利用角度域信息精細(xì)識別深層碳酸鹽巖縫洞型儲層

關(guān)鍵詞：角度域，相干體，主頻，時頻譜，縫洞型儲層，超深層，內(nèi)部構(gòu)型，儲層描述 中圖分類號：P631 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.20240230

Abstract：Distinct from horizontally layered sedimentary reservoirs，fracture-cavity reservoirs feature vertical strikeslipand disolution.In seismic exploration，seismic signals received at different anglescontain diferent reservoir information，which provides advantages for a fine description of fracture-cavity reservoirs.To this end，this study proposes a novel method for fine identification offracture-cavity reservoirs by utilizing angle domain information. By extracting angle domain data，this approach expands the data sources and directions for seismic-based detailed descriptions of such reservoirs.Firstly，the seismic reflection characteristicsof fracturecavity reservoirs in the study area are analyzed by adopting full-azimuth data slices，folowed bya comparison of the cross-sectional features of the reservoirs across different azimuthal data.Next，the internal architecture is delineated by employing the maximum amplitude atributefrom small-angle data，while fault connectivity is assessed by leveraging the dominant frequency attribute derived from full-azimuth data.Finally，the maximum amplitude attribute corresponding to the energy cluster center inlarge-angle data is extracted to predict the oilbearing property and connectivity.The results are as follows.（1） The coherence attributes of full-azimuth data can more clearly delineate the contours offracture-cavity reservoirs.（2） Compared with large-angle data，smallangledata can delineate the internal architecture of the reservoirs.（3）Frequency domain information can effectivelyidentifyfault connectivityand hydrocarbon connectivity.In China，deep andultra-deep fracture-cavity reservoirs are typically explored by adopting large-array acquisition，which provides favorable angle-domain data conditions. The proposed method can serve as a reference for application in similar exploration areas.

Keywords： angle domain，coherence，dominant frequency，time-frequency spectrum，fracture-cavity reservoir，ultra-deep layer，internal architecture，reservoir description

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0 引言

碳酸鹽巖縫洞型儲層，或形象地稱之為斷溶體，是碳酸鹽巖地層在近直立走滑斷層作用下，產(chǎn)生斷層或裂縫，后經(jīng)溶蝕、充填、上覆地層壓實、深埋等作用，形成的以走滑斷層、裂縫、溶洞、孔洞、暗河等若干地質(zhì)要素組合的特殊碳酸鹽巖儲層[1]。

塔里木盆地超深層碳酸鹽巖縫洞型儲層含有豐富的油氣資源，是近年來增儲上產(chǎn)的重要領(lǐng)域，受到越來越多業(yè)界學(xué)者的關(guān)注[2-5]。由于縫洞型油藏縱、橫向非均質(zhì)性強(qiáng)，儲層分布特征與以往層狀沉積有根本性的差別，常規(guī)方法預(yù)測效果不理想。

沿用層狀沉積及勘探理論與方法，眾多研究人員開展了碳酸鹽巖縫洞型儲層研究，并在實際應(yīng)用中取得了一定的效果。何建軍等把多種地震波動力學(xué)屬性融合成一種綜合屬性對碳酸鹽巖儲層縫洞單元進(jìn)行劃分；部分學(xué)者利用多種優(yōu)勢地震屬性識別縫洞型儲層[7-9]；陳軍等[10]分析不同成因儲層的地震響應(yīng)特征，確定“串珠\"和“片狀\"強(qiáng)反射儲層的AVO敏感屬性為 P×G ；曹俊興等[11]在總結(jié)深層碳酸鹽巖儲層亮點和低頻陰影分析含氣性檢測的特征與難點后，提出了基于地震紋理分析的縫洞型儲層烴類檢測技術(shù)；隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，李鳳磊等[2利用深度殘差網(wǎng)絡(luò)提高了縫洞型儲層的預(yù)測精度。

沉積地層與縫洞型儲層成像有所不同，對于水平層狀介質(zhì)，小角度數(shù)據(jù)能量更加集中，對偏移成像更有利[13]；對于縫洞型儲層這樣的深層或超深層\"立式\"地質(zhì)體，小角度數(shù)據(jù)散射嚴(yán)重不利于偏移歸位，而大角度偏移成像比較有利。已有學(xué)者注意到了縫洞型儲層特殊的成像問題，開展了方位角、波場分離等方面的研究。史飛洲等[14]、姜曉宇等[15-16]利用全方位散射成像來提高縫洞型儲層識別精度；李宗杰等[17利用全方位局部角度域偏移成像技術(shù)實現(xiàn)了順北油氣田的精確成像，有效突出了縫洞型儲層的能量；楊繼東等[8利用生成對抗網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了反射波與繞射波的運(yùn)動學(xué)識別和分離，利用分離后的道集進(jìn)行疊加成像，有效提高了縫洞型儲層的成像精度。但是，對于縫洞型儲層不同角度偏移疊加資料的對比分析、優(yōu)勢屬性的提取、油氣綜合解釋與預(yù)測，相關(guān)研究及應(yīng)用還很少。

本文基于角度域地震數(shù)據(jù)包含的豐富儲層信息，提出一種利用角度域信息識別碳酸鹽巖縫洞型儲層的方法。首先，利用全角度數(shù)據(jù)開展縫洞型儲層輪廓的刻畫；其次，利用小角度數(shù)據(jù)開展縫洞型儲層的內(nèi)部構(gòu)型研究；最后，利用大角度數(shù)據(jù)開展油藏連通性分析。實際應(yīng)用表明，該方法可以較好地刻畫縫洞型儲層的輪廓及內(nèi)部構(gòu)型，并落實油藏的連通性。該方法對其他地區(qū)的縫洞型儲層識別具有較好的借鑒意義。

1縫洞型儲層振幅屬性分析

塔里木油田某超深層碳酸鹽巖油藏X井區(qū)主力油層為奧陶系一間房組儲層，埋深大于 7000m ，屬于超深層縫洞型儲層。利用油田的CRP（CommonReflectionPoint）道集資料和三維速度場，先將其轉(zhuǎn)換到角度域，然后進(jìn)行角度域疊加試驗，比較疊加效果，最終完成道集優(yōu)選。圖1為入射角寬度為12^° （相鄰兩組不疊合）遠(yuǎn)道做了切除的道集選取實例。本文選取小角度（中心角 6^° 和大角度（中心角30^°， 道集開展相關(guān)研究。

圖1角度域道集展示及角度選取說明

藍(lán)色為 0～12^° 范圍的角度域數(shù)據(jù)，中心角為6°；粉色為 12～24^° 范圍的角度域數(shù)據(jù)，中心角為 18^° ；綠色為 24～36^° 范圍的角度域數(shù)據(jù)，中心角為 30^° 。

1. 1 縫洞型儲層振幅屬性切片特征

圖2為全角度偏移疊加資料儲層頂面 TO₃t 下延 40ms 的振幅沿層切片。由圖可見，黑色或紅色圓洞狀能量團(tuán)是縫洞型儲層在地震切片上的典型反射特征，儲層呈現(xiàn)從井區(qū)的東北角到西南角條帶狀分布特征，進(jìn)一步反映了井區(qū)主走滑斷層方向。過W10井還可以看到近南北向另一個縫洞型儲層的展布特征。

圖2研究區(qū)井點位置與縫洞型儲層振幅切片特征

紅色字號井為高產(chǎn)井；藍(lán)色字體井為低產(chǎn)出水井；粉紅色字體的井為中等產(chǎn)量的油井。圖中XLine1和Line1為后續(xù)兩條示例測線位置。

圖3過W1井不同角度剖面縫洞型儲層反射特征

1.2縫洞型儲層剖面特征

選擇過W1高產(chǎn)油井和X低產(chǎn)出水井（線號為1971，不在圖2范圍內(nèi)，道號與W1井相同）的東西向測線XLine1（圖2的不同角度域剖面進(jìn)行對比分析。圖3a為全角度偏移疊加剖面，無論是X井還是W1井，縫洞型儲層均具有較明顯的“串珠”特征，但無法區(qū)分含油或含水特性；圖3b為小角度剖面，“串珠\"所在同相軸變窄，頻率明顯提高，同時W1井“串珠”反射能量相對減弱，但X井“串珠”反射能量仍然較強(qiáng)，基本沒有變化；圖3c為大角度剖面，“串珠”所在同相軸明顯變寬，頻率降低，但X井“串珠”反射特征略有減弱或基本無變化，而W1井“串珠”反射能量有所增強(qiáng)，“串珠\"體變大。

圖4過W11井不同角度剖面縫洞型儲層反射特征

圖4為過低產(chǎn)出水井W11的南北向主測線Line1小角度與大角度剖面。顯然，大角度剖面中W11井“串珠”反射能量較小角度剖面明顯減弱，這與圖3的分析結(jié)論基本一致。該結(jié)論提供了一個新的啟發(fā)，對于超深層縫洞型儲層，含油與含水兩種不同情形呈現(xiàn)不同的AVO特征。據(jù)此，基于大、小角度剖面中“串珠”反射能量強(qiáng)弱變化特性可以進(jìn)行縫洞型儲層含油水特性預(yù)測。

2 縫洞型儲層相干屬性及輪廓預(yù)測

2.1縫洞型儲層相干屬性的物理含義

碳酸鹽巖縫洞型儲層在地震剖面中通常具有典型“串珠\"狀反射特征（圖5a），“串珠\"中心對應(yīng)縫洞型儲層核部，“串珠”大小可反映縫洞型儲層大小、物性好壞。大的溶洞能量強(qiáng)，小縫、小孔能量弱，含油特別是含氣后的能量強(qiáng)[19]。

相干分析技術(shù)作為檢測斷層、裂縫、古河道等特殊地質(zhì)體重要手段之一[20]，對于縫洞型儲層的邊緣檢測同樣具有良好的效果。圖5b為過W11井的相干體剖面。由圖可見，層狀地層由于比較相似，成為大值的綠色背景，相干屬性的小值對應(yīng)的是縫洞型儲層的兩個邊緣。顯然，縫洞型儲層邊緣或輪廓應(yīng)用\"雙邊緣法\"來識別，其核部在兩個邊緣的中心，邊界在兩邊相干小值處。

圖5全角度剖面縫洞型儲層相干特征分析

2.2縫洞型儲層輪廓刻畫

圖6為針對不同角度數(shù)據(jù)的相干屬性體，是分別沿圖3a所示的解釋層位 TO₃t 向下 30ms 、ΔTO_1-2y2 向上 40ms 提取整個井區(qū)縫洞型儲層集中發(fā)育段相干屬性的均方根切片。由圖可見，小角度數(shù)據(jù)切片由于地層分辨率較高，背景噪聲較多，不利于縫洞型儲層邊界刻畫；大角度和全角度均較好地反映了縫洞型儲層的輪廓。相對而言，全角度資料信噪比更高，可以作為評價縫洞型儲層邊界的最佳數(shù)據(jù)體。

圖6不同角度數(shù)據(jù)相干屬性均方根值切片

由圖6c可見，北東向主干走滑斷層（見圖6c中黑色虛線）清晰可見，在W3、W4井點處斷層呈現(xiàn)拉分結(jié)構(gòu)，特別是右側(cè)斷層，相干雙邊緣特征非常明顯。將色標(biāo)范圍取 0.05～0.40 ，這時把相干屬性邊界繪出來（圖6c中紅色虛線），其輪廓反映了縫洞型儲層集中發(fā)育的范圍，最窄處為 150m （圖6c黃色箭頭所在位置），其中拉分構(gòu)造的雙核結(jié)構(gòu)寬度可達(dá)900m （圖6c紅色箭頭所在位置），以上認(rèn)識與現(xiàn)代喀斯特地貌一致[21]。

3縫洞型儲層內(nèi)部構(gòu)型及連通性分析

3.1縫洞型儲層最大振幅屬性及內(nèi)部構(gòu)型刻畫

通過圖3b的分析已知，小角度資料分辨率較高，圖7為不同角度振幅數(shù)據(jù)體的最大振幅屬性（與圖6屬性相同時窗）。由圖可見，在具有較高分辨率的小角度切片中（圖7a），拉分構(gòu)造內(nèi)部可進(jìn)一步確定6個小斷層（圖7a中黑色箭頭）；進(jìn)一步對比大、小角度切片振幅變化不難發(fā)現(xiàn)，對于低產(chǎn)出水井區(qū)，隨著角度增加最大振幅總體由強(qiáng)變?nèi)酰▓D7中黃色箭頭）；對于溶洞發(fā)育的高產(chǎn)井區(qū)，隨著角度增加最大振幅由較強(qiáng)變?yōu)楦鼜?qiáng)（圖7中紅色箭頭）。

圖7不同角度數(shù)據(jù)最大振幅屬性切片

3.2縫洞型儲層主頻屬性及斷層連通性分析

對圖3c所示的大角度地震剖面逐道進(jìn)行頻譜分析得到 f^-x 振幅譜剖面（圖8）。由圖8可見，在中高頻段，縫洞型儲層的頻率更為復(fù)雜。主要的地層背景頻率在 10Hz 左右，其他與縫洞型儲層同一頻率范圍、比較零散的中高頻信號對應(yīng)水平層的沉積地層和隨機(jī)噪聲。

圖8f-x振幅譜剖面

為了更好地分析縫洞型儲層主頻及振幅譜的變化，從圖8中抽取縫洞型儲層發(fā)育、“串珠”反射顯著的低產(chǎn)出水井（位置 ① ）高產(chǎn)井（位置 ③ 和無“串珠”反射特征（位置 ② ）的振幅譜曲線。由圖9a可見，無論低產(chǎn)水井還是高產(chǎn)油井主頻接近，大致為13.7Hz ；而低產(chǎn)水井（藍(lán)色曲線）同時還有一個21.5Hz 的高值頻率，而高產(chǎn)油井（紅色曲線）次峰值頻率為 25.4Hz 。結(jié)合振幅譜與 f^-x 譜曲線分析，高產(chǎn)油井呈現(xiàn)高頻衰減的基本特征，與理論相符。綠色曲線反映的是地層背景的振幅譜，其主頻較低，為 9.8Hz ，主要對應(yīng) ΔTO₃t 大套蓋層及下伏的背景地層。圖9b為小角度數(shù)據(jù)體對應(yīng)位置的振幅譜，可見低產(chǎn)井振幅較強(qiáng)，結(jié)論與圖3b一致；高產(chǎn)井振幅譜相對較小，與地層背景耦合也較嚴(yán)重，不利于頻率域的儲層預(yù)測。圖9c為全角度數(shù)據(jù)對應(yīng)位置的振幅譜，頻譜差異性處于小角度和大角度之間。相對來說，在大角度數(shù)據(jù)體上，低產(chǎn)井和高產(chǎn)井高頻端的譜模態(tài)特征差異最大，后續(xù)將進(jìn)一步開展研究。

圖9過井道和測試道的振幅譜

圖10為整個井區(qū)的小角度、大角度和全角度主頻屬性。小角度資料剖面分辨率較高，地層背景主頻與縫洞型儲層主頻相近，就會導(dǎo)致切片上兩者之間耦合嚴(yán)重，無法有效區(qū)分。而大角度與全角度資料主頻相近，切片上圖形整體比較相似。所得認(rèn)識與圖9分析一致。由圖10還可以觀察到，全角度主干斷裂走向非常清晰，大角度資料對走滑斷裂拉分構(gòu)造的右下側(cè)刻畫比較清晰（圖10b中黑色箭頭位置）。無論是大角度資料還是全角度資料，都可以清楚看到W10、W11兩口低產(chǎn)出水井與主干斷裂不連通（圖10c中紅色箭頭位置），全角度資料中高產(chǎn)井與深大斷裂都有較好的關(guān)聯(lián)，但大角度資料中W3井與大斷裂的關(guān)聯(lián)性不明確?？傮w來說，全角度資料可以較好地表征縫洞型儲層的發(fā)育特征，但主頻屬性無法分辨溶洞所含流體類型。此外，根據(jù)油藏參數(shù)，W1和W2井的流體不相通，這個現(xiàn)象主頻屬性無法說明，為此還需進(jìn)一步研究對縫洞型儲層物理意義更明確的時頻譜。

3.3縫洞型儲層時頻譜屬性及含油性與連通性 預(yù)測

通過前面的討論可知，縫洞型儲層整體是一段中高頻的信息，主頻可以大致表征縫洞型儲層的存在，但不能識別流體，連通性評價效果也有待改進(jìn)。對圖8右端W1高產(chǎn)井所在道進(jìn)行廣義S變換[22]，結(jié)果如圖11所示。由圖可見，“串珠”對應(yīng)的時頻譜，能量集中，縱向范圍上能夠較好對應(yīng)，而主頻只能反映“串珠\"的部分頻率信息。

通過對大角度數(shù)據(jù)體提取能量團(tuán)中心對應(yīng)的最大振幅屬性來表征縫洞型儲層，結(jié)果如圖12a所示。由圖可見，W1井、W2井為獨立的縫洞型儲層，互不連通。W1井、W2井的油藏靜態(tài)壓力變化情況進(jìn)一步驗證兩口井的儲層不連通（圖12b）。高產(chǎn)井W4的儲層平面連通性較好，同時W3井和W6井、W7井和W8井的儲層平面連通性較好。W10、W11兩口井所在位置的屬性值偏低，分布范圍較?。▓D12a），也證明了這兩處井油氣含量低，與實鉆情況吻合。

圖10不同角度主頻屬性對比

圖11縫洞型儲層時頻譜特征

圖12縫洞型儲層含油性及連通關(guān)系預(yù)測

結(jié)合角度域原始振幅變化信息（圖7、主頻信息（圖10），確定了4個有利目標(biāo)，分別為 ① / ② 、 ③ 和④ 所指示的位置（圖12a）。

4結(jié)論

本文利用不同角度域偏移疊加數(shù)據(jù)體的振幅屬性、相干屬性和時頻屬性開展碳酸鹽巖縫洞型儲層研究，得出以下幾點認(rèn)識：

（1）對于小角度數(shù)據(jù)，低產(chǎn)出水井“串珠\"特征完整、能量強(qiáng)，而高產(chǎn)油井“串珠”反射相對較弱。而大角度數(shù)據(jù)，低產(chǎn)出水井“串珠”范圍變小，能量變?nèi)?，但高產(chǎn)油井的“串珠”范圍變大、能量增強(qiáng)。

（2）小角度數(shù)據(jù)相干地層背景噪聲較多，不宜用于縫洞型儲層的識別，全角度資料信噪比更高，可以作為評價縫洞型儲層邊界（輪廓）的最佳數(shù)據(jù)體。

（3）大角度數(shù)據(jù)的主頻屬性可以用于判識主干斷層與分支斷層的連通關(guān)系，但對于流體性質(zhì)還無法判斷；而利用大角度數(shù)據(jù)時頻譜的最大振幅信息，可以較好判別流體的連通性，其大值分布區(qū)可有效指示了有利儲層。

本文方法能夠較好地識別縫洞型儲層，可為其他地區(qū)縫洞型儲層識別提供參考。

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（本文編輯：張偉）

作者簡介

桂志鵬博士研究生，1995年生；2016年獲安徽理工大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)學(xué)士學(xué)位，2020年獲中國石油大學(xué)（華東）地球物理學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位；現(xiàn)在中國石油大學(xué)（華東）攻讀地質(zhì)工程專業(yè)博士學(xué)位，主要從事地震資料解釋方面的相關(guān)研究。