各向异性强度属性在西南庄潜山缝洞储层预测中的应用

李佳+陈志刚+陈红霞+马辉

摘 要：西南庄潜山位于南堡凹陷的北部，西南庄断层的上升盘，是前第三系的中、古生界潜山，目前在古生界的毛庄组、府君山组获得了油气。钻井揭示主要储层为裂缝孔隙型、裂缝型储层。由于埋深、地表条件等因素的影响，地震资料品质较差，分辨率较低，储层特征在地震剖面上没有明显的响应，在平面上，储层分布规律不清，制约了西南庄潜山的油气增储和上产。本文详细描述了运用叠后地震资料进行缝洞型储层预测的方法流程，首先利用分方位曲率及地震和测井玫瑰图进行分方位裂缝预测，优选主要方位进行蚂蚁追踪细化，然后利用各向异性强度属性进行缝洞储层预测，最后将裂缝预测与缝洞预测结果进行叠合，从而定性确定两类储层及非储层的发育区。

关键词：西南庄潜山；缝洞预测；裂缝预测；分方位曲率；玫瑰图；各向异性强度

中图分类号： P618 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）28-143-4

0 引言

西南庄潜山位于南堡凹陷的北部，西南庄断层的上升盘；由于次级断层的分割形成一系列的前第三系断块潜山，钻井井主要分布于断块的高部位，临近西南庄断层（图1）。主要出油层系为古生界的寒武系毛庄组及府君山组，元古界青白口系、太古界花岗岩及古生界奥陶系及中生界的侏罗系都有不同级别的油气显示。

主要出油层段之一的府君山组主要为开阔海潮下低能环境的碳酸盐岩沉积，以石灰岩为主，主要发育泥晶石灰岩、粉晶石灰岩、云斑石灰岩、白云质石灰岩、粉细晶白云岩等；另一个主要出油层段毛庄组主要潮坪沉积，发育云灰泥坪、泥灰坪等沉积相带，钻井揭示在顶部发育了一套鲕状灰岩，向下为紫红色页岩及黏土岩、灰岩、白云质灰岩、白云岩。钻井解释府君山组和毛庄组的主要储层为碳酸盐岩网状缝、角砾间溶孔，按照储层类型及日产液量等因素，将储层划分为三种类型。一类储层为高孔隙度的孔隙型和裂缝孔隙型，日产液量大于3/t/d/m；二类储层为裂缝孔隙型和裂缝型，日产液量大于2/t/d/m小于3/t/d/m；三类储层裂缝孔隙型、裂缝型和特低孔隙度的孔隙型，日产液小于2/t/d/m。

受制于缝洞型碳酸盐岩储层的规模，各向异性等因素的影响，利用地震资料进行碳酸盐岩储层预测一直是石油勘探和开发的一大难点。近年来地震资料的“两宽一高”采集，使很多地区的地震资料得以改善，在碳酸盐岩储层预测方面也取得了较好的进展。但由于本区地震资料为2003年采集，受制于复杂的地表条件（建筑物、虾池、盐池等）、成本等因素的影响，尚没有进行“两宽一高”采集，地震资料分辨率低，品质较差，利用地震资料进行储层预测也受到了一定的限制，裂缝和孔隙型储层在平面的展布不清楚，制约了本区的增储上产。难点主要有以下几个方面：

①地震资料主频低，仅有20Hz，纵向分辨率低，府君山组和毛庄组地层层速度约为5500m/s，按照四分之一波长计算，地震纵向分辨率约为70m，而钻井揭示本区缝洞储层纵向厚度最大不到30m，因此地震资料纵向上无法区分储层。

②地震资料并没有因为目的层含有裂缝或油气而产生明显的地震响应异常。虽然从钻井上统计，含油气的钻井目的层速度为5000-5300m/s左右，而不含油气的钻井目的层层速度为6000-6700m/s左右，即含有油气的地层层速度明显偏低，但受地震资料保幅处理程度的限制，地震资料没有明显的能量或其他异常。如图2所示，1井、2井、3井都钻遇角砾间孔洞，3井比1井、2井发育程度较弱，1井、2井为油气井，3井为干井，地震剖面上3口钻井没有明显地震响应异常，且地震响应特征相似，因此常规属性无法区分。

③从多口钻井的声波、密度及自然伽玛等进行交汇分析，储层段和围岩之间不能明显的区分，如图2所示，含油储层与围岩之间无论自然伽玛、电阻率、声波都混淆在一起无法区分，因此不能利用波阻抗反演进行平面的储层预测。

为此，探索新的缝洞储层预测方法不仅对本区科学合理的滚动勘探、开发工作具有实际指导意义，而且还对其他地区同类或类似地质目标的勘探、开发具有技术推广价值。

1 各向异性强度属性技术原理

各向异性强度属性是在三维地震体曲率计算的基础上，进一步计算得到的。在利用叠后地震数据提取的几何属性中，体曲率的应用前景光明，允许我们勾勒裂缝和断层。虽然裂缝和曲率之间的关系非常复杂，许多研究已经论述了开放的裂缝与强烈的构造变形相关。Hart（2002）和Nelson（2001）研究表明致密砂岩中开放裂缝与挠曲相关。Narhari等人（2009）通过成像测井发现了曲率与天然裂缝直接的关系。Arasu等人（2010）用Schmidt图表推导出了估算一个给定方位角的裂缝甜点的蚂蚁追踪的算法。郭等人（2010）年观察到在Woodford页岩中高产的钻井与最负主曲率K2表现出的构造低相关。Hennings等人（2000）发现了在北落基山露头的Frontier组地层测量的天然裂缝与古应力（通过古构造重构估算）和现今的曲率高度相关。以上的实例都表明，体曲率与裂缝之间关系非常密切。自2009年开始，地球物理学家开始研究流体和地震体曲率之间的关系。Nissen（2009）等人，在美国堪萨斯州的Dickman油田的研究中，发现流体与钻井到曲率图上最近的裂缝异常的距离有很近的相关性，即随着到最近的北西向裂缝的距离的增加，水产量下降了，表明北西向裂缝是开放的，油气产量随着到北东向裂缝距离的增加而增加，表明这些裂缝是封闭的，这些都被附近水平井所证明。根据以上的实例，Zhangkui，Marfurt等人（2011）提出了各向异性强度属性，它是基于两个假设：①流体产量是来自附近全部裂缝流体的总和而不仅局限在最近的裂缝，即对于一个具体的点，附近所有的裂缝都对流体流有贡献。②裂缝强度与曲率值成正比。

各向异性强度属性的计算流程如图4所示，主要包括以下几个过程：

①对地震数据进行多窗口倾角扫描，从而计算出主测线方向和联络测线方向的倾角，利用两个方向的倾角数据体进行曲率计算，得到各种曲率，包括最大曲率、最小曲率，最正曲率、最负曲率等。

②对最负曲率进行比例化。如图5所示，选定较低的门槛值klower和较高的门槛值kupper，曲率值小于klower的部分设定加权值为1.0，曲率值大于kupper的部分设定加权值为0，中间值通过线性内插设定对应的加权值。这样做的目的是在最负曲率体中能够更加凸显裂缝。

③对最负曲率进行分方位滤波，得到不同方位角的曲率子体。当|k2|>|k1|，裂缝的走向是最大曲率的方位角，当|k2|≤

|k1|，裂缝的走向是最小曲率的方位角，这里k1 是最正曲率，k2是最负曲率。

④将步骤3得到的不同方位角的子体与1/r褶积，这里r是任一点到附近裂缝距离。这种方式是基于Nissen等人2009年提出的统计相关，即在平层中直井或断面内外流体流的格林函数可以简单地看作1/r，这里r是径向的距离r=（x2+y2）1/2，1/r可以看作如图6 所示的脉冲响应。

2 技术应用效果

各向异性强度属性是在体曲率属性的基础上进一步计算的，因此物理意义存在多样性，取决于曲率本身预测出的地质体的物理意义。如果曲率属性表现的地质体是裂缝，则各向异性强度反映的也是裂缝，并且是与油气产量相关的裂缝。本区的曲率属性反映的地质体是微断层或裂缝，而本区的孔洞储层主要是角砾孔洞，是由于裂缝作用在裂缝所分割的角砾之间经过溶蚀等作用形成，因此洞与缝具有相关性，并且产能与缝洞型储层在本区具有较好的相关性，因此可以利用各项强度异性属性预测开启的裂缝发育带及缝洞发育带。主要研究思路为，首先通过欧拉曲率及玫瑰图等属性或因素确定裂缝的发育方向，然后优选主要的发育方向进行蚂蚁追踪而得到细化的裂缝发育图，最后利用各向异性属性预测缝洞发育带并叠合蚂蚁追踪的结果定性预测储层并进行分类。

确定裂缝方向。图7是毛庄组利用曲率计算得到的玫瑰图，可以直观地反映裂缝的发育方向，证明本区的裂缝主要发育方向为北东向和北西向两组方向，玫瑰图上叠合了2口钻井的玫瑰图，与地震预测的玫瑰图吻合，证明裂缝方向预测的可靠性。

欧拉曲率是一种分方位的曲率，图8是主要目地层毛庄组不同方位的欧拉曲率，分别是0度、45度、90度和135度的曲率，图中暖色调表示不同方位下发育的裂缝，也可以看出，本区的裂缝发育方向主要有两组，一组为近北东向展布的裂缝，一组为近北西向展布的裂缝。

进一步，优选北东向展布和北西向展布的裂缝进行蚂蚁追踪，从而对北东向展布的裂缝进行细化，图9为蚂蚁追踪的结果，两组裂缝更加清晰，并且北东向展布的裂缝明显多于北西向展布的裂缝，因此北东向是本区裂缝发育的主要方向。

缝洞储层综合预测。

在确定了主要裂缝为北东向展布后，利用各向异性强度属性预测北东向的缝洞复合体，图10b为连井的各向异性强度属性剖面，其中B井具有成像测井资料，从成像测井看，具有明显的缝洞体，在地震剖面上对应高值区（暖色调），即钻井结果与预测结果相吻合。图10a是各向异性强度的毛庄组平面图，暖色调表示缝洞体的发育区。

进一步，将各向异性强度与蚂蚁追踪的曲率相叠合（图11a），可以直观地反映裂缝储层发育区和缝洞储层发育区，曲率和各向异性强度同是高值的地区，为缝洞型储层；曲率为高值而各向异性强度为低值的地区，为裂缝型储层，由于各向异性强度属性是与产量相关的属性，因此认为上述裂缝发育区裂缝开启程度较差；曲率和各向异性强度属性同是低值的地区，储层不发育，为非储层。图11a中3口钻井的成像测井可以看出，A井毛庄组裂缝比较发育，B井和C井缝洞比较发育，与预测结果相吻合。的按照上述三种类型，进一步将图11a转化为储层类型图，见图11b，缝洞发育区为I类储层，约占全区30%；裂缝发育区为II类储层，约占全区60%；非储层约占10%。

3 结束语

各向异性强度属性是近一两年出现的一项新的技术，目前还存在一定局限性：

①各向异性强度属性的具有两个假设条件，一是流体产量是来自附近全部裂缝流体的总和而不仅局限在最近的裂缝，即对于一个具体的点，附近所有的裂缝都对流体流有贡献，二是裂缝强度与曲率值成正比。假设条件不一定适用于所有地区。②各向异性强度属性是在曲率的基础上计算的，本意是预测与产量相关的裂缝发育带，预测的前提是曲率属性所反映的地质体是裂缝，而在实际的工作下，曲率除了反映裂缝外，还会反映其他地质现象，比如火山口、盐丘等，如果有这些地质现象存在，各向异性强度属性必将其计算在内，对裂缝预测造成影响。因此在利用各向异性强度属性预测裂缝的过程中，要根据不同地区，针对不同情况加以区分，具体问题具体分析。

参 考 文 献

[1] Chopra， S.， and K. J. Marfurt， 2007， Seismic attributes for prospect identification and reservoir characterization： SEG.

[2] Goebel， E. D.， 1966， Stratigraphy of Mississippian rocks in western Kansas： Ph. D dissertation， University of Kansas， Lawrence.

[3] Hart， B. S.， R. A. Pearson， and G. C. Rawling， 2002， 3-D seismic horizon-based approaches to fracture-swarm