聲波遠探測測井與地震縫洞精細評價技術*

許孝凱

(中石化經緯有限公司地質測控技術研究院勝利分院 東營 257100)

0 引言

當前，油氣勘探向深層隱蔽油氣藏進軍，面臨更多縫洞型碳酸鹽巖儲層，其空間尺度小、局部構造發育，多采取側鉆、酸壓等工程手段以實現斷裂的鉆遇、溝通和一井多靶等鉆探目標。此類油氣藏以順北等地斷控體、塔河油田斷溶體、四川盆地斷縫體為代表，有儲量大、產量高等優勢，但在油氣勘探中由于空間尺度有限極易遺漏，勘探風險大、成本高，故亟需發展縫洞精細評價技術以提高成功率。常規測井方法探測深度淺，難以反映儲層橫向變化及斷裂構造井外展布情況，往往導致測井評價與試油結果發生矛盾。縫洞型碳酸鹽巖非均質性強，地震技術可提供宏觀的定性描述和解釋，但其縱向分辨率較低，局部地質構造難于精細刻畫。單純依據地震資料指導鉆探，容易錯過地質異常體，為縫洞探測和精細刻畫帶來挑戰。聲波遠探測技術能有效挖掘井周地層信息，實現井外數十米范圍內異常體探測和精細描述，對高質量勘探和效益開發有重要推動作用。聲波遠探測測井推出后，尤其是偶極聲波遠探測方法的提出，從儀器設計到處理解釋迅速發展,在方位識別方面做了有益探索[1-12]，為實現遠探測與地震綜合評價奠定了基礎。前人已在測井曲線等數據與地震綜合解釋方面開展了相關工作[11-19]，但是這些技術多是數據綜合分析或者利用測井曲線對地震數據進行標定，二者尺度差別大，數據融合程度差。遠探測測井的出現，為填補測井曲線與地震之間的尺度空間空白創造了條件。本文在現有研究基礎上，通過遠探測與地震數據體融合處理，實現多尺度、全方位和高精度的地質異常體描述與解釋，過井剖面地震屬性約束下的偶極聲波遠探測解釋成果獲得了更精細、更真實的縫洞發育情況，本研究技術路線見圖1。

圖1 技術路線圖Fig.1 Technical roadmap

1 地震異常體評價

運用遠探測與地震資料進行綜合分析，層位標定是前提，數據協同、融合與綜合解釋是關鍵，提高探測范圍和異常體描述精度是目的。本文通過合成地震記錄的方式實現了測井和地震層位的匹配；對遠探測數據同時進行偶極反射橫波和地震反射縱波處理，并對經地震數據處理的遠探測資料的屬性進行提取，采用地震資料約束偶極橫波遠探測方位解釋結果并進行了綜合分析評價，消除了偶極橫波遠探測180°方位不確定性，實現了遠探測與地震勘探聯合的縫洞精細描述。

1.1 層位精確標定

采用遠探測測井縱波時差曲線和密度測井曲線(圖2第2道)計算反射阻抗曲線(圖2第3道)。與從地震記錄中提取的雷克(Ricker)子波褶積獲得合成地震記錄(圖2 第4 道)。通過合成記錄與井旁地震道波形特征匹配后發現有較高的相似度(圖2 第6 道)，實現了測井曲線在地震剖面上歸位。地震剖面的巖性界面在測井曲線圖上有較好的反映，表明井震結合實現了層位精確標定。根據測井解釋成果圖上目的層與標志層的相對位置，在地震剖面圖上確定儲層位置，如圖2所示。第6道中玫紅色豎線為X1井，時間3610 ms 處(橫向玫紅色曲線所示)為特征反射層T74同相軸。

圖2 X1 井合成記錄標定結果Fig.2 Calibration results of synthetic records of Well X1

1.2 目的層地震響應特征

目的層位過井南北向地震剖面如圖3 所示，地震道間距為15 m。T74反射層在地震上對應一組中強振幅反射，其下方為短軸狀強反射，強振幅出現在波峰上，縱向上表現為中強波谷-強波峰-中弱波谷組合，橫向上波形變化明顯且同相軸不連續。結合該區鉆探情況，地震振幅異常反映了地質體存在橫向、縱向變化，地震剖面上呈現出溶洞響應特征。

圖3 過X1 井南北向地震剖面Fig.3 North south seismic profile through Well X1

1.3 地震屬性提取與分析

地震屬性分析是以地震波為載體從地震波場中提取與地層物理性質有關的隱藏信息，并將這些信息轉換成與巖性、物性或油藏參數相關的、可為地質解釋或油藏工程直接服務的信息，從而達到充分發揮地震資料潛力，提高地震資料在儲層預測、表征和監測中能力的一項技術。通常，振幅類屬性有助于縫洞型地質體的描述。為突出縫洞型地質體特征，對三維地震資料提取相關屬性，并利用層切片技術對縫洞型地質體進行刻畫。圖4(a)顏色代表反射波振幅的強弱，紅色代表強振幅。在T74界面(圖中玫紅色水平線)下方的儲層振幅能量較強、異常特征明顯。圖4(b)是過X1 井南北向地震瞬時頻率屬性剖面，顏色代表頻率的高低，藍色代表低頻。圖中可見地震強振幅反射下方出現明顯的低頻區域。其成因為地震波經過溶洞儲層時，溶洞儲層對地震波能量具有較強的吸收作用，從而使經過溶洞儲層后的地震波出現能量減弱，呈現出高頻成分降低、低頻成分突出的特征，由此可借助瞬時頻率屬性輔助溶洞儲層的地震識別。

圖4 過X1 井南北向地震屬性剖面Fig.4 North south seismic attribute profile through Well X1

2 聲波遠探測測井異常體評價

2.1 聲波遠探測測井技術簡介

聲波遠探測測井技術是在充液井孔中放置聲波發射換能器并發出脈沖聲波，該脈沖聲波進入井旁地層后被井外地層界面或裂縫洞穴反射回井內，利用多個聲波接收器接收并處理這些反射聲波信號進而得到井外徑向幾十米范圍內的微地質結構的聲波測井方法。聲波遠探測測井技術尺度和探測范圍介于現有測井技術和地震之間，通過聲波遠探測技術與地震結合對異常體進行描述，實現了兩者間的有效結合及異常體多尺度綜合描述，填補了尺度探測上的空白。

2.2 聲波遠探測地質異常體成像

將X1 井聲波遠探測資料分別進行偶極反射橫波成像和地震反射聲波成像處理，兩者均對四分量接收數據形成方位切片數據進行處理及成像。圖5為偶極橫波遠探測成像三維數據體中南北向剖面(井筒居中)，該剖面地質異常體構造界面最為清晰，圖6為經地震數據處理的聲波遠探測偏移成像剖面(紅色虛線為X1井筒)，通過人機交互提取到異常體h1–h4(表1)。

表1 X1 井聲波遠探測異常特征統計Table 1 Statistical of acoustic remote detection anomalous characteristics for Well X1

圖5 南北向聲波遠探測反射橫波成像剖面Fig.5 Section of acoustic remote detection reflected shear wave imaging in south-north direction

圖6 90°南北方位聲波遠探測數據經偏移成像處理得到的剖面Fig.6 Section of acoustic remote detection data after migration and imaging processing

3 聲波遠探測與地震綜合縫洞精細描述

為突出縫洞型地質異常體特征，對三維地震資料提取相關屬性，并利用偶極橫波遠探測異常體層切片技術對縫洞型地質體進行刻畫。首先，通過定義大地坐標系和層位精確標定將遠探測與地震實現數據融合統一，偶極橫波遠探測成像通過對反射橫波進行處理得到異常體圖像。由于橫波傳播方向與偏振方向垂直，且由異常體走向與橫波偏振方向一致時反射橫波能量最強的性質可知，異常體展布方向與偶極聲波遠探測偏振方向垂直。然后，用近井地質異常體的地震屬性作為約束，消除偶極橫波遠探測地質異常體方位的不確定性。

相干體技術是利用地震信號相干值的變化來描述地層、巖性等的橫向非均勻性，進而研究斷層、微斷裂的空間分布，地質構造異常及巖性的整體空間展布特征。相干體屬性發現X1 井近北側有異常顯示，提取5990～6110 m 井段近異常體側偶極橫波遠探測15°切片上h1 和h4 地質異常體所在位置的振幅并與相干體屬性聯合顯示，如圖7 所示，圖中圈1 和圈2 分別為異常體h1 和h4。h1 位于X1 井近正北方向，h4位于X1井北西45°方位。

圖7 X1 井相干體與遠探測解釋結果聯合顯示Fig.7 Joint display of coherent body and remote detection interpretation results of Well X1

由圖8 地震波形及相干疊合可知，X1 井外存在多組異常體。聲波遠探測探測范圍為井周100 m，與地震勘探相比橫向范圍有限。地震剖面圖顯示該范圍內顯示存在一組地質異常體，見圖8(b) 紅色橢圓。同一空間內，圖8(c)聲波遠探測90°方位探測器采集資料經地震勘探數據處理后結果顯示存在4 組異常體，提升了近井60 m 范圍內的縫洞刻畫精度。與地震相干體切片對比，精確鎖定異常體位于井外近北方向，消除了聲波遠探測資料方位的不確定性。通過井震結合落實地震異常面積0.015 km2，厚度121 m (38 ms)，實現縫洞精細雕刻。該井對異常體發育層位進行酸壓測試，獲得高產。

圖8 X1 井聲波遠探測與地震勘探綜合縫洞精細描述Fig.8 Fine fracture and cave portray reservoir description by combining acoustic remote detection and seismic exploration of Well X1

4 結論

聲波遠探測測井技術提供了一種比地震縱向分辨率更高、比常規測井曲線徑向范圍更大的井筒探測手段，異常體描述方面填補了現有測井方法與地震勘探之間的尺度空白，具有顯著優勢。本文在聲波遠探測測井處理基礎上，結合區域地震勘探資料和經地震數據處理、解釋的近異常體側聲波遠探測資料進行了縫洞的精細評價，取得了如下認識：

(1) 聲波遠探測測井資料比地震資料具有更高清晰度，可以對溶洞及裂縫帶進行識別和精細描述，能夠彌補地震頻率低、空間分辨率不足的問題；

(2) 地震資料探測范圍廣，可以通過宏觀區域地震資料與介觀聲波遠探測綜合解釋，解決現有交叉偶極子聲波測井資料處理、解釋存在多解性的問題；

(3) 遠探測成像異常與三維地震結合可對井旁裂縫帶延伸方向進行預測，地震識別的溶洞儲層垂向發育帶與遠探測異常吻合，利用地震可以確定溶洞空間分布；

(4) 利用地震與遠探測測井資料結合，可以實現對異常體的橫向展布和縱向分布的定性精細評價，為非均質儲層儲量評價提供新的思路。