基于OVT域数据各向异性处理的缝洞预测方法——以四川盆地云锦向斜茅口组为例

龙 隆 陈 康 冉 崎 曾 鸣 彭 达 王跃祥

中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

0 引言

碳酸盐岩溶缝洞储层是四川盆地油气勘探的重要目标，因其非均质性极强的特点[1-4]成为储层地震预测研究难点之一。自20世纪90年代以来，地震属性分析技术便广泛应用于缝洞检测[4-6]，其优点在于速度快，稳定性好，对于大尺度的目标检测效果较好。近年来，勘探的深入使提高地震预测精度成为迫切需求，随着宽方位角三维地震采集的发展，炮检距矢量片域（offset vector tile，简称OVT）处理技术逐渐被广泛应用[7-10]。OVT数据保留了采集获得的方位角和偏移距信息，充分发挥宽方位数据优势，各向异性特征更明显[11]，为进一步提高缝洞预测准确性提供了可能。

四川盆地中二叠统茅口组发育典型的岩溶缝洞型储层，由于其非均质性强，缝洞尺度小，与围岩速度差异不大，地震响应特征不明显，预测精度降低。充分利用云锦向斜三维全方位采集资料，分析岩溶缝洞引起的OVT道集方位各向异性特征，基于“椭圆速度”校正各向异性剩余时差，提取校正前后地震数据差异，并通过甜点刻画及三维透视对研究区岩溶缝洞进行雕刻，预测结果与云锦向斜实际钻井情况相符。

1 研究背景

茅口组是四川盆地的重要产层之一，从早期的“三占三沿”“大断层远离，中小断层紧挨”等打中小断层上盘裂缝发育带的勘探思路，到根据二、三维地震资料通过缝洞预测优选目标，历经了60多年的勘探开发历程，逐步认识到茅口组岩溶缝洞不受现今构造的控制，向斜区也发育含气性良好的缝洞储层（如云锦向斜）。目前茅口组勘探程度较高的蜀南地区，背斜构造均已进入开发阶段，而向斜区钻井较少。早期Y1井、Y7井钻井已经证实云锦向斜茅口组发育储层，且含气性良好，2018年云锦向斜开展了全方位三维资料采集，基于储层地震响应特征采用常规处理三维地震资料开展了缝洞预测，在向斜区域先后部署了2口探井。YJ2井获得高产，而YJ1井未能达到预期目的，如何准确的预测缝洞成为茅口组面临的主要问题。

2 缝洞各向异性特征

四川盆地二叠系中统茅口组主要为一套石灰岩为主的开阔台地相碳酸盐岩沉积，茅口组残余厚度在200～400 m不等，根据沉积微相、测井特征变化，在纵向上将茅口组划分为四段，其中茅一段为有机质灰岩夹褐色泥岩条带地层，不易发生岩溶作用；而茅二段、茅三段、茅四段均发育生屑灰岩，易于形成岩溶缝洞。研究表明岩溶缝洞的规模发育受到表生岩溶作用的控制，岩溶纵向发育范围与地层暴露时间相关[12]，茅口组岩溶受东吴期（1～3 Ma）控制，岩溶缝洞往往发育在风化壳以下100 m范围内。云锦向斜茅口组顶残余部分茅三段，岩溶缝洞纵向上主要集中发育在茅三段—茅二b亚段层。

2.1 岩溶缝洞与各向异性

YJ1井位于云锦向斜的北部，测井评价成果显示YJ1井茅三段—茅二段缝洞储层欠发育 （图1a）；YJ1井茅二段成像测井显示也证实了这一论点：地层均匀致密，缝洞不发育，局部发育泥质条带（图1b）。根据阵列声波测井计算横波快慢波时差[13]表明YJ1井茅口组各向异性不强（图1a）。整体上地质综合评价认为YJ1井茅口组缝洞欠发育，各向异性较弱。

YJ2井位于云锦向斜中部，茅二段岩心局部发育大量小尺度溶蚀孔洞（图中绿色箭头标示），薄片上可以观测到晶间孔以及溶蚀孔；成像上裂缝、孔洞特征明显，表明茅二段孔、洞、缝较发育；测井评价显示茅二a亚段、茅二b亚段上盘岩溶缝洞储层发育，平均孔隙度6.76%；根据阵列声波测井计算各向异性显示YJ2井溶蚀孔洞发育位置具有较强的各向异性（图2）。地质综合评价认为YJ2井茅二段发育大量小尺度溶蚀孔洞，各向异性较强。

YJ1井与YJ2井进一步证实，茅口组为一套相对稳定的石灰岩地层，当岩溶缝洞不发育时，茅口组各向异性较弱；岩溶缝洞发育时，表现出较强的各向异性。

2.2 OVT道集各向异性特征

地震波在各向异性介质[14-15]中传播时，沿着不同的方向传播速度会发生改变[16-17]，因而经过传统的基于Dix时差公式的速度分析和动校正后，由于方位各向异性时差的存在，道集仍无法完全拉平，这种特征在OVT道集中更加明显[18-20]。

云锦向斜为全方位采集三维，纵横比1∶1，满足OVT域处理需要，为缝洞各向异性研究提供了良好的资料基础。对云锦向斜三维资料进行OVT域的去噪、插值规则化以及偏移，得到OVT螺旋道集。YJ1井缝洞欠发育，各向异性较弱，井旁道螺旋道集（图3a）茅口组顶界强波峰同相轴反射相对平直稳定，没有明显的随方位变化的时差特征；YJ2井缝洞发育，各向异性较强，其OVT道集（图3c）茅口组顶界强波峰反射随着方位角变化出现正弦起伏变化，且随着偏移距的增加，波动起伏更加明显。

图1 四川盆地YJ1井茅口组地层特征图

根据Greckha等[21]提出的各向异性介质中的纵波走时公式，采用基于三维曲面分解的各向异性校正技术对OVT道集中的方位各向异性时差进行校正。图3b、3d分别为YJ1及YJ2井校正后的井旁OVT道集：YJ1井井旁OVT道集校正前后茅口组地震反射特征基本一致，茅口组顶界的强波峰反射同相轴均较平直；而校正后的YJ2井OVT道集相较于校正前变化较大，茅口组顶界面地震反射同相轴基本拉平，有效地消除了方位各向异性时差。

综上所述，当茅口组不发育岩溶缝洞时，茅口组各向异性较弱，OVT道集方位各向异性特征不明显，OVT道集各向异性校正前后差异不大；当茅口组岩溶缝洞发育时，茅口组各向异性较强，未经过各向异性校正的OVT道集随方位角变化表现出明显“正弦波动”特征，而各向异性校正后OVT道集目的层同相轴基本拉平，各向异性校正前后OVT道集差异较大。

3 缝洞预测及效果

3.1 缝洞识别

茅口组缝洞发育程度越高，则茅口组各向异性强度越大，OVT道集各向异性校正前后差异性越大，因此，提取云锦向斜茅口组各向异性校正前后地震反射差异，差异的大小即是缝洞的发育程度的表征。

图4为YJ1及YJ2井井旁各向异性校正前后地震反射差异剖面，黑色曲线为阵列声波测井计算的时差各向异性曲线，浅蓝色、浅黄色表示差异体剖面强振幅地震反射。从剖面上看，YJ2井各向异性较强的时差各向异性曲线高值位置，即缝洞发育位置，恰好对应于差异数据强反射位置；YJ1井缝洞欠发育，其时差各向异性曲线起伏不明显，差异数据的井旁道振幅较弱。说明校正前后差异体的地震反射强弱可以用于识别缝洞的发育情况，反射能量越强则缝洞发育程度越高。

图2 四川盆地YJ2井茅口组地层特征图

3.2 缝洞刻画及效果分析

采用甜点属性对茅口组各向异性校正前后差异数据体的强地震反射包络进行刻画，甜点发育位置即为缝洞发育区。通过三维可视化技术对甜点属性体进行透视，刻画云锦向斜茅口组缝洞系统空间展布。图5为缝洞系统三维空间展示图，其中暖色区域为能量较强的“甜点”区域，也是缝洞最为发育的区域。

纵向上，缝洞主要发育在茅口组顶至茅口组顶向下30 ms范围内，与目前茅口组缝洞主要发育在距茅顶100 m范围内的地质认识基本吻合。平面上，缝洞系统在云锦向斜内部普遍发育，主要富集在茅口组小断层周边（图6b），但并不完全受断层控制，在远离断层的位置也发育岩溶缝洞，对比发现研究区缝洞系统平面展布与岩溶古地貌之间具有较强的相关性。采用残厚法结合实际钻井对研究区龙潭组沉积前岩溶古地貌进行刻画（图6a），图中红色代表残余厚度较大的岩溶残丘，黄色为残丘周边的岩溶陡坡带，绿色为岩溶缓坡，蓝色为局部岩溶洼地。整体上云锦向斜呈现东高西低的古地貌特征，残厚法受研究区逆断层的影响，内部局部残丘刻画不够精准，但黄色岩溶陡坡区并不受断层影响，对比图6a及图6b岩溶缝洞系统主要集中在残丘周边的岩溶陡坡带，岩溶陡坡位置岩溶作用强烈，且坡降较大溶蚀产物被水流带走，有利于岩溶缝洞的形成与保存。

研究区内目前钻井4口，缝洞预测结果与实际钻井情况完全吻合： YJ2井试油获气58.87 104m3/d，测井解释茅二段发育20 m储层，说明缝洞非常发育，对应缝洞预测平面图上，YJ2井及周边为一片红色区域，代表缝洞非常发育；Y7井测试气产量为35.56 104m3/d，Y7井茅二段测井解释发育7 m储层，平面图上Y7井及周边主要为黄色，表示缝洞发育但不及YJ2井；Y1井测试产量较低为1.816 104m3/d，但累产达到0.43 108m3，图上Y1井周边主要为绿色，但该井东侧与红色区域相连，表示Y1井位置缝洞相对较低但沟通旁边缝洞发育程度较高的区域；YJ1井测井解释缝洞欠发育，而YJ1井旁主要为蓝色及无色，表示YJ1井周边缝洞欠发育。

图3 OVT道集各向异性剩余时差校正效果图

图4 过YJ1、YJ2井井旁各向异性剖面特征图

根据常规处理三维地震数据缝洞预测结果部署的YJ1井实钻表明缝洞欠发育，这是由于缝洞储层非均质性强，且茅口组缝洞尺度较小，如YJ2井主要发育针孔状溶蚀孔，缝洞地震响应特征不明显，进一步增加了地震预测的难度。采用基于OVT域数据各向异性处理的缝洞预测方法预测茅口组岩溶缝洞，结果与实际钻井完全吻合。该方法充分发挥了OVT域数据的各向异性信息优势，为地震预测小尺度缝洞体提供了一种可行的解决方法，对茅口组向斜区及其他层系的小尺度岩溶缝洞勘探具有借鉴价值。

图5 四川盆地云锦向斜茅口组缝洞系统空间展布图

4 结论

以四川盆地云锦向为研究区，通过对比OVT域各向异性处理前后的地震数据变化识别茅口组小尺度岩溶缝洞系统，结合地震属性分析与三维透视刻画缝洞系统，缝洞预测结果与实际钻井情况完全吻合，取得了良好的效果，得出以下结论：

图6 四川盆地云锦向斜茅口组岩溶缝洞平面展布规律图

1）茅口组岩溶缝洞主要受到断裂以及古地貌的控制，缝洞系统主要发育在断层周边以及残丘周边的岩溶陡坡古地貌单元。

2）岩溶缝洞发育的地层各向异性强，其OVT道集上方位各向异性剩余时差引起的 “正弦”波动特征明显，各向异性校正处理前后的地震反射特征差异较大，通过提取各向异性处理前后的地震数据差异有效地识别岩溶缝洞，该方法发挥了OVT道集方位信息优势，对茅口组小尺度缝洞体取得较好的识别效果。

3）相对于基于常规处理数据体的缝洞地震预测方法，基于OVT域数据各向异性处理的缝洞预测方法的缝洞预测结果与实际钻井情况符合率更高，有效提高了小尺度缝洞预测的准确率，在茅口组分布的向斜区及其他小尺度缝洞发育层系具有良好的推广前景。