YQ地區奧陶系碳酸鹽巖巖溶儲層地震屬性預測

曹鑒華，張學豐

(1.中國地質大學，北京 100083;2.北京大學，北京 100083)

YQ地區奧陶系碳酸鹽巖巖溶儲層地震屬性預測

曹鑒華1，張學豐2

(1.中國地質大學，北京 100083;2.北京大學，北京 100083)

YQ地區奧陶系地層碳酸鹽巖儲層發育，儲集類型以巖溶孔洞、裂縫型為主。由于儲層非均質性極強，橫向變化快，加之溶洞受填隙物及填充程度的影響，使得儲層預測的難度很大。從奧陶系碳酸鹽巖儲層的地球物理響應特征出發，形成1套以地震屬性優選、多屬性融合、三維像素屬性雕刻等為主的地震預測技術流程。利用這些技術手段對奧陶系巖溶孔洞類儲層、風化殼頂面儲層進行了預測，對這2類儲層在平面和空間上的分布特征進行了定性描述和分析，其結果與實鉆情況吻合，取得了較好的應用效果。

碳酸鹽巖巖溶儲層;三維地震屬性;地震多屬性融合;三維像素體雕刻

引 言

YQ地區位于塔里木盆地阿克庫勒凸起的北部。近年來該地區通過投入三維地震勘探、深化成藏地質規律認識，在三疊系和奧陶系分別獲得了油氣勘探突破和見到良好油氣顯示，證實為較好的含油氣區塊［1］。

從已鉆井情況看［2］，奧陶系主要發育碳酸鹽巖巖溶儲層，儲層類型以巖溶孔洞和裂縫型為主。YQ地區巖溶類儲層成因極其復雜，非均質性強，研究難度比較大，曠理雄等［3］從碳酸鹽巖的成藏條件及成藏模式等對該類儲層進行了詳細研究，使用地震屬性時，先對單個屬性進行研究，然后有針對性地利用屬性成果對儲層做出定性或定量預測。本文依據巖溶類儲層所具有的特殊地球物理響應特征，利用地震多屬性融合技術對巖溶儲層開展評價和分析，最后應用像素三維可視化技術對地震可分辨的溶洞體進行立體雕刻，獲得其空間形態認識。

1 儲層基本特征

1.1 巖性特征及主要儲集類型

YQ地區奧陶系碳酸鹽巖主要巖石類型［2］為泥晶灰巖、砂屑灰巖、白云質灰巖、結晶灰巖、灰質白云巖、白云巖及巖溶巖。其中泥晶灰巖、砂屑灰巖發育最好，分布最廣。但由于經歷了后期多類成巖作用的改造，儲層基質的儲滲性極差，而儲層的非均質性極強。

該區主要儲集空間為后期的構造及巖溶作用形成的分布極不均一的縫、孔、洞系統，并由此形成洞穴型、裂縫－孔洞復合型和裂縫型等儲集類型［3－4］。該地區洞穴型儲集層普遍發育，但充填嚴重，洞穴有效性差。裂縫－孔洞復合型為較好的儲集層，孔隙度和滲透率都相對較大，與后期巖溶作用有關。裂縫包括成巖縫、溶蝕縫等，后者對儲集性能改善作用貢獻更大。

1.2 儲層地球物理響應特征

溶洞型儲層多分布在風化殼頂界面以下200內，在測井上具有低電阻、高伽馬、低速度、低阻抗特征;而受風化、剝蝕、溶蝕等作用影響，裂縫在風化殼頂面附近易發育，深淺電阻率曲線呈現正差異特征［5］。

從地震響應上看，巖溶孔洞儲層發育處與致密圍巖存在速度和密度上的較大差異，往往會表現為亮點反射特征。如果縱向發育多層洞穴的話，還會呈現“串珠”狀反射，與圍巖存在明顯差別。但由于儲層埋藏較深，同時受制于地震資料的分辨能力，地震剖面可分辨的往往反映的都是體積較大的溶洞(至少大于1個采樣率時間厚度)。而且其中充填程度不同，地震響應也不一樣。而風化殼頂面的裂縫型儲層則多具有較弱振幅響應特征。

圖1為工區內聯井地震振幅剖面，各井所鉆溶洞發育處呈現明顯的亮點串珠反射特征。

2 三維地震屬性分析

地震屬性分析在儲層預測和油藏描述中應用非常廣泛，是獲取儲層平面或立體分布特征的重要手段之一［6－7］。

2.1 地震屬性選取

針對目的儲層所具有的地震響應特征，選取2種屬性：一種為與振幅能量變化相關的振幅包絡屬性，另一種為體現波形不連續性變化特征的相干屬性。振幅包絡屬性為在原始地震數據基礎上進行Hilbert變換后計算出的瞬時振幅屬性。包絡值越強，表明與鄰近道之間的反射振幅值差異越大，能夠有效突出由于巖性和物性變化而與圍巖存在能量差異的目標儲層。相干屬性則是對鄰近道波形特征之間的變化進行分析，相干值越低，表明地層橫向不連續特征越強;相干值越高，表明地層連續特征越好。該屬性在刻畫斷裂及地質體邊界有很明顯的效果，目前已經成為最常用的屬性之一。

2.2 地震多屬性顯示融合

單個地震屬性往往只與儲層特征的某個方面關聯，因此也只能從某個角度對儲層進行定量或定性預測。多屬性融合顯示技術現在已經成為較為成熟的研究手段，使用融合成果可以同時對儲層的不同方面特征做出綜合預測，具體融合方式包括透明度控制顯示融合、RGB三顏色模式屬性融合［8－9］、三維屬性交會融合等。

此處重點介紹基于三維可視化顯示的透明度控制融合方法。選用2種或3種地震屬性體，以某種屬性體作為底層，調整其余屬性體的屬性值透明度分布曲線，使得部分特征樣點保留顯示并疊加覆蓋在底層屬性體上，其余樣點則完全透明(透明度為100%)，然后屬性體間以類似圖層方式疊合顯示，形成屬性融合三維體。解釋人員可采用制作切片方式或三維體顯示方式刻畫儲層的變化形態特征。這種方式適合于具有不同類型屬性間的融合如幾何類屬性與能量類屬性。幾何類屬性(如相干屬性)可反映地質體的邊界變化，而能量類屬性(如振幅屬性)則突出地質體內部能量的差異，兩者融合后的成果可同時刻畫地質體內部變化和邊界形態特征，由此更加突出目標地質體與圍巖之間的差異。

2.3 三維可視化像素雕刻

三維可視化技術應用廣泛，可以對地質體在三維空間中的分布做出形象的預測［10］。在三維地震數據加載進三維可視化軟件后，每個數據樣點都被轉換成為一個三維像素體元(其體積大小近似為面元間距和采樣間隔的乘積)，而每個三維像素體元都具有與源數據體相對應的振幅值(以RGB方式顯示)，同時還包括一個暗度變量，該變量用來調整數據體的透明度，如此每一個地震道均被轉換成為一個三維像素柱。在三維可視化環境中對這些像素體元進行顯示控制，即調整透明度，將某些屬性區域的像素體元渲染顯示，呈現出全三維的形態樣貌。進一步分析這些顯示出來的像素體元，考慮體元存在的區域位置，參照相鄰體元間有26個角度(包括體元的6個面、8個角和12條邊)的接觸關系來檢測體元間的相互位置，若相鄰像素柱上存在體元則將這些體元在該區域聯結成一個大的像素體，其體積以構成的像素體元數目而定。這些像素體元不僅是在三維空間中顯示，而且構成了多個像素集結體。

3 巖溶儲層有利區域預測

3.1 溶洞型儲層地震預測

圖2 沿風化殼頂面往下平移30 ms時間位置的反射包絡屬性切片

根據已有井地震地質綜合標定結果，巖溶溶洞型儲層主要分布在風化殼頂面往下0～60 ms時間范圍內。圖2為沿風化殼頂界面往下平移30 ms時間位置的振幅包絡屬性切片。圖中黃紅色表示振幅包絡強值區域，指示溶洞型儲層的存在，而且包絡值越強，表明儲層內部速度與圍巖差異越大，可以用于預測巖溶溶洞的充填程度。可以看出，工區內溶洞型儲層十分發育，而且多呈條帶狀分布。這些條帶狀屬性區域與現今風化殼頂面形態起伏無關，極有可能是風化殼內部保留下來的古河道區域，而古河道則是油氣充填的重要區域［10］。可以預測，W9井北東方向構造相對高區域古河道呈現較密集分布特征，并延伸至W9井南構造斜坡區域，在斜坡區域屬性值較大，預測古河道充填程度較低，可以作為目標區域考慮。尤其是W9井南區域，強值區域呈現“蛇曲狀”特征，預測為工區內發育的古河道。工區中部(即W4井西側)也存在東西走向并呈“蛇曲狀”的紫色條帶，表明有古河道發育，但整體充填嚴重。

選用包絡屬性體及相干屬性體進行透明控制融合顯示。將相干屬性體中具有高相干值的采樣點透明，保留低相干值域區域顯示，然后疊合顯示在包絡屬性體上，同時對包絡屬性體進行整體的透明度調整，使得顏色更為柔和，從而形成相干包絡屬性融合體。圖3為沿風化殼頂面往下平移30 m時間位置的相干包絡屬性融合切片三維立體顯示融合結果對巖溶孔洞的反映更為直觀、更為形象其邊界顯示為黑色，中間因包絡幅值不同顯示為不同的顏色，紫紅色、綠色都指示較高幅值，也反映出充填程度更低。成果圖上有利顏色條帶呈蛇曲狀規律分布，表明目的層段發育古河道(即地下暗河)，與包絡屬性預測結論基本一致。

圖3 沿風化殼頂面往下30 ms時間位置的相干包絡融合屬性切片立體顯示

圖4 三維工區較大溶洞地質體立體顯示

截取目標層段反射振幅包絡屬性數據，調整透明度曲線，將包絡強值樣點保留，然后對整個數據時窗進行三維渲染顯示。同時采用像素體雕刻功能，將鄰近的采樣點聯結形成單個地質體，并用不同顏色表示其大小，地質體的體積也可直接通過統計單元像素體個數得到。圖4為對該工區W9井附近較大規模的巖溶孔洞體雕刻效果圖，溶洞體十分直觀形象。考慮到實際地震數據縱向和橫向的分辨能力，只能對有一定規模的溶洞體進行刻畫分析。W9井在該目的層段鉆遇了溶洞儲層，并通過酸化壓裂措施獲得了較好的油氣產能。其南部斜坡存在溶洞異常體，與相干包絡屬性融合上觀察到的特征一致。

3.2 風化殼頂面儲層預測

風化殼頂面巖溶儲層由于遭受風化剝蝕、淋濾、溶蝕等作用改造，原來致密的灰巖地層孔隙增加，同時也發育大量裂縫，形成以裂縫為主的巖溶類儲層。在反射振幅響應上強度明顯要弱于致密灰巖段。選用對裂縫比較敏感的相干屬性與包絡屬性進行融合，同時突出裂縫可能發育區域與弱振幅反射區域，圖5為沿風化殼頂面的屬性融合切片。

圖5 沿風化殼頂面的相干與包絡屬性融合切片立體顯示

圖中紅色指示振幅弱值，而黑色則指示可能的微斷裂。可以預測，風化殼頂面巖溶儲層有利區域主要分布在古構造背景上的殘丘凸起區域，如W9井區、W3井－W11井區域以及工區東南角區域。而實際鉆井也驗證了這一點，在W3井風化殼頂面附近鉆遇了裂縫型儲層。

4 結論與建議

(1)YQ地區奧陶系碳酸鹽巖巖溶儲層發育，非均質性強，預測難度比較大。針對巖溶孔洞類儲層，根據特殊地震響應特征，采用多屬性融合手段突出儲層平面分布特征，采用像素雕刻技術突出儲層空間分布形態;針對風化殼頂面巖溶儲層，從其成因出發分析地震響應特征，并采用相干屬性與包絡屬性融合技術同時對裂縫發育狀況和弱振幅響應區域做出預測，指出有利區域，為下一步的目標部署提供有利依據。

(2)風化殼頂面裂縫型儲層有利區域分布在殘丘凸起區域，如工區西側W11－W3井區域、南部低幅度凸起區域等;工區古巖溶溶洞型儲層較為發育，古河道由W9井北東方向往工區西南W3井方向展布，尤其是W9井南斜坡古河道特征明顯可考慮下一步的鉆探部署。

(3)多屬性融合顯示技術為地震屬性預測提供了新思路，也提高了地震屬性應用的效率。不同類型的屬性在融合時可采用透明度控制混合以突出目標形態特征，注意在使用時選擇多種有效地震屬性進行顯示融合。

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［3］曠理雄，等.塔里木盆地于奇地區碳酸鹽巖儲集層特征及其控制因素［J］. 新疆石油地質，2008，29(1)：15－18.

［4］閆相賓，等.塔中與塔河地區奧陶系巖溶儲層形成條件的差異［J］.石油與天然氣地質，2005，26(2)：202－207.

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［9］曹鑒華.RGB混頻顯示技術在某工區河道識別中的應用［J］.勘探地球物理進展，2010，33(5)：355－358.

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Seismic attributes prediction of Ordovician carbonate karst reservoirs in YQ area

CAO Jian－hua1，ZHANG Xue－feng2
(1．China University of Geosciences，Beijing 100083，China;2．Beijing University，Beijing 100083，China)

In the Ordovician carbonate reservoirs in YQ area，karst cavities and fractures are dominant．The reservoirs are difficult to predict due to severe reservoir heterogeneity and drastic lateral changes as well as the effects of interstitial material and filling de-gree on cavities．Based on the characteristics of the geophysical response of the Ordovician carbonate reservoirs，a seismic prediction technology has been developed，including seismic attributes optimization，multi－attribute integration，and voxel attributes delineation．The technology has been applied to predict Ordovician karst reservoirs and top weathering crust reservoirs．The spatial distribution of the two types of reservoirs has been qualitatively described and analyzed，and the results coincide with practical drill data．

carbonate karst reservoir;three－dimensional seismic attributes;seismic multi－attribute integration;voxel geobody delineation

TE122.2

A

1006－6535(2012)02－0042－04

20110603;改回日期：20111018

國家自然科學青年基金項目“保持性成巖作用與深部碳酸鹽巖儲層保存機理”(41002029)

曹鑒華(1979－)，男，工程師，2004年畢業于西南石油大學應用地球物理專業并獲碩士學位，現為中國地質大學礦產普查與勘探專業在讀博士研究生，主要從事地震解釋、地質綜合研究工作。

編輯林樹龍