李 蒙，商曉飛，趙華偉，吳 雙，段太忠

(中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

致密氣一般是指低滲透-特低滲透砂巖或碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中，無(wú)自然產(chǎn)能，需通過(guò)大規(guī)模壓裂或特殊采氣工藝才能產(chǎn)出具有工業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的天然氣。中國(guó)致密砂巖氣資源的技術(shù)可采量為(12～15)×1012m3，是中國(guó)天然氣的重要來(lái)源[1]。川西坳陷須家河組二段(須二段)氣藏地質(zhì)儲(chǔ)量大，但低孔、低滲的物性特點(diǎn)及較強(qiáng)的非均質(zhì)性導(dǎo)致其儲(chǔ)量動(dòng)用程度低。

致密氣藏中的斷裂可以明顯改善儲(chǔ)層滲透性能，也提供了少量有效儲(chǔ)集空間，是控制油氣富集規(guī)律和產(chǎn)能的重要參數(shù)，因此斷裂預(yù)測(cè)是致密氣藏評(píng)價(jià)重要工作內(nèi)容之一。巖心觀察與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)斷裂解釋是裂縫預(yù)測(cè)的常用方法，具有較高的解釋精度[2-4]，但由于斷裂的強(qiáng)非均質(zhì)性和強(qiáng)各向異性，井間斷裂難以通過(guò)測(cè)井資料推測(cè)。地震響應(yīng)中包含斷裂反射信息，為斷裂在儲(chǔ)層空間中的解釋提供了可能。目前主流的地震斷裂預(yù)測(cè)方法采用疊后地震屬性，包括曲率、方差和相似性[5]等屬性，基于方差的螞蟻?zhàn)粉櫶幚矸椒╗6]可以強(qiáng)化斷裂顯示，常規(guī)疊后斷裂屬性對(duì)主干大尺度斷裂刻畫(huà)效果較好，但對(duì)小尺度斷裂的刻畫(huà)精細(xì)程度不足。在致密氣藏的勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，無(wú)論甜點(diǎn)預(yù)測(cè)還是地質(zhì)建模都需要地震解釋提供可靠的小尺度斷裂信息。

Likelihood屬性(以下簡(jiǎn)稱L屬性)是Hale在2012年提出的一種基于樣點(diǎn)處理的斷裂成像算法[7]，較基于波形相似性計(jì)算的傳統(tǒng)地震裂縫預(yù)測(cè)屬性精度明顯提升，不易漏失小尺度斷裂。該方法在國(guó)內(nèi)少數(shù)油田或煤田得到了初步應(yīng)用[8-10]，斷裂預(yù)測(cè)效果良好。致密氣藏勘探開(kāi)發(fā)要求對(duì)不同尺度斷裂有效預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)高產(chǎn)井部署有較好的指導(dǎo)意義。針對(duì)致密氣藏?cái)嗔杨A(yù)測(cè)特點(diǎn)與需求，本文建立了一套基于L屬性提取、屬性閾值自動(dòng)優(yōu)選、斷裂片提取、斷裂密度計(jì)算及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)匹配分析的斷裂綜合預(yù)測(cè)方法體系，強(qiáng)調(diào)斷裂解釋成果的多樣性和多用性。解釋成果包括斷裂發(fā)育概率體、斷裂密度與斷裂片等多種類型數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)成果直接用于預(yù)測(cè)斷裂空間分布、約束裂縫建模與高產(chǎn)氣層的初步預(yù)測(cè)。

1 L屬性算法基本原理

L屬性表達(dá)了斷裂存在的可能性，計(jì)算原理基于相似性屬性。首先計(jì)算以突出斷裂識(shí)別為導(dǎo)向的相似性屬性semblance(以下簡(jiǎn)稱S屬性)(數(shù)值范圍0～1)，具體原理如下：

(1)

式中：g為三維地震數(shù)據(jù)體；(·)s代表對(duì)括號(hào)內(nèi)地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行構(gòu)造導(dǎo)向平滑；[·]f代表沿?cái)嗔炎呦?、傾向方向進(jìn)行濾波，用于增強(qiáng)S屬性值計(jì)算的穩(wěn)定性。地層橫向上的高連續(xù)性導(dǎo)致S屬性值在大多數(shù)空間位置處接近于1，難以區(qū)分不同尺度斷裂存在的可能性。為提高不同樣點(diǎn)間的對(duì)比度，L屬性值被定義為：

L=1-S8

(2)

由公式(2)可知L屬性表達(dá)斷層發(fā)育可能性的基本原理：當(dāng)斷裂較為發(fā)育時(shí)，地震反射連續(xù)性與相似性降低，L 屬性增強(qiáng)；反之，L 屬性減弱；L 屬性(表征斷裂發(fā)育的可能性)值范圍在0～100%。S值的冪是經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，L值是相對(duì)量，表達(dá)了空間某一位置相對(duì)其他位置發(fā)育斷層可能性的大小。

為進(jìn)一步精細(xì)描述裂縫分布位置，通過(guò)計(jì)算L每個(gè)采樣點(diǎn)不同方位與傾角的L屬性值，并保留最大L屬性值及對(duì)應(yīng)的傾角、方位角，可得到thinned likelihood(以下簡(jiǎn)稱TL)屬性體，幫助刻畫(huà)最可能發(fā)育的斷裂的準(zhǔn)確位置信息。本文中的L屬性值和TL屬性值均通過(guò)OpendTect Pro軟件計(jì)算獲得。

2 基于L 屬性的裂縫預(yù)測(cè)與解釋流程

針對(duì)致密氣藏?cái)嗔杨A(yù)測(cè)需求，為充分發(fā)揮L屬性價(jià)值，提取多方面斷裂信息，提出如下針對(duì)致密砂巖氣藏的斷裂預(yù)測(cè)與解釋流程(圖1)。計(jì)算L屬性值前需要初步評(píng)價(jià)噪音對(duì)斷裂屬性提取的影響，噪音嚴(yán)重時(shí)將影響斷裂解釋的準(zhǔn)確性，可利用構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波技術(shù)降低噪音干擾，增強(qiáng)斷裂顯示；細(xì)化處理后的L屬性通過(guò)閾值分割判定斷裂識(shí)別屬性下限；基于L屬性，結(jié)合閾值分割結(jié)果可進(jìn)一步計(jì)算斷裂密度屬性，評(píng)價(jià)空間中斷裂發(fā)育程度；對(duì)L屬性做細(xì)化處理可增強(qiáng)斷裂顯示，并提取斷裂片用于約束裂縫建模；生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與斷裂預(yù)測(cè)結(jié)果間的匹配分析有助于確定高產(chǎn)氣層空間分布。

圖1 基于likelihood屬性的斷裂預(yù)測(cè)與解釋流程Fig.1 Fracture prediction and interpretation process based on likelihood attribute

2.1 L與TL屬性計(jì)算參數(shù)選擇

L屬性關(guān)鍵計(jì)算參數(shù)包括方位角范圍與步長(zhǎng)、傾角范圍與步長(zhǎng)。寬泛的方位角與傾角范圍有利于盡可能多的提取地震數(shù)據(jù)中包含的斷裂信息；計(jì)算步長(zhǎng)越小，精度越高，但斷裂的縱向連續(xù)性相對(duì)變差。提取TL屬性時(shí)的主要參數(shù)是空間中水平方向與垂直方向計(jì)算步長(zhǎng)：小計(jì)算步長(zhǎng)有利于小尺度斷裂識(shí)別，大計(jì)算步長(zhǎng)可以明顯改善大尺度斷裂的空間連續(xù)性。為避免將水道、三角洲等沉積體邊緣錯(cuò)誤識(shí)別為斷裂，垂直方向計(jì)算步長(zhǎng)應(yīng)至少大于目的層中儲(chǔ)層厚度以避免沉積相變對(duì)斷裂識(shí)別的干擾。

2.2 屬性閾值優(yōu)選

利用地震與測(cè)井資料識(shí)別的斷裂通常難以直接標(biāo)定：①多數(shù)井筒接近于直立，平面上呈點(diǎn)狀分布的井孔數(shù)據(jù)難以真實(shí)反映高角度斷裂發(fā)育程度；②地震斷裂預(yù)測(cè)可以反映整個(gè)工區(qū)的斷裂分布趨勢(shì)，但與井筒測(cè)井資料相比，分辨率較低的地震資料難以將低角度斷裂從縱向上頻繁的地層巖性變化中區(qū)分出來(lái)；③測(cè)井資料可以反映單條裂縫特征(如井壁成像測(cè)井)，地震只能描述斷層或裂縫帶，無(wú)法刻畫(huà)單條斷裂。從資料采集方式與特點(diǎn)看，井筒資料善于識(shí)別低角度、小尺度斷裂，疊后地震信息更多反映中、大尺度的高角度斷裂。

雖然無(wú)法利用測(cè)井信息對(duì)地震屬性進(jìn)行直接標(biāo)定，但可以通過(guò)分區(qū)或分類方式間接實(shí)現(xiàn)地震屬性對(duì)不同尺度斷裂的劃分。致密砂巖地層在空間上可根據(jù)斷裂尺度和斷裂發(fā)育強(qiáng)度大致劃分為斷層發(fā)育區(qū)、裂縫帶發(fā)育區(qū)、斷裂弱發(fā)育區(qū)3類。L屬性具有精細(xì)刻畫(huà)斷裂系統(tǒng)的能力，為上述3類區(qū)域劃分提供了可能，但須確定L屬性兩個(gè)合理的閾值。

1) 斷層發(fā)育區(qū)閾值的確定

在斷裂敏感地震屬性中，大尺度斷層發(fā)育區(qū)與其他區(qū)域表現(xiàn)特征明顯不同，本文提出基于最大類間方差(Otsu)算法自動(dòng)獲取閾值，實(shí)現(xiàn)斷層發(fā)育區(qū)的劃分。Otsu于1976年曾提出最大類間方差閾值自動(dòng)提取算法，可自動(dòng)計(jì)算圖像不同類之間的分割閾值，保證類間差別最大[12]。Otsu提出最大類間方法閾值分割法時(shí)，應(yīng)用對(duì)象是灰度圖像，本文將該方法擴(kuò)展至地震數(shù)據(jù)閾值求取。假設(shè)地震屬性依據(jù)大小可劃分為M個(gè)級(jí)別，屬于第i級(jí)的樣點(diǎn)數(shù)量為ni，樣點(diǎn)總數(shù)即為：

N=n1+n2+…+nL

(3)

將樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)進(jìn)行歸一化，將其轉(zhuǎn)化為一種概率分布，形式如下：

pi=ni/N

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

地震屬性的平均級(jí)別可表示為：

(9)

(10)

當(dāng)類間方差達(dá)到最大時(shí)，此時(shí)的第k級(jí)是最優(yōu)分割值，即Otsu閾值：

(11)

在實(shí)際地震屬性閾值計(jì)算時(shí)，利用遍歷法即可快速找到Otsu閾值。實(shí)際地震資料證明了該方式分割大尺度斷層發(fā)育區(qū)與其他區(qū)域的有效性。

2) 裂縫帶發(fā)育區(qū)與斷裂弱發(fā)育區(qū)之間L屬性閾值的確定

地震與測(cè)井成像尺度不同，難以直接相互標(biāo)定以建立一種相互轉(zhuǎn)換的模型。但通過(guò)成像測(cè)井解釋獲得的裂縫發(fā)育密度參數(shù)可用于約束L屬性閾值的選取以合理分割裂縫帶發(fā)育區(qū)與斷裂欠發(fā)育區(qū)。在新場(chǎng)地區(qū)須二段，本文嘗試?yán)蒙鲜龇椒ù_定了裂縫帶發(fā)育區(qū)與斷裂弱發(fā)育區(qū)之間L屬性閾值。

2.3 斷裂密度計(jì)算原理

斷裂密度是一種對(duì)斷裂在空間中發(fā)育程度的定量描述方式。常見(jiàn)的斷裂密度通?？煞譃榫€密度、面密度與體密度。相比于L屬性，TL屬性保留了最大L屬性值，其所反映的斷裂位置收斂，形態(tài)更接近于小型裂縫帶，因此本文基于TL屬性求取斷裂密度，將其定義為單位面積中斷裂通過(guò)地震道數(shù)量與單位面積內(nèi)地震道總數(shù)比值。圖2中為斷裂密度屬性求取的簡(jiǎn)單示意，所示單位面積內(nèi)包含97個(gè)地震道，斷裂總共經(jīng)過(guò)了17個(gè)地震道，斷裂密度即可計(jì)算為0.175。通過(guò)這一方式可獲得三維斷裂密度數(shù)據(jù)體，反映空間中每個(gè)樣點(diǎn)斷裂發(fā)育的程度。

圖2 斷裂密度統(tǒng)計(jì)方式示意圖Fig.2 Sketch diagram showing the statistical principle for fracturing density

2.4 裂縫預(yù)測(cè)與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)匹配分析

針對(duì)深層致密砂巖氣藏高產(chǎn)氣藏分布規(guī)律，蔡希源曾指出，有效孔隙控制了天然氣的分布，裂縫控制了天然氣的高產(chǎn)[11]。達(dá)到一定的斷裂發(fā)育強(qiáng)度是高產(chǎn)氣層存在的必要條件。地震斷裂密度對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響分析可用于進(jìn)一步評(píng)價(jià)地震斷裂預(yù)測(cè)效果，并指導(dǎo)高產(chǎn)氣層空間分布預(yù)測(cè)。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 研究區(qū)概況

新場(chǎng)地區(qū)位于龍門(mén)山前緣的川西坳陷(圖3)，經(jīng)印支、燕山和喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造，沉積環(huán)境完成了由?！ｊ戇^(guò)渡—陸相的變遷。該區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組，自下而上分為須家河組一段(須一段)至須五段。新場(chǎng)地區(qū)須二段屬三角洲前緣到前三角洲沉積體系，多套進(jìn)積型三角洲分支河道疊加毯狀砂或河口砂壩，是儲(chǔ)集性較好的砂體，表明其具備形成大中型氣田的良好儲(chǔ)層條件[11]。但須二段氣藏兼具超深、超低孔滲、超高壓、超致密等特征[13]，勘探開(kāi)發(fā)的主要目的是尋找“縫控型甜點(diǎn)”[12]，難度較大。

圖3 川西坳陷新場(chǎng)地區(qū)地理位置Fig.3 Location of the Xinchang area,western Sichuan Depressiona.川西坳陷在四川盆地中的相對(duì)位置；b.新場(chǎng)區(qū)在川西坳陷中的相對(duì)位置

須二段氣藏儲(chǔ)層致密，孔隙度介于2%～4%，基質(zhì)滲透率為(0.04～0.16)×10-3μm2。天然裂縫的發(fā)育可以改善滲流條件，是高產(chǎn)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的關(guān)鍵因素[15]。井壁成像的裂縫統(tǒng)計(jì)分析表明，該區(qū)域內(nèi)的裂縫主要集中在NWW-SEE向至NEE-SWW向之間、NW-SE向和NE-SW向，主要發(fā)育低角度和高角度斜交縫，且砂巖是裂縫的主要載體[14]。

本文研究基于2006年采集的疊后深度偏移資料，面積約400 km2。須二段目的層峰值頻率約27 Hz(圖4b)，地震反射連續(xù)性較好，信噪比較高，有利于層位與斷裂解釋(圖4a)。通過(guò)精細(xì)井震標(biāo)定與高精度層位解釋，井分層與地震層位格架(圖4a中S2—S6層位)具備了較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。該層序地層格架可滿足斷裂預(yù)測(cè)與地震屬性分析需求。

圖4 川西坳陷新場(chǎng)地區(qū)典型聯(lián)井地震剖面及目的層振幅譜Fig.4 Typical cross-well seismic profiles and amplitude spectrum of the target layer in the Xichuan area,western Sichuan Depressiona.新場(chǎng)地區(qū)典型井聯(lián)井地震剖面；b.目的層振幅譜；c.沿S2層振幅切片

3.2 基于Likelihood屬性的斷裂預(yù)測(cè)

地震資料信噪比較高，將疊后三維地震數(shù)據(jù)體作為輸入數(shù)據(jù)計(jì)算得到L屬性，其數(shù)值代表斷層存在的可能性。為了合理劃分儲(chǔ)層為斷層發(fā)育區(qū)、裂縫帶發(fā)育區(qū)與裂縫帶弱發(fā)育區(qū)，應(yīng)用Otsu閾值求取法和成像測(cè)井約束法確定了L屬性分割閾值。通過(guò)細(xì)化算法處理，進(jìn)一步將L屬性轉(zhuǎn)換為在平面與剖面中呈線狀分布的TL屬性，并提取了斷裂片和斷裂密度屬性。

3.2.1 L屬性提取與對(duì)比分析

L屬性計(jì)算時(shí)關(guān)鍵的參數(shù)是計(jì)算步長(zhǎng)的選擇。據(jù)測(cè)井巖性解釋曲線，研究區(qū)單砂體厚度不超過(guò)30 m，雙程旅行時(shí)約超過(guò)15 ms(研究區(qū)目的層砂巖平均速度約4 000 m/s)。為避免將沉積相邊緣錯(cuò)誤解釋為斷裂，將計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置為30 ms。

為評(píng)價(jià)L及TL屬性斷裂刻畫(huà)效果，本文同時(shí)提取了曲率、相似性、L屬性及TL屬性4種地震屬性。圖5展示了4種斷裂預(yù)測(cè)地震屬性聯(lián)井縱剖面。曲率屬性(圖5b)對(duì)大型斷裂有所響應(yīng)(例如W3井附近大型斷裂有明顯的異常響應(yīng))，但對(duì)大多數(shù)斷裂難以準(zhǔn)確識(shí)別和刻畫(huà)，并反映出該屬性對(duì)噪音敏感，不適用于本研究區(qū)斷裂刻畫(huà)；相似性屬性(圖5c)在地層高程突變位置表現(xiàn)出了強(qiáng)異常(W3井和W7井附近)，但斷裂異常信號(hào)缺乏連續(xù)性，難以反映真實(shí)的斷裂展布；L屬性(圖5d)反映出了不同傾角斷裂發(fā)育趨勢(shì)，在剖面中呈現(xiàn)出不同尺度的斷裂異常，尤其可反映斷裂發(fā)育密集區(qū)中斷裂發(fā)育程度的縱向與橫向變化趨勢(shì)；TL屬性對(duì)L屬性做細(xì)化處理的結(jié)果，斷裂成像的能力明顯大大增強(qiáng)，可以精準(zhǔn)反映最有可能發(fā)育斷裂的位置和發(fā)育強(qiáng)度。

圖5 川西坳陷新場(chǎng)地區(qū)不同斷裂屬性典型聯(lián)井剖面對(duì)比Fig.5 Comparative analysis of typical cross-well profiles with different fracture attributes in the Xinchang area,western Sichuan Depressiona.原始地震剖面；b.曲率屬性剖面；c.相似性屬性剖面；d.L屬性剖面；e.TL屬性剖面

圖6a，b，c和d分別展示了曲率屬性、相似性屬性、L屬性和TL屬性位于2砂組頂面的切片。不同屬性所反映的主要斷裂趨勢(shì)是一致的，但曲率(圖6b)受噪音影響嚴(yán)重，難以反映主斷裂之間的細(xì)節(jié)；相似性屬性(圖6b)對(duì)小型斷裂或裂縫帶刻畫(huà)能力不足，難以支撐斷裂精細(xì)描述研究；L屬性(圖6c)在主斷裂位置處表現(xiàn)為強(qiáng)異常，井間呈現(xiàn)出強(qiáng)弱不一的較為連續(xù)的交錯(cuò)的線狀響應(yīng)，其數(shù)值大小反映的是不同尺度斷裂發(fā)育概率；TL屬性(圖6d)在平面上可以看出大尺度斷裂(屬性顏色更深)具有一定的方位趨勢(shì)，小斷裂更多地呈樹(shù)枝狀分布于大斷裂附近，符合大斷裂受區(qū)域地應(yīng)力控制、小斷裂性質(zhì)受控于所伴生的大斷裂的地質(zhì)認(rèn)識(shí)。L屬性和TL屬性中包含著豐富的細(xì)節(jié)信息。綜合上述對(duì)比研究，相比曲率或相干等傳統(tǒng)斷裂預(yù)測(cè)屬性，L屬性可以更好反映斷裂發(fā)育的趨勢(shì)，TL屬性則大幅度提升了地震識(shí)別、刻畫(huà)小型斷裂的能力。

圖6 川西坳陷新場(chǎng)地區(qū)須二段2砂組頂面不同屬性刻畫(huà)斷裂效果對(duì)比Fig.6 Optimization analysis of fracture properties of the top surface of the No.2 sandbody in the Xu 2 member,Xinchang area,western Sichuan Depressiona.曲率切片；b.相似性屬性切片；c.L屬性切片；d.TL屬性切片

3.2.2 閾值分割參數(shù)優(yōu)選

斷裂精細(xì)識(shí)別與裂縫精細(xì)建模要求地震能夠刻畫(huà)不同尺度斷裂。須二段致密砂巖地層在空間上可根據(jù)斷裂尺度和斷裂發(fā)育強(qiáng)度大致劃分為斷層發(fā)育區(qū)、裂縫帶發(fā)育區(qū)、斷裂弱發(fā)育區(qū)3類。L屬性對(duì)斷裂精細(xì)刻畫(huà)的能力為上述3類區(qū)域劃分提供了可能，其前提是確定L屬性兩個(gè)合理的閾值。在斷裂敏感地震屬性中，大尺度斷層發(fā)育區(qū)與其他區(qū)域表現(xiàn)特征明顯不同。對(duì)目的層L樣點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖(圖7a)。利用Otsu算法(即最大類間方差 )進(jìn)行了閾值自動(dòng)求取，實(shí)現(xiàn)了斷層發(fā)育區(qū)的劃分(圖7b)，斷層發(fā)育區(qū)的識(shí)別主要應(yīng)用于后續(xù)的斷裂自動(dòng)提取與構(gòu)造斷裂建模。

圖7 川西坳陷新場(chǎng)地區(qū)計(jì)算L屬性O(shè)tsu閾值并實(shí)現(xiàn)大尺度斷層發(fā)育區(qū)劃分Fig.7 Calculation of the Otsu threshold of likelihood attribute and division of large-scale areas of well-developed faults in the Xinchang area,western Sichuan Depressiona.基于L屬性統(tǒng)計(jì)信息確定其Otsu閾值；b.利用Otsu閾值分割獲得的斷層發(fā)育區(qū)范圍(深藍(lán)色區(qū)域)

為實(shí)現(xiàn)裂縫帶發(fā)育區(qū)與斷裂弱發(fā)育區(qū)在L屬性中的劃分，利用成像測(cè)井解釋獲得的裂縫發(fā)育密度與L屬性層間均值進(jìn)行了交會(huì)分析(圖8a)。交會(huì)分析表明，多數(shù)井的高角度(傾角>60°)層間裂縫發(fā)育密度與L屬性層間均值具有一定相關(guān)性，表現(xiàn)為線性關(guān)系。高角度裂縫更容易產(chǎn)生于擠壓應(yīng)力形成的斷層附近。因此推測(cè)L屬性所反映的裂縫性質(zhì)更有可能是斷層相關(guān)裂縫。根據(jù)地震屬性與成像測(cè)井解釋裂縫密度交會(huì)分析的趨勢(shì)，當(dāng)L屬性值高于0.037時(shí)，地層中更可能發(fā)育裂縫。因此本文將0.037定位裂縫帶發(fā)育區(qū)與斷裂弱發(fā)育區(qū)之間L屬性值閾值(圖8b)。

圖8 川西坳陷新場(chǎng)地區(qū)裂縫解釋井-震交會(huì)分析及裂縫帶發(fā)育區(qū)識(shí)別劃分Fig.8 Analysis of the intersections between the fracture interpretation from wells and seismic data and identification of areas with well-developed fractures in the Xinchang area,western Sichuan Depressiona.高角度裂縫(傾角>60°)發(fā)育密度與L屬性層間均值交會(huì)分析;b.基于成像測(cè)井約束得到的閾值所確定的裂縫帶發(fā)育區(qū)范圍(深藍(lán)色區(qū)域)

3.2.3 裂縫密度屬性計(jì)算

井周圍一定范圍內(nèi)的斷裂發(fā)育程度會(huì)對(duì)井產(chǎn)量產(chǎn)生影響，通過(guò)統(tǒng)計(jì)某位置附近樣點(diǎn)斷裂獲得的斷裂密度屬性有利于指導(dǎo)預(yù)測(cè)高產(chǎn)氣層分布。本文中斷裂密度求取基本原理為圖2所示，斷裂密度的提取基于TL屬性。裂縫密度屬性提取過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)是裂縫密度提取半徑，代表單井產(chǎn)量受多大范圍中的裂縫影響。該參數(shù)難以定量估算，因此本文評(píng)價(jià)不同提取半徑下求取的裂縫密度與井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)之間的相關(guān)性，確定該參數(shù)。通過(guò)嘗試了多個(gè)裂縫密度提取半徑，并將層間裂縫密度均值其與主力生產(chǎn)井累產(chǎn)交會(huì)分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)采取500 m為提取半徑時(shí)，所提取的2砂組與4砂組裂縫密度(圖9a與圖9b)與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)出良好的指數(shù)型關(guān)系(圖9c)。該結(jié)論與鄰區(qū)(四川盆地劍閣地區(qū)須家河組)通過(guò)測(cè)井裂縫評(píng)價(jià)得到的致密砂巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度對(duì)天然氣產(chǎn)能影響規(guī)律相似[17]。如果斷裂發(fā)育程度確實(shí)是須二段生產(chǎn)井表現(xiàn)的主控因素，那么這一斷裂預(yù)測(cè)結(jié)果將對(duì)指導(dǎo)新井部署具有一定指導(dǎo)意義。

圖9 川西坳陷新場(chǎng)地區(qū)須二段2砂組與4砂組層間平均裂縫密度及其與單井累積產(chǎn)量交會(huì)圖Fig.9 Intersection diagram of average fracture density of No.2 and No.4 sandbodies in the Xu 2 member and the cumulative production of single wells in the Xinchang area,western Sichuan Depressiona.2砂組層間平均裂縫密度;b.4砂組層間平均裂縫密度;c.層間平均裂縫密度與單井累產(chǎn)交會(huì)圖

4 討論

斷裂模型通常由不同尺度斷裂構(gòu)成。大尺度斷裂指地震剖面中可直接識(shí)別的大型斷裂，決定了油藏基本構(gòu)造框架；中尺度斷裂難以在剖面中直接識(shí)別，但可以通過(guò)某些地震屬性在一定程度上進(jìn)行預(yù)測(cè)；小尺度斷裂難以通過(guò)地震信息刻畫(huà)。大尺度斷裂來(lái)源于地震解釋人員的手動(dòng)拾?。恢谐叨葦嗔褋?lái)源于地球物理反演或地震屬性優(yōu)選；小尺度斷裂則需要充分利用測(cè)井資料采取隨機(jī)模擬方式獲得其空間分布。由此可見(jiàn)，所謂的中、小斷裂尺度是由地震解釋斷裂的極限決定的。中尺度斷裂由地震屬性或反演提供，屬于確定性建模的一種，可靠性比小尺度斷裂建模所采取的隨機(jī)建模更高。提高地震預(yù)測(cè)斷裂精度有利于提高斷裂模型整體精度和可靠性。相比于傳統(tǒng)常規(guī)斷裂預(yù)測(cè)屬性，L屬性提供了更豐富的斷裂的信息(圖5，圖6)，為斷裂建模精度的提升提供了可能性。

本文利用Otsu閾值分割法從L屬性中實(shí)現(xiàn)了斷層發(fā)育區(qū)的識(shí)別，并進(jìn)行了三維空間中斷層片的提取(圖10)。裂縫片主要方位為NE-SW向與近WE向，與前人基于測(cè)井解釋的統(tǒng)計(jì)結(jié)論較為吻合[15]。采用更高精度的三維斷層片表征中、大尺度斷裂將明顯提升建模精度。L屬性可以在一定程度上反映斷裂發(fā)育的趨勢(shì)，在實(shí)際工作中可進(jìn)一步嘗試將L屬性轉(zhuǎn)換為空間中的裂縫屬性(如裂縫孔隙度或裂縫滲透率)約束小尺度裂縫的表征。

圖10 基于TL屬性(a)的裂縫片提取(b)Fig.10 Fracture planes extracted(b) based on thinned likelihood attribute(a)

L屬性及其衍生屬性在須二段致密氣藏?cái)嗔杨A(yù)測(cè)中取得了一定的成效，但應(yīng)注意到該方法獲得的斷裂信息來(lái)源于疊后地震數(shù)據(jù)，尚未體現(xiàn)斷裂的空間各向異性。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有利用疊前地震數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)斷裂的成果發(fā)表。蔡希源等在深層致密砂巖氣藏勘探中采用橫波分裂屬性檢測(cè)到了小于5m尺度的裂縫，并與實(shí)鉆吻合較好[17]，該方法要求采集橫波信息，需要專門(mén)配套的采集設(shè)備與處理方法，因此尚未得到大規(guī)模推廣。劉喜武等[18]提出一套充分利用AVAZ信息的小尺度裂縫預(yù)測(cè)方法，以提高正交各向異性介質(zhì)中裂縫預(yù)測(cè)精度。劉宇巍等[19]提出頻變 AVAZ 特征更能反映流體信息和裂縫長(zhǎng)度參數(shù)，取得了較好的裂縫預(yù)測(cè)效果。這些成果都表明疊前各向異性信息中包含了小尺度斷裂信息。將L屬性提取方法引入疊前地震斷裂屬性計(jì)算，并充分利用疊前AVAZ信息對(duì)斷裂預(yù)測(cè)進(jìn)行約束，可能會(huì)取得更好的預(yù)測(cè)效果，并提供更多的斷裂描述信息。另一方面，L屬性與成像測(cè)井密度交匯分析(圖8a)顯示出L屬性對(duì)高角度斷裂更為敏感，層理縫等低角度縫的識(shí)別、氣層的綜合評(píng)價(jià)也是甜點(diǎn)預(yù)測(cè)的必要條件，低角度剪切縫和高角度剪切縫相互交織可形成連通良好的裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[22-24]，將L屬性與衰減敏感地震屬性結(jié)合可能有利于縫網(wǎng)斷裂密度的綜合預(yù)測(cè)。

5 結(jié)論

1) 相比傳統(tǒng)地震斷裂預(yù)測(cè)屬性，L屬性及其衍生數(shù)據(jù)體(TL屬性和斷裂密度屬性)有效提升了利用地震對(duì)斷裂成像的能力。本文建立了一套基于L屬性及其衍生屬性的適用于致密砂巖氣藏的斷裂預(yù)測(cè)流程。

2) 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同尺度斷裂的區(qū)分描述，本文提出利用Otsu閾值自動(dòng)提取方法確定斷層發(fā)育區(qū)閾值，基于成像測(cè)井約束確定裂縫帶發(fā)育區(qū)閾值，對(duì)致密氣藏空間劃分為斷層發(fā)育區(qū)、裂縫帶發(fā)育區(qū)和斷裂欠發(fā)育區(qū)3類。

3) 基于斷層發(fā)育區(qū)提取的三維空間斷裂片可以作為斷裂框架用于約束油藏裂縫建模?；赥L屬性提取的斷裂密度屬性對(duì)生產(chǎn)井表現(xiàn)起到了一定的預(yù)測(cè)作用。結(jié)合氣水分布預(yù)測(cè)和巖性預(yù)測(cè)，基于L屬性的高精度斷裂解釋有望為高產(chǎn)甜點(diǎn)氣層的預(yù)測(cè)提供可靠基礎(chǔ)，為加密井部署或開(kāi)發(fā)方案合理調(diào)整提供直接依據(jù)。