地震屬性分析技術在彭水區塊頁巖含氣量預測中的應用

孫小琴

（中國石化華東分公司石油勘探開發研究院，江蘇南京 210011）

地震屬性分析就是利用屬性提取手段，從地震資料中提取隱藏的信息，并將其轉換成與巖性、物性相關的參數，可以為地質解釋或油藏工程直接服務，從而達到充分發揮地震資料潛力，提高地震資料進行儲層預測和表征的能力。

地震屬性優化及其綜合解釋技術，全方位地利用地震資料，將多屬性提取與分析融為一體，這在一定程度上克服了地震解釋的多解性，能更好地為地質綜合研究服務。

1 地質背景

彭水區塊地跨貴州省北部遵義地區道真、務川、正安縣和重慶市東南部地區彭水、南川、武隆縣，面積6837 km2。彭水區塊主體部分所處的大地構造位置地跨道真－湄潭－彭水－德江褶皺帶，本區經歷了多次構造運動，其中以加里東－海西期、印支期、燕山－喜山期構造作用影響最大。

彭水區塊的五峰組－龍馬溪組下部為深水陸棚相沉積，優質頁巖厚度60～90 m，有機碳含量普遍在2%～4%之間。通過PYX井的鉆探，揭示了深水陸棚相硅質頁巖厚30 m，垂深為2131～2160 m。其中在2140～2150 m含氣量最大，實驗室得到的最大總含氣量為2.46 cm3／g（圖1）。

2 地震屬性提取

地震屬性包括剖面屬性、層位屬性及體屬性，目前層位屬性是最常用和具有實際意義的屬性。層位屬性就是沿目的層的層面開一定長度的時窗提取各種地震信息［1］。

圖1 PYX井含氣量分布圖

地震屬性提取選擇合理的時窗很重要，時窗過大，包含了不必要的信息；時窗過小，會丟失有效成分。時窗選取應該遵循以下原則：

（1）當目的層厚度較大時，準確追出等底界面，并以頂底界面限定時窗，提取層間各種屬性，也可以內插層位進行屬性提取；

（2）當目的層為薄層時，應該以目的層頂界面為時窗上限，時窗長度盡可能小，因為目的層各種地質信息基本反映在目的層頂界面的地震響應中。

本文提取了以同相軸為基礎的屬性，即層位屬性提取。PYX井優質頁巖厚度比較大為103 m，反復驗證，沿著志留系龍馬溪組底面取40 ms時窗，提取地震屬性最為合適［2－3］。本文共提取了6種可能與含氣性相關的地震屬性：弧長、平均瞬時頻率、平均能量、平均瞬時相位、平均反射強度、能量半衰時。

3 地震屬性的優選

地震屬性優選應遵循以下基本原則［4］：①優選后屬性集整體與研究對象具有某種相關性，能夠對樣本進行有效分類；②達到屬性結構的最優化，盡可能以相互獨立的變量組成盡可能低維的變量空間；③使有用信息損失為最小，剔除起干擾作用的屬性。

由于提取的各種地震屬性并不是相互獨立的，有些屬性反映的信息是相同的或相似的，有些屬性是不相關的，反映的信息也不相同。因此，為了保證各屬性的相對獨立性及穩定性，必須分析地震屬性參數間的相關性，也就是對多參量進行篩選，從而減少參數空間中的數據冗余度［5］。換言之，針對具體問題，從全體地震屬性集中，挑選出最后的地震屬性子集是必要的，此即地震屬性優化問題。本文利用相關性分析，對地震屬性之間的相關性進行計算、分析，剔除重復、多余的屬性（表1）。

表1 地震屬性之間的相關性分析

從表1看出，平均瞬時相位、平均瞬時頻率、平均反射強度屬性的相關系數都很大，其中平均反射強度與其他兩個屬性相互之間的相關性都大于0.9，最大可達0.920。因此，選擇去除平均反射強度屬性，以減少使用多屬性預測帶來的冗余性。

4 含氣量預測模型的建立

首先建立地震屬性與含氣量的關系，從提取的地震屬性與含氣量關系進行對比，發現弧長、平均瞬時頻率、平均能量都與含氣量有很大的相關性，其中平均瞬時頻率與含氣量的相關性如圖2。

圖2 PYX井2131～2160m平均瞬時頻率與含氣量關系

經過相關系數公式計算得出5種屬性與含氣量的相關系數（表2），并把相關系數大于0.8的地震屬性挑出來，分別為弧長、平均瞬時頻率和平均能量。

由于單一地震屬性分析預測結果存在多解性，因此采用多元線性回歸的方法，對地震屬性進行擬合以達到最優特征組合［6－7］。將上述所選3種屬性作為頁巖含氣量預測所選用的地震屬性，運用PYX井獲得的頁巖含氣量參數，與對應的地震屬性進行線性回歸建立對應關系式。

表2 地震屬性與含氣量的相關性分析

設目的層段預測的含氣量為y，不同地震屬性因素分別為x1，x2，x3，建立含氣量與地震屬性的含氣量模型，則有：

其中：y——含氣量，cm3／g；x1——弧長，ms；x2——平均瞬時頻率，Hz；x3——平均能量，無量綱。

通過反復檢驗，證明模型符合預定精度要求（表3）。

表3 模型檢驗

提取鄰井PYX1井的地震測線的地震屬性：弧長、平均瞬時頻率和平均能量，根據上式建立的含氣量模型進行PYX1井的含氣量預測（圖3），可以看出PYX1井垂深在2290～2300 m含氣量最大為1.5 cm3／g，因此水平井設計縱向上的甜點段應該選擇垂深在2290～2300 m；鉆井也證實了在該段頁巖全烴量大。

圖3 PYX1井優質頁巖含氣量預測

5 結論

（1）提取了6種以同相軸為基礎的地震屬性，經過屬性間相關性以及屬性與頁巖含氣量間的敏感性分析，對多種地震屬性進行了優選。

（2）基于優選出的弧長、平均瞬時頻率和平均能量3種屬性，運用多元線性回歸進行多地震屬性擬合，建立了彭水區塊頁巖含氣量預測模型，最終對頁巖含氣量進行了預測，預測結果與鉆井實際頁巖含氣量誤差較小。因此，此地震屬性分析技術用于預測研究區頁巖含氣量是可行和適用的。

（3）彭水區塊下志留統龍馬溪組頁巖含氣量預測為水平井的勘探提供了一定依據，在水平井的縱向選擇上，要盡量穿過最大含氣量的層位，才可能實現高產。

［1］印興耀，周靜毅.地震屬性優化方法綜述［J］.石油地球物理勘探，2005，40（4）：482－489.

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［5］薛大力，張吉昌，劉增濤，等.屬性分析在靜安堡潛山西側滾動勘探部署研究中的應用［J］.石油地質與工程，2011，25（增刊）：1－2.

［6］陳軍，陳巖.地震屬性分析在儲層預測中的應用［J］.石油物探，2001，40（3）：94－99.

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