頻率衰減梯度屬性在塔中卡塔克1區(qū)塊儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

任麗丹，王保才，劉 軍 （中石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊830011）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

卡塔克1區(qū)塊 （卡1區(qū)）位于塔里木盆地卡塔克隆起的西北傾沒端，西部分別與阿瓦提凹陷、巴楚斷隆相接，南與塘古孜巴斯凹陷以斜坡過渡。2001年以來中石化在卡1區(qū)共完成二維地震2742.64km，測(cè)網(wǎng)密度達(dá)1km×2km～2km×2km；三維地震面積約998.193km2；勘探目的層主要為奧陶系良里塔格組、鷹山組碳酸鹽巖。已完鉆探井有Zhong1井、Zhong11井、Zhong12井、Zhong12CX井等鉆井11口，其中，Zhong1井、Zhong12CX井在奧陶系鷹山組 （O1－2ys）獲得工業(yè)油氣流，表明卡塔克隆起西北傾沒端具備形成大型油氣藏的地質(zhì)條件，具有較好的油氣勘探前景。該次研究三維地震面積200km2，區(qū)內(nèi)有Zhong1井、Zhong17井、Zhong12井、Zhong12CX井、Zhong20井等5口完鉆井。

Zhong1井奧陶系儲(chǔ)層以O(shè)1－2ys上部的風(fēng)化殼巖溶縫洞型儲(chǔ)層為主，主要沿O1－2ys頂界不整合面之下0～120m范圍內(nèi)呈多層狀分布。碳酸鹽巖基質(zhì)孔隙度小，對(duì)儲(chǔ)層貢獻(xiàn)不大，儲(chǔ)集空間主要以溶孔、溶洞和裂縫為主，儲(chǔ)層縱橫向表現(xiàn)出嚴(yán)重的非均質(zhì)性。Zhong1井O1－2ys的2塊巖心分析，孔隙度分別為2.1%和2.4%，滲透率分別為1.15mD和0.02mD。電測(cè)解釋 O1－2ys孔隙度0.806%～12.143%，平均4.36%；滲透率0.1～3.211mD，平均0.235mD。綜合研究認(rèn)為，卡塔克1區(qū)塊儲(chǔ)層大致可分為孔洞型、裂縫－孔洞型、裂縫型3種類型，以裂縫－孔洞型為主。

根據(jù)正演模擬結(jié)果[1]，奧陶系良里塔格組 （O3l）、O1－2ys和斷裂破碎帶儲(chǔ)層在地震剖面上表現(xiàn)出不同的地震響應(yīng)特征，總體上有3種識(shí)別模式。O1－2ys儲(chǔ)層為頂面風(fēng)化殼巖溶及內(nèi)幕構(gòu)造破裂巖溶作用形成，儲(chǔ)層在地震剖面上呈中強(qiáng)振幅、低頻、短反射同相軸，表現(xiàn)為 “串珠”、“片狀”、“條帶狀”異常。但是該區(qū)縫洞規(guī)?？傮w較小，儲(chǔ)層埋深較大，縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng)，再加上地表?xiàng)l件復(fù)雜多樣，地震資料頻率低，成像精度不高，使該區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)面臨種種難點(diǎn)。通過近幾年的方法攻關(guān)，認(rèn)為頻率衰減梯度屬性在該區(qū)對(duì)儲(chǔ)層含流體性具有較好的反映，并將其應(yīng)用到儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作中，取得了一定效果。

2 方法原理

2.1 頻率衰減理論基礎(chǔ)

根據(jù)黏滯彈性理論可知，由均勻的非完全彈性介質(zhì)所產(chǎn)生的吸收作用，使地震波的振幅隨著地震波傳播距離的增大而呈指數(shù)形式衰減[2]，即：

式中，A為地震波傳播一定距離后的振幅；A0為地震波的初始振幅；α為吸收因數(shù)；x為地震波傳播距離。在地震波頻帶寬度范圍內(nèi)，α和頻率f成正比關(guān)系，α＝α0f（其中，α0為常數(shù)）。因此，式（1）可轉(zhuǎn)化為：

不同巖性的吸收因數(shù)存在很大的差別，如砂巖層的吸收因數(shù)比其他巖層 （如石灰?guī)r層）的吸收因數(shù)大。因此，地震波經(jīng)過一段距離的傳播后，其振幅衰減比較劇烈，尤其是當(dāng)?shù)讓恿芽p中充填了油氣時(shí)，振幅衰減就更加劇烈[3]，這是應(yīng)用頻率衰減屬性來預(yù)測(cè)地層含油氣性的理論基礎(chǔ)。由上可知，頻率吸收衰減是指地震波在地下地質(zhì)體中傳播總能量的損失，是地下介質(zhì)固有的本質(zhì)屬性。頻率衰減屬性分析是將地震資料從時(shí)間域轉(zhuǎn)換到頻率域，通過檢測(cè)高頻段頻率的衰減來有效檢測(cè)儲(chǔ)層的含流體性[4]。

2.2 頻率衰減梯度分析

能量衰減可以通過能量隨頻率的衰減梯度、指定能量比所對(duì)應(yīng)的頻率、指定頻率段的能量比等物理參數(shù)來進(jìn)行指示，不同的物理參數(shù)從不同的側(cè)面來反映油氣存在的可能性。衰減梯度是衰減屬性中的一種，如圖1所示，它表示了高頻段的地震波能量隨頻率的變化情況，它可以指示地震波在傳播過程中衰減的快慢。地震波的衰減，除地震波在單相介質(zhì)內(nèi)傳播過程中的擴(kuò)散效應(yīng)以及地震波在多相介質(zhì)反射界面處的反射機(jī)理以外，如果存在油氣等衰減因素，則衰減梯度值增大。

油氣儲(chǔ)集層是典型的雙相介質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)流體為油氣時(shí)，地震記錄上具有更為明顯的 “低頻共振、高頻衰減”動(dòng)力學(xué)特征。Dilay等[5]討論了儲(chǔ)層內(nèi)部以及儲(chǔ)層上下方的頻率譜，分析了含油氣性對(duì)功率譜的影響。應(yīng)用實(shí)踐表明，頻率衰減梯度是一種對(duì)烴類反應(yīng)比較敏感的屬性。因此，利用衰減梯度除了識(shí)別儲(chǔ)層外，還可以作為判斷儲(chǔ)層含油氣性的依據(jù)。

圖1 衰減梯度示意圖

3 應(yīng)用效果

3.1 已鉆井頻率衰減梯度特征

Zhong12CX井是2011年針對(duì)該區(qū)未獲油氣流的老井Zhong12井部署的一口側(cè)鉆斜直井，該井鉆井過程中在O1－2ys錄井獲得較好油氣顯示，其中油跡－油斑1m/1層，油跡1m/1層，氣測(cè)異常15m/5層，測(cè)井解釋Ⅱ類儲(chǔ)層3m/1層，Ⅲ類儲(chǔ)層69.5m/11層。對(duì)O1－2ys上部5606～5680m 酸壓測(cè)試，獲高產(chǎn)油氣流。油壓穩(wěn)定在43MPa，4mm油嘴，折日產(chǎn)氣5×104m3，日產(chǎn)油 17.3m3。測(cè)試段位于O1－2ys頂部 （T47）風(fēng)化殼附近，溶蝕孔洞和裂縫十分發(fā)育，在地震剖面上對(duì)應(yīng)板狀強(qiáng)反射 （圖2）。對(duì)計(jì)算出的頻率衰減梯度體進(jìn)行沿標(biāo)志層 （反射波組）拉平，每隔2ms進(jìn)行等時(shí)切片觀察發(fā)現(xiàn)，Zhong12CX井測(cè)試段5606～5680m對(duì)應(yīng)頻率衰減體3605～3630ms。在該時(shí)窗內(nèi)，井點(diǎn)處頻率衰減梯度屬性表現(xiàn)為強(qiáng)衰減異常特征 （如圖3所示），而此段上下時(shí)間切片上頻率衰減梯度無明顯特征，高產(chǎn)油氣流段與強(qiáng)衰減梯度有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。與此形成鮮明對(duì)比的距離該井658m的Zhong12井，該井在O1－2ys測(cè)井解釋Ⅱ類、Ⅲ類儲(chǔ)層共141m，錄井見50m/7層氣測(cè)異常；但對(duì)O1－2ys下段進(jìn)行測(cè)試，試油結(jié)論為干層，且該井在O1－2ys的頻率衰減切片上始終沒有衰減異常出現(xiàn)。

圖2 過Zhong12CX井南北向 （線號(hào)L1496）疊前地震時(shí)間偏移剖面

圖4為研究區(qū)連井頻率衰減梯度剖面，可以看出，Zhong12CX井與Zhong12井等2口井都存在測(cè)井解釋的儲(chǔ)層發(fā)育段，但衰減特征卻有明顯差異。結(jié)合2口井試油情況不難發(fā)現(xiàn)，頻率衰減梯度屬性與儲(chǔ)層含油氣性有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖3 卡1區(qū)Zhong12井區(qū)衰減梯度體3618ms時(shí)間切片

圖4 過Zhong20井－Zhong12CX井－Zhong1井－Zhong17井連井頻率衰減梯度剖面

Zhong1井、Zhong17井、Zhong20井也是研究區(qū)內(nèi)流體比較活躍的幾口井，這3口井在O1－2ys均有不同程度的高頻衰減響應(yīng) （圖4）。Zhong1井在O1－2ys存在3段油氣層，上段 （5349～5373m）酸壓累計(jì)產(chǎn)油52.94m3；在中段 （5432.5～5452.8m）發(fā)現(xiàn)白云巖儲(chǔ)層37m，酸化后8mm油嘴求產(chǎn)，日產(chǎn)氣6×104m3；下段 （5503～5581m）裸眼酸壓，12mm油嘴求產(chǎn)見少量的氣和水，定義為低產(chǎn)氣水同層，這3段在衰減梯度剖面上表現(xiàn)為一連續(xù)的強(qiáng)衰減異常。Zhong17井在O1－2ys上段測(cè)試見水，累計(jì)產(chǎn)水280m3，并出現(xiàn)了強(qiáng)頻率衰減特征。下段由于鉆遇37m火成巖的影響，造成高頻衰減段延伸很長，并且衰減特征相對(duì)明顯。圖5為T47下0～60ms的衰減梯度異常平面分布圖，可以看出強(qiáng)頻率衰減異常與斷裂展布有關(guān)，并且以上幾口井的衰減特征與實(shí)鉆儲(chǔ)層含流體情況也基本相符。

3.2 有利區(qū)帶預(yù)測(cè)

前期通過對(duì)該區(qū)研究認(rèn)為地震保幅體的均方根振幅屬性對(duì) “串珠狀”、 “片狀”、“條帶狀”儲(chǔ)層響應(yīng)比較敏感，是該區(qū)識(shí)別儲(chǔ)層的有效屬性。因此將均方根振幅屬性、頻率衰減梯度屬性、現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)、裂縫發(fā)育程度四者相結(jié)合，得到了該區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)綜合評(píng)價(jià)圖 （圖6），并在圖6上進(jìn)行了有利區(qū)帶劃分，控制有利區(qū)帶面積約45km2。有利發(fā)育區(qū)主要沿著北東向斷裂帶呈不規(guī)則片狀分布，多位于構(gòu)造高部位和斜坡部位，為該區(qū)的勘探部署、井位選擇提供了技術(shù)支撐。

在以上研究認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，該區(qū)部署了Zhong101井、Zhong121井、Zhong122井。這3口井在地震剖面上均表現(xiàn)為 “板狀”強(qiáng)振幅反射，平面屬性呈強(qiáng)均方根振幅、強(qiáng)頻率衰減梯度異常，與Zhong12CX井響應(yīng)特征相似。

圖5 卡1區(qū)T47下0～60ms時(shí)窗內(nèi)衰減梯度異常平面分布圖

4 結(jié) 論

1）通過對(duì)該區(qū)已鉆井井－震標(biāo)定解釋結(jié)果與頻率衰減屬性比較，發(fā)現(xiàn)二者符合度較好，在儲(chǔ)層含流體區(qū)頻率衰減梯度大，在儲(chǔ)層發(fā)育但不含流體的層段，頻率衰減不明顯。但在該區(qū)該屬性對(duì)于含流體性質(zhì)目前還不能分辨出來，需要后期進(jìn)一步開展研究工作。

2）引起地震頻率衰減的因素很多，除埋深、壓力、溫度外，斷裂和巖性變化 （火成巖、泥巖）也會(huì)引起強(qiáng)衰減。卡1區(qū)塊斷裂分布錯(cuò)綜復(fù)雜，并且火成巖發(fā)育，因此在運(yùn)用該屬性時(shí)需要多角度考慮問題，盡量減少多解性。

綜上所述，頻率衰減梯度屬性作為一項(xiàng)有效的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)手段，通過深化儲(chǔ)層地質(zhì)模型研究進(jìn)一步的細(xì)化各項(xiàng)參數(shù)的選取，將能更準(zhǔn)確的提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度。該項(xiàng)技術(shù)可以作為一項(xiàng)較為有效的技術(shù)在塔中地區(qū)推廣。

圖6 卡1區(qū)O1－2ys頂面風(fēng)化殼儲(chǔ)層預(yù)測(cè)綜合評(píng)價(jià)圖

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