地震屬性技術(shù)在X油田儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

林偉強(qiáng)

(中國(guó)石油冀東油田公司南堡油田作業(yè)區(qū)，河北 唐海 063200)

地震屬性技術(shù)的起步階段是20世紀(jì)60年代，“亮點(diǎn)”“暗點(diǎn)”和“平點(diǎn)”技術(shù)開(kāi)始用來(lái)油氣檢測(cè)。20世紀(jì)80年代和90年代，地震屬性技術(shù)逐步成熟，多用來(lái)描述巖性、儲(chǔ)層等信息。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的快速發(fā)展，地震屬性技術(shù)也進(jìn)入了科學(xué)化、智能化的時(shí)代。如今的地震屬性類型已超過(guò)200種，每種屬性有著各自的適用性、優(yōu)勢(shì)以及不足之處，篩選難度較大。針對(duì)X油田斷塊復(fù)雜、儲(chǔ)層多變的特點(diǎn)，分析不同區(qū)塊的儲(chǔ)層發(fā)育樣式，選取不同種類的合適的地震屬性方法進(jìn)行儲(chǔ)層表征描述，取得了較好的效果。

1 地震屬性技術(shù)概述

地震屬性是從疊前或者疊后的地震數(shù)據(jù)里面推導(dǎo)出來(lái)到的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)特征的特殊測(cè)量值，不同的地震屬性對(duì)于不同的地質(zhì)環(huán)境和不同的探測(cè)目標(biāo)有著不同的作用[1-3]。地震屬性的分類主要有振幅、波形、頻率、衰減、相關(guān)、速度等，幾何屬性通常與地震層位的幾何形態(tài)，如傾角、方位和曲率有關(guān)，其計(jì)算可視為網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)學(xué)運(yùn)算。

隨著地震屬性應(yīng)用的不斷深化，越來(lái)越多的屬性被提取出來(lái)。一些屬性對(duì)某些儲(chǔ)層環(huán)境比另外的屬性更敏感，而一些屬性又能更好的揭示易探測(cè)的地下異常，因此在進(jìn)行屬性提取前要進(jìn)行篩選，經(jīng)過(guò)優(yōu)選后的地震屬性能有效的幫助解釋人員對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象尤其是特殊儲(chǔ)層的特征進(jìn)行正確的認(rèn)識(shí)[4-6]。其優(yōu)選的必要性表現(xiàn)在：①遺漏使用實(shí)際上有關(guān)聯(lián)的地震屬性儲(chǔ)層參數(shù)，勢(shì)必會(huì)降低了預(yù)測(cè)的精度；②使用無(wú)關(guān)聯(lián)的地震屬性預(yù)測(cè)儲(chǔ)層參數(shù)，可能會(huì)導(dǎo)致難以覺(jué)察的錯(cuò)誤預(yù)測(cè)結(jié)果。因此，地震屬性優(yōu)化的任務(wù)就是利用數(shù)學(xué)算法和人的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)選出預(yù)測(cè)目標(biāo)最敏感的、屬性個(gè)數(shù)最少的地震屬性或地震屬性組合，以提高地震屬性的預(yù)測(cè)精度，從而進(jìn)行精細(xì)儲(chǔ)層參數(shù)預(yù)測(cè)。

2 地震屬性刻畫砂巖發(fā)育特征

地震屬性的提取，關(guān)鍵是細(xì)化小時(shí)窗，并要保證地震屬性的近等時(shí)性。采用“基于標(biāo)準(zhǔn)層地震屬性提取技術(shù)”，就是基于尋找等時(shí)面的研究思路。該技術(shù)基于地震沉積學(xué)理念形成的一套定性儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究方法，用于預(yù)測(cè)主河道砂體(優(yōu)勢(shì)砂體)。技術(shù)基本思路是利用測(cè)井等資料對(duì)單井進(jìn)行分析，分析沉積環(huán)境，確定沉積相帶。利用測(cè)井資料標(biāo)定地震屬性，對(duì)地震屬性進(jìn)行合理解釋，推測(cè)沉積環(huán)境，確定砂巖發(fā)育區(qū)。

基于參考標(biāo)準(zhǔn)層地震屬性研究是尋找最佳的等時(shí)切片。結(jié)合精細(xì)的巖性-地震屬性標(biāo)定，優(yōu)選既符合地質(zhì)規(guī)律又與鉆井巖性高度符合的地震屬性進(jìn)行河道砂解釋，解釋結(jié)果可以定性預(yù)測(cè)河道的平面展布形態(tài)。在標(biāo)準(zhǔn)層識(shí)別和解釋的基礎(chǔ)上進(jìn)行多屬性提取和分析對(duì)比，優(yōu)選與已鉆井吻合性最好的地震屬性，并與單井相認(rèn)識(shí)的河道展布相對(duì)照，比較兩者認(rèn)識(shí)是否一致。一致的情況下就可肯定該屬性能夠反映該時(shí)期的沉積特征。

2.1 振幅屬性刻畫砂巖發(fā)育特征

對(duì)于眾多類型的地震屬性，首先要進(jìn)行屬性優(yōu)選。一般來(lái)說(shuō)，振幅類屬性比較適合于砂巖研究。地震波是地震子波與反射系數(shù)褶積的結(jié)果，而反射系數(shù)反映的是反射界面上、下地層波阻抗的差異，即巖性、物性的差異，因此地震波振幅的變化反映了地下巖性的變化。振幅類包括均方根振幅、振幅包絡(luò)、功率譜和平均能量等。振幅類屬性是最常用的展示砂體橫向展布特征的種類，適合描述砂體穩(wěn)定發(fā)育、厚度較大、具有一定規(guī)模的地區(qū)[7-8]。X油田某區(qū)域中，深層為辮狀河和三角洲沉積，具體砂體廣泛發(fā)育、規(guī)模較大等特點(diǎn)。選取均方根振幅、最大波峰振幅、最大波谷振幅等地震屬性，對(duì)其主力層進(jìn)行平面砂體展布預(yù)測(cè)，結(jié)果如圖1所示。

(a)Ed1II②1儲(chǔ)層預(yù)測(cè)最大波峰屬性疊合圖 (b) Ed1II②6儲(chǔ)層預(yù)測(cè)最大波谷屬性疊合圖

圖1中紅黃色區(qū)帶代表強(qiáng)波峰或強(qiáng)波谷發(fā)育的范圍，藍(lán)色區(qū)代表弱反射區(qū)。通過(guò)本區(qū)所有井標(biāo)定認(rèn)為，強(qiáng)振幅屬性區(qū)與砂巖發(fā)育吻合性最好，且強(qiáng)振幅屬表現(xiàn)為條帶狀，土豆片狀，與地震相手工解釋的砂體分布基本是一致。

2.2 多屬性融合刻畫砂巖發(fā)育特征

地震沿層屬性是刻畫砂體展布特征的常用方法，但沿層屬性種類繁多，適用性和刻畫精度各有不同。尤其是，曲流河河道遷移擺動(dòng)頻繁，砂體橫向展布復(fù)雜多變，僅靠單一的地震屬性，難以精確的刻畫曲流河沉積的砂體發(fā)育特征。為解決上述難題，建立了“沿層屬性提取-沿層屬性優(yōu)選-多屬性模式識(shí)別-精細(xì)砂體刻畫”的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)流程，并從X油田某區(qū)域淺層目前的開(kāi)發(fā)井出發(fā)，定量分析地震屬性與儲(chǔ)層之間的規(guī)律性關(guān)系。

選用Geoeast軟件，在精細(xì)層位追蹤解釋的基礎(chǔ)上，沿層批量提取目的層振幅類、頻譜類、瞬時(shí)類等50余種屬性，通過(guò)人工交匯圖分析法進(jìn)行沿層多屬性優(yōu)選(圖2(a))，利用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法(RBF-Radial Basis Function)進(jìn)行多屬性模式識(shí)別(圖2(b))，最終篩選出幾種最合適的屬性方法進(jìn)行融合，通過(guò)預(yù)測(cè)已投生產(chǎn)井點(diǎn)的砂體厚度，并進(jìn)行反復(fù)校正，直到達(dá)到絕大部分井點(diǎn)目標(biāo)誤差之內(nèi)。

(a)人工交匯圖多屬性優(yōu)選 (b)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

通過(guò)這種多屬性融合的方法對(duì)X油田某區(qū)域淺層展開(kāi)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示該區(qū)物源為北物源。曲流河河道寬160～520 m，邊灘壩長(zhǎng)150～500 m，壩寬100～300 m(圖3(a))；辮狀河河道寬100～600 m(圖3(b))，提高了該區(qū)域的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度，尤其是對(duì)于曲流河的儲(chǔ)層刻畫更加精細(xì)，也更加符合該區(qū)實(shí)際生產(chǎn)井的砂體厚度分布特征。

(a)NmⅢ①5儲(chǔ)層預(yù)測(cè)多屬性融合疊合圖 (b)NgⅡ6-2儲(chǔ)層預(yù)測(cè)多屬性融合疊合圖

3 地震屬性刻畫火山巖發(fā)育特征

隨著X油田油氣勘探的開(kāi)發(fā)深入，火山巖油氣藏成為了油氣勘探開(kāi)發(fā)的新領(lǐng)域之一。開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中火山巖試油有油零星井點(diǎn)出油的特征，但沒(méi)有規(guī)模成藏建產(chǎn)，因此系統(tǒng)梳理火山巖儲(chǔ)層，并評(píng)價(jià)其賦存油氣的潛力是X油田下步產(chǎn)建的重要領(lǐng)域[9]。

X油田某區(qū)域火山巖發(fā)育較廣，是在火山噴發(fā)模式指導(dǎo)下，應(yīng)用井震聯(lián)合識(shí)別技術(shù)，刻畫火山巖空間分布，利用地震屬性對(duì)火山儲(chǔ)層發(fā)育狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)與描述。通過(guò)研究和篩選，運(yùn)用相干體、螞蟻體、玫瑰圖、平均瞬時(shí)頻率等地震屬性技術(shù)建立綜合預(yù)測(cè)模型[10-14]，預(yù)測(cè)火山巖展布范圍，精細(xì)刻畫不同空間尺度裂縫的展布特征和分布規(guī)律，實(shí)現(xiàn)裂縫溝通半徑的合理預(yù)測(cè)。其中，裂縫發(fā)育區(qū)域的識(shí)別是關(guān)鍵：大尺度上利用地震屬性(相干體、螞蟻體、曲率體、玫瑰圖等)識(shí)別裂縫發(fā)育區(qū)域(圖4、圖5)；小尺度上依據(jù)地質(zhì)、地震、測(cè)井、應(yīng)力等資料，基于構(gòu)造、巖相模型，以地震相干數(shù)據(jù)體為軟數(shù)據(jù)、單井裂縫分析資料為硬數(shù)據(jù)，建立火山巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育帶模型、大尺度縫模型、小尺度縫模型和相應(yīng)的流體動(dòng)力學(xué)模型，精細(xì)刻畫了不同空間尺度裂縫的展布特征和分布規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了裂縫溝通半徑的合理預(yù)測(cè)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)研究區(qū)裂縫系統(tǒng)的精細(xì)刻畫和定量表征，為該區(qū)高效建產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)基礎(chǔ)。

相干體屬性基本原理：在地下出現(xiàn)斷層、地層巖性突變及特殊地質(zhì)體的小范圍內(nèi)，地震道之間的波形特征會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致局部的地震波形之間的不連續(xù)性，從而在相應(yīng)的相干數(shù)據(jù)體中出現(xiàn)較高的不相關(guān)性。

螞蟻體屬性基本原理：在地震數(shù)據(jù)體中設(shè)定大量螞蟻，當(dāng)某些螞蟻遇到設(shè)定斷裂條件的斷層面時(shí)，這些螞蟻就會(huì)釋放信號(hào)，附近區(qū)域的其他螞蟻接收到這種信號(hào)，就會(huì)向該斷面進(jìn)行聚集，從而完成該斷面的追蹤和標(biāo)注。對(duì)于其他不滿足設(shè)定的斷裂條件的斷裂，則不進(jìn)行標(biāo)注。

(a) NgⅣ②4構(gòu)造與相干體切片疊合圖 (b)NgⅥ②4構(gòu)造與螞蟻體切片疊合圖

玫瑰圖屬性基本原理：裂縫可以用不同方位上的分布來(lái)刻畫，將1°到180°所有方位上裂縫的分布形成一個(gè)玫瑰圖，然后觀察玫瑰圖上的主方位，玫瑰圖上某個(gè)方位的花瓣長(zhǎng)度依賴于在該方位裂縫出現(xiàn)的頻率，對(duì)于預(yù)測(cè)火山巖裂縫的空間展布具有較好的效果。

瞬時(shí)主頻屬性基本原理：地震波的主頻常常來(lái)自比較穩(wěn)定的空間，其變化是由局部巖性和流體變化引起的，可用來(lái)預(yù)測(cè)地層中油氣引起的高頻成分衰減、巖石粒度，也常用于對(duì)特定地區(qū)的橫向異常的追蹤，對(duì)于預(yù)測(cè)火山巖的整體展布也具有一定的適用性。

地震多屬性綜合預(yù)測(cè)風(fēng)化殼裂縫發(fā)育區(qū)域及展布范圍，裂縫主要發(fā)育火山口附近，位于構(gòu)造中西部相對(duì)高部位地區(qū)。裂縫發(fā)育和氣測(cè)顯示區(qū)域吻合。優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層主要位于裂縫、氣孔發(fā)育和構(gòu)造高部位，為油藏發(fā)育的有利構(gòu)造區(qū)域。爆發(fā)相、溢流相發(fā)育易于形成有效儲(chǔ)層。根據(jù)研究成果，并結(jié)合氣測(cè)數(shù)據(jù)，選取爆發(fā)相、裂縫發(fā)育且氣測(cè)數(shù)據(jù)較好的3口井進(jìn)行試油(圖5(b)，2019年壓裂后，3口井初期平均日產(chǎn)油4.6t，含水較低。由于該區(qū)域的火山巖儲(chǔ)層非常致密，后期壓裂逐漸失效，3口井日產(chǎn)油逐漸減少，但含水并未明顯上升。3口井的實(shí)際生產(chǎn)情況在一定程度上證明了對(duì)于該區(qū)域火山巖儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

1)X油田儲(chǔ)層發(fā)育多變，以砂巖儲(chǔ)層為主，部分區(qū)塊發(fā)育火山巖儲(chǔ)層。砂巖儲(chǔ)層廣泛發(fā)育的區(qū)塊，淺層以曲流河沉積為主，中深層以辮狀河和三角洲沉積為主。火山巖儲(chǔ)層發(fā)育的地區(qū)，儲(chǔ)集空間以裂縫為主、氣孔為次。不同區(qū)塊儲(chǔ)層發(fā)育特征又各有不同，精細(xì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度較大。

2)針對(duì)X油田的砂巖儲(chǔ)層，主要選取振幅類地震屬性技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，其中包括均方根振幅、最大波峰振幅、最大波谷振幅等，宏觀上預(yù)測(cè)砂體的展布范圍、發(fā)育邊界、砂體厚度等。針對(duì)X油田的火山巖儲(chǔ)層，主要選取相干體切片、螞蟻體切片、玫瑰圖等屬性預(yù)測(cè)風(fēng)化殼裂縫發(fā)育區(qū)域及展布范圍，瞬時(shí)主頻屬性預(yù)測(cè)火山相的分布范圍，并根據(jù)研究結(jié)果指導(dǎo)井的實(shí)際生產(chǎn)，取得了一定效果。