裂缝性储层三维可视化预测

吴朝容 段文燊 龚 莉

（1.成都理工大学 地球探测与信息技术教育部重点实验室，成都610059；

2.中国石化 西南油气分公司，成都610016；3.东方地球物理公司研究院，河北 涿州072750）

上三叠统须家河组广布四川盆地内，分布面积＞15×104km2，是最重要的陆相烃源层和储集层［1］。由于须家河组时代相对较老、埋藏深度较大，为低孔低渗的致密、超致密碎屑岩储层，储层高产依赖于裂缝对储层孔渗性的改善。特别是川西拗陷须家河组第二段（T3x2），埋深普遍＞4.5 km，储层孔隙度基本＜10%，天然气的产出与裂缝关系更加密切，因此，该类储层预测的关键是寻找可能的裂缝发育段及其空间展布规律［1］。实钻、测井资料都证明裂缝型储层的发育与裂缝和破碎带密切相关。从地震资料的分辨率角度来讲，小尺寸的裂缝根本无法预测；问题的关键是利用地震资料识别和寻找与裂缝发育有关的可能的破碎带。

本文从测井资料分析出发，通过多属性剖面分析建立地震响应模型，在此基础上优选特殊处理方法，再利用先进的三维可视化理念进行裂缝性储层三维可视化分析，预测可能的裂缝发育带，为井位部署提供依据。研究的技术方法对四川盆地广泛分布的须家河组裂缝性储层预测具有重要意义。

1 测井特征分析

在须家河组第二段寻找裂缝型或相对高渗透带储层是预测高产富集区的重要基础。基于地震资料的预测，主要是利用储层的速度和密度差异建立相应的地震响应模式；而地震响应模式建立的基础是对测井资料进行仔细分析，主要是对与速度和密度相关的参数进行分析。

图1为X51井深度为4 822.3～4 842.0m的测井曲线，经测试证实该段为典型的裂缝型储层段，其特征为：比较明显的低GR、CAL缩径、电阻率较高；并且RD、RS具有一定的幅度差；DEN变化不明显，总体在2.4～2.6范围内波动；AC呈跳跃状，具有一定的跳波特征。储层段和围岩段的GR、RT、RXO的差异明显，可作为区分裂缝发育储层段的明显标志；而AC、DEN等与地震预测有密切关联的参数变化却不十分明显，AC均值相比于围岩仅有较小幅度的高值，从波阻抗差异的角度预测裂缝段具有较大难度。

图1 X51井测井曲线Fig.1 Well log of Well X51

2 地震响应分析

研究中选取了裂缝较发育的X10井和裂缝不发育的X11井进行剖面分析，并进行了几何属性、瞬时属性、子波属性共3大类30余种参数的特殊处理试验。通过与实钻情况对比分析，选取了振幅、平均能量、混沌反射及振幅加权瞬时频率（简称AWIF）4种参数进行剖面分析。

图2为联井振幅剖面，X10井、X11井在T3x2－6和 T3x2－7层位显示均较好，都为短轴状、断续、弱振幅反射特征。而在T3x2－4和T3x2－5层段X10井显示较好，并已经获得工业油气流，剖面上表现为断续的弱振幅反射特征。而T3x2－3层段的2口井显示均不太好，表现为连续的强振幅反射特征。T3x2－2层段X10井显示较好，表现为断续的弱振幅反射特征；X11井显示比X10井差，表现为较连续的中弱振幅反射特征。

平均能量代表2个波峰之间的平均能量强度，是2个峰值间反射能量的2次方。这种参数更能突出振幅的强弱，有利于划分地震相带，适合于区分研究区的强弱能量带。图3为联井平均能量剖面，X10井、X11井在 T3x2－6和 T3x2－7层位显示均较好；特别是X11井的显示更好，为平均能量低值反射特征。在 T3x2－4和 T3x2－5层段，X10井显示较好，并已经获得工业油气流，剖面上表现为平均能量低值反射特征，X11井剖面上表现为平均能量高值反射特征。在T3x2－3层段的2口井显示均不太好，表现为平均能量高值反射特征。T3x2－2层段X10井显示较好，表现为平均能量低值反射特征；X11井显示比X10井差，表现为平均能量相对更高的反射特征。

混沌反射（chaotic reflection）是一种近期提出的混合属性特殊处理方法，用于检测有序反射间的无反射带。混沌反射带定义为具有高度侧向连续性层间的、倾角任意变化的区域。侧向连续性由相似性及其变化确定；换句话说，计算侧向相似性的加权产生的倾角标准差，可应用于检测地层的侧向连续性及其变化，适用于对断层和小断层或裂缝发育带的检测。其数学模型如下

式中：C（k）为混沌反射值；αk为任意样点处的倾角值；αs为倾角的平均值。

图2 振幅剖面Fig.2 Profile of amplitude

图4为混沌反射属性的连井剖面，X10井、X11井在T3x2－6和T3x2－7层位显示均较好，为混沌反射高值特征，可能反映裂缝比较发育。在T3x2－4和 T3x2－5层段，X10井有较好显示，并已经获得工业油气流，剖面上表现为混沌反射高值特征，反映裂缝较发育；X11井剖面上表现为混沌反射低值特征，反映裂缝不十分发育。T3x2－3层段的2口井显示均不太好，不是裂缝型储层，表现为混沌反射低值特征。T3x2－2层段X10井、X11井实钻证实均为裂缝不发育的致密碎屑岩储层，表现为混沌反射低值特征。

图3 平均能量剖面Fig.3 Profile of average energy

图4 混沌反射剖面Fig.4 Profile of chaotic reflection

振幅加权瞬时频率，简称AWIF，是一种既考虑振幅，又考虑频率的特殊处理参数，它能较好地识别裂缝型储层发育带。其数学模型为

其中：E（t）为地震道包络；f（t）为瞬时频率。

图5为AWIF联井剖面，X10井、X11井在T3x2－6和 T3x2－7层位显示均较好，都为短轴状、断续、弱异常反射特征。而在T3x2－4和T3x2－5层段X10井的显示较好，并已经获得工业油气流，剖面上表现为断续的弱异常反射特征。T3x2－3层段的2口井的显示均不太好，表现为强异常反射特征。T3x2－2层段X10井的显示较好，表现为断续的弱异常反射特征；X11井显示比X10井差，表现为较连续的中弱异常反射特征。

图5 AWIF剖面Fig.5 Profile of AWIF

剖面解剖表明，裂缝性储层发育段具备“弱振幅、低平均能量、低AWIF、高混沌发射”的特征，特别是高混沌反射是进一步进行储集体空间识别的重要基础。

3 裂缝性储层三维可视化预测方法

一般情况，对于亮点型响应特征分析，三维可视化有其独特优势［2－5］，可快速进行地震异常识别和追踪解释；但对于破碎带的绝对值低值响应特征，地震资料是由一个又一个正弦波组成，纯粹的低值不仅是弱振幅的代表，而可能更多的是某个正弦波的低值部分，这样就给识别带来很大困难。面对裂缝型储层要找弱的需求，通过对地震参数的反复分析实验，选择了混沌反射（chaotic reflection）这种混合属性参数和自动断层提取技术（automatic fault extraction，简称 AFE，是一种利用三维相干属性自动提取断层信息的技术），进行裂缝发育带预测。这类参数的特征是大值代表了可能的裂缝发育带，有利于在三维可视化系统中对大值进行空间刻画，从而实现对裂缝型储层的三维可视化分析。

利用三维可视化软件寻找裂缝发育带的具体技术总结如下：（1）在可视化系统中加入进行可视化分析的数据体。（2）通过快速浏览方式，初步分析地震数据体在空间的变化规律。（3）结合研究区实际资料和有关地震响应模式分析需要突出的异常类型，对振幅、波阻抗类数据体主要分析弱振幅带，在显示中重点突出弱振幅，对混沌反射、自动断层提取参数则重点突出其高值特征，尤其要突出线性特征，寻找有利的异常带。（4）充分利用综合分析建立的寻找异常模式，利用颜色控制和透明度控制菜单提供的功能进行调试，寻找可能的异常。一般情况下，数据显示的透视度都为0%，即每张剖面后面的剖面是不可见的，每次只能看到一张地震剖面。为了直观地分析整个数据体，必须考虑一个图形学问题，即对显示图像的透视度进行控制，通过透视度控制［6，7］，突出最有意义的异常体，从而在三维空间快速发现异常体。这也是能否实现裂缝性储层识别的关键。（5）利用抓图软件抓取屏幕中显示的异常体图形，保存为成果，作为进一步研究的重要资料。同时也可用软件的动画功能将成果保存为动画。（6）结合地质、测试资料进一步分析地震异常成果，划分有利目标。

4 研究成果

选取了XQ地区95.625km2的三维数据体进行 T3x2－2、T3x2－4、T3x2－5、T3x2－7共4个主要层段的裂缝储层预测研究，优选出有利于裂缝型储层发育的目标，累计面积约147.71km2。

XQ地区T3x2－4层是一套以X51井区气层为代表的砂体，X51井、X56井、X2井都在该段获得高产工业气流，裂缝十分发育，在地震剖面上为典型“弱振幅、混沌反射高值、自动断层识别高值”的地震异常，识别该异常并不难，弄清楚其空间分布规律才是关键。本次研究充分利用三维可视化工具特点，使用振幅、混沌反射、自动断层识别3种参数刻画了其空间展布特点。

图6为T3x2－4层振幅属性的三维可视化立体显示图。据图分析，该层段由多个零散的弱地震异常组成，在异常带内部还存在振幅异常差异（红色为强振幅，白色为弱振幅），弱异常最典型位置位于X2井附近，与X2井为高产井符合；但异常的分带型不强，总体比较笼统。

图7为T3x2－4层储层混沌反射属性的三维可视化立体显示图。据图分析，该层段由工区西北的X11井－X10井异常带和东南的X2井以西－X65井以东2个北东向的地震异常带组成，在异常带内部还存在混沌反射异常差异（红色为高值，浅色为低值）。混沌反射反映该层段可能存在X10井区的裂缝型储层发育部位，同时在X65井－X51井区也存在一片北东向裂缝型储层可能发育区。三维可视化成果的分带型和横向分辨率都较振幅更加清楚。

图7 T3x2－4层储层混沌反射三维可视化Fig.7 3－D visualization of chaotic reflection in T3x2－4

图8为T3x2－4层AFE属性的三维可视化立体显示图，该层段由一个X11井－X10井和X65井以北－X2井的2个北东向的地震异常带组成，在异常带内部还存在AFE异常差异（红色为高值，蓝色为低值）。AFE属性反映该层段可能存在X11井－X10井裂缝型储层发育部位，同时在X2井－X65井的工区东南部的X51井区也存在一片北东向裂缝型储层可能发育区。

图8 T3x2－4层AFE属性三维可视化Fig.8 3－D visualization of AFE in T3x2－4

上述分析表明，研究区在T3x2－4层的X65、X3、X56、X1、X2、X10井都位于较弱振幅、高混沌反射、高AFE属性参数的区域，与测试情况符合。据测试资料，上述几口井测试都获得了＞0.1×106m3／d的高产。

5 结束语

a.建立了裂缝性储层具有“弱振幅、低平均能量、低AWIF、高混沌反射、高AFE”的地震响应特征。

b.研制了解决裂缝性储层弱振幅带识别的三维可视化储层预测方法。

c.进行了具体三维区的预测研究，优选出有利目标层累计面积约为147.71km2，对进一步的井位部署和勘探开发具有重要指导意义。

感谢中国石化西南油气分公司各位领导和同行的指导、帮助以及对部分资料使用的支持。

［1］李书兵，叶军，陈昭国.川西坳陷碎屑岩大中型气田形成条件［J］.成都理工大学学报：自然科学版，2005，32（1）：41－45.

［2］吴朝容，段文燊，蒋晓红.河道砂体识别技术［J］.石油物探，2003，42（2）：204－207.

［3］段文燊，吴朝容.川西岩性气藏地震勘探关键技术研究［J］.西南石油大学学报：自然科学版，2011，33（4）：1－6.

［4］Dorn G A.Modern 3Dseismic interpretation［J］.The Leading Edge，1998，17（8）：836－840.

［5］马仁安.基于微机的三维地震数据可视化技术研究［D］.南京：南京理工大学档案馆，2004：87－90.

［6］Kidd G D.Fundamentals of 3Dseismic volume visualization［J］.The Leading Edge，1999，18（6）：702－712.

［7］Sheffield T M，Meyer D，Lees J，et al.Geovolume visualization interpretation color in 3－D volumes［J］.The Leading Edge，1999，18（6）：668－674.