地震曲率體技術在九龍山氣田珍珠沖組礫巖儲層裂縫預測中的應用

陳 勝，曾慶才，包世海，黃家強，姜 仁，常 鑫，李新豫，葛 蘭

(中國石油勘探開發研究院廊坊分院，河北 廊坊 065007)

地震曲率體技術在九龍山氣田珍珠沖組礫巖儲層裂縫預測中的應用

陳 勝，曾慶才，包世海，黃家強，姜 仁，常 鑫，李新豫，葛 蘭

(中國石油勘探開發研究院廊坊分院，河北 廊坊 065007)

礫巖儲層作為一種特殊巖性儲層，具有非均質性強，受裂縫發育帶控制作用非常明顯的特點。提出應用地震曲率體技術對礫巖儲層的裂縫發育程度和分布狀況進行預測的方法，闡述了地震曲率體裂縫預測技術的原理，應用該方法對四川九龍山地區礫巖儲層進行了裂縫預測，進而對該地區天然氣富集區帶進行了預測，預測結果與實鉆結果和巖心觀察結果十分符合，說明用地震曲率體技術對該地區進行裂縫預測是可行的。

曲率體；裂縫預測；礫巖儲層

近年來，隨著我國以構造圈閉油氣藏勘探占主導地位的結束,實現油氣的增儲上產和開拓油氣勘探新局面的重任主要就落在復雜性油氣藏的勘探上,裂縫性油氣藏受裂縫發育的密度、方向、強度等因素控制作用十分明顯，因而儲層裂縫預測對于我國油氣的勘探開發有著重要意義。

九龍山氣田區域構造位于四川盆地川北古中坳陷低緩構造區內梓潼-通江凹陷帶中，九龍山至中壩構造群的東部，地面為一大型背斜構造。珍珠沖組為一扇三角洲沉積，儲層非均質性較強。九龍山氣田珍珠沖組儲層以砂巖、含礫砂巖和砂礫巖體為主，儲層中孔隙、溶洞及裂縫均較發育，表現為裂縫-孔隙型儲層，儲層物性無論在縱向上還是橫向上均有較強非均質性。該地區礫巖儲層與致密礫巖之間的波阻抗差異非常小，常規波阻抗反演和屬性分析等儲層預測技術不能滿足該地區儲層預測和含氣檢測的需要。由于礫巖脆性較大,巖層中易于形成小斷層和與之相關的構造縫,而裂縫在起到溝通作用的同時也對儲層的空隙度和滲透率起著重要的控制作用。因此，裂縫對該地區優質儲層的展布和高產富集區具有明顯的控制作用。為此，筆者基于九龍山氣田珍珠沖組氣藏與裂縫的關系及其地質特征，利用地震曲率體技術對其裂縫分布情況進行預測。

1 地震曲率體技術原理

地震曲率體技術是基于裂縫的生成機理而形成的一種用于描述裂縫分布情況的數學方法。曲率是用來刻畫線或面的彎曲程度的物理量，曲率值越大意味著曲面彎曲程度越大，曲面彎曲程度越大則地應力越大，一般來說，地應力越大的地方裂縫和斷層越發育[1]。因此，曲率在一定程度上控制了裂縫發育的密度、強度和方向，同時在一定程度上也控制了氣層厚度及與之有關的裂縫空隙度和滲透率。根據該原理，通過求取地震同向軸的曲率值，進而對儲層裂縫發育情況進行預測和評價。曲率是構造應力的表現形式，而褶皺、斷層及與之相關的裂縫均是構造應力的產物，而對于某一特定時期的地層在一定范圍內應具有同一應力場。因此，應用地震曲率體技術能夠預測儲層的裂縫分布情況。

2 曲率計算方法

對于一條曲線，其曲率可定義為：

(1)

式中，K為曲率；φ為曲線上某點的切線方向角；s為方向角所對應的弧長。

由式(1)可知，曲率和曲線的二階導數有關，無正負之分，但在地震勘探中則應通過正負的定義來代表不同的地質意義[2]：①當曲率為零時，地層為一平面；②當曲率為正時，地層為背斜、隆起等正構造；③曲率為負時，地層為向斜、凹陷等負構造。

由于真實的地層界面為三維空間，因而可將二維曲線定義推廣到三維曲面上，任何一個切割地層界面的平面都可以和地層界面確定一條曲線，而這條曲線上任意一點的曲率都可計算出來。過三維曲面上任意一點的切割平面有無窮多個，因而該點有很多曲率，在實際應用中最有意義的是與地層界面垂直相交的平面所確定的曲率，將這些曲率按不同的方法組合就可得到許多對實際生產有用的曲率，如高斯曲率、最大曲率、最小曲率、最正曲率、最負曲率、傾向曲率和走向曲率等[3]。

在較小的局部地層范圍內,地層分界面對應的空間曲面可用如下二元二次方程來近似:

z(x,y)=ax2+by2+cxy+dx+ey+f

(2)

式中，x、y、z分別代表空間坐標；a、b、c、d、e、f代表曲面參數。

由式(2)中二次多項式的系數計算，可得到高斯曲率、最大曲率、最小曲率、最正曲率、最負曲率等曲率體屬性。

3 實例應用

研究區位于川西北地區，目的層為珍珠沖組，其區域性含氣且分布較廣，主要由下部礫巖和上部多層砂體組成。受古地貌坡度控制，川西北部地區珍珠沖組體現出不同的沉積特征。在該地區沉積巨厚的扇三角洲，主要表現為顆粒粗大(礫為主)、分選差、磨圓較好。電測曲線表現為箱型特征，礫間泥質不發育，層間泥巖夾層厚度小，砂體常呈透鏡狀。其有效的儲層主要分布在扇三角洲前緣水下河道沉積微相中，該微相中巖石分選磨圓變好，礫間以充填砂質為主，取芯觀察結果表明儲層發育地區裂縫、孔洞發育。通過對該地區多口探井及生產井的分析表明，該地區儲層受裂縫控制作用明顯，該地區儲層預測及含氣檢測的關鍵在于預測裂縫發育強度及走向。

圖1 九龍山珍珠沖組最大主曲率分布圖

為了充分發揮地震資料橫向分辨率高、覆蓋面積廣的優勢，研究中用地震曲率體技術對該地區珍珠沖組的裂縫分布情況進行了預測。研究中采用的地震資料為經過疊前深度偏移的疊加縱波資料，滿覆蓋面積300km2,數據主頻35Hz左右，滿足曲率體裂縫預測要求。根據算法的不同，曲率可分為最大曲率、最小曲率、高斯曲率等，經過多次參數試驗和與已知井進行對比，最終選定最大曲率對該地區的裂縫進行預測研究，因為最大曲率屬性的密度和分布方向可以反映裂縫的發育密度和方向(見圖1)。實鉆結果表明，該地區高產井均落在圖中最大曲率值較大區域，裂縫發育，而低產井和干井則均落在最大曲率相對較小區域，裂縫發育程度低或不發育。

分析裂縫發育和含氣性好的4口開發井的過井剖面(見圖2)，發現上述井的井旁地震道同相軸均表現為一定程度的錯動、間斷、撓曲等橫向變化(如圖2中橢圓標示)，說明上述地區的地應力較大，因而是裂縫發育的有利區。分析4口裂縫發育和含氣性差的4口開發井的過井剖面(見圖3)，發現上述井的井旁道同相軸表現出平滑、連續、同向性較好等特點(圖3中箭頭所指為目的層頂界同相軸)，說明上述地區的地應力較小，因而裂縫不發育。上述分析表明，基于地震曲率體技術的裂縫預測結果與該地區的實際鉆井結果、地震數據、成像測井結果符合程度較高，因而能夠很好地預測該地區裂縫發育密度和裂縫走向等特征。

圖2 裂縫發育井的過井剖面特征

圖3 裂縫不發育井的過井剖面

4 結 語

由于曲率體屬性與裂縫之間的關系可以反映地層褶皺或彎曲變形時的應力過程，因而利用地震曲率體技術直接從疊后數據體中提取地震同相軸的曲率及由曲率擴展的各種曲率體屬性，能有效刻畫地層界面的彎曲程度、應力場分布及裂縫發育情況，具有較高分辨率[4]。應用該技術對四川九龍山地區珍珠沖組礫巖儲層的裂縫發育密度及裂縫發育方向進行了預測，預測結果與實鉆結果十分符合，說明運用地震曲率體技術對該地區進行裂縫預測是可行的，這對指導該地區的開發井位部署具有重要作用。

[1]楊午陽,鄧央,徐云澤,等.基于小波變換的曲率體屬性提取和重構方法[J].天然氣工業,2007,27(5)：55-57.

[2]李志勇,曾佐勛,羅文強.裂縫預測主曲率法的新探索[J].石油勘探與開發,2003,30(6)：83-85.

[3]王越之,宋金初，賀斌.利用曲率法預測構造裂縫方向[J].江漢石油學院學報,2004,26(4):52-53.

[4]孫尚如.預測儲層裂縫的兩種曲率方法應用比較[J].地質科技情報,2003,22(4):71-74.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.10.021

TE122.23

A

1673-1409(2012)10-N069-03