博興洼陷頁巖油甜點要素地震響應特征及預測

高 剛 陳全騰

0 引言

隨著非常規油氣勘探的深入展開，頁巖油氣逐漸成為勝利探區資源接替的重要類型。近期位于博興洼陷的樊159 井，在沙四上泥頁巖段壓裂試油獲得日油44m3的高產，證實了博興洼陷頁巖油具有良好的勘探前景。但目前博興洼陷頁巖油勘探處于初期階段，特別是對頁巖油甜點要素地震預測研究較少。通過筆者團隊的研究攻關，明確了頁巖油關鍵甜點要素的地震響應特征，并形成針對性的頁巖油甜點地震識別描述技術，推動了博興洼陷非常規油藏的高效勘探開發。

1 博興洼陷頁巖油基本地質特征

東營凹陷在沙四上- 沙三下時期，發育了大套穩定富含有機質的油頁巖，具有豐富的頁巖油氣資源[1]。博興洼陷位于東營凹陷的西南部，高青平南斷層下降盤。區內泥頁巖見顯示井30口，7 口井獲得工業油流，蘊含著巨大的油氣資源。但博興洼陷帶的頁巖油屬于典型的陸相頁巖油，區別于海相甜點區分布穩定的特點，陸相頁巖油的甜點區表現出極強的非均質性，鉆遇頁巖顯示井位分布規律性不強，甜點要素認識不清。

結合勘探實踐分析發現，博興洼陷頁巖油產能較高的井均鉆遇較多的富含灰質的脆性夾層或是天然裂縫。鉆遇脆性夾層的井位一般在生產中累油較高，泥巖裂縫發育區鉆井一般可以獲得較高的初產，因此落實有利巖相以及尋找裂縫是目前泥頁巖油氣勘探取得突破的主要研究方向。

2 頁巖油甜點地震響應特征

2.1 巖相與裂縫的巖石物理特征

開展頁巖油甜點地震預測的首先需要搞清頁巖油有利巖相以及裂縫的巖石物理特征，為甜點要素的地震預測奠定理論基礎。其中巖相是各類型巖石的組合，通過實鉆井測井統計發現博興洼陷帶頁巖油段巖性速度整體規律是：白云巖>砂巖>灰質泥巖> 泥巖> 油頁巖。純灰巖速度最高，油頁巖速度最低。與之相對應，各類巖相的速度規律是：紋層狀泥巖＜塊狀泥巖＜層狀灰質泥巖＜層狀灰質泥巖夾砂巖＜層狀灰質泥巖夾灰巖。表現出脆性夾層越發育，地層的速度越高的特點；對于裂縫來說，通過對測井上識別出的油頁巖裂縫發育段與圍巖的速度與深度進行交匯分析顯示，裂縫發育段速度一般在2800- 3500m/s，明顯小于圍巖速度。

2.2 頁巖油甜點要素地震響應特征

巖相與裂縫的地震響應與其巖石物理特征直接相關，同時在地震屬性上也具有明顯的對應性。統計結果顯示，含灰夾層明顯具有高速的特征。其次為砂質夾條與泥巖。均方根振幅表現為：灰質條帶> 砂質條帶> 泥巖。而頻率屬性反映了地層層數的變化，在相同的層段內，夾層越發育，頻率越高，因此瞬時頻率為：灰質條帶= 砂質條帶> 泥巖。可見，夾層越發育，振幅屬性越強，瞬時頻率越高；微斷層和裂縫在速度上具有與周圍地層突變的特征，因而裂縫的集中發育區在地震響應上多表現為不連續性的地震反射。

圖1 博興洼陷樊159 井區沙四純上亞段灰質夾層厚度與瞬時頻率屬性對比圖

3 頁巖油甜點要素地震預測

3.1 有利巖相的地震預測

基于前文對頁巖油脆性夾層有利巖相地震響應特征的研究，振幅屬性與頻率屬性對脆性夾層均具有一定的相關性，為此分別提取了均方根振幅和瞬時頻率兩類地震屬性，其中振幅屬性受平方王礁灰巖高速體的影響，有一定響應但被整體壓制。

瞬時頻率屬性較好地反映出脆性夾層的分布，明顯表現出夾層越發育，頻率越高的特點。預測結果與鉆井統計的厚度具有非常好的一致性（圖1）。如樊120- 樊159 井區、高5 井區等幾個夾層厚度集中的地區均為高頻響應。

3.2 裂縫的地震預測

早期泥巖裂縫預測多利用相干、螞蟻體等屬性開展預測[2-3]，而對于本區裂縫的預測是通過最大似然估計的方法實現的。最大似然估計是概率論在統計學中的應用。將原始地震數據沿著一組走向和傾角，計算每一點最低的相似度，相比于相干等算法，最終的fault Likelihood 數據體更加接近斷裂的原貌，最大似然算法在充分考慮地層走向及傾向前提下，計算同相軸連續性，對小斷層及裂縫有很好識別能力。

對博興洼陷沙三下進行最大似然估計運算，并將得到的精細最大似然概率體（值域0- 1）與區域最大似然概率體（值域0- 1）融合分析得到裂縫預測結果（圖2）。最大似然體為裂縫發育概率體，值越低說明裂縫發育的概率越低，值越高說明裂縫發育的概率越高。結合目前已有鉆井，可以確定出樊159 井所處位置低序級斷裂非常發育，有利于天然裂縫的形成。

圖2 博興洼陷樊159 井區沙四純上最大似然體融合體

4 認識與結論

（1）陸相頁巖油甜點分布非均質性強，其中有利巖相和裂縫是與產能密切相關的兩大關鍵要素。

（2）含脆性夾層有利巖相在地震上具有強振幅、高頻率的特征，裂縫則表現出低速和強不連續性特點。

（3）利用瞬時頻率屬性及最大似然估計算法實現了博興洼陷頁巖油有利巖相和裂縫的地震預測，對后續的勘探開發具有一定的指導作用。