宽方位角地震资料在裂缝性储层预测中的应用

陈国文 （中国石油大学 （华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580

东方地球物理公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072751）

李正中 （中国石油大学 （北京）地球科学学院，北京 102249）

李洪革，沈亚，袁云超，张军勇 （东方地球物理公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072751）

随着油气勘探程度的不断提高，裂缝性油气藏已经成为当前研究的热门领域之一，裂缝储层的识别与裂缝的准确描述、预测是裂缝性储层勘探开发的关键。然而，由于裂缝性油气藏孔隙度低、非均质性强、裂缝分布复杂等特点，与常规孔隙性油气藏有本质区别，使得裂缝性油气藏勘探开发成为当前公认的难题。随着对裂缝性油气藏认识的不断深入，地震资料品质的不断提升，研究手段的不断提高，利用地震资料预测裂缝性油气藏已成为现实，能够对裂缝性储层进行准确的识别和描述[1]。

宽方位角地震资料较常规资料有着明显的优势：①不同的方位角剖面可以观察不同走向的断裂，宽方位角地震资料对断裂的识别能力明显提高，当垂直于断层或裂缝发育走向时，可以获得更加清晰的小断层成像；②宽方位角地震资料在振幅、相位等信息方面都比窄方位角地震资料具有明显的优势，利于精细刻画储层[2]。为此，笔者利用宽方位角地震资料对柴达木盆地柴西北区小梁山工区的裂缝性储层进行了预测。

1 方法原理

在宽方位角地震资料的基础上开展构造导向滤波，提高断裂的成像精度，增强了对断层的识别能力，便于利用地震资料对断层快速进行解释；然后再利用构造导向滤波数据体计算曲率，曲率属性描述的是地震数据体的几何变化，检测断裂在空间上的展布规律；最后利用现代体属性刻画储层的分布形态，二者结合，可对裂缝储层进行准确的描述和预测。

1.1 构造导向滤波技术

构造导向滤波的目的是为了提高地震数据的信噪比，使地震数据同相轴的连续和间断特征更明显。构造导向滤波技术的核心是应用凡高滤波器进行地震资料处理，以输入 （地震）图像作为初始状态，经过时间偏移微分方程处理后得到处理图像；然后，再对图像进行各向异性散射处理[3]（图1）。

构造导向滤波技术相当于一个滤波器，利用地层倾角和方位角沿地层层位进行定向性平滑操作，增加同相轴的连续性，这种平滑操作不超出地震的反射终止形式 （断层），提高与同相轴终止处 （断层）的侧向分辨率，保存或凸显断层的尖锐性[4]。在构造导向滤波处理后的地震数据体上进行相干属性及曲率计算，可清晰识别小断层和裂缝[3]。从构造导向滤波前 （图2 （a））和构造导向滤波后的剖面 （图2（b））对比可以看出，后者断层特征更加清晰，断层更加干脆。

图2 构造导向滤波处理前 （a）和处理后 （b）

宽方位角数据体可以清晰地观察不同走向的裂缝与断层，提高断层的识别能力。在宽方位角数据体的基础上开展构造导向滤波后，断层的识别能力可进一步增强。宽方位角资料采用分方位角特色技术处理，划分4个不同方位，一组数据体方位角 （12.5～57.5°或192.5～237.5°）垂直于构造轴向，一组数据体方位角 （102.5～147.5°或282.5～327.5°）平行于构造轴向，另外两组数据体方位角 （57.5～102.5°或237.5～282.5°与方位角147.5～192.5°或327.5～12.5°）分别与构造轴向斜交。对不同方位角数据体开展构造导向滤波后，可以观测不同方位角剖面对断层识别的敏感程度有所差异，主要表现在两方面：①断点清晰程度不一样，当数据体方位角垂直于断层走向时，剖面上断点干脆清晰 （图3（a）、图4（c））；当数据体方位角平行于构造轴向时，剖面上断点模糊不清 （图3（c）、图4（a））；其他两组数据 （图3（b）、（d），图4（b）、（d））识别清晰程度介于以上两者之间；②断点的位置也会发生变化，同一断层在不同方位角数据体剖面上的位置稍有偏移。

1.2 曲率属性

曲率是曲线的二维特征，曲率可以定义为角度W对弧长S的变化率 （dW/dS），利用圆的属性可以导出曲率K与曲率半径R的关系：

图3 不同方位角数据剖面对比 （断层走向垂直构造轴向）

图4 不同方位角数据剖面对比 （断层走向平行构造轴向）

从式 （1）可以看出，曲率是曲率半径 （圆的半径）的倒数，曲率的大小可以反映一个弧形的弯曲程度，曲率越大越弯曲。对于脆性岩石，裂缝发育程度与弯曲程度呈正比。因此，可以利用构造曲率来评价裂缝的发育情况。

断裂在宽方位角高密度地震剖面上表现为同相轴的明显变化，体现在同相轴扭曲、断点处振幅突变、纵向上突变线状条带特征，它反映了地层受构造应力挤压作用时的层面弯曲程度。因此，利用线状条带特征可进行断层和小裂缝识别。曲率存在多种不同的算法，不同算法的曲率属性以及用不同参数计算的某一种曲率属性，可以不同程度地反映断层、线性特征，局部形状等信息。当刻画断裂时，最大曲率是最常用的曲率属性[5]。

1.3 相干能量梯度属性

近几年来，现代体属性在国外发展非常迅速，Marfurt在2006年提出了能量加权的相干振幅梯度的计算方法[6]。相干能量梯度属性计算地震数据相干分量的振幅变化，有利于突出一些细小的地质特征，从而提高解释精度。相干能量梯度采用基于特征值的相干算法，使其具有更高的横向分辨率，振幅的横向变化有助于刻画两点的边界。具体步骤如下：①计算输入道的能量；②计算分析时窗内的最佳匹配子波；③按一定比例关系，用步骤②中的关系估算各道的相干分量；④利用在步骤③中的子波的振幅定义一个主分量特征矢量，计算相干振幅的能量加权梯度，对特征矢量 （点曲线）求导，然后利用分析时窗内的相干能量对它进行加权 （对于三维数据，沿X、Y方向计算）。

1.4 属性比例融合技术

属性比例融合技术是通过多个相关性小的单一属性（数据体A和数据体B），通过算法变换，将数据体A和数据体B按一定比例重新构造一个新的数据体C（图5）。这种数据体是多种独立信息的重构，反映的信息更加丰富。该次研究将反映裂缝的曲率属性和反映储层细节的相干能量梯度属性融合，可以更加清晰地反映裂缝储层的空间变化规律。

图5 属性比列融合技术示意图

2 应用效果分析

图6 不同方位角数据体提取最大曲率属性对比

柴达木盆地柴西北区小梁山构造为一简单的断背斜构造，主要受梁南和梁北2条相向而倾的北西向平行大断层控制，为典型的 “两断夹一隆”的长轴背斜特征，走向为北西向。该区储层条件复杂，主要特征为：①研究区为陆地湖相碳酸盐岩和碎屑岩混合沉积，储层岩性以砂岩、泥岩、泥灰质岩，灰质和藻灰岩为主；②储集空间类型多样，以构造裂缝为主，其次为粒间孔、晶间孔和溶蚀孔；③储层物性总体表现为中孔－低渗、特低渗特征，储层非均质性强。

在宽方位角地震资料基础上，开展构造导向滤波，在此基础上，计算了最大曲率属性，沿层提取最大曲率属性平面图 （图6）。由图6可以看出：断裂平面展布规律明确，主要发育2组方向的断裂，一组是以北西向为主的压性逆断层，一组为近南北向的张性正断层；曲率属性更能刻画微小断裂，能够识别不同方向的微断裂，可以精细刻画小尺度断裂在平面的分布特征；不同方位角数据体上，断裂的走向基本一致，以北西向和近南北向2组方向的断裂为主，同时构造东侧的裂缝相对比较发育，延伸长度略有差异，裂缝发育位置一致，主要集中于构造应力的释放区。笔者认为裂缝分布特征与岩性分布有一定的关系，研究区东部的碳酸盐岩发育，灰岩、泥岩含量比较高，在构造作用力下容易形成裂缝发育带。

小梁山总体为构造油藏，应用相干能量梯度属性精细刻画了构造油藏的分布形态 （图7），在剖面上，小梁山构造油藏的顶、底形态特征清晰，提取的平面图与构造形态基本保持一致，有效刻画了油藏空间分布形态。

该次研究将曲率和相干能量梯度2种属性进行比例融合后，提取的属性信息能够较好地表征裂缝发育带和平面分布范围 （图8）。研究成果经与实际钻探、试油资料对比，精度较高，成果可靠。

图7 相干能量梯度属性剖面图 （a）及平面图 （b）

图8 属性比例融合剖面图 （a）及平面图 （b）

3 结语

宽方位角地震资料由于波形信息丰富，偏移成像精度高等特征可获得高质量的地震资料，对非均质性储层预测具有明显的优势，在储层物性和流体性质检测等方面精度也较高，可以获得更加清晰的小断层成像，可以更加精细地刻画储层。曲率属性在识别断裂方面更具优势，能够准确预测裂缝的发育方向和密度，提高裂缝检测的客观性。以相干能量梯度为代表的现代体属性在储层预测方面具有更高的精度，能够更加精细地刻画储层形态特征。将曲率属性和相干能量梯度属性结合，能够更好地对裂缝储层进行准确的描述，形成了一套针对裂缝储层预测的新的思路和方法。

[1]童亨茂 .储层裂缝描述与预测研究进展 [J].新疆石油学院学报，2004，16（2）：9～13.

[2]凌云研究小组 .宽方位角地震勘探应用研究 [J].石油地球物理勘探，2003，23（4）：350～357.

[3]Weickert J.Anisotropic diffusion in image processing [M].Stuttgart：Teubner Verlag，1998.

[4]赵明章，范雪辉，刘春芳，等 .利用构造导向滤波技术识别复杂断块圈闭 [J].石油地球物理勘探，2011，46（S1）：128～133.

[5]Chopra S，Marfurt K J.Volumetric curvature attributes add value to 3Dseismic data interpretation [J].The Leading Edge，2007，26（7）：856～867.

[6]Marfurt K J.Robust estimates of 3Drefector dip and azimuth [J].Geophysics，2006，71 （4）：29～40.