频率衰减梯度属性在页岩含气性预测中的应用

薛野 刘田田（中国石油化工股份有限公司华东油气分公司勘探开发研究院，江苏 南京 210000）

作为一种特殊的非常规天然气，页岩气具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、低孔、低渗等特征，需要大型水力压裂和水平井技术才能进行经济开采，单井生产周期长[1]。页岩气储层由细粒物质组成，岩石成分复杂，且页岩气储层中存在大量吸附气；储层孔隙空间多样，特别是裂缝或裂隙更是影响页岩气产能的重要因素[2-3]。评价页岩储层的含气性及落实页岩气藏横向上的“甜点区”对页岩气的勘探开发具有重大指导意义。地震波传播过程中的频率衰减吸收是地震资料频谱特征分析中的一个重要参数。通过提取地震波频率信息的衰减梯度，在实际资料的应用中，取得了较好的效果，利用衰减梯度可以有效地预测和验证页岩气富集区。

1 理论依据

地震波在地下介质内传播过程中存在能量损失和频率衰减的现象[4]。地震波衰减要是由于吸收衰减和地层衰减两方面因素造成的[5-7]。理论和实践证明，储层含不同流体介质，其地震反射波组频谱曲线的形态、斜率、主频与中心频率的差值等属性参数存在微小的差别。聚集了天然气的地层对地震波的高频成分的吸收能力更强，含油气层突出表现为“高频能量比衰减、低频能量比增加”的特征。

钻井揭示，优质页岩气层的孔隙度在5%左右，页岩中的天然气主要吸附在矿物颗粒表面，充填在5%的孔隙中。不含气页岩中含有未被排替出的吸附水，低孔隙中的含气页岩对地震波的吸收衰减作用大于不含气而含水的页岩。基于上述分析，频率衰减属性可以预测页岩含气性特征。

2 原始资料分析

2.1 地质背景分析

工区主要页岩气勘探层系上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组处于深海陆棚相-滞留海盆相沉积相带内，其下部岩性整体为泥岩，以深灰色、灰黑色为主，见黄铁矿，局部富含笔石，由上向下水体逐渐变深，底部属深水陆棚相沉积，向上逐渐过渡到半深水陆棚相以及浅水陆棚相。该页岩层厚度较大（＞100m）、成熟度适中、TOC指标优越，勘探潜力巨大。

2.2 储层标定

利用已有钻井资料进行地震地质层位标定，结果显示五峰组底对应一套强波峰反射层。钻井资料揭示TOC大于2%的纵向甜点段共计约25m 厚，位于整套页岩的底部；优质页岩标定结果如下图所示。

图1 优质页岩储层标定结果示意图

2.3 地震资料分析

如图2所示，地震资料显示目的层地震波组特征明显、接触关系特征清楚、反射清晰、波组连续性较好。页岩目的层反射能量强，主频达到35HZ。

图2 五峰组-龙马溪组页岩地震剖面图

图3 五峰组-龙马溪组页岩层测井频谱分析图

2.4 钻井响应特征分析

实际测井资料显示页岩层按含气性可分为A、B、C共三级，其中A级最优、B级次之、C级较差；钻井频谱分析显示A级页岩层的频率衰减梯度响应高于B级，C级最低；证明频率衰减梯度属性可以预测页岩储层的含气性。（图3）

3 实际资料应用

3.1 地震资料分频处理分析

对地震资料进行分频处理，分析发现随频率的变化横向上目的层反射能量变化特征存在差异（如图4所示），理论分析认为“低频能量强、随频率增加能量快速衰减”的区域为含气性较高的区域。

图4 页岩层地震资料分频能量剖面图

3.2 频率衰减梯度应用效果分析

提取地震资料的频率衰减梯度属性（如图5所示），横向上页岩层的频率衰减梯度响应特征存在明显差异，频率衰减梯度较高的位置页岩层的含气性较高。

图5 页岩层地震资料频率衰减梯度剖面图

3.3 页岩气“甜点区”预测

沿页岩层提取地震资料的频率衰减梯度属性（如图6 所示），结果显示在平面上页岩层呈现整体含气、局部富集以及连片分布的特征。在向斜两翼埋深相对适中位置呈现高含气性；此外由于向斜核部埋深较大区域地震资料品质降低，其预测结果的可靠性相对较低。

图6 页岩层地震资料频率衰减梯度平面图

4 结语

利用测井资料精细标定储层，开展测井响应特征分析，对地震资料进行分频处理、提取地震资料的频率衰减梯度属性，进而指示页岩地层含气性变化趋势，完成了利用地球物理资料优选页岩气藏工程“甜点区”的目的。

通过本次研究工作，得到以下三点认识：

4.1 测井响应特征分析揭示，含气性高的页岩层存在较高的频率衰减梯度响应；

4.2 利用地震资料提取页岩层的频率衰减梯度属性，可以预测页岩地层横向上的含气性变化趋势；

4.3 含气性预测结果的可靠性取决于地震资料的品质。

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