要素:①走向～裂縫發(fā)育的方向;②密度～裂縫發(fā)育的程度;③傾角～裂縫面的傾角;④傾向～裂縫面的傾向。要研究裂縫的各向異性與油氣藏的關(guān)系，必然涉及到各向異性理論。

當(dāng)P波在各向異性介質(zhì)中平行或垂直傳播時，振幅隨旅行發(fā)生變化，這種特性，是進(jìn)行裂縫檢測的直接參數(shù)。振幅隨方位角周期變化公式如下:

式(1)中A為與炮檢距有關(guān)的偏置因子;B為與炮檢距和裂縫特征相關(guān)的調(diào)制因子;θ是炮檢方位與裂縫走向的夾角。在式(1)中，A可以看做均勻介質(zhì)下的反射強(qiáng)度，B是定偏移距下隨方位而變的振幅調(diào)諧因子;B/A是裂縫發(fā)育密度的函數(shù)。在公式(2)中，φ為裂縫走向與北方向的夾角;α是炮檢方位與北向夾角(見下頁圖1、圖2)。

當(dāng)θ=0°、R=A+B，R最大，振幅最強(qiáng);當(dāng)R=90°、R=A－B時，振幅最小。在三維寬方位采集地震資料中，如果定義裂縫方位角θ自北按順時針方向算起，按此給定觀測系統(tǒng)方位αi(i=1，2，…，N)的地震道集，那么:

因此，利用P波振幅隨方位角變化，就可以定量解釋地下裂縫方位與密度［9]。

圖1 炮檢方位與裂縫方向關(guān)系示意圖Fig．1 Relationships between offset orientation and fractures strikes

圖2 地震屬性沿裂縫不同方向變化示意圖Fig．2 Schematic diagram showing that the seismic attribute changes along with fractures of different direction

2 應(yīng)用分析

清溪場構(gòu)造茅口組埋藏深(大于4 600 m)，在后期的壓實和成巖膠結(jié)作用下，部份水平裂縫和低角度裂縫被充填閉合，開啟性裂縫多為垂直縫或高角度縫，這就使得利用疊后資料的地震屬性進(jìn)行裂縫預(yù)測，存在一定局限性。

在清溪場地區(qū)，利用疊前地震資料各向異性特征檢測開啟裂縫走向和強(qiáng)度的步驟是:

(1)對三維疊前道集進(jìn)行常規(guī)預(yù)處理，即包括切除等(見圖3)。

(2)根據(jù)目的層深度和地震資料情況，提取方位角數(shù)據(jù)，方位角分別是15°、45°、75°、105°、135°、165°，以用于裂縫預(yù)測(見下頁圖4)。從圖4中可見Lj1井左邊的地震反射波，在各個方位角剖面中(上二疊統(tǒng)底與下二疊統(tǒng)底之間的反射)呈現(xiàn)出各向異性的特點。

(3)進(jìn)行各向異性計算，分析振幅隨方位角的變化特征，以及與裂縫的關(guān)系。

(4)根據(jù)振幅隨方位角的變化特征確定裂縫的走向，根據(jù)衰減屬性隨方位角的變化特征確定裂縫強(qiáng)度。

圖3 動校正及切除后的cmp道集Fig．3 CMP gathters after NMO correction and muting

在進(jìn)行振幅隨方位角變化分析之前，先要對方位角數(shù)據(jù)體進(jìn)行標(biāo)定和消除子波影響處理，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，得到振幅方位角橢圓?；谡穹轿唤菣E圓，再結(jié)合巖石物理模型正演模擬結(jié)果(見下頁圖5)，對裂縫的走向進(jìn)行確定。從圖5可以看出，可知研究區(qū)的裂縫走向與橢圓的短軸方向一致。

在進(jìn)行振幅隨方位角變化分析時，首先采用小波變換，分別計算六個方位角數(shù)據(jù)體的方位角振幅，然后分析其變化特征，得到振幅方位角橢圓。定義振幅方位角橢圓的扁率為長軸與短軸之比，其大小代表振幅的各向異性強(qiáng)度，通過振幅各向異性強(qiáng)度對目的層裂縫密度的分布特征進(jìn)行描述。

綜合利用方位角振幅屬性，預(yù)測茅口組裂縫發(fā)育方向和強(qiáng)度平面上的情況，結(jié)果可見后面圖6及圖7。從圖6、圖7中可見，本區(qū)目標(biāo)層段發(fā)育三組裂縫組系，以北西向為主，近東西，北南向為輔，主要裂縫走向也與該構(gòu)造主控斷裂的走向基本一致。所以可看出，裂縫的發(fā)育受巖性和周邊構(gòu)造控制，裂縫空間分布特征與構(gòu)造的特征有一定相關(guān)性。主體構(gòu)造頂部軸線一帶，開啟裂縫發(fā)育較差，表現(xiàn)為裂縫密度比斜坡部位弱，開啟裂縫發(fā)育區(qū)域主要分布在構(gòu)造軸線南翼、北翼，且裂縫密度大，這主要是受到二條主斷層的影響。其次，裂縫發(fā)育強(qiáng)區(qū)則各向異性強(qiáng)，橢圓扁率比值大;裂縫不發(fā)育區(qū)則各向異性差，橢圓扁率比值小。如裂縫因子為1.06～1.09區(qū)域則裂縫發(fā)育弱，其次是裂縫因子為1.09～1.12，裂縫相對較為發(fā)育，區(qū)域裂縫因子為1.12～1.18，其區(qū)域裂縫發(fā)育最強(qiáng)，研究區(qū)內(nèi)裂縫密集區(qū)的裂縫發(fā)育且長短軸比值也較大。

圖4 不同方位角疊加剖面顯示Fig．4 Schematic diagram of stack profileswith various azimuth angle

圖5 qx3井茅口組含氣裂縫各向異性巖石物理正演模型Fig．5 Rock anisotropy forward modeling of gas-bearing fractures in Maokou formation of well qx3

圖6 清溪場茅口組儲層裂縫發(fā)育方向和裂縫密度疊合平面圖Fig．6 Stack map of fracture orientation and fracture density of Maokou formation in Qingxichang structure

圖7 清溪場茅口組裂縫走向綜合玫瑰圖Fig．7 Rose diagram of fracture strikes of Maokou formation in Qingxichang structure

利用P波振幅的各向異性檢測，也能得到該區(qū)茅口的裂縫發(fā)育強(qiáng)度平面圖，見下頁圖8。在圖8中，裂縫因子為1.12～1.18為裂縫發(fā)育強(qiáng)區(qū)，而裂縫因子為1.00～1.09時，則裂縫發(fā)育強(qiáng)度較弱。從圖8中可見，裂縫密集區(qū)與裂縫發(fā)育強(qiáng)區(qū)之間對應(yīng)關(guān)系不是很好。在構(gòu)造主體部位上，裂縫強(qiáng)而不密，而斜坡處(斷層附近)則裂縫較弱而密，且裂縫走向與斷層走向基本一致，這表明該處的裂縫形成受附近斷層影響較大。同時，這也表明在清溪場地區(qū)，裂縫發(fā)育強(qiáng)度成因是受區(qū)域周圍構(gòu)造應(yīng)力作用的控制。在構(gòu)造應(yīng)力集中的地方碰上了較脆的巖石，則該巖石就會產(chǎn)生強(qiáng)的裂縫密集發(fā)育區(qū)。而有的則由于巖性較軟，不易發(fā)育密集裂縫帶，如生屑灰?guī)r硬度比泥質(zhì)灰?guī)r高。在相同條件下，生屑灰?guī)r比泥質(zhì)灰?guī)r容易產(chǎn)生裂縫，頁巖類則不易產(chǎn)生裂縫，況且生屑灰?guī)r本身就是良好的儲層。所以，找到裂縫發(fā)育強(qiáng)且密集區(qū)域，找到生屑灰?guī)r的可能性就大。而在生屑灰?guī)r裂縫發(fā)育區(qū)，儲層的孔隙度和連通性也很好，這和井的資料是吻合的。qx3井鉆遇茅口組裂縫型儲層，解釋裂縫層1.8 m/2層(見下頁圖9)，巖性為生屑灰?guī)r薄層夾灰?guī)r，這樣的巖性組合極易在構(gòu)造應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂縫，在該段進(jìn)行測試，可獲工業(yè)氣流。

以P波方位各向異性分析為手段進(jìn)行裂縫檢測研究，疊前地震縱波資料是檢測的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。地震數(shù)據(jù)必須是寬方位采集，對目的層地震資料要保證較高信噪比、保幅性好。其次，在地震資料處理中，應(yīng)避免由處理因素所引起假的地震各向異性。P波方位各向異性研究，將任意介質(zhì)簡化為VTI、HTI或者ATI介質(zhì)。對于含裂縫的介質(zhì)，僅在沿裂縫走向及其法向方向上，地震波表現(xiàn)出的差異最大。這樣，該方法檢測的各向異性特征多解性相對較大，所以在使用P波方位各向異性分析預(yù)測裂縫時，要考慮該技術(shù)也可能帶來多解性的問題。

圖8 清溪場茅口組裂縫強(qiáng)度及走向預(yù)測平面圖Fig．8 Map of intensity and strikes of fractures in Maokou formation of Qingxichang structure

圖9 qx3井茅口組裂縫儲層FMI成像圖Fig．9 FMI images of fractures in MaoKou formation ofwell qx3

3 結(jié)束語

P波方位各向異性技術(shù)在清溪場棲霞區(qū)裂縫檢測的實驗表明，利用P波振幅隨方位角變化預(yù)測儲層的裂縫方向和發(fā)育強(qiáng)度是可行的。但是這項技術(shù)受到地震資料采集，處理等各種因素的影響。所以，我們必須做好各個環(huán)節(jié)，而且在裂縫預(yù)測中，應(yīng)結(jié)合構(gòu)造應(yīng)力、斷裂分布和井的各種信息等綜合預(yù)測，提高預(yù)測精度。

［1]包茨．天然氣地質(zhì)學(xué)［M]．北京:科學(xué)出版社，1988．

［2]黃籍中，張子樞．四川盆地陽新統(tǒng)天然氣的成因［J]．石油勘探與開發(fā)，1982，9(1):12．

［3]程耀黃，陳盛吉．四川盆地氣源與勘探［J]．天然氣工業(yè)，1982，2(1):27．

［4]張三元，謝遲初，凡睿．天堂壩地區(qū)茅口組巖溶縫洞體儲層地震異常識別［J]．江漢石油職工大學(xué)學(xué)報，2006，19(6):10．

［5]楊勤勇，趙群，王世星，等．縱波方位各向異性及其在裂縫檢測中的應(yīng)用［J]．石油物探，2006，45(2):177．

［6]查朝陽，F(xiàn)RS培訓(xùn)教程整合版［M]．北京:恒泰艾普公司，2005．

［7]甘其剛，楊振武，彭大均。振幅隨方位角變化裂縫檢測技術(shù)及應(yīng)用［J]．石油物探，2004，4(43):373．

［8]蘇云，李軍，唐娟，等．弱各向異性介質(zhì)地震波傳播特征分析［J]．物探化探計算技術(shù)，2010，32(2):144．

［9]王濤，朱祥，譚代英．毛壩構(gòu)造飛仙關(guān)組裂縫儲層綜合預(yù)測方法［J]．石油物探，2009，48(4):383．

TE 122.2+3

A

1001—1749(2011)02—0212—05

2010－09－09改回日期:2010－12－21

范春華(1973－)，女，中石化勘探南方分公司技術(shù)人員，工程師，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)勘探研究工作。