博兴洼陷页岩油甜点要素地震响应特征及预测

2020-08-12陈全腾

科技视界 2020年21期

高刚陈全腾

0 引言

随着非常规油气勘探的深入展开，页岩油气逐渐成为胜利探区资源接替的重要类型。近期位于博兴洼陷的樊159 井，在沙四上泥页岩段压裂试油获得日油44m3的高产，证实了博兴洼陷页岩油具有良好的勘探前景。但目前博兴洼陷页岩油勘探处于初期阶段，特别是对页岩油甜点要素地震预测研究较少。通过笔者团队的研究攻关，明确了页岩油关键甜点要素的地震响应特征，并形成针对性的页岩油甜点地震识别描述技术，推动了博兴洼陷非常规油藏的高效勘探开发。

1 博兴洼陷页岩油基本地质特征

东营凹陷在沙四上- 沙三下时期，发育了大套稳定富含有机质的油页岩，具有丰富的页岩油气资源[1]。博兴洼陷位于东营凹陷的西南部，高青平南断层下降盘。区内泥页岩见显示井30口，7 口井获得工业油流，蕴含着巨大的油气资源。但博兴洼陷带的页岩油属于典型的陆相页岩油，区别于海相甜点区分布稳定的特点，陆相页岩油的甜点区表现出极强的非均质性，钻遇页岩显示井位分布规律性不强，甜点要素认识不清。

结合勘探实践分析发现，博兴洼陷页岩油产能较高的井均钻遇较多的富含灰质的脆性夹层或是天然裂缝。钻遇脆性夹层的井位一般在生产中累油较高，泥岩裂缝发育区钻井一般可以获得较高的初产，因此落实有利岩相以及寻找裂缝是目前泥页岩油气勘探取得突破的主要研究方向。

2 页岩油甜点地震响应特征

2.1 岩相与裂缝的岩石物理特征

开展页岩油甜点地震预测的首先需要搞清页岩油有利岩相以及裂缝的岩石物理特征，为甜点要素的地震预测奠定理论基础。其中岩相是各类型岩石的组合，通过实钻井测井统计发现博兴洼陷带页岩油段岩性速度整体规律是：白云岩>砂岩>灰质泥岩> 泥岩> 油页岩。纯灰岩速度最高，油页岩速度最低。与之相对应，各类岩相的速度规律是：纹层状泥岩＜块状泥岩＜层状灰质泥岩＜层状灰质泥岩夹砂岩＜层状灰质泥岩夹灰岩。表现出脆性夹层越发育，地层的速度越高的特点；对于裂缝来说，通过对测井上识别出的油页岩裂缝发育段与围岩的速度与深度进行交汇分析显示，裂缝发育段速度一般在2800- 3500m/s，明显小于围岩速度。

2.2 页岩油甜点要素地震响应特征

岩相与裂缝的地震响应与其岩石物理特征直接相关，同时在地震属性上也具有明显的对应性。统计结果显示，含灰夹层明显具有高速的特征。其次为砂质夹条与泥岩。均方根振幅表现为：灰质条带> 砂质条带> 泥岩。而频率属性反映了地层层数的变化，在相同的层段内，夹层越发育，频率越高，因此瞬时频率为：灰质条带= 砂质条带> 泥岩。可见，夹层越发育，振幅属性越强，瞬时频率越高；微断层和裂缝在速度上具有与周围地层突变的特征，因而裂缝的集中发育区在地震响应上多表现为不连续性的地震反射。

图1 博兴洼陷樊159 井区沙四纯上亚段灰质夹层厚度与瞬时频率属性对比图

3 页岩油甜点要素地震预测

3.1 有利岩相的地震预测

基于前文对页岩油脆性夹层有利岩相地震响应特征的研究，振幅属性与频率属性对脆性夹层均具有一定的相关性，为此分别提取了均方根振幅和瞬时频率两类地震属性，其中振幅属性受平方王礁灰岩高速体的影响，有一定响应但被整体压制。

瞬时频率属性较好地反映出脆性夹层的分布，明显表现出夹层越发育，频率越高的特点。预测结果与钻井统计的厚度具有非常好的一致性（图1）。如樊120- 樊159 井区、高5 井区等几个夹层厚度集中的地区均为高频响应。

3.2 裂缝的地震预测

早期泥岩裂缝预测多利用相干、蚂蚁体等属性开展预测[2-3]，而对于本区裂缝的预测是通过最大似然估计的方法实现的。最大似然估计是概率论在统计学中的应用。将原始地震数据沿着一组走向和倾角，计算每一点最低的相似度，相比于相干等算法，最终的fault Likelihood 数据体更加接近断裂的原貌，最大似然算法在充分考虑地层走向及倾向前提下，计算同相轴连续性，对小断层及裂缝有很好识别能力。

对博兴洼陷沙三下进行最大似然估计运算，并将得到的精细最大似然概率体（值域0- 1）与区域最大似然概率体（值域0- 1）融合分析得到裂缝预测结果（图2）。最大似然体为裂缝发育概率体，值越低说明裂缝发育的概率越低，值越高说明裂缝发育的概率越高。结合目前已有钻井，可以确定出樊159 井所处位置低序级断裂非常发育，有利于天然裂缝的形成。