碳酸盐岩地震各向异性裂缝预测及应用效果

2022-09-11

一、引言

根据初步调研结果, 国外碳酸盐岩地层埋藏较浅, 碳酸盐岩研究主要集中在有利沉积相带的、相对均质的构造或地层圈闭油气藏[1]。而塔里木油田奥陶系碳酸盐岩埋藏深度一般超过5500m, 其中哈拉哈塘地区碳酸盐岩储集空间主要为溶洞和溶缝[2], 其基质孔不发育, 可见微裂缝、孔洞。随着油田由勘探阶段步入开发阶段, 前人总结出哈拉哈塘地区4种高效井模式[3]中, 可供钻探的大型缝洞体越来越少, 由缝、孔相互连通的大型缝洞集合体是主要的研究对象, 缝洞体系连通性分析成为高效井位部署的关键, 而裂缝研究是连通性分析的重要依据之一。由于该区碳酸盐岩缝洞型储层的强非均质性以及实际地质条件, 裂缝准确预测难度非常大。本文针对裂缝预测在缝洞体系连通性分析中的作用以及常规叠后裂缝预测存在的不足, 首先通过对地震数据进行解释性处理, 提高资料品质;然后利用裂缝的方位各向异性特征精细预测裂缝。实践表明, 叠前各向异性裂缝预测在哈拉哈塘地区的应用, 对缝洞体系连通性分析有明显指导意义。

二、研究现状

1. 叠后裂缝研究现状

叠后裂缝预测主要根据地震道之间的不连续性或产状变化, 通过相干或曲率分析等手段, 并结合图形处理技术, 将道间差异强化和放大, 从而实现间接裂缝预测的目的[4]。通过精细井震定量标定建立起井实测裂缝孔隙度与地震资料所预测得的裂缝密度之间的关系, 求取裂缝预测相对密度与裂缝孔隙度交汇结果确定裂缝有效阈值[5], 确定有效裂缝的范围。然而, 目前叠后裂缝预测已经难以完全满足开发生产的需求, 存在较多缝洞体系预测与实钻生产不符的情况 (图1) 。鉴于叠前裂缝预测方法在预测裂缝方向上的优势[3], 预测结果对方向和裂缝密度岩的刻画有更好的效果。

2. 叠前裂缝研究现状

叠前裂缝预测研究的是地震纵波各个方位的地震波时所产生的走时、振幅等信息差异。在哈拉哈塘地区, 纵波方位各向异性叠前裂缝预测[6,7]研究, 以抽取方位扇区内地震道分别进行偏移处理的数个 (至少3个) 方位地震数据为基础, 取得良好效果。但也存在一定不足。对单一地震道而言, 提取目的层一点各个方位地震数据的属性值, 将其对应到方位角坐标系统中, 通过椭圆拟合的数学方法预测裂缝[8,9], 长轴方向为裂缝发育方向, 长短轴比值为裂缝发育密度。显然, 通过拟合各向异性椭圆进行裂缝方向和密度预测的方法本身存在局限性, 对每一地震道只能求取一个椭圆, 即只能得到一个裂缝方向结果。当发育单组裂缝时, 该方法可准确的预测出裂缝, 当发育单组裂缝时, 不能较好识别多组缝发育的地球物理特征, 不能预测多组裂缝 (图2) 。

此外, 纵波各向异性预测裂缝受地震资料的品质影响较大, 往往分方位地震数据在方位划分方案确定、各方位单独处理过程中引入人为因素, 可能造成目地层各向异性假象。

三、技术思路

针对哈拉哈塘地区碳酸盐岩裂缝预测的重要性以及常规裂缝预测所存在的问题, 靠单一解释技术难以解决碳酸盐岩裂缝预测精度的问题, 需要有针对性的地震数据解释性处理, 进一步提高资料品质, 以提高单组缝预测精度, 同时探索方位各向性曲线预测多组缝的技术, 形成一体化的完整的叠前裂缝预测解决方案, 进一步提高缝洞体连通性分析结果的可靠性, 指导本区碳酸盐岩缝洞型油藏的高效开发。

四、关键技术

1. 地震资料解释性处理技术

众所周知, 分方位地震数据难度非常大, 难以做到地震资料完全保幅处理, 需要解释人员认真评估资料品质。本文尝试应用各个方位地震数据目的层上覆地层数据总体能量均衡约束方法, 削弱部分处理过程中引入的人为影响因素。以哈拉哈塘地区一高密度全方位三维为例, 对地震数据划分为6个方位扇区, 每个方位的方位跨度为30°。振幅属性分析结果表明各个方位数据总能量属性存在一定的差异, 因此以资料品质最高的方位数据为标准, 对各方位角数据体进行能量均衡处理, 最后利用校正后的数据体再进行各向异性裂缝发育密度和方向预测。上述解释性处理中主要应用的校正公式为:

其中:Azi校为校正后某方位地震数据, Azi为处理原始地震数据, K标准为能量系数差, Az标准为解释性处理后目标数据。

实际应用表明, 该方法可有效削弱部分非地层真实各向异性引起的方位特性。为后续工作提供可靠数据。

2. 各向异性裂缝预测技术

在针对一些复杂地质问题的研究中, 需要对问题进行简单化处理。研究中假定, 目的地层的方位各向异性特征只由裂缝引起。以图3中三种裂缝发育模式为例, 采用某种地震属性预测裂缝时, 将椭圆拟合包络结果在照坐标轴上按各个方位角依次排列, 其包络形态有明显波动特征, 称这种包络形态曲线为各向异性曲线, 而且发育有不同方向裂缝时, 其各向异性曲线包络形态波动性越强, 能量越弱的特征, 即各向异性曲线为单周期 (180度范围单峰状) 时, 发育单组裂缝或有绝对势裂缝方向多组裂缝;各向异性曲线为双周期时, 发育有两组不同方向的裂缝。因此, 当发育多组裂缝方向时, 由于其各向异性越弱。本文认为, 对于两组近于正交裂缝情况的中等各向异性特征是可以识别的。

3. 应用效果

通过解释性处理与精细各向异性分析, 在一定程度上提高裂缝发育方向预测的精度, 并初步实现近似于正交两组裂缝的预测。图4为应用各向异性裂缝预测进行连通性分析案例, 图中黑圈为“串珠”状储层边界, 蓝虚线为缝洞单元边界。图5中左图所示, Well7-A、B、C井区, 三口井的原油密度、气比重、取样口硫化氢均不同。动态数据表明, 三井并不相互连通, 为相互独立的缝洞体系, 与实钻相符合。另外, 图5右图为Well5到Well6井区裂缝预测结果。两井生产动态数据显示, Well5井在Well6井第一轮注水期间Well5井无明显干扰特征, 油压和日产油量趋势平稳。其次, Well5井与Well6井的原油密度不同, 气油比不同, 所含H2S量也不同。同为相互独立的缝洞体系, 与实钻相符合。

图5为叠前分方位裂缝预测平面图与多组裂缝各向异性曲线对比图, 图中A1处各向异性裂缝预测不发育, 其方位角道集各向异性曲线预测结果无波动性;B1处Well8井裂缝预测发育, 其方位角道路集各向异性曲线预测结果有明显单峰形态, 主要为单组裂缝;C1处预测裂缝方向为单组东西方向裂缝, 其方位角道集各向异性曲线预测结果有明显的波动性。实钻证实, Well8井区发育北东方向单一方向裂缝, Well1井区发育多组裂缝。应用结果表明, 叠前裂缝预测结果与各向异性曲线波动性分析相结合踪合分析, 与实钻相符合 (图5B红色波峰数为1、C处绿色波峰数为2) 。

五、结论与认识

综上所述, 通过前叠前裂缝预测技术的研究, 以及在哈拉哈塘地区的应用取得如下认识: (1) 有效的解释性处理手段, 可有效削弱部分非地层各向异性引起的方位特性, 提高裂缝预测精度; (2) 各向异性曲线特征分析能识别两组近似正交裂缝发育特征, 对更多组裂缝的预测需要更高品质的地震资料作为支撑; (3) 各向异性裂缝预测与各向异性曲线特征分析的有效结合, 有利于指异缝洞体系连通性分析研究, 可为塔里木盆地碳酸盐岩缝洞连通性研究所借鉴。

六、致谢

本文的顺利完成, 得益于东方地球物理公司各位领导的指导, 以及库尔勒分院的同事帮助, 在此一并表示感谢!

摘要：随着塔里木盆地哈拉哈塘油田由勘探阶段步入开发阶段, 可供钻探的大型缝洞体越来越少, 由缝、孔、洞相互连通的大型缝洞集合体成为重要的研究对象。缝洞体系连通性分析成为高效井位部署的关键, 重点需要落实裂缝方向和密度两方面的问题。目前常规叠后裂缝预测方法的应用效果并不理想, 不能满足高精度勘探开发的需求。鉴于叠前裂缝预测方法在预测裂缝方向上的优势, 本文从叠前裂缝预测原理进入手, 应用解释性处理方法提高资料品质, 进而提高裂缝方向预测的精度, 并进一步探索了利用各向异性曲线识别多组裂缝的方法。应用表明, 叠前裂缝预测及各向异性曲线识别多组缝方法有机结合, 可有效指导缝洞体系连通性分析, 为哈拉哈塘地区碳酸盐岩缝洞连通性分析提供了有利的支持。

关键词：碳酸盐岩,叠前裂缝预测,解释性处理,各向异性曲线