基于三维地震解释技术的古潜山钻探目标优选

范翔宇 白 利 刘 伟 张 萍 蒲龙川

（1.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学，四川 成都 610500；2.西南石油大学，四川 成都 610500；3.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院，四川 成都 610051；4.中国石油华北油田采油二厂地质研究所，河北 霸州 065700）

0 引言

1 潜山带地质特征

该油田潜山带的地层有古近系的沙河街—孔店组、毛庄—馒头组和府君山组等。最老的是震旦亚界雾迷山组的上部，潜山的最新地层为奥陶系峰峰组，目前主要生产层是奥陶系。潜山储层主要在下古生界奥陶系和寒武系，发育了大套连续的浅海灰岩或白云岩，具有良好的储集层。岩性以石灰岩和白云岩为主。在奥陶系储层的储集空间内，白云岩是以溶蚀晶间孔隙为主，而灰岩以裂缝为主。根据物性分析统计结果显示，白云岩的平均有效孔隙度为4.06%，灰岩的平均有效孔隙度为1.87%。在相同条件下，白云岩的渗透率明显比灰岩渗透率高。在奥陶系储层的储集空间内，白云岩是以溶蚀晶间孔为主，灰岩以裂缝为主。白云岩平均渗透率为4.3～1 000 mD，灰岩平均渗透率为2.3 mD。由于多期构造运动的影响，下古生界奥陶系裂缝分布广，以明显的方向性构造裂缝为主，在一定范围内走向保持一个固定的方向，几组裂缝相互交切构成网格状，具有疏密相间的特点，裂缝以高角度裂缝为主。

2 潜山三维地震属性解释

华北地区三维地震资料的同相轴横向变化大，特别是潜山内幕府君山组顶，资料对比追踪困难。主要目的层小断裂较发育，精细刻画断裂难度较大。潜山内幕的储层横向变化规律不清楚，有利区域预测面临很大挑战。针对这些难点，采用了高精度三维解释、属性分析等技术。

2.1 地震地质综合层位标定

地震剖面是以时间域显示的具有较高的横向分辨率，而测井信息是以深度域测得的，具有较高的纵向分辨率，需要通过合理的层位标定将二者统一起来，建立起直观的对应关系，进而确定储层在地震反射剖面上的位置和地震反射特征，为构造解释和储层预测等后续研究工作提供参考依据［2］。

为了对该油田潜山的层位进行准确标定，研究内容采用华北某采油厂提供的深度域地震数据资料进行反射同相轴的追踪。应用地质与地震综合处理和解释技术，综合覆盖全区的三维地震数据（SE⁃GY），精细对比测井和地质信息，笔者把本次地震工区范围定在InLine线号为2081-2335，CrossLine线号为4196-4564之间。在地震数据资料解释过程中，笔者对工区内奥陶系层段进行了细致的井间地层对比，分析地震资料主要目的层的主频及相位特征，保证了层位深度标定的准确性（图1）。

图1 B23-XB54-B68-B24连井标定图

1）潜山面T1

地震剖面上表现为连续性好、强振幅的反射轴。奥陶系潜山面是上部碎屑岩与下部碳酸盐岩的分界面，为大套连续海相碳酸盐岩，泥质含量低。由于纵波在灰岩中的速度远高于砂岩中的速度，是从低速到高速的反射界面，在SEG正常极性剖面上对应一个波谷。该反射层为研究区区域的一个标志性层位，容易对比追踪。

2）潜山内幕府君山组顶反射层Tf

铅锌矿体矿石中的主要金属矿物是方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、少量辉银矿、菱铁矿、银金矿等，脉石矿物主要有阳起石，少量方解石、石英等。

地震剖面上表现为中等连续、弱到中等振幅的反射轴。反射层之上为寒武系灰岩，反射层之下为寒武系白云岩。寒武系为一套泥质含量高的海相碳酸盐岩，中间有较多的泥岩夹层和砂岩夹层。该反射层由于储层横向变化大，微小断裂非常复杂，对比解释困难，解释过程中主要结合区域地层和参考邻区的结果，选择能量比较强的波谷进行解释。

2.2 三维地震资料解释技术及应用

根据地震地质综合层位标定结果，在全区深度偏移剖面上自浅而深解释了T1、Tf两个反射层。为了保证潜山面及内幕解释的准确性和精细度，准确刻画主要目的层的构造形态，笔者首先进行了200 m×200 m的初步解释，随后加密网格解释，最终进行了逐线逐道的解释，解释密度为10 m×10 m。在研究过程中可以充分利用LandMark解释工作站的优势技术手段对本区地震剖面进行了精细解释，主要采用的解释技术如下：

1）相干数据体处理及解释。相干数据体是指在某个特定的时窗范围内，判断纵向地震波与横向地震波的相似性，得到地震相干性的估算值。运用三维相干数据体切片进行构造解释，不仅能够有效地识别出用常规构造解释难发现的小断层，还可以研究岩性的横向非均匀变化，识别出目标储层内砂体的分布规律及特征，从而大大提高了解释的精度［3-4］。为了提高断层解释的准确性，笔者对全区进行了相干数据体处理，并结合地震剖面对相干数据体进行了解释，保证了断层解释的准确性。从该油田潜山三维相干数据体T1反射层（即潜山面）沿层平面图可以看出，小断层在切片上反映敏感，规模较大的断裂在相干切片上反映十分清楚，平面图上基本反映了断层的分布。

2）三维可视化解释。三维可视化技术是一种用于显示描述和理解地下及地面诸多地质现象特征的技术。它已经逐渐成为一种全新的地震解释技术，是当今寻找隐蔽油气藏，提高勘探工作效率和勘探成功率的有效技术手段［5］。为了从空间上整体了解古潜山构造形态，精细刻画潜山形态，解释过程中利用三维可视化技术对该油田潜山面形态进行了雕刻。图2为该油田潜山面沿层雕刻立体图，图上3个红色箭头指示出潜山分为南、中、北3个山头，与以前的地质研究相一致。

图2 潜山面雕刻立体图

3）精细构造描述。① 潜山面：潜山顶面构造形态整体上被切割成南、中、北3个小山头，其高点从南向北依次降低，南坡陡而北坡缓。最高点海拔约-1 980 m，而最低点海拔约-3 000 m，相对高差约1 000 m。中部和北部主要发育东西走向的正断层，典型的如B22-B91井断层、B122-B125井断层等。在南边也有少部分南北走向的正断层发育。B22井位于圈闭高点-2 160 m位置。B55井位于圈闭高点-2 260 m。B32井位于圈闭高点-2 060 m。② 府君山组顶面：潜山内幕寒武系府君山组顶构造整体形态上为中间高，南北较低，其高点海拔大约为-2 670 m。北部和中部，从潜山面上继承了很大一部分东西走向的正断层。同时，在中部和南部位置，南北走向的断层也更加发育。在府君山组顶面构造图上发现5个圈闭，面积为2.1 km2。南面2个圈闭面积较大，北部3个圈闭面积均较小。南部B24圈闭高部位-2 390 m，面积为0.6 km2；B31井位于圈闭中高部位-3 230 m。

2.3 潜山及潜山内幕地震属性分析

笔者根据该区地震资料，利用地震属性分析技术，研究储层的裂缝发育和流体性质，计算属性包括：瞬时频率属性、方位角属性、相干属性、曲率属性、吸收系数。

1）瞬时频率属性。瞬时频率属性是指相位在时间上的变化率，对识别地层起非常重要的作用，能直观反映地层岩性的变化，地震波频率会随着地震波通过不同介质界面发生明显变化［6］。从典型的三瞬属性中的瞬时频率属性上可以发现储层区域主要在中等频率响应的区域。

2）方位角属性。方位角属性能很好地预测裂缝发育情况，对识别小断层也起重要作用。通过计算潜山面的方位角属性可知，方位角变化很大的高角度地区，可能是裂缝发育比较好的区域。

3）相干属性。相干属性相干值的大小反映了地震道之间的相似度。相干值越大，表明相似性越好，反之，则相似性越差。相干属性能很好地反映断层特征，通过分析潜山面和府君山组顶界面的断层特征，可以辅助构造成图。

4）曲率属性。曲率属性对描述断层和预测裂缝的走向和分布有很大作用。曲率作为一种描述地质体弯曲程度的几何属性，和地质体受力的程度成正比，也和因受力形成的裂缝的发育特征关系很大。地震曲率属性反映了地层受构造应力挤压时层面弯曲的程度，曲率越大层面越弯曲［7］。曲率属性是地层倾角的变化率，曲率大的地方容易形成裂缝。通过最大曲率可分别反映潜山面和府君山组顶界面的断裂系统特征，对断层的轮廓和走向有一定认识，可以辅助解释潜山碳酸盐岩的裂缝发育情况。

5）吸收系数。当地震波在地层中传播时，由于地下岩石的弹性粘滞性的存在，将引起地震波高频成分消失、振幅按指数规律衰减，这种现象称作地震波的吸收［8］。这种吸收与地层岩性、地层孔隙度与孔隙中流体的饱和度有密切关联，引起这种吸收现象的主要原因是岩石存在非弹性性质、岩石颗粒之间存在内摩擦力和地层孔隙中流体存在相对运动。地震波在粘弹介质中传播时，在低频情况下，用以下公式来表示吸收系数：

式中，α为吸收系数；η为粘弹介质粘滞系数；ω2为圆频率；ρ为岩石密度，g／cm3；κ为岩石弹性模量，MPa；λ、μ为拉梅系数。

常用品质因子Q值来计算吸收系数的大小，品质因子是岩石对弹性波吸收特性的一种表达方式，它是地震波传播一个波长距离后，储能和耗散能的比率。公式如下：

由式（3）可知，品质因子Q与岩石密度ρ、纵波速度VP的平方成正比。随着孔隙度的增大，密度和速度的下降，品质因子Q也下降，吸收系数增大。水饱和岩石中的吸收系数小于油气饱和岩石中的吸收系数。

在高频段，天然气存在的地方可能对地震波有非常高的吸收率。地层的各种裂缝也会引起孔隙度的变化，从而引起地震波速以及地震振幅、频率和能量的变化，产生较强的地震吸收系数。在一定的时窗内分析地震能量的吸收，即可检测储层裂缝的发育情况。

基于以上理论研究和分析，笔者对该油田潜山地震资料进行了能量吸收分析，得到吸收系数数据体。从B23-B53的过井吸收系数剖面的分析来看，水井B23和油井B53有较好的区分对应关系，如图3中的黄色方框和红色方框所示。说明该油田潜山地震数据的能量吸收数据能较好地反映目的层段储层的裂缝发育程度和含油气信息，它可以作为该区裂缝储层评价中的一项重要参数。根据吸收系数数据体做出沿层平均吸收系数平面分布图可以看出吸收系数分布与实测井有一定的对应关系，奥陶系潜山面储层的含油性优于寒武系府君山组顶界面储层。

图3 B23-B53的吸收系数连井剖面图

3 潜山面及潜山内幕钻探目标优选

3.1 潜山面钻探目标优选

该油田的潜山面作为一个典型的海相碳酸盐岩风化壳储层，具有很大的油气勘探潜力。分析相干属性和曲率属性，在潜山面中部构造高部位的B125井区，可以考虑部署一口滚动开发井W1，其坐标为（20451244，4339277），深度2 160 m。从图4局部构造放大图可看出，W1井位于圈闭的中部位，吸收系数剖面上有较好的油气响应。

图4 潜山面W1井位图及B125-W1吸收系数连井剖面图

如图5所示，在奥陶系潜山面构造图中潜山北面的XB31圈闭附近，综合前面多个属性特征，建议部署一口滚动开发井W2，位于构造的高部位，其坐标为（20452381，4341124），进尺深度2 120 m。在吸收系数剖面上，W2井的油气响应良好，同时有较好的裂缝发育特征。

图5 潜山面W2井位图及XB31-W2吸收系数连井剖面图

3.2 潜山内幕钻探目标优选

从吸收系数属性上分析，潜山内幕寒武系府君山组的油气响应主要集中在中部和北部，而且很分散，府君山组顶的断层和潜山面有一定的继承性，虽然裂缝系统很发育，但是区带性不强。井位选择可以考虑裂缝高发育带。综合考虑后，建议滚动开发井W1兼探寒武系府君山组，其坐标仍为（20451244，4339277），深度约为2 800 m。W1井位于府君山组构造的中部位并且显示出了较好的油气响应。

4 结论与建议

1）对该油田潜山及内幕反射区地质层位进行标定，解释出潜山面T1和潜山内幕府君山组顶反射层Tf两个反射轴。T1在地震剖面上表现为连续性好、强振幅的反射轴；Tf在地震剖面上表现为中等连续、振幅一般的反射轴。

2）运用属性分析技术，分析了对潜山内幕特征比较敏感的瞬时频率、方位角、相干、曲率等属性，并结合地震波吸收系数理论对研究区地震资料进行能量吸收分析。从奥陶系潜山面吸收系数平面图和寒武系府君山组顶吸收系数平面图不难发现，吸收系数越大，含油性越好，其中奥陶系潜山面储层的含油性优于寒武系府君山组顶界面储层。

3）通过对深度域叠后地震数据的精细解释，认清了该油田潜山面和府君山组顶的构造特征和断层分布，绘制了20 m间距的等深线构造图，构造图上井位误差控制在5 m以内。结合构造、裂缝和含油气性的综合研究，提供了W1和W2两口滚动开发建议井位，其中W1井第一目标层位为奥陶系潜山面，坐标为（20451244，4339277），深度大约为2 160 m，第二目标层位为寒武系府君山组，深度大约为2 800 m，W1井位于构造的中部位而且位于一个裂缝发育较好的位置，W2井目标层位为奥陶系潜山面，坐标为（20452381，4341124），进尺深度约2 120 m，位于构造的高部位。

［1］易士威，王权.冀中坳陷富油凹陷勘探现状及勘探思路［J］. 石油勘探与开发，2004，31（3）：82-84.

［2］浦世照，李世宏，牟中海.地震地质综合层位标定方法及其应用［J］. 石油地质与工程，2007，21（4）：27-29.

［3］余鹏.潜山裂缝储层预测技术研究与应用［D］.青岛：中国石油大学（华东），2010.

［4］杜世通，宋建国，孙夕平.地震储层解释技术［M］.北京：石油工业出版社，2003.

［5］杨晓，康昆，王雪梅，等.地震技术在苏5、桃7区块中的应用［J］. 天然气工业，2007，27（12）：29-32.

［6］张红波，王纬，顾汉明.高精度地震属性储层预测技术研究［J］. 天然气工业，2005，25（7）：35-37.

［7］王清.潜山裂缝储层预测研究［D］.上海：同济大学，2005.

［8］陈遵德，朱广生.地震储层预测方法研究进展［J］.地球物理学进展，1997，12（4）：52-104.

［9］张锐峰，易元平.高精度三维空间速度场技术在龙虎庄地区的应用［J］. 石油天然气学报，2011，33（7）：63-67.

［10］于庄敬.裂缝性碳酸盐岩油藏开发实例（二）：龙虎庄油田［J］. 石油勘探与开发，1987（4）：48-55.