地震曲率屬性在裂縫預測中的研究及應用

◇中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院 王曉輝

裂縫性油氣藏是近年來世界各國油氣勘探開發的主要目標，儲層裂縫預測是油氣勘探開發從業者關注的熱點和難點。本文主要對地震曲率屬性在裂縫預測中的應用進行了分析與研究，取得了較好的應用效果。相比于常規方法，地震曲率屬性能夠有效預測微斷層、裂縫，預測的精度更高，值得應用推廣。

隨著人類社會的不斷發展，世界各國對能源的需求急劇增加，尤其是油氣資源[1]。目前，常規油氣資源即將勘探殆盡，人們逐漸將勘探開發的目標轉向非常規油氣藏，其中裂縫性油氣藏占據主導地位[1,2]。在油氣成藏過程中，裂縫可以使縫隙和縫洞之間彼此連通，一方面可以為油氣聚集提供儲集空間，另一方面還可以為油氣運移提供良好的通道，裂縫的發育情況直接影響了裂縫性油氣藏的勘探開發質量和效率[3,4]。因此，如何對儲層裂縫進行有效預測，提高預測的精度，是目前研究人員亟待解決的難題。

目前，儲層裂縫預測的方法較多，主要分為4種：①多波多分量裂縫預測；②疊前縱波方位各向異性裂縫預測；③構造應力場模擬裂縫預測；④疊后幾何屬性裂縫預測等，雖然前三者的預測精度較高，但是耗費時間較長、成本較大，因此，研究人員最常用的裂縫預測方法是疊后幾何屬性[5]。地震曲率是近些年來流行起來的一種疊后幾何屬性，與常規的相干、方差、混沌、邊緣檢測等方法相比，該方法對大斷層、微斷裂、裂縫等的刻畫能力更強，預測的精度更高。

1 基本原理

1968年，Murray等人研究發現構造層面的彎曲程度越大，裂縫就越發育，而對應的曲率數值就越大，因此，可以利用曲率來預測裂縫的發育情況[4,5]。從20世紀90年代開始，研究人員開始使用曲率屬性進行儲層裂縫預測，主要有2種方法：①面曲率；②地震曲率。地震曲率屬性是一種根據三維地震數據體的各個樣點計算得到的幾何屬性，它對應的是地震反射體的彎曲和破碎特征[5,6]。目前，地震曲率屬性的計算方法主要有3種：①差分法；②Fourier變換法；③分波數法，但是前兩種方法受地震資料噪音的影響較大，因此，本文選用分波數方法來計算地震曲率屬性。

為了計算地震曲率屬性，通常都是利用相應的數學算法將三維地震數據轉換為視傾角數據體，然后再對不同方向的視傾角分量數據體進行求導運算，在此基礎之上，再進行曲面擬合，進而獲得5種擬合系數，計算公式如下：

然后根據這些系數可以得到各種三維地震曲率屬性體，最常用的曲率屬性有2種，計算公式如下：

分波數方法是利用Fourier變換對視傾角分量進行求導，計算公式如下：

在計算過程中，可以使用分數階導數的計算方法對其中的波數成分進行優選，計算公式如下：

圖1 不同尺度下的波數-時間域微分算子（據張中巧等，2017）

2 實際應用

我國東部某油田K工區的地質運動比較強烈，使得該區的斷裂活動也比較活躍，裂縫十分發育，形成了較多的裂縫性油氣藏。目前，K工區是該油田勘探開發的主力區塊，但是由于技術水平有限，裂縫預測的精度和可靠性較差，使得該區的勘探開發工作長期處于停滯狀態，因此本文嘗試使用地震曲率屬性來預測K工區的裂縫。首先，對三維地震數據進行濾波、提高分辨率等常規處理，然后在此基礎之上，提取了C3相干數據體、最大正曲率、最小負曲率。圖2為不同數據體的時間切片，從圖中可以看出，地震曲率屬性的裂縫預測結果明顯優于常規的相干技術，不但可以識別大斷層，而且可以識別微小斷層，尤其是對微裂縫的識別效果較好。

圖2 實際地震資料裂縫預測結果

3 結束語

（1）相比于常規地震幾何屬性，如相干、方差、混沌等，地震曲率屬性具有比較明顯的優越性，提高了裂縫預測的精度，能夠識別微小斷層和裂縫，有助于裂縫性油氣藏的勘探開發，值得應用推廣。

（2）基于地震曲率屬性的裂縫預測方法當然不是萬能的，在實際應用過程中，研究人員應該根據工區的資料情況，嘗試采用多種裂縫預測技術來提高預測的精度和可信度，如疊前縱波各向異性技術、多波多分量技術等，減少單一方法的多解性。