清溪场地区茅口组裂缝储层预测

范春华

(中国石油化工股份有限公司 勘探南方分公司研究院，四川 成都610041)

清溪场地区茅口组裂缝储层预测

范春华

(中国石油化工股份有限公司 勘探南方分公司研究院，四川 成都610041)

茅口组储层以生屑灰岩储层为主，储集空间主要为溶孔、裂缝。这里运用P波振幅方位各向异性分析方法，对清溪场构造茅口组储层开展裂缝预测，搞清了裂缝发育与地层岩性以及构造发育之间的关系，明确了裂缝的走向、强度，以及密度发育部位，预测了裂缝的分布范围。实际资料应用表明，用该套方法识别裂缝—溶隙型储层是有效和可靠的，可以检测出有利的裂缝储层发育带。

裂缝预测;P波方位各向异性;茅口组;清溪场;川东北

0 前言

裂缝研究的基础是介质的各向异性理论，所谓各向异性是指介质弹性参数随方向而异的特征。地震各向异性，是指波在介质中传播由于方向或偏振的变化而引起物理性质测量值的变化，具体表现在介质的物理性质所对应的地球物理参数(如速度、振幅、频率)的变化。

清溪场构造位于四川盆地川东断褶带东北段双石庙～普光构造带的东南部，介于大巴山推覆带前缘褶断带与川中平缓褶皱带相接之间。清溪场构造是受清溪场南、老君庙南断层控制的北西向长轴背斜，背斜形态较完整，仅在构造东南部高点附近及构造西北端局部地段有小断层发育，背斜构造高点位于qx1井附近。茅口组储层［1～4]岩性以生屑灰岩为主，储层类型基本上是裂缝型。如何利用现有地震资料识别裂缝层空间分布情况，是目前石油工业界积极研发的技术方向。中国南方勘探区块所面临很多含气储层，都与裂缝有关，所以进行裂缝预测研究不论是在勘探阶段，还是在开发阶段都有重要的现实意义。作者在本文基于P波AVA方位各向异性［5～8]识别裂缝方位和密度，预测清溪场地区茅口组裂缝储层的平面分布情况。

1 技术原理

裂缝的各向异性，与油气藏关系比较密切。定向裂缝的描述有四个要素:①走向～裂缝发育的方向;②密度～裂缝发育的程度;③倾角～裂缝面的倾角;④倾向～裂缝面的倾向。要研究裂缝的各向异性与油气藏的关系，必然涉及到各向异性理论。

当P波在各向异性介质中平行或垂直传播时，振幅随旅行发生变化，这种特性，是进行裂缝检测的直接参数。振幅随方位角周期变化公式如下:

式(1)中A为与炮检距有关的偏置因子;B为与炮检距和裂缝特征相关的调制因子;θ是炮检方位与裂缝走向的夹角。在式(1)中，A可以看做均匀介质下的反射强度，B是定偏移距下随方位而变的振幅调谐因子;B/A是裂缝发育密度的函数。在公式(2)中，φ为裂缝走向与北方向的夹角;α是炮检方位与北向夹角(见下页图1、图2)。

当θ=0°、R=A+B，R最大，振幅最强;当R=90°、R=A－B时，振幅最小。在三维宽方位采集地震资料中，如果定义裂缝方位角θ自北按顺时针方向算起，按此给定观测系统方位αi(i=1，2，…，N)的地震道集，那么:

因此，利用P波振幅随方位角变化，就可以定量解释地下裂缝方位与密度［9]。

图1 炮检方位与裂缝方向关系示意图Fig．1 Relationships between offset orientation and fractures strikes

图2 地震属性沿裂缝不同方向变化示意图Fig．2 Schematic diagram showing that the seismic attribute changes along with fractures of different direction

2 应用分析

清溪场构造茅口组埋藏深(大于4 600 m)，在后期的压实和成岩胶结作用下，部份水平裂缝和低角度裂缝被充填闭合，开启性裂缝多为垂直缝或高角度缝，这就使得利用叠后资料的地震属性进行裂缝预测，存在一定局限性。

在清溪场地区，利用叠前地震资料各向异性特征检测开启裂缝走向和强度的步骤是:

(1)对三维叠前道集进行常规预处理，即包括切除等(见图3)。

(2)根据目的层深度和地震资料情况，提取方位角数据，方位角分别是15°、45°、75°、105°、135°、165°，以用于裂缝预测(见下页图4)。从图4中可见Lj1井左边的地震反射波，在各个方位角剖面中(上二叠统底与下二叠统底之间的反射)呈现出各向异性的特点。

(3)进行各向异性计算，分析振幅随方位角的变化特征，以及与裂缝的关系。

(4)根据振幅随方位角的变化特征确定裂缝的走向，根据衰减属性随方位角的变化特征确定裂缝强度。

图3 动校正及切除后的cmp道集Fig．3 CMP gathters after NMO correction and muting

在进行振幅随方位角变化分析之前，先要对方位角数据体进行标定和消除子波影响处理，然后在此基础上进行分析，得到振幅方位角椭圆。基于振幅方位角椭圆，再结合岩石物理模型正演模拟结果(见下页图5)，对裂缝的走向进行确定。从图5可以看出，可知研究区的裂缝走向与椭圆的短轴方向一致。

在进行振幅随方位角变化分析时，首先采用小波变换，分别计算六个方位角数据体的方位角振幅，然后分析其变化特征，得到振幅方位角椭圆。定义振幅方位角椭圆的扁率为长轴与短轴之比，其大小代表振幅的各向异性强度，通过振幅各向异性强度对目的层裂缝密度的分布特征进行描述。

综合利用方位角振幅属性，预测茅口组裂缝发育方向和强度平面上的情况，结果可见后面图6及图7。从图6、图7中可见，本区目标层段发育三组裂缝组系，以北西向为主，近东西，北南向为辅，主要裂缝走向也与该构造主控断裂的走向基本一致。所以可看出，裂缝的发育受岩性和周边构造控制，裂缝空间分布特征与构造的特征有一定相关性。主体构造顶部轴线一带，开启裂缝发育较差，表现为裂缝密度比斜坡部位弱，开启裂缝发育区域主要分布在构造轴线南翼、北翼，且裂缝密度大，这主要是受到二条主断层的影响。其次，裂缝发育强区则各向异性强，椭圆扁率比值大;裂缝不发育区则各向异性差，椭圆扁率比值小。如裂缝因子为1.06～1.09区域则裂缝发育弱，其次是裂缝因子为1.09～1.12，裂缝相对较为发育，区域裂缝因子为1.12～1.18，其区域裂缝发育最强，研究区内裂缝密集区的裂缝发育且长短轴比值也较大。

图4 不同方位角叠加剖面显示Fig．4 Schematic diagram of stack profileswith various azimuth angle

图5 qx3井茅口组含气裂缝各向异性岩石物理正演模型Fig．5 Rock anisotropy forward modeling of gas-bearing fractures in Maokou formation of well qx3

图6 清溪场茅口组储层裂缝发育方向和裂缝密度叠合平面图Fig．6 Stack map of fracture orientation and fracture density of Maokou formation in Qingxichang structure

图7 清溪场茅口组裂缝走向综合玫瑰图Fig．7 Rose diagram of fracture strikes of Maokou formation in Qingxichang structure

利用P波振幅的各向异性检测，也能得到该区茅口的裂缝发育强度平面图，见下页图8。在图8中，裂缝因子为1.12～1.18为裂缝发育强区，而裂缝因子为1.00～1.09时，则裂缝发育强度较弱。从图8中可见，裂缝密集区与裂缝发育强区之间对应关系不是很好。在构造主体部位上，裂缝强而不密，而斜坡处(断层附近)则裂缝较弱而密，且裂缝走向与断层走向基本一致，这表明该处的裂缝形成受附近断层影响较大。同时，这也表明在清溪场地区，裂缝发育强度成因是受区域周围构造应力作用的控制。在构造应力集中的地方碰上了较脆的岩石，则该岩石就会产生强的裂缝密集发育区。而有的则由于岩性较软，不易发育密集裂缝带，如生屑灰岩硬度比泥质灰岩高。在相同条件下，生屑灰岩比泥质灰岩容易产生裂缝，页岩类则不易产生裂缝，况且生屑灰岩本身就是良好的储层。所以，找到裂缝发育强且密集区域，找到生屑灰岩的可能性就大。而在生屑灰岩裂缝发育区，储层的孔隙度和连通性也很好，这和井的资料是吻合的。qx3井钻遇茅口组裂缝型储层，解释裂缝层1.8 m/2层(见下页图9)，岩性为生屑灰岩薄层夹灰岩，这样的岩性组合极易在构造应力的作用下产生裂缝，在该段进行测试，可获工业气流。

以P波方位各向异性分析为手段进行裂缝检测研究，叠前地震纵波资料是检测的基础与关键。地震数据必须是宽方位采集，对目的层地震资料要保证较高信噪比、保幅性好。其次，在地震资料处理中，应避免由处理因素所引起假的地震各向异性。P波方位各向异性研究，将任意介质简化为VTI、HTI或者ATI介质。对于含裂缝的介质，仅在沿裂缝走向及其法向方向上，地震波表现出的差异最大。这样，该方法检测的各向异性特征多解性相对较大，所以在使用P波方位各向异性分析预测裂缝时，要考虑该技术也可能带来多解性的问题。

图8 清溪场茅口组裂缝强度及走向预测平面图Fig．8 Map of intensity and strikes of fractures in Maokou formation of Qingxichang structure

图9 qx3井茅口组裂缝储层FMI成像图Fig．9 FMI images of fractures in MaoKou formation ofwell qx3

3 结束语

P波方位各向异性技术在清溪场栖霞区裂缝检测的实验表明，利用P波振幅随方位角变化预测储层的裂缝方向和发育强度是可行的。但是这项技术受到地震资料采集，处理等各种因素的影响。所以，我们必须做好各个环节，而且在裂缝预测中，应结合构造应力、断裂分布和井的各种信息等综合预测，提高预测精度。

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TE 122.2+3

A

1001—1749(2011)02—0212—05

2010－09－09改回日期:2010－12－21

范春华(1973－)，女，中石化勘探南方分公司技术人员，工程师，现主要从事石油地质勘探研究工作。