潜山裂缝储层地震多信息综合预测方法及应用实例_王秀玲

潜山裂缝储层地震多信息综合预测方法及应用实例
王秀玲
(胜利油田有限公司物探研究院)
孟宪军
(浙江大学)
季玉新　孙振涛　王　军　刘玉珍
(胜利油田有限公司物探研究院)
摘 要
王秀玲,孟宪军,季玉新,孙振涛,王军,刘玉珍.潜山裂缝储层地震多信息综合预测方法及应用实例.石油地球物理勘探,2002,37(增刊):196～201
本文针对潜山碳酸盐岩裂缝储层埋藏深、横向变化大、成藏条件复杂的特点,应用地震能量吸收分析、测井约束地震反演、地震相干分析、地震振幅频率参数提取分析等技术,综合分析潜山裂缝性油气储层的各种地震属性特征,研究了一套预测潜山裂缝性储层分布规律的方法。

该套综合分析方法避免了单项技术分析的多解性,可以提高同类油气藏储层预测的精度,从而降低钻探风险。

该方法应用于胜利油田车古201地区,预测该区古生界潜山裂缝储层的分布和厚度,并对储层进行含油气性研究,为该区上报探明储量提供了较可靠的依据,取得了良好的地质效果。

关键词　潜山裂缝储层　地震参数　地震能量吸收　地震反演　储层预测
引 言
碳酸盐岩虽然只占沉积岩的20%,却蕴藏着世界已探明油气储量的50%以上,因此,碳酸盐岩储层一直是重要的勘探及研究对象。

碳酸盐岩速度高、密度大,使地震的纵向和横向分辨率都比在碎屑岩中低,特别是潜山碳酸盐岩地层,由于埋藏深、构造复杂,从而造成潜山内部地震反射弱,地震剖面上同相轴连续性差,利用地震资料直接进行储层预测显然有很大的困难。

在实际勘探中存在某些隐蔽效应,如地震相干性、地震波振幅频率特征、地震波能量吸收特征等,这些效应包含着有关碳酸盐岩裂缝发育程度的信息。

本文以胜利油田车古201地区潜山裂缝储层为研究目标,探索从井控入手,以地震多信息综合分析的方法预测潜山裂缝储层发育区,并取得了成功。

方法原理
地震资料吸收系数分析
地震波的吸收衰减现象是由于岩石基质的固有黏弹性(包括颗粒之间和裂隙表面的内摩擦损耗、孔隙岩石内液体相对流动、局部饱和效应、几何漫射等)引起的。

影响吸收衰减信息的主要因素有:岩石性质、岩石孔隙率和孔隙内流体成分等。

吸收系数与岩石性质的关系
地震波在黏弹性介质中传播时,在地震勘探频带范围内,吸收系数可表示为
A≈
1
2
G X2Q
(K+2L)3/2
(1)式中:G为黏弹性介质的黏滞系数;X为圆频率;Q为岩石密度;K,L为岩石拉梅常数。

令
A e=
1
2
G Q
(K+2L)3/2
(2)则式(1)变为
A=A e X2(3)式(2)中A e表达了表征岩石性质的岩层密度、岩石拉梅常数和黏滞系数对吸收系数的影响程度和关系,直接和岩石弹性系数、密度等联系起来,为油气预测提供了直接的重要信息。

式(3)则表明,对于某种岩层,岩石吸收系数与地震波圆频率的平方成正比,也就是说,地震波频率越高,岩石对其吸收越大。

2002年9月 石油地球物理勘探 第37卷　增刊
本文于2001年9月10日收到,修改稿于2002年6月13日收到。

把关系式V P=K+2L
Q代入公式(1)中,可导出用纵
波速度表示的吸收系数关系式,即
A=1
2G X21Q V3
P
(4)
由上式可见,对于已知频带范围的地震波,吸收系数与波速的立方成反比,就是说岩层波速稍有变化,则吸收衰减信息就要比波速变化的更明显。

换句话说,它反映地震异常的灵敏度要超过速度异常的灵敏度。

吸收衰减信息和孔隙率、不同流体饱和度关系
(1)孔隙率增大吸收系数也增大
品质因数Q与岩层速度平方、体积密度成正比,这两种参数受孔隙率影响最大。

因此,当孔隙率增大时速度和密度下降,而品质因数也随之降低,吸收系数增大。

(2)吸收衰减信息与含流体饱和度的关系
实验室测量结果表明,吸收衰减信息与含流体饱和度有如下关系:岩石含水饱和度增加,Q值降低,而A值增加;水饱和岩石中的吸收系数小于干燥或甲烷饱和岩石中的吸收系数。

地震速度信息预测裂缝储层的方法原理
速度包含着地层岩性及含油气性的重要信息,当岩层裂缝发育、孔隙率增大、密度减小或含油气时,将引起地震纵波速度降低。

因此,可以利用地震波的速度变化来预测、判断地下油气的情况。

地震反演技术是目前利用速度信息进行储层定量研究的一项较为有效的技术,利用三维地震反演技术可以得到反映地层速度变化的波阻抗(速度)数据体,而加上井资料的约束,能够使反演结果更加符合地下地质情况。

本次研究采用随机模拟地震反演技术,该技术主要是利用在井点位置得到的地震、地质及测井统计资料及其关系,运用地质统计数学算法在整个目标空间推广,以求达到最大限度利用所有资料并使反演结果与已知条件充分吻合的目的。

反演结果既最大限度地符合地震反射资料特征,又受地质构造框架模型、井点资料的三维空间统计模拟结果控制,与钻井吻合好,储层分辨能力强。

利用该反演结果的高分辨率数据体可以比较清楚、准确地进行储层预测解释工作。

地震资料相干分析的方法原理
地下裂隙的生成与断裂系统密切相关,尤其是高角度构造裂缝的形成往往与断裂系统相伴生,并且裂缝的方位往往与主断裂的走向有很好的一致性。

因此,从地震资料出发,识别出断裂系统及其空间展布,这对于寻找裂缝性油气藏有重要的指导意义。

地震资料相干数据体计算,是对相邻地震道数据计算相干系数,形成只反映地震道相关性的新的数据体。

其思想是对地震数据进行求异去同,突出那些不相干的数据,然后利用不相干地震数据的空间分布来解释断层、岩性异常体与岩层缝洞等地质现象。

根据道数、倾角、时窗等参数计算相干数据体,利用下式可计算出相关系数
5(t,d max)=
∑
k=t+N/2
k=t-N/2
G k H k+d
∑
k=t+N/2
k=t-N/2
G2k H2k+d
max
式中:d为倾角;t为时间;G,H为地震道数据对。

在三维相干数据体的计算过程中,计算参数的选择十分重要,计算的方向可以有多重选择,可以沿Inline或Crossline方向,也可以同时沿几个方向,参与计算的相邻道数可以选3,5,7等。

时窗的选择十分重要,太大将模糊了相邻道之间的差异,太小则难以计算出这种差异。

一般来讲,时窗的长度以与子波的周期长度大体相当效果最好。

地震振幅频率参数提取和分析的原理
振幅参数分析
振幅参数包括均方根振幅、瞬时振幅、振幅极大值、振幅极小值等十多种参数。

地震反射波的振幅是地震动力学的主要特征之一,也是油气预测的重要信息之一。

振幅的纵、横向变化包含了反射界面上、下地层的岩性、岩层厚度、孔隙率及所含流体性质等方面的信息。

岩石孔隙、裂缝中含有油气时将使岩石的速度降低,从而导致反射界面反射系数的变化,在地震剖面上反映为反射波振幅的变化。

反之,从地震振幅或能量的变化可以预测裂缝的发育情况。

频率参数分析
地震波的频率同样包含着关于岩性和油气的信息,影响频率的主要因素有:岩石的结构和岩石的含油气性。

富含油气的较厚储集层,在频率剖面上会出现低频阴影,而含油气的薄储集层在频率剖面上则会出现反射频率偏高或偏低现象。

频率参数包括瞬
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时频率、能量加权瞬时频率、主频、中心频率等参数。

某些参数对某些储层环境比另外的参数更敏感,而另一些参数又能更好地揭示不易探测的地下异常,因此,利用这些信息预测裂缝时,需要进行大量的实验,在井控的条件下分析和对比各种参数沿着目标层的变化,以识别由油气引起的参数异常和非油气引起的参数异常。

在车古201地区的应用
研究区特点
车古201潜山位于车西洼陷北部潜山带的东部,东西紧靠大王北及车西洼陷,具有十分优越的油源条件。

潜山储层以裂缝、溶孔等次生孔隙为主,为油气的聚集提供了良好的储集空间。

裂缝以高导缝为主,缝洞部分开启,呈串珠状分布,储层非均质性强。

断层和不整合面控制和影响储层的发育。

该潜山目前已完钻探井4口,上报控制储量2107×107t ,但储层的横向变化大,其裂缝的发育程度制约着油藏的形成及富集高产。

图1为该区T g1等t 0图,可以看出潜山主体呈北西向的背斜形态,区内
主要发育北东向的正断层。

图1　研究区T g 1等t 0图
目前该区三维地震资料信噪比较高,可以解决区域构造研究问题,但无法对古生界潜山内幕的岩性进行描述以及解释裂缝的发育程度。

为了对该区潜山油藏进行精细可靠的描述,提出新的勘探目标
和上报石油地质储量。

在研究区80km 2
范围内,利
用该区三维地震资料进行测井约束地震反演处理、地震吸收系数分析、地震参数提取分析等研究工作,进行有利储层的预测和评价,取得了较好的效果。

地震资料吸收衰减分析技术的应用效果
首先对能量吸收软件中的参数进行实验,分析各项参数对输出结果的影响。

通过实验验证,分析时窗参数对分析结果的影响最大。

分析时窗越小,分析的质量越高,但也不能过小,因为时窗减小,地震信号的信噪比将降低,输出的结果将不稳定。

通过多次实验并与钻井进行对比和分析,40m s 时窗较合适,所得结果与测井解释有利储层吻合较好。

滑动时窗参数的大小对分析结果的影响较小,滑动时窗加大,将使输出结果纵向分辨率降低,为此,选择较小滑动时窗:4ms 。

频率参数对分析结果影响也较大,在有效频带内,频带越宽,分析结果的纵向分辨率越高,根据频谱分析结果,该参数取8～50Hz 最佳。

根据以上实验和分析所得的参数,对研究区80km 2地震资料进行能量吸收分析,得到吸收系数数据体。

根据过井吸收系数剖面分析,研究层段八陡组—上马家沟组和冶里—亮甲山组测井解释有利储层段与高吸收系数段对应良好,说明该区地震数据的能量吸收数据较好地反映了目的层段储层的裂缝发育程度及含油气信息,可以作为该区有利储层评价的一项重要参数。

针对上述两个主要研究层段,由吸收系数数据体作出沿层平均吸收系数平面分布图(图2、图3)。

由图中可以看出,吸收系数分布与钻井
图2　八陡组-上马家沟组吸收系数平面图
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石油地球物理勘探2002年　
图3　冶里—亮甲山组—凤山组吸收系数平面图
数据有良好的对应关系:八陡组—上马家沟组层段,CG201井、CG202井位于吸收系数高值区,CG203井位于次高值区,CG 20井位于低值区。

因此,预测有利储层平面分布范围为成片、成带性较好的吸收系数高值区,这些有利区域与区内几条主要断层近平行分布,说明断层对该区的裂缝形成起到了主要的控制作用。

分析冶里—亮甲山组至凤山组层段,吸收系数的平面分布也有相似的规律。

地震反演速度信息预测裂缝储层的应用效果
经统计分析,该区声波测井资料具有一定的识别
储层的特征,低速层段对应泥岩和高泥质含量灰岩、白云岩,有利储层多数位于中高速段,最高速层段
对应致密灰岩、白云岩。

因此,应用声波测井资料进行约束反演处理是可行的。

通过对约束地震反演波阻抗进行分析,其分辨储层能力较高,储层空间展布特征明显;井旁反演结果反映的地层属性与测井曲线显示的属性吻合良好,特征属性分布自然,并与实际地震反射资料及构造因素具有较好的相关性,取得了较好的反演效果(图4)。

八陡组上部裂缝储层对应相对高阻抗层;八陡组下部至马家沟组裂缝储层对应中等偏高阻抗层,低阻抗层与高泥质含量层对应,而最高阻抗层应该是较致密碳酸盐岩地层的反映;冶里—亮甲山组—凤山组裂缝储层也对应中等—较高阻抗层,其中凤山组底部地层对应波阻抗最高值段,该段地层为较致密的碳酸盐岩。

裂缝储层自上而下阻抗值逐渐增加。

地震资料相干分析技术识别断裂系统
经过仔细的参数选择和反复实验,采用64ms 时窗,3×5网格计算了三维相干数据体,无论从剖面还是从切片以及沿层切片上,大小断裂系统比较清晰地展示出来,从而为该区尤其是目的层的断层解释奠定了基础。

同时,为分析该区的主应力方向以及裂缝发育的大致方向和范围指供了依据。

在八陡组—上马家沟组沿层相关系数平面分布图中(图5),地震解释的断裂系统与相关值小的条带有较好的对应关系;通过与钻井情况的对比分析,
CG201、CG202等钻遇裂缝发育区,在相关图上位于
相关低值区。

因此,
认为断层以外的其他相关值小的图4　CG 203井-CG 201井反演波阻抗剖面
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图5　八陡组—上马家沟组沿层相关系数平面分布图
区域与裂缝发育程度有一定的相关性。

从该图上还可以看出,在潜山主体的背斜核部区域和断层附近裂缝较发育。

冶里—亮甲山—凤山组沿层相关系数平面分布也有相同的规律。

地震振幅频率参数提取和分析应用效果
从提取的八陡组—上马家沟组振幅特征参数图上(图6)可以看出,CG 201、CG 202、CG 203井位于中强振幅区,而车古20井位于弱振幅区;冶里—亮甲山组底—凤山组上部振幅特征参数图也有相同的规律。

因此,推测中强振幅区为有利含油气区。

从提取的八陡组—上马家沟组主频特征参数图上(图7)可以看出,钻遇裂缝发育区的CG201
、
图6　八陡组—上马家沟组沿层振幅参数平面分布图
CG 202、CG 203井位于中低频率区,而钻遇裂缝欠发育区的CG 20井位于较高频率区。

因此,推测中低频率区为裂缝发育区和有利含油气区。

图7　八陡组—上马家沟组沿层频率参数平面分布图
应用效果综合分析
为了使储层预测的结果更为可靠,将反演波阻抗数据体和吸收系数对应分析,并以地震振幅频率参数等其他资料作为参考。

首先对有利储层波阻抗特征统计分析。

有利储层的速度和波阻抗特征统计是应用反演结果进行储层预测的基础,为此,根据区内4口井的测井、录井资料及测井解释有利储层数据对目的层段的波阻抗特征进行统计分析。

统计结果如下:八陡组—上马家沟组波阻抗值范围为1.6×107～1.787×107;冶里亮甲山组—凤山组的波阻抗值范围为 1.72×107
～1.86×107。

根据上述统计结果,分别对表中两个目的层段进行随机模拟地震反演数据体的计算,得到了包含有利储层阻抗值的沿层数据体,在此基础上计算出各自的有利储层厚度图(由随机模拟地震反演预测)。

将该厚度图与测井解释有利储层厚度比较,由于地震资料分辨率较低以及有利层与非有利层阻抗值有重叠区的影响,厚度值普遍偏大。

因此,有必要用其他资料对其进行进一步的分析改进,以便去伪存真。

因此,利用吸收系数数据体,对上述两个有利层段进行计算,得到了包含有利储层吸收系数值(高吸收系数)的沿层数据体。

将该数据体与随机模拟地震反演数据体进行交会计算,得到了既符合有利储层波阻抗值范围,又满足吸收系数高值区条件的交会数据
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体,并计算出厚度图,最终获得了较为精确的有利储层厚度图。

再用钻井数据对所得到的厚度图稍做校
正,最后得到综合预测的有利储层厚度分布图(图8、图9)。

可以看出有利储层的分布形态与断层近平行。

图8　八陡组—上马家沟组有利储层厚度图(单位:
m)
图9　冶里—亮甲山组—凤山组有利储层厚度图(单位:m )
总之,对该区古生界潜山的裂缝储层预测研究中,从多方法多技术手段入手,综合上述反演处理、地
震吸收分析及地震参数分析等技术,并结合该区地质特征和钻井地质资料和测井资料,进行综合分析评价,预测了两套储层的有利分布范围和有效厚度,对
古生界潜山储层的分布规律研究达到了定量的要求,为该区上报探明储量提供了较可靠的依据,其成果对该区下一步勘探将起到指导作用。

该套方法的应用达到了预期的地质效果。

结 论
(1)地震能量吸收分析技术在该区应用取得了较理想的效果,其结果较准确地反映了目的层段储层的裂缝发育程度及含油气信息,成为该区裂缝储层评价的重要参数。

该技术对同类油藏的储层预测具有一定
的指导作用,有较大的推广使用价值。

(2)随机模拟地震反演处理技术在该区的应用取得了较好的反演效果,为裂缝储层定量预测提供了较理想的速度资料。

(3)地震相干和振幅频率属性参数对该区的构造及裂缝储层有一定反映,在储层及含油气性预测时可以作为参考。

(4)综合运用反演地震速度、地震吸收系数、地震振幅频率参数、地质、构造解释、钻井等多种资料预测裂缝储层平面分布有很大的推广价值。

参考文献
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地质大学出版社,1997
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1991
(本文编辑:任敦占)
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　第37卷　增刊 王秀玲等:潜山裂缝储层地震多信息综合预测方法及应用实例
满益志　工程师,1973年生,1996年毕业于江汉石油学院计算机应用系。

现在塔里木勘探开发研究院从事地震资料解释和速度研究工作。

陆昌平　工程师,1967年生,1990年毕业于中国地质大学应用地球物理专业。

现从事地震数据采集方法研究工作。

黄青宇　工程师,1966年生,1992年毕业于成都地质学院应用地球物理专业。

现在青海油田分公司勘探开发研究院从事地震资料处理工作。

赵永义　1985年毕业于重庆石油专科学校,1998年毕业于兰州大学计算机应用软件专业。

现在西北地质研究所从事地球物理方法研究及软件开发工作。

梁顺军　工程师,1957年生,1985年毕业于西南石油学院勘探系地质和构造专业。

现在塔里木勘探开发指挥部研究中心从事新疆、四川等地高陡构造地震资料综合解释工作。

宋玉龙　高级工程师,1963年生,1984年毕业于西南石油学院物探专业,2001年获同济大学固体地球物理硕士学位,现在中国科学院攻读博士学位。

罗　肇　1968年生,1991年毕业于石油大学物探专业。

现在吐哈油田公司勘探处从事物探技术管理和监督工作。

孙鹏远　1975年生,2001年获吉林大学地球探测与信息技
术专业硕士学位。

现在吉林大学攻读博士学位,主要从事地震波场正演模拟、A V O正反演理论和方法等的研究工作。

王秀玲　工程师,1969年生,1992年毕业于南京大学地球科学系构造地质及地球物理专业,获学士学位。

现从事地震资料特殊处理方法研究和地震资料解释、油藏描述工作。

晋为真　工程师,1971年生,1993年毕业于江汉石油学院物探专业。

现在江苏油田地质调查处从事方法研究及地震资料处理工作。

王西文　高级工程师,1956年生,1982年毕业于西安地质学院,1987年在该校硕士研究生毕业后留校任教,1989年调入西北石油地质研究所,1997年进入中国科学院攻读博士学位。

现在中国石油勘探开发研究院西北分院地球物理研究所工作。

高喜龙　高级工程师,1989年毕业于西南石油学院勘探系,长期从事综合地质研究工作,目前为中国科学院广州地球化学研究所在读博士研究生。

张天伦　副教授,1941年生,1965年毕业于成都地质学院地球物理勘探专业。

现在西南石油学院从事石油物理勘探的教学和科研工作。

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