頻率衰減梯度屬性在頁巖含氣性預測中的應用

薛野 劉田田（中國石油化工股份有限公司華東油氣分公司勘探開發研究院，江蘇 南京 210000）

作為一種特殊的非常規天然氣，頁巖氣具有自生自儲、無氣水界面、大面積連續成藏、低孔、低滲等特征，需要大型水力壓裂和水平井技術才能進行經濟開采，單井生產周期長[1]。頁巖氣儲層由細粒物質組成，巖石成分復雜，且頁巖氣儲層中存在大量吸附氣；儲層孔隙空間多樣，特別是裂縫或裂隙更是影響頁巖氣產能的重要因素[2-3]。評價頁巖儲層的含氣性及落實頁巖氣藏橫向上的“甜點區”對頁巖氣的勘探開發具有重大指導意義。地震波傳播過程中的頻率衰減吸收是地震資料頻譜特征分析中的一個重要參數。通過提取地震波頻率信息的衰減梯度，在實際資料的應用中，取得了較好的效果，利用衰減梯度可以有效地預測和驗證頁巖氣富集區。

1 理論依據

地震波在地下介質內傳播過程中存在能量損失和頻率衰減的現象[4]。地震波衰減要是由于吸收衰減和地層衰減兩方面因素造成的[5-7]。理論和實踐證明，儲層含不同流體介質，其地震反射波組頻譜曲線的形態、斜率、主頻與中心頻率的差值等屬性參數存在微小的差別。聚集了天然氣的地層對地震波的高頻成分的吸收能力更強，含油氣層突出表現為“高頻能量比衰減、低頻能量比增加”的特征。

鉆井揭示，優質頁巖氣層的孔隙度在5%左右，頁巖中的天然氣主要吸附在礦物顆粒表面，充填在5%的孔隙中。不含氣頁巖中含有未被排替出的吸附水，低孔隙中的含氣頁巖對地震波的吸收衰減作用大于不含氣而含水的頁巖。基于上述分析，頻率衰減屬性可以預測頁巖含氣性特征。

2 原始資料分析

2.1 地質背景分析

工區主要頁巖氣勘探層系上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組處于深海陸棚相-滯留海盆相沉積相帶內，其下部巖性整體為泥巖，以深灰色、灰黑色為主，見黃鐵礦，局部富含筆石，由上向下水體逐漸變深，底部屬深水陸棚相沉積，向上逐漸過渡到半深水陸棚相以及淺水陸棚相。該頁巖層厚度較大（＞100m）、成熟度適中、TOC指標優越，勘探潛力巨大。

2.2 儲層標定

利用已有鉆井資料進行地震地質層位標定，結果顯示五峰組底對應一套強波峰反射層。鉆井資料揭示TOC大于2%的縱向甜點段共計約25m 厚，位于整套頁巖的底部；優質頁巖標定結果如下圖所示。

圖1 優質頁巖儲層標定結果示意圖

2.3 地震資料分析

如圖2所示，地震資料顯示目的層地震波組特征明顯、接觸關系特征清楚、反射清晰、波組連續性較好。頁巖目的層反射能量強，主頻達到35HZ。

圖2 五峰組-龍馬溪組頁巖地震剖面圖

圖3 五峰組-龍馬溪組頁巖層測井頻譜分析圖

2.4 鉆井響應特征分析

實際測井資料顯示頁巖層按含氣性可分為A、B、C共三級，其中A級最優、B級次之、C級較差；鉆井頻譜分析顯示A級頁巖層的頻率衰減梯度響應高于B級，C級最低；證明頻率衰減梯度屬性可以預測頁巖儲層的含氣性。（圖3）

3 實際資料應用

3.1 地震資料分頻處理分析

對地震資料進行分頻處理，分析發現隨頻率的變化橫向上目的層反射能量變化特征存在差異（如圖4所示），理論分析認為“低頻能量強、隨頻率增加能量快速衰減”的區域為含氣性較高的區域。

圖4 頁巖層地震資料分頻能量剖面圖

3.2 頻率衰減梯度應用效果分析

提取地震資料的頻率衰減梯度屬性（如圖5所示），橫向上頁巖層的頻率衰減梯度響應特征存在明顯差異，頻率衰減梯度較高的位置頁巖層的含氣性較高。

圖5 頁巖層地震資料頻率衰減梯度剖面圖

3.3 頁巖氣“甜點區”預測

沿頁巖層提取地震資料的頻率衰減梯度屬性（如圖6 所示），結果顯示在平面上頁巖層呈現整體含氣、局部富集以及連片分布的特征。在向斜兩翼埋深相對適中位置呈現高含氣性；此外由于向斜核部埋深較大區域地震資料品質降低，其預測結果的可靠性相對較低。

圖6 頁巖層地震資料頻率衰減梯度平面圖

4 結語

利用測井資料精細標定儲層，開展測井響應特征分析，對地震資料進行分頻處理、提取地震資料的頻率衰減梯度屬性，進而指示頁巖地層含氣性變化趨勢，完成了利用地球物理資料優選頁巖氣藏工程“甜點區”的目的。

通過本次研究工作，得到以下三點認識：

4.1 測井響應特征分析揭示，含氣性高的頁巖層存在較高的頻率衰減梯度響應；

4.2 利用地震資料提取頁巖層的頻率衰減梯度屬性，可以預測頁巖地層橫向上的含氣性變化趨勢；

4.3 含氣性預測結果的可靠性取決于地震資料的品質。

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