基于OVT 域HTI 介質衰減各向異性的儲層裂縫預測方法及應用

摘要： 品質因子Q 是表征地震波衰減的一種重要參數，廣泛應用于儲層裂縫發育特征及含油氣性識別。然而，在各向同性、各向異性、黏彈性等不同介質模型的約束下獲取的Q 值具有不同的儲層表征能力。為了精確描述裂縫型、裂縫—孔隙型、孔隙—裂縫型等儲層的各向異性及裂縫發育特征，基于HTI 介質模型和地震波衰減各向異性理論，提出了一種基于OVT（Offset Vector Tile）域HTI 介質衰減各向異性的儲層裂縫預測方法。首先，利用廣義S 變換（GST）對OVT 矢量片疊前道集進行高精度時頻分析； 然后，通過T‐K（Teager‐Kaiser）能量算子計算地震波的單頻T‐K 能量； 最后，計算抽樣波長距離內的相對衰減量，獲得衰減擬Q 值進行橢圓擬合，并以橢圓扁率表征衰減各向異性強度和預測裂縫發育密度。該方法不僅充分發揮了OVT 疊前道集較疊后數據包含了更豐富的儲層流體和裂縫信息的優勢，而且將衰減屬性與儲層裂縫表征聯系在一起，提供了一種裂縫預測新思路。該方法在川西坳陷XC 氣田的應用中取得了地震資料預測結果與巖心分析、測井資料解釋成果吻合度較高的裂縫識別效果。

關鍵詞： 裂縫預測，衰減各向異性，品質因子，HTI 介質，OVT 地震數據

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A DOI：10. 13810/j. cnki. issn. 1000‐7210. 2024. 06. 016

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近年來，開發難度較大的裂縫性油氣藏倍受關注[1]。在裂縫型、裂縫—孔隙型、孔隙—裂縫型等油氣藏中，裂縫對油氣產能具有重要影響[2‐3]。如何從地震數據中提取可靠的各向異性信息以精確刻畫裂縫的空間分布，目前仍然是一個難題。

利用地震資料預測裂縫的方法主要分為疊前和疊后兩類。其中，疊后地震資料裂縫預測方法主要刻畫大尺度裂縫，如相干體、邊緣檢測、曲率等技術[4]； 疊前地震資料裂縫預測方法主要利用方位地震數據，根據地震波動力學和運動學參數在裂縫與圍巖之間的微弱差異進行裂縫預測，包括疊前分方位屬性差、分頻分方位相干裂縫檢測、方位各向異性屬性分析等。

現今，寬方位角縱波振幅各向異性（AmplitudeVariation with Azimuth，AVAZ）已成功用于裂縫預測，而衰減隨方位的變化可以更好地表征裂縫性儲層的空間分布和物性。尹志恒等[5]利用物理模型方法分析了品質因子Q 與裂縫走向的關系，結果表明Q 值沿裂縫傾向時最小，沿裂縫走向時最大。在裂縫介質中，Q 值方位各向異性比速度方位各向異性更強。此外，長度為厘米至米級的小尺度裂縫對流體流動和油氣生產起著至關重要的作用。Wang等[6]基于Chapman 多尺度裂縫模型研究了速度各向異性（Velocity Variation with Azimuth，VVAZ）、振幅各向異性和衰減各向異性（Quality factor Variationwith Azimuth，QVAZ）對裂縫尺度的敏感性，結果表明QVAZ 對小尺度裂縫比較敏感，可用于反演小尺度裂縫。因此，利用品質因子方位各向異性開展裂縫預測，有助于提高預測精度。

為了表征橫向各向同性（Transverse Isotropic，TI）介質的衰減，Zhu 等[7]遵循Thomsen 各向異性參數的思想，構建了衰減各向異性參數表達式，并對衰減各向異性參數與速度各向異性參數之間的關系進行了研究。對于水平橫向各向同性（HorizontalTransverse Isotropic，HTI）介質，Chichinina 等[8‐9]利用復值弱度推導了方位各向異性衰減表達式，并對油、氣、水裂縫儲層的敏感性進行了分析，結果表明衰減各向異性對氣層更加敏感。He 等[10]推導了TI介質衰減方位各向異性表達式，并用改進的譜比法提取方位各向異性衰減系數進行裂縫傾角預測。Sabinin[11]在QVAZ 分析的基礎上推導了更為精確的方位各向異性衰減系數方程，并結合最小二乘法實現了裂縫方位預測。

一般是在計算瞬時能量的基礎上實現Q 值的計算。Teager 等[12]提出了Teager 能量算子用于跟蹤信號的瞬時能量，Kaiser[13]推導了其離散形式。Teager‐Kaise（r 簡稱 T‐K）能量算子具有良好的局部分析能力且考慮了頻率特性。段偉剛等[14]利用T‐K算子提取Q 值，結果表明該方法可利用能量屬性進行儲層流體識別，從而為儲層預測提供了一種新思路。Jiang 等[15]利用二維經驗模態分解算法和T‐K算子揭示被強振幅屏蔽的隱伏儲層，取得了良好的效果。

當前，寬方位、高密度地震資料已用于油氣勘探。Vermeer[16‐17]提出了炮檢距向量片（Offset VectorTile，OVT）處理技術。與傳統的處理方法不同，該方法將傳統的三維處理域轉換為同時具有偏移量和方位角信息的五維域，為后續的儲層預測及流體識別提供了更充分的有效信息[18]。OVT 域數據具有成像保幅性好、成像精度高、信息量大、斷裂和巖性識別能力強等優點[19‐20]。與疊后地震資料和常規疊前地震資料相比，OVT 域道集不僅包含空間位置、振幅和頻率信息，還包含方位信息。由于數據中的每個點都包含了偏移量和方位角，所以OVT 域道集更有利于方位各向異性裂縫檢測[21‐22]。孟陽等[23]利用OVT 域數據優選出對斷層敏感的曲率屬性，對頁巖儲層小斷層開展了裂縫精細識別。周路等[24]利用OVT 域地震數據對川西北雙魚石地區碳酸鹽巖儲層開展了不同尺度的裂縫預測，預測結果與實際井下裂縫特征相符合，取得了良好的應用效果。

地震波的衰減特性對儲層裂縫非常敏感，有必要針對衰減各向異性進行理論和實驗研究。疊前AVAZ 反演根據振幅隨入射角和方位角的變化開展裂縫預測，是疊前裂縫預測技術中常用的方法。但其沒有考慮流體飽和度的影響，缺乏對有效裂縫的表征。而衰減與儲層孔隙、裂縫及其填充流體等密切相關，利用衰減各向異性對含流體儲層進行裂縫預測，有利于精確預測有效裂縫。為此，本文基于HTI 介質模型和地震波衰減各向異性理論，結合廣義S 變換良好時頻分辨能力和T‐K 算子的瞬時能量高聚集性，提取OVT 域高分辨瞬時能量衰減參數； 然后，通過各向異性橢圓擬合，利用橢圓扁率表征衰減各向異性強度和預測裂縫發育密度； 最終，針對裂縫型、裂縫— 孔隙型、孔隙— 裂縫型等油氣藏，建立一種基于OVT 域HTI 介質衰減各向異性的儲層裂縫預測新方法，并應用于川西坳陷XC 氣田儲層裂縫預測，為油氣的勘探與開發提供技術支撐。