频率衰减梯度属性在塔中卡塔克1区块储层预测中的应用

2012-08-20任丽丹王保才中石化西北油田分公司勘探开发研究院新疆乌鲁木齐830011

石油天然气学报 2012年12期

任丽丹，王保才，刘军（中石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐830011）

1 区域地质概况

卡塔克1区块（卡1区）位于塔里木盆地卡塔克隆起的西北倾没端，西部分别与阿瓦提凹陷、巴楚断隆相接，南与塘古孜巴斯凹陷以斜坡过渡。2001年以来中石化在卡1区共完成二维地震2742.64km，测网密度达1km×2km～2km×2km；三维地震面积约998.193km2；勘探目的层主要为奥陶系良里塔格组、鹰山组碳酸盐岩。已完钻探井有Zhong1井、Zhong11井、Zhong12井、Zhong12CX井等钻井11口，其中，Zhong1井、Zhong12CX井在奥陶系鹰山组（O1－2ys）获得工业油气流，表明卡塔克隆起西北倾没端具备形成大型油气藏的地质条件，具有较好的油气勘探前景。该次研究三维地震面积200km2，区内有Zhong1井、Zhong17井、Zhong12井、Zhong12CX井、Zhong20井等5口完钻井。

Zhong1井奥陶系储层以O1－2ys上部的风化壳岩溶缝洞型储层为主，主要沿O1－2ys顶界不整合面之下0～120m范围内呈多层状分布。碳酸盐岩基质孔隙度小，对储层贡献不大，储集空间主要以溶孔、溶洞和裂缝为主，储层纵横向表现出严重的非均质性。Zhong1井O1－2ys的2块岩心分析，孔隙度分别为2.1%和2.4%，渗透率分别为1.15mD和0.02mD。电测解释 O1－2ys孔隙度0.806%～12.143%，平均4.36%；渗透率0.1～3.211mD，平均0.235mD。综合研究认为，卡塔克1区块储层大致可分为孔洞型、裂缝－孔洞型、裂缝型3种类型，以裂缝－孔洞型为主。

根据正演模拟结果[1]，奥陶系良里塔格组（O3l）、O1－2ys和断裂破碎带储层在地震剖面上表现出不同的地震响应特征，总体上有3种识别模式。O1－2ys储层为顶面风化壳岩溶及内幕构造破裂岩溶作用形成，储层在地震剖面上呈中强振幅、低频、短反射同相轴，表现为 “串珠”、“片状”、“条带状”异常。但是该区缝洞规模总体较小，储层埋深较大，纵横向非均质性强，再加上地表条件复杂多样，地震资料频率低，成像精度不高，使该区储层预测面临种种难点。通过近几年的方法攻关，认为频率衰减梯度属性在该区对储层含流体性具有较好的反映，并将其应用到储层预测工作中，取得了一定效果。

2 方法原理

2.1 频率衰减理论基础

根据黏滞弹性理论可知，由均匀的非完全弹性介质所产生的吸收作用，使地震波的振幅随着地震波传播距离的增大而呈指数形式衰减[2]，即：

式中，A为地震波传播一定距离后的振幅；A0为地震波的初始振幅；α为吸收因数；x为地震波传播距离。在地震波频带宽度范围内，α和频率f成正比关系，α＝α0f（其中，α0为常数）。因此，式（1）可转化为：

不同岩性的吸收因数存在很大的差别，如砂岩层的吸收因数比其他岩层（如石灰岩层）的吸收因数大。因此，地震波经过一段距离的传播后，其振幅衰减比较剧烈，尤其是当底层裂缝中充填了油气时，振幅衰减就更加剧烈[3]，这是应用频率衰减属性来预测地层含油气性的理论基础。由上可知，频率吸收衰减是指地震波在地下地质体中传播总能量的损失，是地下介质固有的本质属性。频率衰减属性分析是将地震资料从时间域转换到频率域，通过检测高频段频率的衰减来有效检测储层的含流体性[4]。

2.2 频率衰减梯度分析

能量衰减可以通过能量随频率的衰减梯度、指定能量比所对应的频率、指定频率段的能量比等物理参数来进行指示，不同的物理参数从不同的侧面来反映油气存在的可能性。衰减梯度是衰减属性中的一种，如图1所示，它表示了高频段的地震波能量随频率的变化情况，它可以指示地震波在传播过程中衰减的快慢。地震波的衰减，除地震波在单相介质内传播过程中的扩散效应以及地震波在多相介质反射界面处的反射机理以外，如果存在油气等衰减因素，则衰减梯度值增大。

油气储集层是典型的双相介质。研究发现，当流体为油气时，地震记录上具有更为明显的 “低频共振、高频衰减”动力学特征。Dilay等[5]讨论了储层内部以及储层上下方的频率谱，分析了含油气性对功率谱的影响。应用实践表明，频率衰减梯度是一种对烃类反应比较敏感的属性。因此，利用衰减梯度除了识别储层外，还可以作为判断储层含油气性的依据。

图1 衰减梯度示意图

3 应用效果

3.1 已钻井频率衰减梯度特征

Zhong12CX井是2011年针对该区未获油气流的老井Zhong12井部署的一口侧钻斜直井，该井钻井过程中在O1－2ys录井获得较好油气显示，其中油迹－油斑1m/1层，油迹1m/1层，气测异常15m/5层，测井解释Ⅱ类储层3m/1层，Ⅲ类储层69.5m/11层。对O1－2ys上部5606～5680m 酸压测试，获高产油气流。油压稳定在43MPa，4mm油嘴，折日产气5×104m3，日产油 17.3m3。测试段位于O1－2ys顶部（T47）风化壳附近，溶蚀孔洞和裂缝十分发育，在地震剖面上对应板状强反射（图2）。对计算出的频率衰减梯度体进行沿标志层（反射波组）拉平，每隔2ms进行等时切片观察发现，Zhong12CX井测试段5606～5680m对应频率衰减体3605～3630ms。在该时窗内，井点处频率衰减梯度属性表现为强衰减异常特征（如图3所示），而此段上下时间切片上频率衰减梯度无明显特征，高产油气流段与强衰减梯度有较好的对应关系。与此形成鲜明对比的距离该井658m的Zhong12井，该井在O1－2ys测井解释Ⅱ类、Ⅲ类储层共141m，录井见50m/7层气测异常；但对O1－2ys下段进行测试，试油结论为干层，且该井在O1－2ys的频率衰减切片上始终没有衰减异常出现。

图2 过Zhong12CX井南北向（线号L1496）叠前地震时间偏移剖面

图4为研究区连井频率衰减梯度剖面，可以看出，Zhong12CX井与Zhong12井等2口井都存在测井解释的储层发育段，但衰减特征却有明显差异。结合2口井试油情况不难发现，频率衰减梯度属性与储层含油气性有一定的对应关系。

图3 卡1区Zhong12井区衰减梯度体3618ms时间切片

图4 过Zhong20井－Zhong12CX井－Zhong1井－Zhong17井连井频率衰减梯度剖面

Zhong1井、Zhong17井、Zhong20井也是研究区内流体比较活跃的几口井，这3口井在O1－2ys均有不同程度的高频衰减响应（图4）。Zhong1井在O1－2ys存在3段油气层，上段（5349～5373m）酸压累计产油52.94m3；在中段（5432.5～5452.8m）发现白云岩储层37m，酸化后8mm油嘴求产，日产气6×104m3；下段（5503～5581m）裸眼酸压，12mm油嘴求产见少量的气和水，定义为低产气水同层，这3段在衰减梯度剖面上表现为一连续的强衰减异常。Zhong17井在O1－2ys上段测试见水，累计产水280m3，并出现了强频率衰减特征。下段由于钻遇37m火成岩的影响，造成高频衰减段延伸很长，并且衰减特征相对明显。图5为T47下0～60ms的衰减梯度异常平面分布图，可以看出强频率衰减异常与断裂展布有关，并且以上几口井的衰减特征与实钻储层含流体情况也基本相符。

3.2 有利区带预测

前期通过对该区研究认为地震保幅体的均方根振幅属性对 “串珠状”、 “片状”、“条带状”储层响应比较敏感，是该区识别储层的有效属性。因此将均方根振幅属性、频率衰减梯度属性、现今构造形态、裂缝发育程度四者相结合，得到了该区储层预测综合评价图（图6），并在图6上进行了有利区带划分，控制有利区带面积约45km2。有利发育区主要沿着北东向断裂带呈不规则片状分布，多位于构造高部位和斜坡部位，为该区的勘探部署、井位选择提供了技术支撑。

在以上研究认识的基础上，该区部署了Zhong101井、Zhong121井、Zhong122井。这3口井在地震剖面上均表现为 “板状”强振幅反射，平面属性呈强均方根振幅、强频率衰减梯度异常，与Zhong12CX井响应特征相似。