基于HTI介质各向异性正演的裂缝预测属性优选

基于HTI介质各向异性正演的裂缝预测属性优选

孙炜;何治亮;李玉凤;周雁

【摘要】纵波方位各向异性裂缝预测方法应用较为广泛,通过对不同方位角地震数据的属性求取来拟合各向异性椭圆,从而预测储层裂缝的分布特征.为了优化目前方位各向异性裂缝预测方法应用中地震属性的求取和优选过程,提出了采用基于HTI 介质的各向异性正演来实现方位各向异性椭圆拟合地震属性优选的新思路.以测井裂缝信息为基础,进行井上各向异性正演;对正演模拟道集进行各种地震属性的求取和裂缝敏感性分析;将优选出的最佳敏感属性用于各向异性椭圆拟合和裂缝分布特征预测.松辽盆地南部某地区火山岩储层的实际应用试验结果表明,基于各向异性正演优选属性的裂缝预测结果与测井裂缝信息吻合较好,验证了该方法的合理性和有效性.

【期刊名称】《石油物探》

【年(卷),期】2014(053)002

【总页数】9页(P223-231)

【关键词】HTI介质;各向异性正演;各向异性椭圆拟合;地震属性优选;储层裂缝预测【作者】孙炜;何治亮;李玉凤;周雁

【作者单位】中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院构造与沉积储层实验室,北京100083;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院构造与沉积储层实验室,北京100083;中国石油化工股份有限公司胜利油田物探研究院,山东东营257022;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院构造与沉积储层实验室,北京100083

【正文语种】中文

【中图分类】P631.4

预测储层裂缝分布特征的最终目的是得到裂缝的发育程度和方向,从而指导后续的

勘探开发工作。目前,基于纵波方位各向异性的裂缝预测方法是能够解决裂缝预测

难题的技术手段之一。国内学者对此开展了较多的应用研究，如：曲寿利等[1]较

早地论述了纵波方位各向异性裂缝预测在实际应用中的诸多技术细节;乐绍东[2]利

用纵波方位各向异性裂缝检测技术较为准确地预测了川西坳陷上三叠统须家河组的裂缝分布特征;喻岳钰等[3]利用瞬时频域衰减属性的方位各向异性,在碳酸盐岩裂缝预测中取得成功;姜传金等[4]基于纵波阻抗、频率衰减的方位各向异性信息,准确预测了松辽盆地北部徐家围子断陷营城组火山岩的裂缝发育情况。此外,尹志恒等[5]

和刘振峰等[6]等对国内外纵波方位各向异性裂缝预测的科研实践做了详细的调研。总体来看,纵波方位各向异性裂缝预测技术在不同岩性地层的裂缝预测研究中得到

越来越广泛的应用[7-8]。

前人应用研究成果表明,利用纵波方位各向异性预测裂缝的发育特征是行之有效的。但是,在选取用于各向异性椭圆拟合的地震属性时,研究人员往往采用两种思路:一是经验性的地震属性优选;二是计算出若干种地震属性数据体,分别进行各向异性椭圆

拟合并求取出裂缝分布特征,再通过对比各种计算结果与测井裂缝信息的吻合度来

确定合适的地震属性。这两种方法中,第一种方法带有人为主观因素,第二种方法则

会极大地增加科研工作量。那么,如何合理、简便、有效地进行地震属性优选,成为

影响方法应用效果的实际问题。

在地震储层预测研究中,人们经常通过正演模拟的方式来确定对储层最为敏感的地

震属性。相似地,针对裂缝的各向异性正演应当也同样可以进行裂缝敏感属性的优

选。但是,目前将各向异性正演与方位各向异性裂缝预测方法相结合的已发表文献尚不多见。

我们将各向异性正演引入方位各向异性裂缝预测中,解决该方法在实际应用中的地震属性优选问题。首先,结合测井、试油信息进行基于HTI介质的正演模拟,得到含有方位各向异性信息的井旁地震道集;然后,对正演地震道集进行多种地震属性的计算和裂缝敏感性分析;最后,将优选出的最佳敏感属性用于各向异性椭圆拟合和研究区储层的裂缝预测。实际数据的应用试验结果表明,基于HTI介质的各向异性正演能够有效指导用于各向异性椭圆拟合的地震属性优选,优化方位各向异性裂缝预测方法的应用过程。

1 原理及思路

1.1 方位各向异性裂缝预测原理

地层重力压实作用的存在,使高角度裂缝比低角度裂缝更容易保存下来,同时,高角度裂缝对裂缝型油气藏的贡献也远远大于低角度裂缝。因此,与表征高角度裂缝的HTI介质的相关研究就变得意义重大。Ruger[9-11]在HTI介质Thomsen系数的基础上,得到图1所示模型中纵波速度以及反射系数随方位角和入射角变化的公式:

(1)

式中:i为入射角;φ为方位角;RP(i,φ)为与入射角i和方位角φ相关的纵波反射系数;Z=ρα为纵波波阻抗(ρ为介质密度,α为纵波速度);为上、下地层波阻抗之差与平均波阻抗的比值;G=ρβ2为横波切向模量(β为横波速度);ε(V),δ(V)和γ为介质的各向异性系数;Δ[·]表示上、下界面物理量之差;表示上、下界面物理量之均值。

图1 Ruger[9-11]的公式(1)对应的地质模型

当入射角较小时,(1)式中的最后一项可以略去。略去最后一项并令

(2)

则(1)式变为

(3)

式中:Biso为各向同性项;Bani为各向异性项。

当地震数据包含3个或3个以上不同入射角、方位角振幅信息时,结合子波可以得到对应的不同入射角、方位角的反射系数。此时,通过求解超定方程组可以得到Biso和Bani,然后利用Biso和Bani这两项实现方位各向异性椭圆的拟合。Mallick等[12]认为,由各向同性项和各向异性项拟合出来的椭圆可以用来表征裂缝的发育特征,裂缝的发育程度由拟合椭圆的长、短轴之比来量化,裂缝的方向则由椭圆的长轴或短轴予以指示。

1.2 各向异性正演原理

裂缝的地震特性受裂缝的倾角、开度、延伸和充填物等众多因素影响。因此,当岩石含裂缝后其物理特性将变得更为复杂,选择合适的等效介质模型是进行各向异性正演的基础。目前,关于裂缝的等效介质模型有Hudson模型[13]、Thomsen模型[14]以及Eshelby-Cheng模型[15]。本文各向异性正演选用的是Hudson模型,通过对含有薄硬币状的椭球缝隙或包含物的弹性固体中的平均波长的散射理论分析得到。其模型基于如下假设[16]:①从形状上,理想化的裂隙形状为硬币状,即高宽比要小,裂隙彼此之间是隔离的,隙间不存在流体流动;②介质包含裂隙半径及缝隙间距远小于地震波长的定向疏排列裂隙;③裂缝包体内所含气体、液体或其它物质的体积模量和剪切模量比围体的小。

其等效的刚度系数为

(4)