最大似然属性在致密砂岩储层微断裂识别中的应用——以西湖凹陷花港组为例

王腊梅,娄 敏,李炳颖,涂齐催,王 伟,张艳红

(1．中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海 200335;2．斯伦贝谢技术(北京)有限公司,北京 100089)

致密砂岩油气作为非常规油气资源的重要类型,近年来成为油气勘探开发的重点领域[1-3],一般将覆压渗透率小于0.1×10-3μm2或空气渗透率小于1×10-3μm2的储层定义为致密储层。东海陆架盆地浙东坳陷西湖凹陷古近系平湖组和花港组致密砂岩气勘探不断取得突破,其中,在微断裂发育带获得高产工业气流,勘探方向从远离并避开断层向近断层寻找微断裂带转变[4-5]。微断裂是致密砂岩储层重要的储集空间之一,也是提高低渗-致密储层产能的关键,因此,微断裂的精细描述和预测是勘探开发致密性储层油气资源的关键因素,对深层致密储层的油气勘探开发具有重要意义。

通常海上钻井较少,取心数量有限,微断裂的预测多依靠地震资料来识别,目前,地震资料预测微断裂的方法主要分为两大类:叠前各向异性反演微断裂检测[6-8]和叠后几何属性类微断裂检测[9-11]。前者不仅可以检测规模微断裂群,而且能够较准确检测微断裂方向,但对地震资料要求较高,需宽方位地震资料才可开展[12];后者对地震资料要求相对较低,通过叠后地震资料就可开展,应用更广泛。断层或微断裂在地震剖面上往往表现为波形突变或不连续的特征,多种地震属性也会发生相应的变化,微断裂预测就是通过属性变化突出显示其分布和发育情况。常见的相干体、曲率体和蚂蚁体对微断裂发育位置识别较模糊,给断裂的准确解释带来一定的不确定性,而最大似然属性通过细化算法与断裂概率体属性相结合,将属性优化后能更清晰和准确地反映断裂。

针对西湖凹陷花港组深层的微断裂研究,已经开展了岩心观察和测井成像识别方面的工作[13-14],但是从未开展过微断裂的三维空间展布预测,研究区叠前道集缺少方位角信息,且常规叠后属性对深层微断裂的预测效果较差。本文利用最大似然属性进行深层微断裂预测,应用叠后地震数据,开展倾角控制下的滤波处理提取最大似然属性体,并计算目的层微断裂发育密度,通过有利储层发育区的预测为后续井位部署提供依据。

1 研究区概况

西湖凹陷位于浙东坳陷带中部,呈北北东向展布,新生代以来经历了断陷-坳陷-沉降三个阶段[15]。H气田位于西湖凹陷中央反转构造带南部(图1),为次级挤压带上的低幅背斜、断背斜及断块构造群。新生界古近系渐新统花港组是H油田的重要含油气层系,主要目的层埋深3 500～4 000 m。储层物性以低孔特低渗(孔隙度10%～12%、渗透率小于1×10-3μm2)为主,其中,局部厚层中粗砂岩储层物性为低孔低渗(孔隙度12%～15%、渗透率1×10-3～20×10-3μm2),低渗中粗砂岩目前已成功开发,但低孔特低渗储层开发效果差,急需通过精细微断裂预测来寻找有利储层发育带,从而指导下一步的开发挖潜工作。

图1 研究区位置及井位分布

通过对研究区各种地震属性对比发现,混沌体、曲率体、蚂蚁体和相干体仅对大断层有一定反映,小断裂较为模糊,而最大似然体对小断裂、微断裂引起的地震变化较敏感,有利于断裂识别及储层裂缝发育带预测,因此可优选最大似然体来识别本区的微断裂。

2 方法原理与关键步骤

最大似然属性是一种增强断裂成像的叠后地震属性,基本原理是预测相邻道平均能量相干差异,通过设置相干截止值,将截止值以下的断层滤除,统计单位圆面积内的断裂密度来表征裂缝的分布特征。

利用最大似然属性预测断裂可分为三步:地震资料预处理、最大似然体计算、断裂密度计算与地质解释应用。

2.1 地震资料预处理

地震资料预处理的关键是获取采样点的倾角和方位角数据,在倾角导向控制下,对地震资料进行断裂增强滤波,加强地震同相轴横向连续性的同时,增强断裂的断面反射,为最大似然体的计算提供数据基础。

与原始地震剖面(图2a)相比,经过断裂增强后的地震剖面(图2b)刻画出的断点更加清晰,信噪比明显提高,断裂增强后断裂特征更加明显,断裂边界更加清晰,断裂预测的精度更高,更有利于微断裂预测。

图2 地震剖面对比

2.2 最大似然体计算

2.2.1 Likelihood 属性计算

常规相似性属性是指相邻道之间地震波形、振幅、相位等反射特征的对比关系,主要取决于地层和断裂的发育情况以及地震资料的信噪比。2013年Hale通过构造导向平滑以及沿断裂走向、倾向方向滤波来压制噪音并突出断裂成像,并把处理后的属性命名为Semblance属性(以下简称S属性)[16]。S属性数值范围在0～1之间,Likelihood属性(以下简称L属性)是在S属性计算的基础上进一步增强相似性差异,计算公式为:

L=1-S8

由此可见,L属性越小,地震相似性越大,同相轴越连续,即断裂发育的可能性越小;Likelihood数值越大,地震同相轴相似性越小,连续性变差,可以理解成样点处断裂发育的可能性越大。

2.2.2 Thin Likelihood属性计算

在设定一定步长范围内,对L属性体各个数据点的走向、倾角属性进行对比,保留最大属性值及对应的倾角和方位角数据,设定范围内其余数据点值设置为0,并形成新的数据体,即Thin Likelihood属性体(以下简称TL属性)。该数据体记录了一定步长内相似性最小的位置以及该位置断裂发育的概率,通过对TL属性数据体进行归一化和滤波处理就能得到更为清楚的断裂轮廓。相比于L属性,TL属性能够近一步强化断裂并突出其准确的发育位置(图3)。

图3 最大似然属性剖面

2.3 微断裂密度及连通性

根据TL属性体可以开展断裂密度及连通性分析,从而进一步描述断裂和微断裂空间展布特征,其主要原理是,在一定扫描半径内计算断裂地震道数量除以单位圆内全部地震道数量。如图4所示,单位面积内包含143个地震道,断裂总共经过了31个地震道,计算出断裂密度为0.217。

图4 微断裂密度原理[19]

根据断裂密度计算原理,扫描半径越大,范围内所包含断裂的地震道数量就可能增加,即断裂对属性影响的范围变大,扫描半径过大会导致分辨率降低,计算出的微断裂带宽且不准确,表现为相邻断裂分不清,或断裂分支不清楚;而扫描半径过小,单位范围内包含断裂的地震道数量少,导致断裂带变窄且不明显,同一条断裂也可能出现分段的假象。结合研究区地质条件、地震资料品质及研究尺度等条件,可确定研究区扫描半径为50 m。

3 应用效果分析

研究区H气田断裂预测中,在最大似然数据体的基础上,结合倾角导向滤波,断裂展布特征得到了加强。从小断层、微断裂刻画的精细程度对比来看(图5),TL属性精度最高,L属性次之,相干体显示效果较差。TL属性的断裂分辨精度较高,断裂分布更清晰,断裂分布和发育特征更符合实际地质条件,同时,微裂缝密度半定量描述了微断裂的空间展布特征。

图5 常规相干属性与最大似然属性切片、微断裂密度对比

根据目的层断裂概率体平面展布(图6),南西-北东向早期断裂特征清楚,微断裂多沿主断裂分布,大部分微断裂走向与主断层呈现斜交特征。通过似然属性与原始地震剖面融合(图7),预测的断层和微断裂与地质剖面匹配性好,断裂分布合理自然,对微断裂预测具有较好的指示作用。

图6 TL属性切片与构造的叠合

图7 最大似然属性指示研究区下部钻探目标

H气田靠近生烃洼陷,烃源岩条件优越,花港组为浅水三角洲沉积环境,河道呈东西向展布,砂体较为发育,气田北区发育两条南北向正断层,油源断层发育,成藏条件优越。H-1井和H-2井已钻遇气层,但是由于储层较致密,自然产能低。为了提高气田的储量动用程度,优选断裂较发育区为下一步挖潜评价方向。结合最大似然属性微断裂预测成果,H气田北区东西两翼微断裂较发育,且发育完整的断鼻构造,可作为下一步的钻探目标(图7)。

4 结论

1)相对于相干、曲率、混沌体等常规属性,最大似然属性可较好地表征微断裂。

2)TL属性断裂分辨精度较高,在合适的扫描半径下,断裂分布更加清晰;形成基于最大似然属性微裂缝表征的技术体系,主要包括三部分:地震资料预处理、最大似然体计算、断裂密度计算。

3)地震资料预处理是基础,最大似然体计算是关键,断裂密度计算可实现断裂的定量预测;对西湖凹陷花港组微断裂的刻画符合实际地质特征,预测效果较好,有利于下一步的开发挖潜工作。