基于OVT 域HTI 介质衰减各向异性的储层裂缝预测方法及应用

摘要： 品质因子Q 是表征地震波衰减的一种重要参数，广泛应用于储层裂缝发育特征及含油气性识别。然而，在各向同性、各向异性、黏弹性等不同介质模型的约束下获取的Q 值具有不同的储层表征能力。为了精确描述裂缝型、裂缝—孔隙型、孔隙—裂缝型等储层的各向异性及裂缝发育特征，基于HTI 介质模型和地震波衰减各向异性理论，提出了一种基于OVT（Offset Vector Tile）域HTI 介质衰减各向异性的储层裂缝预测方法。首先，利用广义S 变换（GST）对OVT 矢量片叠前道集进行高精度时频分析； 然后，通过T‐K（Teager‐Kaiser）能量算子计算地震波的单频T‐K 能量； 最后，计算抽样波长距离内的相对衰减量，获得衰减拟Q 值进行椭圆拟合，并以椭圆扁率表征衰减各向异性强度和预测裂缝发育密度。该方法不仅充分发挥了OVT 叠前道集较叠后数据包含了更丰富的储层流体和裂缝信息的优势，而且将衰减属性与储层裂缝表征联系在一起，提供了一种裂缝预测新思路。该方法在川西坳陷XC 气田的应用中取得了地震资料预测结果与岩心分析、测井资料解释成果吻合度较高的裂缝识别效果。

关键词： 裂缝预测，衰减各向异性，品质因子，HTI 介质，OVT 地震数据

中图分类号：P631 文献标识码：A DOI：10. 13810/j. cnki. issn. 1000‐7210. 2024. 06. 016

0 引言

近年来，开发难度较大的裂缝性油气藏倍受关注[1]。在裂缝型、裂缝—孔隙型、孔隙—裂缝型等油气藏中，裂缝对油气产能具有重要影响[2‐3]。如何从地震数据中提取可靠的各向异性信息以精确刻画裂缝的空间分布，目前仍然是一个难题。

利用地震资料预测裂缝的方法主要分为叠前和叠后两类。其中，叠后地震资料裂缝预测方法主要刻画大尺度裂缝，如相干体、边缘检测、曲率等技术[4]； 叠前地震资料裂缝预测方法主要利用方位地震数据，根据地震波动力学和运动学参数在裂缝与围岩之间的微弱差异进行裂缝预测，包括叠前分方位属性差、分频分方位相干裂缝检测、方位各向异性属性分析等。

现今，宽方位角纵波振幅各向异性（AmplitudeVariation with Azimuth，AVAZ）已成功用于裂缝预测，而衰减随方位的变化可以更好地表征裂缝性储层的空间分布和物性。尹志恒等[5]利用物理模型方法分析了品质因子Q 与裂缝走向的关系，结果表明Q 值沿裂缝倾向时最小，沿裂缝走向时最大。在裂缝介质中，Q 值方位各向异性比速度方位各向异性更强。此外，长度为厘米至米级的小尺度裂缝对流体流动和油气生产起着至关重要的作用。Wang等[6]基于Chapman 多尺度裂缝模型研究了速度各向异性（Velocity Variation with Azimuth，VVAZ）、振幅各向异性和衰减各向异性（Quality factor Variationwith Azimuth，QVAZ）对裂缝尺度的敏感性，结果表明QVAZ 对小尺度裂缝比较敏感，可用于反演小尺度裂缝。因此，利用品质因子方位各向异性开展裂缝预测，有助于提高预测精度。

为了表征横向各向同性（Transverse Isotropic，TI）介质的衰减，Zhu 等[7]遵循Thomsen 各向异性参数的思想，构建了衰减各向异性参数表达式，并对衰减各向异性参数与速度各向异性参数之间的关系进行了研究。对于水平横向各向同性（HorizontalTransverse Isotropic，HTI）介质，Chichinina 等[8‐9]利用复值弱度推导了方位各向异性衰减表达式，并对油、气、水裂缝储层的敏感性进行了分析，结果表明衰减各向异性对气层更加敏感。He 等[10]推导了TI介质衰减方位各向异性表达式，并用改进的谱比法提取方位各向异性衰减系数进行裂缝倾角预测。Sabinin[11]在QVAZ 分析的基础上推导了更为精确的方位各向异性衰减系数方程，并结合最小二乘法实现了裂缝方位预测。

一般是在计算瞬时能量的基础上实现Q 值的计算。Teager 等[12]提出了Teager 能量算子用于跟踪信号的瞬时能量，Kaiser[13]推导了其离散形式。Teager‐Kaise（r 简称 T‐K）能量算子具有良好的局部分析能力且考虑了频率特性。段伟刚等[14]利用T‐K算子提取Q 值，结果表明该方法可利用能量属性进行储层流体识别，从而为储层预测提供了一种新思路。Jiang 等[15]利用二维经验模态分解算法和T‐K算子揭示被强振幅屏蔽的隐伏储层，取得了良好的效果。

当前，宽方位、高密度地震资料已用于油气勘探。Vermeer[16‐17]提出了炮检距向量片（Offset VectorTile，OVT）处理技术。与传统的处理方法不同，该方法将传统的三维处理域转换为同时具有偏移量和方位角信息的五维域，为后续的储层预测及流体识别提供了更充分的有效信息[18]。OVT 域数据具有成像保幅性好、成像精度高、信息量大、断裂和岩性识别能力强等优点[19‐20]。与叠后地震资料和常规叠前地震资料相比，OVT 域道集不仅包含空间位置、振幅和频率信息，还包含方位信息。由于数据中的每个点都包含了偏移量和方位角，所以OVT 域道集更有利于方位各向异性裂缝检测[21‐22]。孟阳等[23]利用OVT 域数据优选出对断层敏感的曲率属性，对页岩储层小断层开展了裂缝精细识别。周路等[24]利用OVT 域地震数据对川西北双鱼石地区碳酸盐岩储层开展了不同尺度的裂缝预测，预测结果与实际井下裂缝特征相符合，取得了良好的应用效果。

地震波的衰减特性对储层裂缝非常敏感，有必要针对衰减各向异性进行理论和实验研究。叠前AVAZ 反演根据振幅随入射角和方位角的变化开展裂缝预测，是叠前裂缝预测技术中常用的方法。但其没有考虑流体饱和度的影响，缺乏对有效裂缝的表征。而衰减与储层孔隙、裂缝及其填充流体等密切相关，利用衰减各向异性对含流体储层进行裂缝预测，有利于精确预测有效裂缝。为此，本文基于HTI 介质模型和地震波衰减各向异性理论，结合广义S 变换良好时频分辨能力和T‐K 算子的瞬时能量高聚集性，提取OVT 域高分辨瞬时能量衰减参数； 然后，通过各向异性椭圆拟合，利用椭圆扁率表征衰减各向异性强度和预测裂缝发育密度； 最终，针对裂缝型、裂缝— 孔隙型、孔隙— 裂缝型等油气藏，建立一种基于OVT 域HTI 介质衰减各向异性的储层裂缝预测新方法，并应用于川西坳陷XC 气田储层裂缝预测，为油气的勘探与开发提供技术支撑。