濰北凹陷火山巖儲層地震預測方法研究

頓宗萍 李 琴 劉群強

（中國石油化工股份有限公司 勝利油田分公司物探研究院，山東 東營 257000）

0 引言

目前國內外許多地區發現了含油氣火山巖，包括侵入巖、噴發巖和火山碎屑巖等；而且，在一些地區火山巖儲層是良好的油氣產層。但火山巖不僅巖性復雜，礦物成分多變，主要儲集空間有原生氣孔、溶蝕孔隙、構造裂縫等多種類型，其儲集性能受多種因素控制，差別較大。由于其復雜的非均質性，目前對火山巖儲層預測方法的研究一直是一個難題，也是制約火山巖勘探的主要因素。

近年來，多口井在濰北凹陷孔三段火山巖儲層中獲得工業油流，預示火山巖油氣藏也是重要勘探領域。濰北凹陷孔三段火山巖為基性火山巖，以安山玄武巖和玄武巖為主，其中原生孔隙、風化裂縫和構造裂縫是主要的儲集空間類型。通過巖芯測試的物性數據分析認為濰北凹陷火山巖儲層具有一定的儲集能力，儲層大部分屬于中孔低滲性儲層，但是儲層非均質性比較強。通過研究認為濰北凹陷孔三段火山巖儲層發育的控制因素主要有火山巖相、風化作用、構造活動以及中低溫熱液和地下水活動，其中的火山巖相、風化作用和構造活動對儲層改造起到重要作用。

根據火山巖儲層上述特征，可以確定儲層預測的要點是：①應用已鉆井資料結合地震特征識別火山巖巖相，研究儲層發育有利相帶。②通過曲率屬性分析技術，預測火山巖構造裂縫發育帶，研究構造裂縫發育區。③采用多屬性綜合分析技術，提取并優選地震屬性、結合K—L變換的多屬性分析優化方法，預測火山巖風化剝蝕區，研究孔隙發育及有利儲集相帶。

1 火山巖儲層預測

1.1 巖相劃分

火山巖巖相是指地下巖漿通過火山通道噴出地表后在空間上的分布格局、產出方式以及這些產物所呈現的外貌和特征。火山巖相能夠揭示火山巖空間展布規律和不同巖性組合之間的成因聯系。不同相帶其產物的巖性特征、巖性組合、物性特征等必然存在差異,應用已鉆井資料結合地震特征識別等技術可以識別火山巖相。

1.1.1 火山通道相

火山通道相是深層熔巖運移到地表的通道，一般受深大斷裂的控制,通道相有明顯刺穿下部圍巖的特點。通道內部具有柱狀反射、在該區西北部地震上呈柱狀特征，其內部為空白、雜亂、斷續反射、火山錐的蘑菇狀外形，推測為火山通道相。

1.1.2 爆發相

爆發相是火山噴發前或同時形成的,由火山強烈爆發形成的火山碎屑在地表堆積而成。在火山爆發時,爆發相為短時期內快速堆積而成,成層性差,因而會造成變振幅、斷續、雜亂反射、丘狀、波狀外形為主的反射特征。在凹陷中部地震上表現為中低頻、強振幅、丘狀反射特征，推測為爆發相。

1.1.3 溢流相

溢流相是以粘度小、易流動的基性、中性、酸性熔巖噴發到地表以后沿地表流動過程中,熔漿逐漸冷凝、固結而形成的相帶,它們可以形成面狀泛流的熔巖被,也可形成線狀流動的熔巖流。其產狀與地層界面相近。在該區地震上呈強振幅、低頻的反射特征，分布穩定，分布范圍大。

1.1.4 火山沉積相

火山沉積相是火山巖和沉積巖的過渡相帶,是火山噴發和正常沉積共同作用的產物，遠離噴發中心部位,一般包括凝灰質砂泥巖、各種火山巖和沉積巖互層等。因此該相帶既有沉積巖的反射特征,也具有火山巖的反射特征。在該區地震上表現為中高頻、強振幅，層狀反射特征。

根據已有鉆井資料結合地震特征識別等可確定各個區帶的火山巖巖相，該區火山巖巖相主要為溢流相、火山口—火山通道相、爆發相等類型。溢流相和火山沉積相幾乎全區間互發育；推測在凹陷西北部發育火山通道相，凹陷中部局部發育爆發相。從原生孔隙來分析，爆發相和火山通道相是最有利巖相帶，溢流相其次，火山沉積相儲層物性較差。

1.2 預測構造裂縫發育帶

構造裂縫是本區火山巖油藏最重要的儲集空間，其分布受區域構造活動控制，在斷層交叉、彎曲及局部隆起部位，容易發生應力集中導致剛性形變產生大量裂縫。由于曲率屬性對地層的彎曲程度非常敏感,而地層的非塑性彎曲程度又與裂縫發育狀況高度相關,所以曲率屬性能成為識別裂縫發育帶的有效工具。

曲率是用來表征層面上某一點處變形彎曲的程度。層面變形彎曲越厲害，曲率值就會越大。平面曲線的曲率就是是針對曲線上某個點的切線方向角對弧長的轉動率，通過微分來定義，表明曲線偏離直線的程度。K=lim|Δα/Δs|，Δs趨向于0的時候，定義k就是曲率。地震曲率屬性定義為一個用來量化層界面偏離平面程度的三維層面屬性。對曲率屬性的分析有助于減少區域傾角的影響，同時突出小尺度的地質現象如裂縫。構造層面的曲率值反映巖層彎曲程度的大小，因此巖層彎曲面的曲率值分布，可以用于評價因構造彎曲作用而產生的縱張裂縫的發育情況。

曲率是描述曲線或曲面上任一點的彎曲程度,曲率越大則越彎曲。曲率屬性有包括高斯曲率、平均曲率、最小曲率、最大曲率、傾角曲率和走向曲率等。每一種曲率屬性都可以從不同角度描述地層界面的形態信息。

圖1 濰北凹陷孔三段火山巖裂縫預測圖

對比各曲率屬性圖，最大正曲率與極大曲率屬性均能較好的刻畫該區構造裂縫發育帶的分布規律，且曲率屬性中的曲率異常特征與裂縫發育帶符合度較高。經過與多口井實鉆結果對比，最大正曲率屬性在刻畫該區構造裂縫時比其它曲率屬性具有更高的符合程度。昌36、昌73、昌81火山巖滲透率達到60毫達西以上，曲率圖上為高值，昌21、昌61、昌43、昌4、昌62等多口井火山巖滲透率小于5毫達西，曲率屬性圖上均為低曲率值，曲率屬性圖與已鉆井物性統計基本吻合。曲率高值區推測為構造裂縫發育帶，曲率高值基本沿著斷層周邊分布，說明越靠近斷層，構造裂縫越發育，共預測構造裂縫發育帶85km2。

2.3 多屬性綜合預測火山巖風化剝蝕區

火山巖橫向變化快，非均質性較強，井控程度低，儲層預測難度大。采用多屬性綜合分析技術，提取并優選地震屬性、結合K—L變換的多屬性分析優化方法綜合預測火山巖風化剝蝕區。

圖2 濰北凹陷孔三段火山巖頂部孔隙預測圖

地震屬性是反映地震波的特征參數,它是指從地震數據中導出的關于幾何學、運動學、動力學及統計特性的特殊度量。地震屬性分析是儲層預測的有效手段之一。但是,地震屬性是多種復雜地質因素或參數的綜合反映,特別是單一地震屬性在進行儲層預測時多解性強。針對上述問題,需要從繁多的地震屬性中優選有效的多種屬性同時參與儲層預測,采用多屬性分析技術,來降低多解性,提高地震儲層預測精度。

根據對濰北地區孔三段火山巖頂部井孔標定情況確定地震反射時窗,分別提取了振幅、頻率、時間、相位、波形類的地震屬性等幾十種,用已知井的儲層物性與每個地震屬性做相關分析,優選相關系數較高、對物性變化敏感的12種地震屬性。由于優選出的屬性并不全是相互獨立的,這樣就造成地震信息的重復、冗余,因此需要對優選出的 12種地震屬性利用 K—L變換多屬性分析優化方法進一步優選,然后進行儲層預測,得到該區火山巖的儲層預測圖。

3 應用效果

本文重點討論了基于地震資料進行的火山巖巖相劃分、應用曲率屬性進行構造裂縫預測以及多屬性綜合預測火山巖風化剝蝕區等方法。根據本研究成果指導鉆探，通過對鉆遇孔三段火山巖部分鉆井資料對比，實鉆結果與預測基本吻合，從而證實該研究方法可有效指導勘探開發實踐。

4 認識與結論

4.1 研究區火山巖相可劃分為火山口—火山通道相、溢流相、爆發相三種亞相。其中，溢流相和火山口—火山通道相為有利的儲層相帶。

4.2 由于曲率屬性對地層的彎曲程度非常敏感，而地層的非塑性彎曲程度又與裂縫發育狀況高度相關，因此曲率屬性可以作為識別裂縫發育帶的有效手段。

4.3 在使用多屬性分析技術進行儲層預測時，應根據不同研究區域的地質特點，在試驗的基礎上選擇相應的地震屬性參數。

4.4 地震屬性的種類較多，需要優選使用。基于K—L變換多屬性分析優化方法在眾多的地震屬性參數中，能夠剔除同類型相似度較高的屬性。

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