窄方位角地震资料在裂缝储层预测中的应用

田立新 周东红 明 君 孙向阳 杨绍国

（1.中国石油大学“石油与天然气成藏机理”教育部重点实验室，北京102249；2.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津300452；3.中国地质大学地球物理与空间信息学院，武汉430074；4.恒泰艾普石油天然气技术服务股份有限公司，北京100084）

裂缝性储层在油气勘探中的地位越来越重要，并且分布广泛，全球石油天然气产量有一半以上分布于裂缝性储层中［1，2］。裂缝性储层在全球均有分布，岩石类型包括碳酸盐岩、火成岩、变质岩、致密砂岩和致密泥岩等。裂缝的成因复杂，根据成因类型的不同，可分为构造缝和非构造缝。构造运动、构造应力场以及岩石力学性质等多种因素共同制约了裂缝的特征和分布规律。断裂体系、构造变形、构造位置等与应力相关的因素影响了裂缝的发育程度和横向展布特征；储层厚度、岩石成分、岩石力学性质等因素均影响裂缝的发育。由于裂缝发育程度受多方面的因素控制，裂缝型储层预测存在很大难度。近年来由于地震资料在纵横方向连续性上的优势，利用地震方法描述和检测裂缝成为裂缝型储层的研究主导趋势之一［3，4］。

虽然地震资料中包含有裂缝信息，但是由于裂缝信息对地震资料的影响非常微弱，如何从常规采集的地震资料中识别出裂缝，是目前研究的难点和热点［5～8］。本文从叠前地震资料入手，利用裂缝储层在入射角、偏移距、方位角等不同地震资料上的异常响应，各种预测手段相互补充，实现对裂缝储层的预测，总结对窄方位角采集特点识别裂缝的方法。通过在JZ区块的实际应用，预测效果得到了验证。

1 概况

研究区块目的层为太古界片麻岩潜山，由于长期遭受剥蚀和多期构造运动的叠加，在片麻岩潜山表层形成厚厚的风化和半风化层。根据已钻井取心资料，裂缝及溶蚀孔洞是本区最主要的储层空间类型，并且以裂缝占主导。利用FMI成像资料与裂缝储层测井解释结果交会分析，结果显示中高角度缝具备较高的储集能力。因此如何实现对这部分裂缝的检测，是本次研究的主要任务。

本次研究所使用的地震资料具备以下特点：（1）方位角窄，有效方位角的范围小于30°，覆盖次数相对均匀的方位角范围甚至小于20°（图1）；（2）偏移距大，目的层埋深在2km左右，地震资料最大偏移距达到3.7km，可利用的有效偏移距资料也已经达到2.5km。

图1 地震资料中方位角与偏移距分布范围Fig.1 Offset vs azimuth of the seismic data

2 方法原理

本次研究的总体思路为从宏观到微观，从易到难的逐步刻画（图2）。通过井震标定，寻找潜山储层的地震响应特征，实现储层的三维分布预测。然后在储层框架内，通过窄方位地震资料，寻找储层中裂缝的地球物理响应特征，实现储层中裂缝的三维检测。结合基于岩石物理特性的应力场模拟结果，最终实现裂缝的精细刻画。

图2 裂缝检测的流程框图Fig.2 Flow chart of fractured reservoir detection

2.1 叠前弹性参数反演

图3反映了研究区已钻井中的储层分布特点.从图中可以看出，反映岩石物理弹性性质的横波阻抗和剪切模量对储层与非储层的区分较为敏感，而二者同样可以通过3D地震叠前弹性参数反演获得。

2.2 远近道地震属性差异分析

图3 横波阻抗与剪切模量交会图Fig.3 Cross plot between shear－wave impedance（SI）and shear modulus

裂缝储层在不同偏移距数据体上引起的地震响应也不同。FUL＿FRQ属性反映了裂缝对地震频率衰减属性的影响，其值为能量衰减到85%时对应的频率.根据正演模拟结果（图4），裂缝储层在不同偏移距数据体上的地球物理响应特征的表现差异较大，随着偏移距的增大，裂缝引起的FUL＿FRQ值呈降低趋势（图4－A）；在同一偏移距条件下，裂缝发育程度越高，反映出地震衰减越快（即FUL＿FRQ值越低）的特性。根据这一特点，将远道FUL＿FRQ与近道FUL＿FRQ相减与裂缝发育程度进行交会，得到图4－B。可以更加清晰地看到裂缝的发育程度增大，差异的绝对值越大，反映出地震异常越显著。

图4 FUL＿FRQ属性随偏移距的变化Fig.4 Attribution of FUL＿FRQ vs offset

利用远近道FUL＿FRQ属性差异，得到裂缝检测结果如图5所示。在裂缝相对发育的地方，异常增大；裂缝相对不发育的地方，异常较小。

图5 基于远近道属性差异的裂缝检测结果Fig.5 Fractures distribution profile based on attribution abnormity between far and near offset

2.3 方位各向异性分析

各向异性是目前检测裂缝发育程度的最有效方法之一。针对本区地震采集窄方位角的特点，本文利用不同方位角地震属性差异检测裂缝，极大地提高了裂缝检测的有效性和稳定性。图6为裂缝引起的FUL＿FRQ属性方位各向异性，在差异为0.2%的置信度条件下，通过不同方位地震属性差异异常检测裂缝，可以满足0°～95°和115°～180°范围内分布的裂缝，但对100°～110°范围内分布的裂缝检测能力较弱。

图6 窄方位角地震各向异性Fig.6 Seismic isotropy in narrow azimuthal seismic data

2.4 应力场模拟

裂缝的产生，尤其是构造相关裂缝的产生，与距离断裂的远近、岩层的厚度、岩石的孔隙度、岩石的密度、岩石的弹性参数等都具有密切的关系，把这些参数用于应力场的恢复，所得到的应力、应变参数以及应力、应变方向在一定程度上反映了本区裂缝的发育程度和发育方向。基于上述原理，对本次研究的区块进行应力场模拟，其结果与已钻井的FMI成像解释结果吻合度非常高（图7），说明了应力场模拟方法对该区裂缝检测有很好的指示作用，同时也说明该区裂缝组成主要以构造成因缝为主。

图7 裂缝预测结果与FMI解释结果对比Fig.7 Comparison between the results from stress field modeling and FMI interpretation

3 裂缝储层预测结果

通过上述研究，JZ区块的裂缝储层发育表现以下特点：（1）纵向上，紧邻潜山顶面20ms范围内，裂缝储层总体不发育，局部地区有利；潜山顶面15～100ms范围内，是裂缝储层相对发育带，整体较好；100ms以下裂缝相对不发育，总体显示较差。这一结论在后期的A18井中得到了证实。A18井为水平开发井，在距潜山顶面22ms范围钻遇了含油气层。（2）横向上不连续，表现为明显块状储层的特点。（3）平面上裂缝储层位于潜山的高部位，与断层关系密切，非均质性强。（4）本区裂缝以构造成因缝为主，裂缝方向以北东向为主，北西和北西西向为辅。

4 讨论

裂缝型储层由于其埋藏深，非均质性强，成为目前研究的热点。本次针对窄方位地震采集的资料特点，利用有井参与的叠前弹性参数反演，提高储层研究的准确性；利用无井参与的地震属性裂缝检测，提高裂缝检测的客观性，二者有机结合，相互验证。但裂缝检测的精度仍然受地震采集、处理、储层识别技术等各方面因素的制约。相信随着地震采集、处理、解释、储层预测等技术的发展，对裂缝的刻画将会更加精细。

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