地震曲率体技术在九龙山气田珍珠冲组砾岩储层裂缝预测中的应用

陈 胜，曾庆才，包世海，黄家强，姜 仁，常 鑫，李新豫，葛 兰

(中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北 廊坊 065007)

地震曲率体技术在九龙山气田珍珠冲组砾岩储层裂缝预测中的应用

陈 胜，曾庆才，包世海，黄家强，姜 仁，常 鑫，李新豫，葛 兰

(中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北 廊坊 065007)

砾岩储层作为一种特殊岩性储层，具有非均质性强，受裂缝发育带控制作用非常明显的特点。提出应用地震曲率体技术对砾岩储层的裂缝发育程度和分布状况进行预测的方法，阐述了地震曲率体裂缝预测技术的原理，应用该方法对四川九龙山地区砾岩储层进行了裂缝预测，进而对该地区天然气富集区带进行了预测，预测结果与实钻结果和岩心观察结果十分符合，说明用地震曲率体技术对该地区进行裂缝预测是可行的。

曲率体；裂缝预测；砾岩储层

近年来，随着我国以构造圈闭油气藏勘探占主导地位的结束,实现油气的增储上产和开拓油气勘探新局面的重任主要就落在复杂性油气藏的勘探上,裂缝性油气藏受裂缝发育的密度、方向、强度等因素控制作用十分明显，因而储层裂缝预测对于我国油气的勘探开发有着重要意义。

九龙山气田区域构造位于四川盆地川北古中坳陷低缓构造区内梓潼-通江凹陷带中，九龙山至中坝构造群的东部，地面为一大型背斜构造。珍珠冲组为一扇三角洲沉积，储层非均质性较强。九龙山气田珍珠冲组储层以砂岩、含砾砂岩和砂砾岩体为主，储层中孔隙、溶洞及裂缝均较发育，表现为裂缝-孔隙型储层，储层物性无论在纵向上还是横向上均有较强非均质性。该地区砾岩储层与致密砾岩之间的波阻抗差异非常小，常规波阻抗反演和属性分析等储层预测技术不能满足该地区储层预测和含气检测的需要。由于砾岩脆性较大,岩层中易于形成小断层和与之相关的构造缝,而裂缝在起到沟通作用的同时也对储层的空隙度和渗透率起着重要的控制作用。因此，裂缝对该地区优质储层的展布和高产富集区具有明显的控制作用。为此，笔者基于九龙山气田珍珠冲组气藏与裂缝的关系及其地质特征，利用地震曲率体技术对其裂缝分布情况进行预测。

1 地震曲率体技术原理

地震曲率体技术是基于裂缝的生成机理而形成的一种用于描述裂缝分布情况的数学方法。曲率是用来刻画线或面的弯曲程度的物理量，曲率值越大意味着曲面弯曲程度越大，曲面弯曲程度越大则地应力越大，一般来说，地应力越大的地方裂缝和断层越发育[1]。因此，曲率在一定程度上控制了裂缝发育的密度、强度和方向，同时在一定程度上也控制了气层厚度及与之有关的裂缝空隙度和渗透率。根据该原理，通过求取地震同向轴的曲率值，进而对储层裂缝发育情况进行预测和评价。曲率是构造应力的表现形式，而褶皱、断层及与之相关的裂缝均是构造应力的产物，而对于某一特定时期的地层在一定范围内应具有同一应力场。因此，应用地震曲率体技术能够预测储层的裂缝分布情况。

2 曲率计算方法

对于一条曲线，其曲率可定义为：

(1)

式中，K为曲率；φ为曲线上某点的切线方向角；s为方向角所对应的弧长。

由式(1)可知，曲率和曲线的二阶导数有关，无正负之分，但在地震勘探中则应通过正负的定义来代表不同的地质意义[2]：①当曲率为零时，地层为一平面；②当曲率为正时，地层为背斜、隆起等正构造；③曲率为负时，地层为向斜、凹陷等负构造。

由于真实的地层界面为三维空间，因而可将二维曲线定义推广到三维曲面上，任何一个切割地层界面的平面都可以和地层界面确定一条曲线，而这条曲线上任意一点的曲率都可计算出来。过三维曲面上任意一点的切割平面有无穷多个，因而该点有很多曲率，在实际应用中最有意义的是与地层界面垂直相交的平面所确定的曲率，将这些曲率按不同的方法组合就可得到许多对实际生产有用的曲率，如高斯曲率、最大曲率、最小曲率、最正曲率、最负曲率、倾向曲率和走向曲率等[3]。

在较小的局部地层范围内,地层分界面对应的空间曲面可用如下二元二次方程来近似:

z(x,y)=ax2+by2+cxy+dx+ey+f

(2)

式中，x、y、z分别代表空间坐标；a、b、c、d、e、f代表曲面参数。

由式(2)中二次多项式的系数计算，可得到高斯曲率、最大曲率、最小曲率、最正曲率、最负曲率等曲率体属性。

3 实例应用

研究区位于川西北地区，目的层为珍珠冲组，其区域性含气且分布较广，主要由下部砾岩和上部多层砂体组成。受古地貌坡度控制，川西北部地区珍珠冲组体现出不同的沉积特征。在该地区沉积巨厚的扇三角洲，主要表现为颗粒粗大(砾为主)、分选差、磨圆较好。电测曲线表现为箱型特征，砾间泥质不发育，层间泥岩夹层厚度小，砂体常呈透镜状。其有效的储层主要分布在扇三角洲前缘水下河道沉积微相中，该微相中岩石分选磨圆变好，砾间以充填砂质为主，取芯观察结果表明储层发育地区裂缝、孔洞发育。通过对该地区多口探井及生产井的分析表明，该地区储层受裂缝控制作用明显，该地区储层预测及含气检测的关键在于预测裂缝发育强度及走向。

图1 九龙山珍珠冲组最大主曲率分布图

为了充分发挥地震资料横向分辨率高、覆盖面积广的优势，研究中用地震曲率体技术对该地区珍珠冲组的裂缝分布情况进行了预测。研究中采用的地震资料为经过叠前深度偏移的叠加纵波资料，满覆盖面积300km2,数据主频35Hz左右，满足曲率体裂缝预测要求。根据算法的不同，曲率可分为最大曲率、最小曲率、高斯曲率等，经过多次参数试验和与已知井进行对比，最终选定最大曲率对该地区的裂缝进行预测研究，因为最大曲率属性的密度和分布方向可以反映裂缝的发育密度和方向(见图1)。实钻结果表明，该地区高产井均落在图中最大曲率值较大区域，裂缝发育，而低产井和干井则均落在最大曲率相对较小区域，裂缝发育程度低或不发育。

分析裂缝发育和含气性好的4口开发井的过井剖面(见图2)，发现上述井的井旁地震道同相轴均表现为一定程度的错动、间断、挠曲等横向变化(如图2中椭圆标示)，说明上述地区的地应力较大，因而是裂缝发育的有利区。分析4口裂缝发育和含气性差的4口开发井的过井剖面(见图3)，发现上述井的井旁道同相轴表现出平滑、连续、同向性较好等特点(图3中箭头所指为目的层顶界同相轴)，说明上述地区的地应力较小，因而裂缝不发育。上述分析表明，基于地震曲率体技术的裂缝预测结果与该地区的实际钻井结果、地震数据、成像测井结果符合程度较高，因而能够很好地预测该地区裂缝发育密度和裂缝走向等特征。

图2 裂缝发育井的过井剖面特征

图3 裂缝不发育井的过井剖面

4 结 语

由于曲率体属性与裂缝之间的关系可以反映地层褶皱或弯曲变形时的应力过程，因而利用地震曲率体技术直接从叠后数据体中提取地震同相轴的曲率及由曲率扩展的各种曲率体属性，能有效刻画地层界面的弯曲程度、应力场分布及裂缝发育情况，具有较高分辨率[4]。应用该技术对四川九龙山地区珍珠冲组砾岩储层的裂缝发育密度及裂缝发育方向进行了预测，预测结果与实钻结果十分符合，说明运用地震曲率体技术对该地区进行裂缝预测是可行的，这对指导该地区的开发井位部署具有重要作用。

[1]杨午阳,邓央,徐云泽,等.基于小波变换的曲率体属性提取和重构方法[J].天然气工业,2007,27(5)：55-57.

[2]李志勇,曾佐勋,罗文强.裂缝预测主曲率法的新探索[J].石油勘探与开发,2003,30(6)：83-85.

[3]王越之,宋金初，贺斌.利用曲率法预测构造裂缝方向[J].江汉石油学院学报,2004,26(4):52-53.

[4]孙尚如.预测储层裂缝的两种曲率方法应用比较[J].地质科技情报,2003,22(4):71-74.

[编辑] 李启栋

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.10.021

TE122.23

A

1673-1409(2012)10-N069-03