王臘梅,婁 敏,李炳穎,涂齊催,王 偉,張艷紅

(1．中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司,上海 200335;2．斯倫貝謝技術(shù)(北京)有限公司,北京 100089)

致密砂巖油氣作為非常規(guī)油氣資源的重要類型,近年來(lái)成為油氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域[1-3],一般將覆壓滲透率小于0.1×10-3μm2或空氣滲透率小于1×10-3μm2的儲(chǔ)層定義為致密儲(chǔ)層。東海陸架盆地浙東坳陷西湖凹陷古近系平湖組和花港組致密砂巖氣勘探不斷取得突破,其中,在微斷裂發(fā)育帶獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流,勘探方向從遠(yuǎn)離并避開斷層向近斷層尋找微斷裂帶轉(zhuǎn)變[4-5]。微斷裂是致密砂巖儲(chǔ)層重要的儲(chǔ)集空間之一,也是提高低滲-致密儲(chǔ)層產(chǎn)能的關(guān)鍵,因此,微斷裂的精細(xì)描述和預(yù)測(cè)是勘探開發(fā)致密性儲(chǔ)層油氣資源的關(guān)鍵因素,對(duì)深層致密儲(chǔ)層的油氣勘探開發(fā)具有重要意義。

通常海上鉆井較少,取心數(shù)量有限,微斷裂的預(yù)測(cè)多依靠地震資料來(lái)識(shí)別,目前,地震資料預(yù)測(cè)微斷裂的方法主要分為兩大類:疊前各向異性反演微斷裂檢測(cè)[6-8]和疊后幾何屬性類微斷裂檢測(cè)[9-11]。前者不僅可以檢測(cè)規(guī)模微斷裂群,而且能夠較準(zhǔn)確檢測(cè)微斷裂方向,但對(duì)地震資料要求較高,需寬方位地震資料才可開展[12];后者對(duì)地震資料要求相對(duì)較低,通過(guò)疊后地震資料就可開展,應(yīng)用更廣泛。斷層或微斷裂在地震剖面上往往表現(xiàn)為波形突變或不連續(xù)的特征,多種地震屬性也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,微斷裂預(yù)測(cè)就是通過(guò)屬性變化突出顯示其分布和發(fā)育情況。常見(jiàn)的相干體、曲率體和螞蟻體對(duì)微斷裂發(fā)育位置識(shí)別較模糊,給斷裂的準(zhǔn)確解釋帶來(lái)一定的不確定性,而最大似然屬性通過(guò)細(xì)化算法與斷裂概率體屬性相結(jié)合,將屬性優(yōu)化后能更清晰和準(zhǔn)確地反映斷裂。

針對(duì)西湖凹陷花港組深層的微斷裂研究,已經(jīng)開展了巖心觀察和測(cè)井成像識(shí)別方面的工作[13-14],但是從未開展過(guò)微斷裂的三維空間展布預(yù)測(cè),研究區(qū)疊前道集缺少方位角信息,且常規(guī)疊后屬性對(duì)深層微斷裂的預(yù)測(cè)效果較差。本文利用最大似然屬性進(jìn)行深層微斷裂預(yù)測(cè),應(yīng)用疊后地震數(shù)據(jù),開展傾角控制下的濾波處理提取最大似然屬性體,并計(jì)算目的層微斷裂發(fā)育密度,通過(guò)有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)的預(yù)測(cè)為后續(xù)井位部署提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

西湖凹陷位于浙東坳陷帶中部,呈北北東向展布,新生代以來(lái)經(jīng)歷了斷陷-坳陷-沉降三個(gè)階段[15]。H氣田位于西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶南部(圖1),為次級(jí)擠壓帶上的低幅背斜、斷背斜及斷塊構(gòu)造群。新生界古近系漸新統(tǒng)花港組是H油田的重要含油氣層系,主要目的層埋深3 500～4 000 m。儲(chǔ)層物性以低孔特低滲(孔隙度10%～12%、滲透率小于1×10-3μm2)為主,其中,局部厚層中粗砂巖儲(chǔ)層物性為低孔低滲(孔隙度12%～15%、滲透率1×10-3～20×10-3μm2),低滲中粗砂巖目前已成功開發(fā),但低孔特低滲儲(chǔ)層開發(fā)效果差,急需通過(guò)精細(xì)微斷裂預(yù)測(cè)來(lái)尋找有利儲(chǔ)層發(fā)育帶,從而指導(dǎo)下一步的開發(fā)挖潛工作。

圖1 研究區(qū)位置及井位分布

通過(guò)對(duì)研究區(qū)各種地震屬性對(duì)比發(fā)現(xiàn),混沌體、曲率體、螞蟻體和相干體僅對(duì)大斷層有一定反映,小斷裂較為模糊,而最大似然體對(duì)小斷裂、微斷裂引起的地震變化較敏感,有利于斷裂識(shí)別及儲(chǔ)層裂縫發(fā)育帶預(yù)測(cè),因此可優(yōu)選最大似然體來(lái)識(shí)別本區(qū)的微斷裂。

2 方法原理與關(guān)鍵步驟

最大似然屬性是一種增強(qiáng)斷裂成像的疊后地震屬性,基本原理是預(yù)測(cè)相鄰道平均能量相干差異,通過(guò)設(shè)置相干截止值,將截止值以下的斷層濾除,統(tǒng)計(jì)單位圓面積內(nèi)的斷裂密度來(lái)表征裂縫的分布特征。

利用最大似然屬性預(yù)測(cè)斷裂可分為三步:地震資料預(yù)處理、最大似然體計(jì)算、斷裂密度計(jì)算與地質(zhì)解釋應(yīng)用。

2.1 地震資料預(yù)處理

地震資料預(yù)處理的關(guān)鍵是獲取采樣點(diǎn)的傾角和方位角數(shù)據(jù),在傾角導(dǎo)向控制下,對(duì)地震資料進(jìn)行斷裂增強(qiáng)濾波,加強(qiáng)地震同相軸橫向連續(xù)性的同時(shí),增強(qiáng)斷裂的斷面反射,為最大似然體的計(jì)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

與原始地震剖面(圖2a)相比,經(jīng)過(guò)斷裂增強(qiáng)后的地震剖面(圖2b)刻畫出的斷點(diǎn)更加清晰,信噪比明顯提高,斷裂增強(qiáng)后斷裂特征更加明顯,斷裂邊界更加清晰,斷裂預(yù)測(cè)的精度更高,更有利于微斷裂預(yù)測(cè)。

圖2 地震剖面對(duì)比

2.2 最大似然體計(jì)算

2.2.1 Likelihood 屬性計(jì)算

常規(guī)相似性屬性是指相鄰道之間地震波形、振幅、相位等反射特征的對(duì)比關(guān)系,主要取決于地層和斷裂的發(fā)育情況以及地震資料的信噪比。2013年Hale通過(guò)構(gòu)造導(dǎo)向平滑以及沿?cái)嗔炎呦颉A向方向?yàn)V波來(lái)壓制噪音并突出斷裂成像,并把處理后的屬性命名為Semblance屬性(以下簡(jiǎn)稱S屬性)[16]。S屬性數(shù)值范圍在0～1之間,Likelihood屬性(以下簡(jiǎn)稱L屬性)是在S屬性計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增強(qiáng)相似性差異,計(jì)算公式為:

L=1-S8

由此可見(jiàn),L屬性越小,地震相似性越大,同相軸越連續(xù),即斷裂發(fā)育的可能性越小;Likelihood數(shù)值越大,地震同相軸相似性越小,連續(xù)性變差,可以理解成樣點(diǎn)處斷裂發(fā)育的可能性越大。

2.2.2 Thin Likelihood屬性計(jì)算

在設(shè)定一定步長(zhǎng)范圍內(nèi),對(duì)L屬性體各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的走向、傾角屬性進(jìn)行對(duì)比,保留最大屬性值及對(duì)應(yīng)的傾角和方位角數(shù)據(jù),設(shè)定范圍內(nèi)其余數(shù)據(jù)點(diǎn)值設(shè)置為0,并形成新的數(shù)據(jù)體,即Thin Likelihood屬性體(以下簡(jiǎn)稱TL屬性)。該數(shù)據(jù)體記錄了一定步長(zhǎng)內(nèi)相似性最小的位置以及該位置斷裂發(fā)育的概率,通過(guò)對(duì)TL屬性數(shù)據(jù)體進(jìn)行歸一化和濾波處理就能得到更為清楚的斷裂輪廓。相比于L屬性,TL屬性能夠近一步強(qiáng)化斷裂并突出其準(zhǔn)確的發(fā)育位置(圖3)。

圖3 最大似然屬性剖面

2.3 微斷裂密度及連通性

根據(jù)TL屬性體可以開展斷裂密度及連通性分析,從而進(jìn)一步描述斷裂和微斷裂空間展布特征,其主要原理是,在一定掃描半徑內(nèi)計(jì)算斷裂地震道數(shù)量除以單位圓內(nèi)全部地震道數(shù)量。如圖4所示,單位面積內(nèi)包含143個(gè)地震道,斷裂總共經(jīng)過(guò)了31個(gè)地震道,計(jì)算出斷裂密度為0.217。

圖4 微斷裂密度原理[19]

根據(jù)斷裂密度計(jì)算原理,掃描半徑越大,范圍內(nèi)所包含斷裂的地震道數(shù)量就可能增加,即斷裂對(duì)屬性影響的范圍變大,掃描半徑過(guò)大會(huì)導(dǎo)致分辨率降低,計(jì)算出的微斷裂帶寬且不準(zhǔn)確,表現(xiàn)為相鄰斷裂分不清,或斷裂分支不清楚;而掃描半徑過(guò)小,單位范圍內(nèi)包含斷裂的地震道數(shù)量少,導(dǎo)致斷裂帶變窄且不明顯,同一條斷裂也可能出現(xiàn)分段的假象。結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)條件、地震資料品質(zhì)及研究尺度等條件,可確定研究區(qū)掃描半徑為50 m。

3 應(yīng)用效果分析

研究區(qū)H氣田斷裂預(yù)測(cè)中,在最大似然數(shù)據(jù)體的基礎(chǔ)上,結(jié)合傾角導(dǎo)向?yàn)V波,斷裂展布特征得到了加強(qiáng)。從小斷層、微斷裂刻畫的精細(xì)程度對(duì)比來(lái)看(圖5),TL屬性精度最高,L屬性次之,相干體顯示效果較差。TL屬性的斷裂分辨精度較高,斷裂分布更清晰,斷裂分布和發(fā)育特征更符合實(shí)際地質(zhì)條件,同時(shí),微裂縫密度半定量描述了微斷裂的空間展布特征。

圖5 常規(guī)相干屬性與最大似然屬性切片、微斷裂密度對(duì)比

根據(jù)目的層斷裂概率體平面展布(圖6),南西-北東向早期斷裂特征清楚,微斷裂多沿主斷裂分布,大部分微斷裂走向與主斷層呈現(xiàn)斜交特征。通過(guò)似然屬性與原始地震剖面融合(圖7),預(yù)測(cè)的斷層和微斷裂與地質(zhì)剖面匹配性好,斷裂分布合理自然,對(duì)微斷裂預(yù)測(cè)具有較好的指示作用。

圖6 TL屬性切片與構(gòu)造的疊合

圖7 最大似然屬性指示研究區(qū)下部鉆探目標(biāo)

H氣田靠近生烴洼陷,烴源巖條件優(yōu)越,花港組為淺水三角洲沉積環(huán)境,河道呈東西向展布,砂體較為發(fā)育,氣田北區(qū)發(fā)育兩條南北向正斷層,油源斷層發(fā)育,成藏條件優(yōu)越。H-1井和H-2井已鉆遇氣層,但是由于儲(chǔ)層較致密,自然產(chǎn)能低。為了提高氣田的儲(chǔ)量動(dòng)用程度,優(yōu)選斷裂較發(fā)育區(qū)為下一步挖潛評(píng)價(jià)方向。結(jié)合最大似然屬性微斷裂預(yù)測(cè)成果,H氣田北區(qū)東西兩翼微斷裂較發(fā)育,且發(fā)育完整的斷鼻構(gòu)造,可作為下一步的鉆探目標(biāo)(圖7)。

4 結(jié)論

1)相對(duì)于相干、曲率、混沌體等常規(guī)屬性,最大似然屬性可較好地表征微斷裂。

2)TL屬性斷裂分辨精度較高,在合適的掃描半徑下,斷裂分布更加清晰;形成基于最大似然屬性微裂縫表征的技術(shù)體系,主要包括三部分:地震資料預(yù)處理、最大似然體計(jì)算、斷裂密度計(jì)算。

3)地震資料預(yù)處理是基礎(chǔ),最大似然體計(jì)算是關(guān)鍵,斷裂密度計(jì)算可實(shí)現(xiàn)斷裂的定量預(yù)測(cè);對(duì)西湖凹陷花港組微斷裂的刻畫符合實(shí)際地質(zhì)特征,預(yù)測(cè)效果較好,有利于下一步的開發(fā)挖潛工作。