張宇生 (東方地球物理公司新興物探開發(fā)處，河北 涿州 072751)

梁 興 (中石油浙江油田分公司，浙江 杭州 310000)

余 剛 (東方地球物理公司新興物探開發(fā)處，河北 涿州 072751)

姚逢昌 (中石油浙江油田分公司，浙江 杭州 310000)

利用寬方位三維地震屬性預(yù)測(cè)頁(yè)巖裂縫發(fā)育區(qū)的研究

張宇生 (東方地球物理公司新興物探開發(fā)處，河北 涿州 072751)

梁 興 (中石油浙江油田分公司，浙江 杭州 310000)

余 剛 (東方地球物理公司新興物探開發(fā)處，河北 涿州 072751)

姚逢昌 (中石油浙江油田分公司，浙江 杭州 310000)

尋找頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)區(qū)是“大多廣、強(qiáng)改造、過(guò)成熟”型中國(guó)南方古生界海相頁(yè)巖氣勘探開發(fā)成功的關(guān)鍵，而頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度直接影響頁(yè)巖氣富集程度與壓裂效果。利用寬方位三維地震屬性對(duì)中國(guó)南方海相頁(yè)巖氣勘探開發(fā)區(qū)中的MA區(qū)塊的裂縫發(fā)育區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)。研究表明，探區(qū)低產(chǎn)A井處于裂縫極不發(fā)育區(qū)，需要繼續(xù)在該區(qū)塊進(jìn)行勘查以確定裂縫發(fā)育區(qū)，從而更好地指導(dǎo)頁(yè)巖氣井位的布設(shè)設(shè)計(jì)。

寬方位三維地震屬性；裂縫；甜點(diǎn)區(qū)

在頁(yè)巖氣勘探評(píng)價(jià)過(guò)程中，頁(yè)巖氣有利區(qū)優(yōu)選、甜點(diǎn)區(qū)預(yù)測(cè)和壓裂效果評(píng)估是重要的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)和研究?jī)?nèi)容。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的強(qiáng)非均質(zhì)特性，決定了預(yù)測(cè)和尋找頁(yè)巖氣甜點(diǎn)區(qū)是連續(xù)性頁(yè)巖氣藏勘探開發(fā)的關(guān)鍵，而頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度是評(píng)價(jià)甜點(diǎn)區(qū)的重要因素之一[1]。研究表明，利用寬方位三維地震數(shù)據(jù)的相干屬性、相位屬性及螞蟻?zhàn)粉櫟燃夹g(shù)能夠有效識(shí)別斷層、巖溶陷落柱等地質(zhì)現(xiàn)象，而如何進(jìn)一步利用三維地震屬性來(lái)更加有效地預(yù)測(cè)頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫成為亟待解決的問題[2]。下面，筆者對(duì)寬方位三維地震屬性在頁(yè)巖裂縫發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，以便為有效評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中甜點(diǎn)區(qū)分布和井位優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

1 寬方位三維地震屬性

寬方位三維地震疊后偏移數(shù)據(jù)中對(duì)裂縫敏感屬性分為3類，分別是相干和相關(guān)屬性、傾角和傾角方位屬性、曲率屬性[3]。相干性、相似度、本征特征等幾何屬性定義了地層和構(gòu)造的邊界，對(duì)于高相干性，地震波同相軸在橫向上顯示是連續(xù)的。如果波形發(fā)生急劇變化，說(shuō)明相干性很低，由此揭示斷層或喀斯特等地質(zhì)特征層。

1.1相干和相關(guān)屬性

為了解相干和相關(guān)屬性，可以采用以下方法:①第1代相干數(shù)據(jù)體算法(C1算法),該算法由Inline和Cross-line方向地震道的互相關(guān)組成。②第2代相干數(shù)據(jù)體算法(C2算法)，該算法不使用互相關(guān)而使用相似度對(duì)地震道進(jìn)行處理，能夠計(jì)算出反射截面的傾角和傾角方位。③第三代相干數(shù)據(jù)體算法(C3算法)，該算法基于本征矢量的原則。

1.2傾角和傾角方位屬性

由于傾角和傾角方位屬性對(duì)地層連貫性以及計(jì)算曲率屬性等起中間連接作用，其在解釋沉積相和結(jié)構(gòu)相等方面具有重要作用，如通過(guò)傾角特征能夠認(rèn)識(shí)巖層沉積的幾何特征具有約束性。

1.3曲率屬性

常用曲率屬性包括平均曲率、最大曲率、最小曲率、高斯曲率、最大正曲率和最大負(fù)曲率，上述曲率屬性用二維系數(shù)(即長(zhǎng)度和延遲)表示，它們從不同角度描述一個(gè)表面的彎曲特點(diǎn)。在數(shù)學(xué)上，將曲線的二階導(dǎo)數(shù)定義為曲率，這適合任何形狀的圓弧曲線。

2 應(yīng)用寬方位三維地震屬性預(yù)測(cè)頁(yè)巖裂縫發(fā)育區(qū)

2010年在中國(guó)南方四川盆地的一個(gè)海相頁(yè)巖氣MA勘探區(qū)塊中，完成了100km2的寬方位三維地震采集項(xiàng)目。在三維地震勘探前，在探區(qū)中部完成了A井鉆井和壓裂工作。探區(qū)屬于典型的南方山地丘陵地貌，連綿山脈縱延，懸崖峭壁常見，通過(guò)實(shí)施寬方位三維觀測(cè)系統(tǒng)采集并得到較高信噪比的原始地震資料，在疊前去噪、保真保幅處理、精細(xì)速度分析以及偏移成像基礎(chǔ)上，應(yīng)用多種對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè)敏感的三維地震疊后屬性進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)。

2.1利用相干屬性進(jìn)行預(yù)測(cè)

圖1 Ts反射層相干屬性平面圖

圖2 KSOM權(quán)重圖

Ts反射層相干屬性平面圖分別如圖1所示。從圖1可以看出，最清晰的斷層位于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層底部的反射層上，包括3個(gè)走向的斷層：一個(gè)東西走向的主斷層位于A井北面；一個(gè)明顯的、較好辨認(rèn)的北東-西南走向的斷層；一個(gè)與大斷層相連接的北-西北至南-西南走向的不大明顯的小斷層。上述分析表明，A井位于探區(qū)斷裂帶中部，天然微裂縫較少。

2.2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地震屬性預(yù)測(cè)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種基于大腦結(jié)構(gòu)模擬的自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)模型，其中基于核函數(shù)的自組織映射方法(KSOM)通過(guò)非線性方式自動(dòng)將高維數(shù)據(jù)體(多維地震屬性值)進(jìn)行分類，從而反映不同地震響應(yīng)特征[4]。 上述方法采用100級(jí)運(yùn)行模式(一個(gè)10×10的矩陣)。將6種地震屬性(相干性、最小曲率、最大曲率、曲率形態(tài)指數(shù)、瞬時(shí)傾角及傾角方位)分類并放入“權(quán)重映射”后，得到KSOM權(quán)重圖(見圖2)。由圖2可知，最大曲率響應(yīng)值出現(xiàn)在探區(qū)中心靠上的方位，最小曲率響應(yīng)值出現(xiàn)在探區(qū)中心靠右處，瞬時(shí)傾角位于探區(qū)中心，而相干性則位于探區(qū)中央靠左以及探區(qū)中心處，這表明上述地震屬性對(duì)裂縫敏感，而傾角方位和形態(tài)指數(shù)對(duì)裂縫不敏感。

圖3 頁(yè)巖氣MA勘查區(qū)過(guò)A井地震微裂縫相分類剖面圖

通過(guò)上述研究，建立了頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的5種地震微裂縫相，包括3種地震微裂縫相(表現(xiàn)為高亮顏色的序號(hào)為5、300及500的區(qū)域)及2種背景相(淺、深藍(lán)色，序號(hào)為800及1000的區(qū)域)。5種地震微裂縫相反映了5種裂縫發(fā)育程度，5、300及500表示裂縫發(fā)育程度從強(qiáng)到弱，而背景相800和1000表示裂縫不發(fā)育，從而直觀地顯示MA區(qū)塊頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育情況。

選取過(guò)井地震屬性微裂縫相剖面有利于分析裂縫發(fā)育情況。圖3所示為過(guò)A井地震疊合相干性屬性與地震微裂縫相圖，從圖3可以看到，A井位于主要目的層Ts2和Ts中裂縫較少分布的部位。此外，Ts裂縫相清晰顯示出A 井附近裂縫極不發(fā)育(見圖4)，而Ts2裂縫相也清晰地表明A 井附近裂縫較少(見圖5)。

由于相干屬性與斷層疊置立體顯示圖顯示探區(qū)中部裂縫不發(fā)育的狀態(tài)(見圖6)，雖然對(duì)A井進(jìn)行水平井多段壓裂改造，但頁(yè)巖氣穩(wěn)定產(chǎn)量并不理想，其原因可能是井位正處于裂縫不發(fā)育區(qū)，從而影響頁(yè)巖氣含氣豐度和頁(yè)巖層的滲透性，導(dǎo)致A井頁(yè)巖氣穩(wěn)定產(chǎn)量較低。

圖4 Ts裂縫相平面圖 圖5 Ts2裂縫相平面圖

圖6 頁(yè)巖氣MA勘查區(qū)相干屬性與斷層疊置立體顯示圖

3 結(jié) 語(yǔ)

中國(guó)南方海相頁(yè)巖氣勘探開發(fā)區(qū)處于多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造區(qū)域，整體上屬于高成熟、強(qiáng)改造區(qū)域。由于頁(yè)巖巖性致密，孔隙度和滲透率極低，在構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)中尋找天然裂縫裂隙發(fā)育區(qū)，對(duì)尋找和指導(dǎo)落實(shí)頁(yè)巖儲(chǔ)層甜點(diǎn)區(qū)具有非常重要作用。利用寬方位三維地震屬性技術(shù)對(duì)中國(guó)南方海相頁(yè)巖氣勘探開發(fā)區(qū)中的MA區(qū)塊的裂縫發(fā)育區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，探區(qū)低產(chǎn)A井正處于裂縫極不發(fā)育區(qū)，需要繼續(xù)在該區(qū)塊進(jìn)行勘查以確定裂縫發(fā)育區(qū)，以利于頁(yè)巖氣井位的布設(shè)設(shè)計(jì)。

[1]蔣裕強(qiáng)，董大忠. 頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的基礎(chǔ)特征及評(píng)價(jià)[J].天然氣工業(yè), 2010, 30(7):7-12.

[2]張金川，聶海寬，徐波，等.四川盆地頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件[J].天然氣工業(yè),2008,28(2):151-156.

[3]王世謙, 陳更生, 董大忠，等.四川盆地下古生界頁(yè)巖氣藏形成條件與勘探前景[J].天然氣工業(yè), 2009, 29(5):51-58.

[4]Strecker U,Udendata R. Mining of 3D poststack seismic attribute volumes using Kohonen self-organizing maps[J].The Leading Edge,2002，68：22-26.

2013-06-16

張宇生(1974-)，男，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事物探開發(fā)方面的研究。

P631.4

A

1673-1409(2013)26-0068-03

[編輯] 李啟棟