户部寨中生界气藏裂缝识别与预测

2015-06-15刘红磊张雪松郭海霞孙艾敏

断块油气田 2015年5期

刘红磊，张雪松，郭海霞，孙艾敏

（中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南郑州450000）

户部寨中生界气藏埋藏深，海拔-3 300～-3 600 m，气藏构造复杂，由卫79-9块、卫351块等6 个断块组成。储层物性差，孔隙度3.7%～6.5%，平均为5.2%，渗透率0.05×10-3～0.23×10-3μm2，平均为0.18×10-3μm2。砂岩裂缝发育，存在高角度和低角度裂缝，有效地改善了储层的储集性能。气藏探明地质储量21.77×108m3，采出程度低，此类气藏开发的关键是弄清储层裂缝空间展布特征。本文利用部6、卫351井岩心和部18、部17-2 井成像测井资料，针对常规测井直接或交会识别裂缝难度大的问题，研究了利用常规测井曲线重构以及数理统计分析识别裂缝的新方法，提高了开发井测井裂缝识别精度，明确了裂缝纵向上的发育特征；针对叠后地震属性预测裂缝除了反映大尺度裂缝，还反映岩性、含油气性的变化，存在多解性这一问题，采用叠前方位地震属性预测方法，定量预测出储层小尺度裂缝空间展布，指导了气藏开发调整方案部署。

1 裂缝基本特征

研究区的储层裂缝主要为构造成因。按照裂缝充填程度，将其分为张开缝、未充填缝和全充填缝3 类，充填缝以方解石、泥质充填为主。裂缝以垂直缝、高角度斜交缝为主，裂缝走向主要为北西向，与附近三级断层延伸方向垂直；成像测井解释缝长2.4～10.1 m；岩心观察裂缝宽度大多在1～3 mm；裂缝视孔隙度小于0.006%，对储气能力贡献小，但起着改善渗流的作用；在泥质含量增多的层段裂缝相对不发育［1-2］。

2 裂缝常规测井识别

岩心和成像测井在裂缝检测方面具有很大的优势，但由于成本较高，只能在少数井中进行取心和成像测井。而常规测井资料探测深度大，包含储层岩性、物性、导电性和含油气性等多种信息。户部寨中生界储层裂缝在常规测井曲线上响应较弱，储层裂缝和非裂缝互相交织厉害，利用常规测井直接或交会识别储层裂缝难度大。为此，针对本区储层裂缝常规测井响应特征，建立了一套适用本区目的层段的常规测井裂缝综合识别方法，提高了常规测井裂缝识别正确率［3］。

2.1 电阻率滤波差值法

储层以高角度裂缝为主，此类裂缝通常会造成电阻率曲线形态剧烈突变，造成齿状、刺状特征，而孔隙、流体、泥质等因素造成的影响通常较平缓。因此，可以通过求取电阻率与其滤波曲线的差值，放大突变特征来表现裂缝的存在，并在进一步减弱泥质条带等干扰因素的影响后，利用该差值作为衡量裂缝的指标。

式中：If为裂缝指数；Rt′为电阻率滤波后曲线值，Ω·m；Rt为实测电阻率，Ω·m。

研究区储层致密，相对于孔隙而言，泥质含量对于电阻率曲线形态的影响要大一些，因此，在计算点附近开窗，采用最小二乘法，拟合开窗段实测电阻率与泥质含量的关系，获得利用泥质含量拟合的电阻率曲线，并对这条曲线进行滤波，在裂缝指数曲线上减除它的影响，得到最终的裂缝指数。

式中：If′为去除泥质影响的裂缝指数；Rt′（SH）为泥质反演电阻率滤波曲线值，Ω·m；Rt（SH）为泥质反演电阻率曲线值，Ω·m。

通过与岩心资料对比，该方法计算的裂缝指数与岩心描述裂缝密度、长度等反映裂缝有效性的参数具有较好的相关性，单井裂缝识别符合率72%。

2.2 变尺度分析法

R/S 分析是赫斯特提出的一种非线性统计方法，其中：R 称为极差，是最大累积离差与最小累积离差之差，代表时间序列的复杂程度；S 称为标准差，即变差的平方根，代表时间序列的平均趋势；两者之比R/S，代表无因次的时间序列的相对波动强度。将R/S 分析曲线与成像测井解释的裂缝层段对比，吻合性最好的是微球型聚焦曲线，因此，选择该曲线来进行R/S 方法计算。针对测井资料，编制了适合于批处理计算的R/S裂缝测井识别计算程序，计算裂缝发育层段及其发育程度，单井裂缝识别的符合率为75%［4］。

2.3 K最邻近分类法

该方法根据传统的向量空间模型，对于一个测试样本，计算它与训练样本集中每个样本的相似度，找出K个最相似的文本，根据加权距离判断测试样本所属的类别。具体算法步骤包括：根据特征项集合，重新描述训练样本向量；对于一个测试样本，根据测井参数形成测试样本向量；计算该测试样本与训练集中每个样本的相似度；比较类的权重，将样本分到权重最大的那个类别中。该方法可通过测井软件实现。

由浅侧向电阻率、声波时差、密度、中子、自然伽马、电导率组成的六参数样本组合建立的KNN 模型，有效裂缝判别准确率为77%［5］。

2.4 裂缝综合识别

分别采用上述3 种方法对研究区内的单井进行了裂缝识别，但由于这些方法的理论和出发点不同，所得结果也存在差别。综合采用电阻率滤波差值法、变尺度分析法及K 最邻近分类法等方法，结合各方法的识别结果［6］，将其处理后各自给定相应的权因子进行计算。各方法权因子的给定按照其现有吻合率的高低确定权重，按照式（3）可以定义各方法的权因子，确定权因子后，利用式（4）计算出常规测井各深度点裂缝识别综合因子Fa，编制各单井裂缝识别综合评价图。部18 井裂缝综合识别结果与成像测井对比，符合率达到81%。工区23 口井常规测井裂缝识别结果表明，纵向上裂缝主要在中生界顶部二马营组上段发育，这与气层的发育部位相吻合［7］（见图1）。

式中：a1，a2，a3分别为电阻率滤波差值法、K最邻近分类法、变尺度分析法权因子；b1，b2，b3分别为电阻率滤波差值法、K 最邻近分类法、变尺度分析法权识别裂缝吻合率；x1，x2，x3分别为电阻率滤波差值法、K最邻近分类法、变尺度分析法裂缝识别结果。

3 叠前地震裂缝预测

在各向异性介质中，地震P 波垂直裂缝方向的传播速度大于沿平行于裂缝方向的传播速度，利用叠前地震资料提取方位属性如振幅、速度、主频、衰减等检测裂缝型储层是完全可行的。叠前地震预测小尺度裂缝就是将采集到的地震数据进行分方位叠加及偏移处理，最终得到方位叠前道集数据。对方位叠前道集数据进行属性提取、椭圆拟合等处理，最终得到裂缝的方位和密度属性体［8］。

3.1 叠前道集分方位角处理

面向叠前地震裂缝预测的地震资料处理要做到保幅、保真，处理过程中要求使用地表一致性的方法。采用不改变振幅相对关系的去噪方法，提高信噪比，压缩各种干扰。

中生界叠前道集数据为窄方位数据。原始道集的偏移距从48～4 000 m，方位主要集中在100～160°，覆盖次数最大为33 次。为了消除不同方位道集上，不同偏移距的叠加次数不同的影响，要把偏移距大于2 900 m以上的道集切除掉。切除偏移距大于2 900 m的道集数据后，覆盖次数达到15次之多。保证不同方位道集覆盖次数大致相同，偏移距范围相同的情况下，分5 个方位进行部分叠加。

3.2 裂缝岩石物理数值模拟分析

利用地质、钻井、测井资料和岩石物理测试数据，建立关键井的裂缝储层地质模型和岩石物理模型，模拟裂缝储层地震波的各向异性的地震响应以及拟地震反射振幅随方位角变化特征。

部17-2 井的3 624.9 m附近裂缝发育，从正演道集以及不同方位的椭圆拟合可以看出，存在较强的方位各向异性，AVO变化为随着偏移距的增大，同裂缝走向方向减小的振幅相比，裂缝法向方向减小的振幅要更小（见图2）。

3.3 方位地震属性提取

本次共提取了8 种方位地震属性：瞬时频率、瞬时带宽、瞬时能量、瞬时主频、相对波阻抗、总能量、频率衰减、起始频率。

图1 部18井裂缝综合识别结果

图2 部17-2井中生界裂缝地震响应特征

通过与井点岩心观察、成像、测井识别的裂缝对比分析，叠前分方位相对阻抗属性预测裂缝，与井点裂缝发育情况较符合，可利用该属性描述储层裂缝方位及裂缝密度。

预测结果表明：户部寨中生界气藏发育2 组构造裂缝组系，以北西向为主，近北东向为辅；卫351 块裂缝最为发育；卫79-9 块高部位裂缝相对发育，北部和南部低部位不发育；其他区块零星发育。其中，部17 井区处于卫79-9 块高部位，裂缝发育，气藏5 口试采井中，部17 井生产情况较好。该井2007年8月试采，初期产能较高，日产气6.0×104m3，至2008年3月停产，累计产气248.0×104m3，生产情况与裂缝预测结果符合［9-10］。