地震曲率属性在裂缝预测中的研究及应用

◇中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院 王晓辉

裂缝性油气藏是近年来世界各国油气勘探开发的主要目标，储层裂缝预测是油气勘探开发从业者关注的热点和难点。本文主要对地震曲率属性在裂缝预测中的应用进行了分析与研究，取得了较好的应用效果。相比于常规方法，地震曲率属性能够有效预测微断层、裂缝，预测的精度更高，值得应用推广。

随着人类社会的不断发展，世界各国对能源的需求急剧增加，尤其是油气资源[1]。目前，常规油气资源即将勘探殆尽，人们逐渐将勘探开发的目标转向非常规油气藏，其中裂缝性油气藏占据主导地位[1,2]。在油气成藏过程中，裂缝可以使缝隙和缝洞之间彼此连通，一方面可以为油气聚集提供储集空间，另一方面还可以为油气运移提供良好的通道，裂缝的发育情况直接影响了裂缝性油气藏的勘探开发质量和效率[3,4]。因此，如何对储层裂缝进行有效预测，提高预测的精度，是目前研究人员亟待解决的难题。

目前，储层裂缝预测的方法较多，主要分为4种：①多波多分量裂缝预测；②叠前纵波方位各向异性裂缝预测；③构造应力场模拟裂缝预测；④叠后几何属性裂缝预测等，虽然前三者的预测精度较高，但是耗费时间较长、成本较大，因此，研究人员最常用的裂缝预测方法是叠后几何属性[5]。地震曲率是近些年来流行起来的一种叠后几何属性，与常规的相干、方差、混沌、边缘检测等方法相比，该方法对大断层、微断裂、裂缝等的刻画能力更强，预测的精度更高。

1 基本原理

1968年，Murray等人研究发现构造层面的弯曲程度越大，裂缝就越发育，而对应的曲率数值就越大，因此，可以利用曲率来预测裂缝的发育情况[4,5]。从20世纪90年代开始，研究人员开始使用曲率属性进行储层裂缝预测，主要有2种方法：①面曲率；②地震曲率。地震曲率属性是一种根据三维地震数据体的各个样点计算得到的几何属性，它对应的是地震反射体的弯曲和破碎特征[5,6]。目前，地震曲率属性的计算方法主要有3种：①差分法；②Fourier变换法；③分波数法，但是前两种方法受地震资料噪音的影响较大，因此，本文选用分波数方法来计算地震曲率属性。

为了计算地震曲率属性，通常都是利用相应的数学算法将三维地震数据转换为视倾角数据体，然后再对不同方向的视倾角分量数据体进行求导运算，在此基础之上，再进行曲面拟合，进而获得5种拟合系数，计算公式如下：

然后根据这些系数可以得到各种三维地震曲率属性体，最常用的曲率属性有2种，计算公式如下：

分波数方法是利用Fourier变换对视倾角分量进行求导，计算公式如下：

在计算过程中，可以使用分数阶导数的计算方法对其中的波数成分进行优选，计算公式如下：

图1 不同尺度下的波数-时间域微分算子（据张中巧等，2017）

2 实际应用

我国东部某油田K工区的地质运动比较强烈，使得该区的断裂活动也比较活跃，裂缝十分发育，形成了较多的裂缝性油气藏。目前，K工区是该油田勘探开发的主力区块，但是由于技术水平有限，裂缝预测的精度和可靠性较差，使得该区的勘探开发工作长期处于停滞状态，因此本文尝试使用地震曲率属性来预测K工区的裂缝。首先，对三维地震数据进行滤波、提高分辨率等常规处理，然后在此基础之上，提取了C3相干数据体、最大正曲率、最小负曲率。图2为不同数据体的时间切片，从图中可以看出，地震曲率属性的裂缝预测结果明显优于常规的相干技术，不但可以识别大断层，而且可以识别微小断层，尤其是对微裂缝的识别效果较好。

图2 实际地震资料裂缝预测结果

3 结束语

（1）相比于常规地震几何属性，如相干、方差、混沌等，地震曲率属性具有比较明显的优越性，提高了裂缝预测的精度，能够识别微小断层和裂缝，有助于裂缝性油气藏的勘探开发，值得应用推广。

（2）基于地震曲率属性的裂缝预测方法当然不是万能的，在实际应用过程中，研究人员应该根据工区的资料情况，尝试采用多种裂缝预测技术来提高预测的精度和可信度，如叠前纵波各向异性技术、多波多分量技术等，减少单一方法的多解性。