张宏伟，刘贺，吴占奎，聂慧丽，王帅 中石油东方地球物理勘探有限责任公司

研究院地质研究中心，河北 涿州072750

1968年Murray G.H.首次提出构造面曲率的概念，并在裂缝定量分析中得以应用。接下来的几十年中，众多学者在多方面推动了构造面曲率分析方法，从理论出发提出多种曲率概念（主曲率、高斯曲率、最大、最小曲率等），并应用到确定异常高变形构造带、界定断层以及分析断层几何特征等方面。通过平均曲率与倾角曲率对比分析、相干属性与曲率属性的结合分析等方法在判断断层、裂缝性质以及刻画河道等方面发挥了重要作用［1～7］。

近年来，国内在曲率属性研究方面得到了快速发展，取得了不少研究成果［8～14］，但大多应用于构造解释中，较少应用于储层预测，而且关于应用曲率属性预测碳酸盐岩储层的研究少之又少。为此，笔者详细研究了不同类型体曲率属性在碳酸盐岩储层预测中的应用效果。

1 方法与原理

1.1 曲率属性的概念与地质意义

数学上曲率是曲线在某一点的弯曲程度的数值，表明曲线偏离直线的程度。曲率越大，表示曲线的弯曲程度越大。如果曲线弯曲褶皱剧烈，曲率就较大；而对于直线，不管是水平或倾斜，其曲率都是零。一般具有背斜特征时定义曲率为正值，而向斜特征定义曲率为负值［14］。

三维空间曲率的概念得到延伸，在数学上，一条曲线可用一个平面切割界面而构建，因此对于三维情况，在任意方向可得到一个曲率，即可得到无数个法线曲率［15］。

曲率属性是对曲线偏离直线程度的量化，通过曲率分析可以消除局部的倾角影响；曲率属性用于描述地质体的几何变化，与地震反射体的弯曲程度相对应，对岩层的弯曲、褶皱和裂缝、断层等反应敏感，是寻找地质体构造特征的有效手段。同时能很好地反映由沉积作用或低级序断层引起的波形变化。

1.2 曲率属性的提取方法

曲率属性计算结果又分为构造曲率和振幅曲率2种。构造曲率是对地震数据时间进行横向二阶求导得到，输入数据为地层倾角。根据三维地震解释层位计算得到的曲率，反映的是解释层位上任意一点的弯曲程度。振幅曲率是对地震数据振幅进行横向二阶求导得到，输入数据为相干能量梯度。像构造曲率一样，振幅曲率也能提供许多有用的地质信息。提取振幅曲率对振幅变化比较敏感的储层进行解释。

2 应用实例

2.1 地质背景

冀中坳陷霸县凹陷文安斜坡目的层为蓟县系雾迷山组到奥陶系潜山碳酸盐岩储层，地层沉积总厚度达7000m。根据前人的地质研究成果［14］，研究区碳酸盐岩建设性成岩作用以白云石化作用和溶解作用为主，且研究区储层以孔缝洞复合型为主，主要是由后期构造运动以及地层水的溶蚀作用形成［14］。目前已发现蓟县系雾迷山组、青白口系、寒武系、奥陶系等4套潜山碳酸盐岩含油气层系，潜山油气藏探明石油储量5824.19×104t，天然气储量199×108m3。区内潜山油气藏储量占已发现储量的55%以上［16］。为了认清研究区碳酸盐岩孔缝洞的分布特征，开拓油田勘探的新局面，有必要在研究区展开关于缝洞分布特征的相关研究。

2.2 储集空间类型及特征

通过岩心铸体薄片（图1）观察鉴定，霸县凹陷潜山以裂缝发育为主，包括构造缝和溶蚀缝；还发育白云石化作用形成的晶间孔以及溶解作用形成的溶孔和溶洞。多数裂缝倾角较大，为开启缝，充填程度较高，缝中含油；沿裂缝及节理发育少量中小型溶孔和溶洞，大洞穴不发育。薄片镜下可见树枝状、网状等细微裂缝以及不规则状溶孔。铸体薄片鉴定结果表明，研究区潜山碳酸盐岩缝洞型储层较为发育，储集性能好，但储层具有较强的非均质性，分布隐蔽性强，随机性大。

2.3 应用效果分析

1）孔洞储层分布 在地震剖面上同相轴振幅的变化，如弯曲错断、点状、短轴状、弱振幅杂乱反射以及似串珠状等不规则地震反射结构特征为潜山内幕孔洞单元的表现（见图2），分析认为对振幅变化较敏感的振幅曲率能很好地刻画孔洞分布。应用Geoeast软件属性提取模块的分数导数滤波法，提取的振幅曲率（最负振幅曲率）可以有效预测孔洞的可能发育区。通过与多尺度分数导数指数（λ）滤波算法的能量曲率联合应用，能排除陡倾角剥蚀面的能量曲率变化，有效落实缝洞的位置及缝洞的大小。

从奥陶系顶面下250m最负振幅曲率（图3）上可以看到，奥陶系剥蚀区曲率异常值呈大小不等团状分布，这证实是剖面上似串珠状、短轴状、强振幅杂乱反射的平面反映，预测为溶洞，预测最大溶洞面积0.37km2。小尺度曲率属性反映出溶洞的范围，大尺度曲率属性更能刻画溶洞的细节。

能量曲率属性不仅在奥陶系剥蚀区有明显的溶洞响应，在石炭－二叠系覆盖区的断层附近也有小型曲率异常存在，推测为后期沿断层、裂缝溶蚀形成的小型溶洞。

2）裂缝型储层预测 碳酸盐岩裂缝型储层预测，一般是建立在断层预测的基础上的，而断层在常规地震剖面上表现为同相轴的变化、扭曲、振幅突变的特点。构造体曲率属性主要分析以目标点为中心的时窗内的相邻地震道波形相似性（相位变化），以检测地震道不连续变化的信息，进而识别断层和其他地质异常构造。特别是在多窗口进行倾角和方位角扫描的基础上的构造体曲率（最正曲率）能提供更为稳定的估算结果，更有利于平面上储层的预测。

图1 潜山碳酸盐岩储集空间铸体薄片

图2 霸县凹陷缝洞体地震剖面

图4为文安斜坡南段奥陶系构造曲率属性裂缝检测结果，可见断层或线状构造及与之伴生的微裂缝发育区在最大正曲率属性上具有明显的分类、分带特征，表现为线条状或网状的曲率属性异常。曲率高值区位于奥陶系剥蚀区，北东向展布，预测为裂缝发育区；曲率低值区位于石炭－二叠系覆盖的地区，呈北东向条带状，在北东向断层附近，为裂缝较发育区，是断层控制的裂缝、溶蚀缝发育区。S8井以西、WG2井以南方向的空白区域即曲率低值区，预测为裂缝较不发育区或致密带，与相干属性（图5）预测的致密带基本一致。对比图4与图5可以明显看出，最正曲率属性上异常特征更加明显，裂缝细节的刻画也较清晰。

图3 奥陶系顶面下250m最负振幅曲率

3 结语

针对霸县凹陷文安斜坡潜山碳酸盐岩缝洞性储层预测中的难点问题，笔者采用了基于体曲率属性的裂缝检测方法，缝洞检测可靠性得以提高。同时作为一种新的技术方法应用到了霸县凹陷碳酸盐岩储层预测中，取得了良好效果。该次研究工作取得了以下几点认识：

1）曲率体属性有着明确的物理意义，能反映常规地震属性之外的重要信息，在识别碳酸盐岩缝洞型储层的发育特征上比传统方法有明显的优势。

2）针对碳酸盐岩发育区，经研究认为，构造曲率（最正曲率）对裂缝发育带识别效果较好，振幅曲率（最负曲率）对溶洞的识别效果较好。

图4 奥陶系顶面下100m最正曲率属性

图5 奥陶系顶面下250m基于倾角扫描的相干属性

3）通过与多尺度分数导数指数（λ）滤波算法的振幅曲率联合应用，能排除陡倾角剥蚀面的能量曲率变化，有效落实缝洞的位置及缝洞的大小。

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