潍北凹陷火山岩储层地震预测方法研究

顿宗萍 李 琴 刘群强

（中国石油化工股份有限公司 胜利油田分公司物探研究院，山东 东营 257000）

0 引言

目前国内外许多地区发现了含油气火山岩，包括侵入岩、喷发岩和火山碎屑岩等；而且，在一些地区火山岩储层是良好的油气产层。但火山岩不仅岩性复杂，矿物成分多变，主要储集空间有原生气孔、溶蚀孔隙、构造裂缝等多种类型，其储集性能受多种因素控制，差别较大。由于其复杂的非均质性，目前对火山岩储层预测方法的研究一直是一个难题，也是制约火山岩勘探的主要因素。

近年来，多口井在潍北凹陷孔三段火山岩储层中获得工业油流，预示火山岩油气藏也是重要勘探领域。潍北凹陷孔三段火山岩为基性火山岩，以安山玄武岩和玄武岩为主，其中原生孔隙、风化裂缝和构造裂缝是主要的储集空间类型。通过岩芯测试的物性数据分析认为潍北凹陷火山岩储层具有一定的储集能力，储层大部分属于中孔低渗性储层，但是储层非均质性比较强。通过研究认为潍北凹陷孔三段火山岩储层发育的控制因素主要有火山岩相、风化作用、构造活动以及中低温热液和地下水活动，其中的火山岩相、风化作用和构造活动对储层改造起到重要作用。

根据火山岩储层上述特征，可以确定储层预测的要点是：①应用已钻井资料结合地震特征识别火山岩岩相，研究储层发育有利相带。②通过曲率属性分析技术，预测火山岩构造裂缝发育带，研究构造裂缝发育区。③采用多属性综合分析技术，提取并优选地震属性、结合K—L变换的多属性分析优化方法，预测火山岩风化剥蚀区，研究孔隙发育及有利储集相带。

1 火山岩储层预测

1.1 岩相划分

火山岩岩相是指地下岩浆通过火山通道喷出地表后在空间上的分布格局、产出方式以及这些产物所呈现的外貌和特征。火山岩相能够揭示火山岩空间展布规律和不同岩性组合之间的成因联系。不同相带其产物的岩性特征、岩性组合、物性特征等必然存在差异,应用已钻井资料结合地震特征识别等技术可以识别火山岩相。

1.1.1 火山通道相

火山通道相是深层熔岩运移到地表的通道，一般受深大断裂的控制,通道相有明显刺穿下部围岩的特点。通道内部具有柱状反射、在该区西北部地震上呈柱状特征，其内部为空白、杂乱、断续反射、火山锥的蘑菇状外形，推测为火山通道相。

1.1.2 爆发相

爆发相是火山喷发前或同时形成的,由火山强烈爆发形成的火山碎屑在地表堆积而成。在火山爆发时,爆发相为短时期内快速堆积而成,成层性差,因而会造成变振幅、断续、杂乱反射、丘状、波状外形为主的反射特征。在凹陷中部地震上表现为中低频、强振幅、丘状反射特征，推测为爆发相。

1.1.3 溢流相

溢流相是以粘度小、易流动的基性、中性、酸性熔岩喷发到地表以后沿地表流动过程中,熔浆逐渐冷凝、固结而形成的相带,它们可以形成面状泛流的熔岩被,也可形成线状流动的熔岩流。其产状与地层界面相近。在该区地震上呈强振幅、低频的反射特征，分布稳定，分布范围大。

1.1.4 火山沉积相

火山沉积相是火山岩和沉积岩的过渡相带,是火山喷发和正常沉积共同作用的产物，远离喷发中心部位,一般包括凝灰质砂泥岩、各种火山岩和沉积岩互层等。因此该相带既有沉积岩的反射特征,也具有火山岩的反射特征。在该区地震上表现为中高频、强振幅，层状反射特征。

根据已有钻井资料结合地震特征识别等可确定各个区带的火山岩岩相，该区火山岩岩相主要为溢流相、火山口—火山通道相、爆发相等类型。溢流相和火山沉积相几乎全区间互发育；推测在凹陷西北部发育火山通道相，凹陷中部局部发育爆发相。从原生孔隙来分析，爆发相和火山通道相是最有利岩相带，溢流相其次，火山沉积相储层物性较差。

1.2 预测构造裂缝发育带

构造裂缝是本区火山岩油藏最重要的储集空间，其分布受区域构造活动控制，在断层交叉、弯曲及局部隆起部位，容易发生应力集中导致刚性形变产生大量裂缝。由于曲率属性对地层的弯曲程度非常敏感,而地层的非塑性弯曲程度又与裂缝发育状况高度相关,所以曲率属性能成为识别裂缝发育带的有效工具。

曲率是用来表征层面上某一点处变形弯曲的程度。层面变形弯曲越厉害，曲率值就会越大。平面曲线的曲率就是是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率，通过微分来定义，表明曲线偏离直线的程度。K=lim|Δα/Δs|，Δs趋向于0的时候，定义k就是曲率。地震曲率属性定义为一个用来量化层界面偏离平面程度的三维层面属性。对曲率属性的分析有助于减少区域倾角的影响，同时突出小尺度的地质现象如裂缝。构造层面的曲率值反映岩层弯曲程度的大小，因此岩层弯曲面的曲率值分布，可以用于评价因构造弯曲作用而产生的纵张裂缝的发育情况。

曲率是描述曲线或曲面上任一点的弯曲程度,曲率越大则越弯曲。曲率属性有包括高斯曲率、平均曲率、最小曲率、最大曲率、倾角曲率和走向曲率等。每一种曲率属性都可以从不同角度描述地层界面的形态信息。

图1 潍北凹陷孔三段火山岩裂缝预测图

对比各曲率属性图，最大正曲率与极大曲率属性均能较好的刻画该区构造裂缝发育带的分布规律，且曲率属性中的曲率异常特征与裂缝发育带符合度较高。经过与多口井实钻结果对比，最大正曲率属性在刻画该区构造裂缝时比其它曲率属性具有更高的符合程度。昌36、昌73、昌81火山岩渗透率达到60毫达西以上，曲率图上为高值，昌21、昌61、昌43、昌4、昌62等多口井火山岩渗透率小于5毫达西，曲率属性图上均为低曲率值，曲率属性图与已钻井物性统计基本吻合。曲率高值区推测为构造裂缝发育带，曲率高值基本沿着断层周边分布，说明越靠近断层，构造裂缝越发育，共预测构造裂缝发育带85km2。

2.3 多属性综合预测火山岩风化剥蚀区

火山岩横向变化快，非均质性较强，井控程度低，储层预测难度大。采用多属性综合分析技术，提取并优选地震属性、结合K—L变换的多属性分析优化方法综合预测火山岩风化剥蚀区。

图2 潍北凹陷孔三段火山岩顶部孔隙预测图

地震属性是反映地震波的特征参数,它是指从地震数据中导出的关于几何学、运动学、动力学及统计特性的特殊度量。地震属性分析是储层预测的有效手段之一。但是,地震属性是多种复杂地质因素或参数的综合反映,特别是单一地震属性在进行储层预测时多解性强。针对上述问题,需要从繁多的地震属性中优选有效的多种属性同时参与储层预测,采用多属性分析技术,来降低多解性,提高地震储层预测精度。

根据对潍北地区孔三段火山岩顶部井孔标定情况确定地震反射时窗,分别提取了振幅、频率、时间、相位、波形类的地震属性等几十种,用已知井的储层物性与每个地震属性做相关分析,优选相关系数较高、对物性变化敏感的12种地震属性。由于优选出的属性并不全是相互独立的,这样就造成地震信息的重复、冗余,因此需要对优选出的 12种地震属性利用 K—L变换多属性分析优化方法进一步优选,然后进行储层预测,得到该区火山岩的储层预测图。

3 应用效果

本文重点讨论了基于地震资料进行的火山岩岩相划分、应用曲率属性进行构造裂缝预测以及多属性综合预测火山岩风化剥蚀区等方法。根据本研究成果指导钻探，通过对钻遇孔三段火山岩部分钻井资料对比，实钻结果与预测基本吻合，从而证实该研究方法可有效指导勘探开发实践。

4 认识与结论

4.1 研究区火山岩相可划分为火山口—火山通道相、溢流相、爆发相三种亚相。其中，溢流相和火山口—火山通道相为有利的储层相带。

4.2 由于曲率属性对地层的弯曲程度非常敏感，而地层的非塑性弯曲程度又与裂缝发育状况高度相关，因此曲率属性可以作为识别裂缝发育带的有效手段。

4.3 在使用多属性分析技术进行储层预测时，应根据不同研究区域的地质特点，在试验的基础上选择相应的地震属性参数。

4.4 地震属性的种类较多，需要优选使用。基于K—L变换多属性分析优化方法在众多的地震属性参数中，能够剔除同类型相似度较高的属性。

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