黔北正安区块牛栏组基于叠后地震属性的多尺度裂缝预测

蓝宝锋，黄 艺，张 福，李刚权，刘 婷，张金川

(1.贵州页岩气勘探开发有限责任公司，贵州 贵阳 550008；2.贵州省土地矿产资源储备局，贵州 贵阳 550008；3.贵州乌江能源集团有限责任公司，贵州 贵阳 550008；4.中国地质大学(北京)，北京 100083)

0 引 言

2017年，黔北正安地区钻探实施的AY1井在志留系石牛栏组钻遇良好的油气显示，且在井深为2 194.96 m处发现溢流，获得10.22×104m3/d的高产工业气流。贵州页岩气勘探开发有限责任公司相继部署了AY2、AY3井，但AY2井在石牛栏组气显微弱。综合岩心、成像等地质分析表明，石牛栏组气藏储层含气性与裂缝分布密切相关。前人利用地震相干、曲率等属性进行了裂缝预测，受地震分辨率的限制，只能对大的裂缝发育带进行预测，预测精度有限，该文提出基于叠后三维地震像素处理的裂缝增强属性技术来提高裂缝预测精度。地震像素处理技术最早是由英国FFA公司提出来的，其基本理论是利用先进的图像增强技术，基于地震像素处理，突破传统的频率域地震去噪及提频处理手段，解决复杂的地质体刻画问题。钟勇，陈东等人[1]基于此原理亦提出了基于图像增强技术来提高地震成像，但在裂缝预测方面应用较少。裂缝增强属性是一种基于像素处理数据体计算的地层张量、倾角及相似性属性体融合而得的全新属性体，该文将以实际数据为例，通过地震像素处理技术提高地震数据对裂缝的识别能力，基于像素处理的地震数据计算裂缝增强属性完成对裂缝的精细预测。

1 安场向斜石牛栏组储层特征

黔北地区志留系石牛栏组总体表现为陆棚—台缘缓坡沉积模式[2-4]。主力含气层段位于石牛栏组下段，以浅灰色灰岩夹钙质泥岩不等厚薄互层为主。储层有机碳含量较低，普遍小于1%。孔隙度为5.993%～10.471%，渗透率为0.003 4～0.040 3 mD，属中低孔低渗储层。裂缝主要为发育于泥页岩层中的成岩收缩缝，少见高角度剪切缝(图1)。岩心微裂缝以长缝为主，裂缝最长为50 cm。井深2 107.20～2 125.00 m处裂缝密度为31条/m，井深2 125.00～2 157.00 m处缝密度为20条/m。储层含气类型主要为游离气，实钻气测显示局部活跃，多次发生溢流。AY1井石牛栏组下段现场解吸含气量为0.064～0.842 m3/t(不包括残余气)，在井深2 105.00～2 204.00 m处志留系石牛栏组下段钻遇气测异常15层，在井深2 105.60 m处气测异常强烈，全烃由0.35%迅速升至85.40%，甲烷由0.25%升至80.50%。气测显示曲线表现指状(尖峰状)特征，为典型裂缝气形态。统计分析成像测井资料发现，录井显示异常高值处均发育不同角度和延伸方向的裂缝(图2)。

图1 AY1井岩心裂缝照片Fig.1 Photos of core fractures of Well AY1

图2 AY1井裂缝与气体显示对应关系Fig.2 Corresponding relationship between fractures and gas show of Well AY1

通过对比石牛栏组气显与硅质矿物含量之间的关系发现，石英矿物含量较高的地层对应的气显明显增强，这主要由于储层硅质矿物含量增加，引起岩石脆性增加，岩石在构造应力作用下容易产生微裂缝，气体从岩石基质运移至裂缝并聚集。

综上研究可知，石牛栏储层为典型的裂缝型气藏[4]，影响石牛栏组储层高产的直接因素为天然裂缝发育程度，间接因素为地层脆性矿物含量占比；区域应力及局部应力作用下，直接因素和间接因素共同决定了石牛栏组裂缝的平面分布规律；泥灰岩储层为致密储层，后期开发需要利用水平井压裂工艺。唐邦忠，沈华[5]等人研究表明，天然裂缝的发育程度对压裂改造效果具有重要的影响，进而影响后期试气效果及实际产能。

2 地震属性裂缝预测

2.1 地震曲率裂缝预测

裂缝通常伴随断裂及形变产生。断裂及形变在地震属性(如本征相干、方差、对称和曲率等)上有明显的响应特征。关宝文等[6]研究表明，地震曲率属性具有最明显直接响应。对地震资料进行地震形变曲率计算，提取石牛栏组储层段曲率属性平面图(图3)，对比石牛栏组构造特征发现，断层与曲率属性吻合较好，曲率异常区域断层较发育，显示了断层附近与之伴随产生的裂缝带。3口探井井旁曲率均不发育，预测结果表明：3口井裂缝均欠发育，但从实钻井数据来看，AY1井2 056.00 m处发现溢流，压井期间发生钻井液漏失，累计漏失泥浆量约为64.86 m3。AY2HF井亦发生漏失，但预测结果显示该井曲率值中等偏低，与实际结果不符。综合研究表明，基于地震曲率属性来预测研究区裂缝发育存在一定局限性。

图3 石牛栏组曲率属性平面图Fig.3 Plan map of curvature of Shiniulan Formation

2.2 裂缝增强属性裂缝预测

裂缝增强属性是一种基于像素理论的技术方法，基本流程是首先对地震数据开展像素滤波处理，计算得到地震张量属性、构造相似性以及地层倾角属性，联合3个属性聚类分析计算裂缝增强属性体来开展裂缝预测。其最大优点是完全通过地震像素单元来进行数学检测，在像素单元框架内剔除非地震构造成因的噪声信号，提高单一像素内的有效信号信噪比和分辨率[1-8]，研究规避了传统的相干、曲率等基于地震波形等特征来识别裂缝，不受岩性及流体变化影响。

地震像素处理技术主要包括像素去噪和像素提频。常规地震去噪处理是在频率域进行去噪，尺度难以把控，易伤及有效信号。首先对原始三维地震采用地震像素处理，通过前后对比可知信噪比得到明显提高，同时地震分辨率得到明显提高，一些模糊不清的小断层在像素处理后地震剖面上清晰可见，从地震剖面上看从浅到深明显看到发育不同期次的断裂[6-7]，地震像素处理后断面清晰可见，较原始地震有较大的改善，为裂缝预测奠定了良好的数据基础(图4)。在地震像素处理的基础上，开展了地震构造张量属性计算、波形相似性属性计算以及地层倾角属性计算。基于三属性体开展聚类分析RGB融合，最终得到裂缝增强属性体[9-18]。

图4 地震像素处理前后对比Fig.4 Contrast before and after seismic pixel processing

基于裂缝增强属性体提取石牛栏组储层段沿层裂缝属性预测平面分布。从平面分布看，裂缝在向斜核部相对更为发育，其分布呈现一定的条带状特征，裂缝整体走向以北东向为主，AY1、AY2HF及AY3HF等探井均位于向斜西翼且由南向北一字排开，AY1井以东及以南区域裂缝最为发育，裂缝增强属性显示极高异常值，3口井中，AY1井周围裂缝最为发育，AY2HF井和AY3HF井周围裂缝发育相对次之(图5)。

图5 石牛栏组裂缝增强属性平面图 Fig.5 Plan map of fracture enhancement attribute of Shiniulan Formation

2.3 裂缝预测结果分析

基于上述2种裂缝预测技术方法所得成果，开展了方法对比分析。根据研究区内3口井钻井过程中发生的漏失数据以及沿井轨迹裂缝预测剖面结果进行了标定对比，整体从剖面对比来看，2种方法预测结果趋势趋于一致，AY2HF井与AY3HF井间裂缝相对较发育，AY1井与AY2HF井间裂缝相对欠发育，同时，裂缝增强属性具有更高的分辨率，AY1井钻井过程中在井深2 056.00 、2 122.73 、2 139.88 、2 194.96、2 203.95 m等处发生钻井泥浆漏失，AY2HF井在水平段1 974.3、2 374.2、3 674.3 m发生大的漏失，AY3HF在水平井钻进过程中亦同样多次漏失(图6)。叠后曲率属性的裂缝预测结果表明：AY1井石牛栏组下部漏失点2 056.0 m为相对曲率中等异常特征，在裂缝增强属性上为异常高特征。在AY2HF井和AY3HF井水平段部分井漏处，地震曲率预测结果为高曲率异常特征，但在某些井漏处地震曲率检测结果不吻合。统计表明，在3口井目的层段最主要的6处井漏中，地震曲率裂缝检测有3处不吻合，裂缝预测吻合率为50.00%，而裂缝增强属性检测结果仅在AY2HF井水平井入靶附近存在不吻合情况，其他漏失点位预测结果均与实钻情况一致，综合吻合率达83.3%，进一步证实了利用裂缝增强属性技术方法在研究区裂缝预测具有较好的适用性，为石牛栏组下一步勘探方向以及防范钻井施工风险均起到了较好的指导作用(图6)。

图6 AY1—AY2HF—AY3HF井连井地震形变曲率及裂缝增强属性剖面Fig.6 Seismic deformation curvature and fracture enhancement attribute section through Wells AY1-AY2HF-AY3HF

3 结论与建议

(1) 正安地区石牛栏组油气显示活跃，但平面分布存在较强差异性。石牛栏组油气富集与天然裂缝的发育程度直接相关。通过常规地震曲率裂缝预测及基于地震像素处理的裂缝增强属性裂缝预测2种方法对比，证实了裂缝增强属性方法可以较好地适用于研究区的裂缝预测。

(2) 裂缝预测结果符合实际地质情况。安场向斜石牛栏组核部裂缝较为发育，两翼斜坡区大尺度裂缝及断裂相对欠发育。向斜南部小尺度裂缝明显强于北部，东翼裂缝发育明显强于西翼。

(3) 基于裂缝增强属性裂缝预测技术在安场地区取得了较好的应用效果，丰富了类似区块的裂缝预测技术手段，为今后的预测方法提供了新的思路。该方法是基于原始地震数据计算的3种属性体基础上计算得到的，对地震资料原始品质要求较高，同时计算3种属性体时所运用的参数的不确定性会对裂缝增强属性体产生不确定性，在今后工作中应加强原始地震资料品质的分析和参数质控。