最大似然屬性在致密砂巖儲層微斷裂識別中的應用
——以西湖凹陷花港組為例

王臘梅,婁 敏,李炳穎,涂齊催,王 偉,張艷紅

(1．中海石油(中國)有限公司上海分公司,上海 200335;2．斯倫貝謝技術(北京)有限公司,北京 100089)

致密砂巖油氣作為非常規油氣資源的重要類型,近年來成為油氣勘探開發的重點領域[1-3],一般將覆壓滲透率小于0.1×10-3μm2或空氣滲透率小于1×10-3μm2的儲層定義為致密儲層。東海陸架盆地浙東坳陷西湖凹陷古近系平湖組和花港組致密砂巖氣勘探不斷取得突破,其中,在微斷裂發育帶獲得高產工業氣流,勘探方向從遠離并避開斷層向近斷層尋找微斷裂帶轉變[4-5]。微斷裂是致密砂巖儲層重要的儲集空間之一,也是提高低滲-致密儲層產能的關鍵,因此,微斷裂的精細描述和預測是勘探開發致密性儲層油氣資源的關鍵因素,對深層致密儲層的油氣勘探開發具有重要意義。

通常海上鉆井較少,取心數量有限,微斷裂的預測多依靠地震資料來識別,目前,地震資料預測微斷裂的方法主要分為兩大類:疊前各向異性反演微斷裂檢測[6-8]和疊后幾何屬性類微斷裂檢測[9-11]。前者不僅可以檢測規模微斷裂群,而且能夠較準確檢測微斷裂方向,但對地震資料要求較高,需寬方位地震資料才可開展[12];后者對地震資料要求相對較低,通過疊后地震資料就可開展,應用更廣泛。斷層或微斷裂在地震剖面上往往表現為波形突變或不連續的特征,多種地震屬性也會發生相應的變化,微斷裂預測就是通過屬性變化突出顯示其分布和發育情況。常見的相干體、曲率體和螞蟻體對微斷裂發育位置識別較模糊,給斷裂的準確解釋帶來一定的不確定性,而最大似然屬性通過細化算法與斷裂概率體屬性相結合,將屬性優化后能更清晰和準確地反映斷裂。

針對西湖凹陷花港組深層的微斷裂研究,已經開展了巖心觀察和測井成像識別方面的工作[13-14],但是從未開展過微斷裂的三維空間展布預測,研究區疊前道集缺少方位角信息,且常規疊后屬性對深層微斷裂的預測效果較差。本文利用最大似然屬性進行深層微斷裂預測,應用疊后地震數據,開展傾角控制下的濾波處理提取最大似然屬性體,并計算目的層微斷裂發育密度,通過有利儲層發育區的預測為后續井位部署提供依據。

1 研究區概況

西湖凹陷位于浙東坳陷帶中部,呈北北東向展布,新生代以來經歷了斷陷-坳陷-沉降三個階段[15]。H氣田位于西湖凹陷中央反轉構造帶南部(圖1),為次級擠壓帶上的低幅背斜、斷背斜及斷塊構造群。新生界古近系漸新統花港組是H油田的重要含油氣層系,主要目的層埋深3 500～4 000 m。儲層物性以低孔特低滲(孔隙度10%～12%、滲透率小于1×10-3μm2)為主,其中,局部厚層中粗砂巖儲層物性為低孔低滲(孔隙度12%～15%、滲透率1×10-3～20×10-3μm2),低滲中粗砂巖目前已成功開發,但低孔特低滲儲層開發效果差,急需通過精細微斷裂預測來尋找有利儲層發育帶,從而指導下一步的開發挖潛工作。

圖1 研究區位置及井位分布

通過對研究區各種地震屬性對比發現,混沌體、曲率體、螞蟻體和相干體僅對大斷層有一定反映,小斷裂較為模糊,而最大似然體對小斷裂、微斷裂引起的地震變化較敏感,有利于斷裂識別及儲層裂縫發育帶預測,因此可優選最大似然體來識別本區的微斷裂。

2 方法原理與關鍵步驟

最大似然屬性是一種增強斷裂成像的疊后地震屬性,基本原理是預測相鄰道平均能量相干差異,通過設置相干截止值,將截止值以下的斷層濾除,統計單位圓面積內的斷裂密度來表征裂縫的分布特征。

利用最大似然屬性預測斷裂可分為三步:地震資料預處理、最大似然體計算、斷裂密度計算與地質解釋應用。

2.1 地震資料預處理

地震資料預處理的關鍵是獲取采樣點的傾角和方位角數據,在傾角導向控制下,對地震資料進行斷裂增強濾波,加強地震同相軸橫向連續性的同時,增強斷裂的斷面反射,為最大似然體的計算提供數據基礎。

與原始地震剖面(圖2a)相比,經過斷裂增強后的地震剖面(圖2b)刻畫出的斷點更加清晰,信噪比明顯提高,斷裂增強后斷裂特征更加明顯,斷裂邊界更加清晰,斷裂預測的精度更高,更有利于微斷裂預測。

圖2 地震剖面對比

2.2 最大似然體計算

2.2.1 Likelihood 屬性計算

常規相似性屬性是指相鄰道之間地震波形、振幅、相位等反射特征的對比關系,主要取決于地層和斷裂的發育情況以及地震資料的信噪比。2013年Hale通過構造導向平滑以及沿斷裂走向、傾向方向濾波來壓制噪音并突出斷裂成像,并把處理后的屬性命名為Semblance屬性(以下簡稱S屬性)[16]。S屬性數值范圍在0～1之間,Likelihood屬性(以下簡稱L屬性)是在S屬性計算的基礎上進一步增強相似性差異,計算公式為:

L=1-S8

由此可見,L屬性越小,地震相似性越大,同相軸越連續,即斷裂發育的可能性越小;Likelihood數值越大,地震同相軸相似性越小,連續性變差,可以理解成樣點處斷裂發育的可能性越大。

2.2.2 Thin Likelihood屬性計算

在設定一定步長范圍內,對L屬性體各個數據點的走向、傾角屬性進行對比,保留最大屬性值及對應的傾角和方位角數據,設定范圍內其余數據點值設置為0,并形成新的數據體,即Thin Likelihood屬性體(以下簡稱TL屬性)。該數據體記錄了一定步長內相似性最小的位置以及該位置斷裂發育的概率,通過對TL屬性數據體進行歸一化和濾波處理就能得到更為清楚的斷裂輪廓。相比于L屬性,TL屬性能夠近一步強化斷裂并突出其準確的發育位置(圖3)。

圖3 最大似然屬性剖面

2.3 微斷裂密度及連通性

根據TL屬性體可以開展斷裂密度及連通性分析,從而進一步描述斷裂和微斷裂空間展布特征,其主要原理是,在一定掃描半徑內計算斷裂地震道數量除以單位圓內全部地震道數量。如圖4所示,單位面積內包含143個地震道,斷裂總共經過了31個地震道,計算出斷裂密度為0.217。

圖4 微斷裂密度原理[19]

根據斷裂密度計算原理,掃描半徑越大,范圍內所包含斷裂的地震道數量就可能增加,即斷裂對屬性影響的范圍變大,掃描半徑過大會導致分辨率降低,計算出的微斷裂帶寬且不準確,表現為相鄰斷裂分不清,或斷裂分支不清楚;而掃描半徑過小,單位范圍內包含斷裂的地震道數量少,導致斷裂帶變窄且不明顯,同一條斷裂也可能出現分段的假象。結合研究區地質條件、地震資料品質及研究尺度等條件,可確定研究區掃描半徑為50 m。

3 應用效果分析

研究區H氣田斷裂預測中,在最大似然數據體的基礎上,結合傾角導向濾波,斷裂展布特征得到了加強。從小斷層、微斷裂刻畫的精細程度對比來看(圖5),TL屬性精度最高,L屬性次之,相干體顯示效果較差。TL屬性的斷裂分辨精度較高,斷裂分布更清晰,斷裂分布和發育特征更符合實際地質條件,同時,微裂縫密度半定量描述了微斷裂的空間展布特征。

圖5 常規相干屬性與最大似然屬性切片、微斷裂密度對比

根據目的層斷裂概率體平面展布(圖6),南西-北東向早期斷裂特征清楚,微斷裂多沿主斷裂分布,大部分微斷裂走向與主斷層呈現斜交特征。通過似然屬性與原始地震剖面融合(圖7),預測的斷層和微斷裂與地質剖面匹配性好,斷裂分布合理自然,對微斷裂預測具有較好的指示作用。

圖6 TL屬性切片與構造的疊合

圖7 最大似然屬性指示研究區下部鉆探目標

H氣田靠近生烴洼陷,烴源巖條件優越,花港組為淺水三角洲沉積環境,河道呈東西向展布,砂體較為發育,氣田北區發育兩條南北向正斷層,油源斷層發育,成藏條件優越。H-1井和H-2井已鉆遇氣層,但是由于儲層較致密,自然產能低。為了提高氣田的儲量動用程度,優選斷裂較發育區為下一步挖潛評價方向。結合最大似然屬性微斷裂預測成果,H氣田北區東西兩翼微斷裂較發育,且發育完整的斷鼻構造,可作為下一步的鉆探目標(圖7)。

4 結論

1)相對于相干、曲率、混沌體等常規屬性,最大似然屬性可較好地表征微斷裂。

2)TL屬性斷裂分辨精度較高,在合適的掃描半徑下,斷裂分布更加清晰;形成基于最大似然屬性微裂縫表征的技術體系,主要包括三部分:地震資料預處理、最大似然體計算、斷裂密度計算。

3)地震資料預處理是基礎,最大似然體計算是關鍵,斷裂密度計算可實現斷裂的定量預測;對西湖凹陷花港組微斷裂的刻畫符合實際地質特征,預測效果較好,有利于下一步的開發挖潛工作。