相干體技術在川東北油氣勘探中的應用

胡偉光

(中國石油化工股份有限公司 勘探南方分公司研究院,四川成都 610041)

0 前言

隨著油氣勘探工作的進一步深化,地震綜合研究目標也逐步深入到復雜構造的精細解釋和儲層的定量化方面。如何解決好這方面問題,給物探工作者提出了更新、更高的要求[1]。

近幾年隨著地球物理與石油地質學的進一步結合,地球物理學家們又開發出許多實用的,利用地震資料進行綜合解釋的輔助性軟件。這不僅減少了綜合解釋中的經驗成份,加大了技術依據,降低了鉆探風險,而且還大大提高了解釋效率,提高了地震資料的利用率,解決了一些地質問題,產生了一定的經濟效益,同時也展示了地球物理勘探技術在今后油氣勘探中的應用潛力。

1 基本原理

1.1 相干體分析技術

相干體技術是近幾年推出的用于地震資料解釋分析的實用技術,對識別細微的巖層橫向非均一性、斷裂特征,以及預測裂縫及其發育帶較為有效。相干體技術的實質,就是利用地震信息計算出各道之間的相關性,突出不相關的異常現象,從三維數據體出發,選用相應、有效的計算方法實現相干數據體的轉換,進而展現出斷裂特征和預測裂縫發育帶的平面分布。

在相干數據體的轉換過程中,通過計算縱向和橫向上局部的波形相似性,可以得到三維地震相關性的估計值。被斷層面切開的小范圍內的地震道,通常與相鄰道有不同的特征,進而導致局部的道與道之間相關性的突變。沿一張時間切片計算每個網格點上的相關值,就能得到沿著斷層的低相關值的輪廓,對一系列時間切片重復這一過程,這些輪廓就成為斷面。通過三維相關屬性體的提取,就可以把三維反射振幅數據體轉換成三維的相關系數的數據體[2]。

1.2 相干處理的關鍵參數及選擇方法

1.2.1 子體的選取

子體是以計算點為中心的一個立方體。為了保證有一個好的分辨率,通常在橫向上選3道～7道,在縱向上(時間)可根據地質情況合理選取時窗。對信噪比高的資料,可開小時窗,以達到最大分辨率;對信噪比低的資料,可適當增大時窗;對于陡傾角、近于垂直的斷層,可把垂向時窗選大一些。

1.2.2 傾角、方位角掃描范圍及掃描步長的確定

傾角掃描的范圍為-89°～+89°(規定向下傾方向為正,向上傾方向為負),方位角掃描的范圍為0°～179°(方位角掃描為對稱掃描)。適當減小傾角和方位角的掃描范圍,可以減少計算時間。掃描的步長一般可選擇5°～15°,選擇的步長越小,處理的結果越精細,但計算時間卻成倍增長[3]。

2 應用實例

將相干體技術應用到川東北宣漢～達縣三維地震工區和元壩三維地震工區,預測出了元壩工區雷口坡組碳酸鹽巖裂縫發育帶;識別出了長興組生物礁[4～5]及志留系河道等巖性異常體的邊界;識別出了宣漢～達縣三維地震陸相小斷層和斷層間的關系,準確而有效地解決了常規地震解釋中斷裂的組合問題,并取得了良好的地質效果。

2.1 預測碳酸鹽巖巖溶裂縫發育帶

裂縫的發育與構造有關,構造裂縫可以分為二類:①與斷層作用有關的裂縫;②與褶皺作用有關的裂縫。通常在地震剖面上解釋斷層,間接預測裂縫發育帶。但由于有些斷層,特別是對與裂縫發育關系密切的小斷層的解釋,在常規剖面上很難識別,在二維地震資料解釋中更是如此。對于三維地震資料,應用相干技術就能較好地解決這一問題。

雷口坡組地層位于元壩區塊上部陸相地層須家河組和下部海相地層嘉陵江組之間,除YB4井外,YB區塊已完鉆井YB1井、YB101井、YB102井、YB12井,在雷口坡組均不同程度鉆遇良好油氣顯示,這表明元壩地區海相上部地層雷口坡組具有良好的勘探前景。四川盆地中三疊世末期,在印支運動影響下,盆地整體抬升,海水由北向南退出四川盆地,雷口坡組長期暴露于海平面之上,進入了長達數萬年的表生成巖階段[6]。在須家河組與雷口坡組的沉積間斷面上,已成巖的雷口坡組因構造抬升隆起而產生斷裂、裂縫、風化剝蝕,增加了地表水的下滲通道,地表大氣淡水下滲,使碳酸鹽巖和石膏巖產生溶解作用。巖溶主要沿構造裂縫進行侵蝕,發育成較大規模的巖溶帶。

為排除因斷裂錯位而在橫向上引發出的非相似性,采用相干體沿層切片的做法即可預測巖溶及裂縫發育程度。如圖1所示,可將雷口坡灰巖頂面沿層相干相分類為:白色團塊狀高相干相是致密地層的反映(YB 21、YB 23等井);黑色條帶狀或團塊狀低相干相是巖溶裂縫的反映(YB4、YB5、YB9、YB205等井區);灰色～黑色線狀或條帶狀極低值相干相是各級斷層及裂縫發育區的反映。

從圖1可見,巖溶發育區基本上與斷裂帶共生,特別是斷層轉折或交匯處,則低相干相越強,表明早期構造所造成的裂縫成為巖溶發育的有利條件。YB1井、YB4井、YB101井、YB102井、YB12井就是處在低相干區,通過鉆井資料研究,元壩區塊雷口坡組頂部低相干區為有利含氣儲層位置。

圖1 元壩地區三維工區雷口坡組灰巖頂面沿層相干切片Fig.1 The coherent horizon slice at the top ofLeikoupo limestone formation in 3D seismic survey of Yuba area

2.2 識別斷裂特征

相干體技術是目前所采用的解釋斷層最有效的方法之一。它能用地震波的相干原理,計算和分析相鄰地震道之間地震波形的變化,快速建立起斷裂系統在空間的展布形態,用來指導斷層的解釋和斷層在平面上的組合。在解釋過程中,采用迭代處理與迭代解釋的方法,不斷地完善和修正解釋方案,使相干處理始終貫穿于資料解釋的過程中,確保了斷層解釋的合理性[7]。

相干體技術描述了地震同相軸的不連續點或突變點,可以清楚地識別斷層、地層尖滅等地質現象[8～15]。通過地震資料全三維解釋和三維相干數據體處理解釋,實現了對川東北宣漢～達縣三維工區內斷裂系統認識的進一步深化。圖2為川東北宣漢～達縣陸相三維工區T3x1反射層相干數據體切片,在圖2中,深色條狀的低相干相特征所處的位置便是斷層的響應。由于斷層發育,資料品質有限,在地震剖面上斷層難以精細追蹤解釋,而且平面上組合困難,但在相干數據體上切片斷層卻非常明顯(見圖3)。

圖2 宣漢～達縣三維工區陸相T3x1反射層相干數據體切片Fig.2 Coherent data volume slice of T3x1 reflector in 3D survey of Xuanhan-Daxian area

從圖3中能夠清楚地看出各條斷層的形態和展布特征,以此來指導斷層的解釋和斷層在平面上的組合,致使復雜斷層組合變得容易起來,也能證明斷層解釋的正確性。通過相干數據體處理技術,進一步查清了工區內斷層的空間展布形態,也了解了該區陸相地層解釋的復雜程度。

圖3 陸相T3x1反射層相干數據體切片與解釋斷層疊合圖(局部)Fig.3 Map of data volume slice integrated with interpreted faults for T3x1 reflection horizon(part)

從圖3可見,切片上的主斷層走向為NE—SE向,為深大的斷裂。該斷裂系統延伸長,切割關系復雜,剖面解釋見下頁圖4,為過pgd-1井—dw102井—mb1井的連井剖面,分別穿越普光、大灣、毛壩三個構造區。工區另外的斷層走向為NW—SE向,碰到NE—SE向的大斷裂則被斷開,該走向斷裂在相干體上較為成像清晰,延伸也較長,但在分水嶺構造地段斷裂組合較難,因斷層在此密集分布,另斷層切割關系也較為復雜,過分水嶺構造的Fen101井剖面見下頁圖5。在相干數據體切片上,可見該處的斷裂系統有扭動現象(見圖3西部)。

2.3 識別巖性異常體

通過對地質特殊體如生物礁、河道等進行相干屬性分析,也能取得很好的效果。

元壩地區在晚二疊世長興期,在川東北地區整體下沉的背景下,古地理面貌出現分化,該區西部下沉速度快,沉降幅度大,成為深水區,沉積長興組硅質巖;東部地區沉降幅度小,為碳酸鹽臺地沉積環境,在臺地與陸棚之間發育臺地邊緣礁灘及斜坡[16]。從相干數據體切片上可以看出生物礁異常體的分布范圍,黑色團塊狀和條帶狀低相干區域代表生物礁的反映(見下頁圖6)。從相干體來看,低相干區東南部比西部強,生物礁與礁前的分界線很明顯,而與南部的礁后灘分界不明顯,生物礁成排狀分布。

元壩地區志留系頂部地層沉積環境處于淺水陸棚區,志留系晚期出現地表抬升的情況,主要是川中古陸隆起,到棲霞組早期則是大規模海侵,造成的快速沉積,使下部的地質現象得以保存。在其后雖然經歷了多期構造運動,但斷層不發育,也造成該區的沉積現象得以保存。從圖7(見下頁)可見,河道的低相干體以淺黑色～深灰為主,與河道外的高相干構成強烈反差。河道及其沉積區邊緣清楚,河道呈“S”形擺動,在彎曲部位有截彎取直現象。圖7中的河道形態和現代的河流形態非常一致,沉積特點也一樣。

圖4 宣漢～達縣三維工區陸相高陡構造帶解釋Fig.4 The interpretation of high-steep structural zone in 3D survey of Xuanhan-Daxian area

圖5 分水嶺陸相復雜構造帶地震資料解釋Fig.5 Seismic interpretation of the continental complex structure of dividing ridge

圖6 元壩地區長興組中部相干數據體切片Fig.6 Coherence data volume slice of the middle Changxing formation in Yuanba area

圖7 元壩地區志留系頂部相干數據體切片Fig.7 Coherence data volume slice of the top Silurian of Yuanba area

3 認識與結論

相干體技術已經發展成為油氣勘探中一項不可缺少的輔助解釋手段。通過對相干體技術的研究及其在多個三維區塊中的實際應用,我們取得了以下認識和結論。

(1)相干數據對一些微小的波形變化,以及微小的相位錯動很敏感,其識別精度遠遠超過了肉眼和常規解釋的識別精度。因此,相干數據能有效地解決斷裂復雜地區常規地震解釋中斷裂的組合問題,尤其對于中小斷裂,它具有解釋時間快,平面上定位準確的特點。

(2)三維相干數據體的時間和沿層切片,不僅能清楚地反應斷層的空間展布,而且能反應巖性變化區(帶)。應用相干數據可以根據地震反射特征,確定出某些巖性異常體的邊界,為這些異常體的圈定提供輔助手段。

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