用頻率衰減屬性預(yù)測(cè)慶深氣田火山巖儲(chǔ)層含氣性

摘 要

摘要：近年來(lái)，隨著石油地球物理技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使得利用地震信息中的頻率衰減屬性預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的含氣性成為可能。針對(duì)松遼盆地慶深氣田火山巖儲(chǔ)層的特殊地質(zhì)條件，利用基于模型
摘要：近年來(lái)，隨著石油地球物理技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使得利用地震信息中的頻率衰減屬性預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的含氣性成為可能。針對(duì)松遼盆地慶深氣田火山巖儲(chǔ)層的特殊地質(zhì)條件，利用基于模型的量法估算地震頻譜，通過(guò)對(duì)比穿過(guò)目的層前后有效頻帶中不同頻率成分的衰減情況來(lái)定性分析目的層內(nèi)部的流體分布，進(jìn)而預(yù)測(cè)了慶深氣田下白堊統(tǒng)營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層有利含氣區(qū)的分布情況，其符合率可達(dá)85%，取得了良好的應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)了對(duì)火山巖含氣性的有效檢測(cè)。
關(guān)鍵詞：頻率；衰減；屬性；頻譜；天然氣；預(yù)測(cè)；慶深氣田；早白堊世
0 引言
    近年來(lái)，石油地球物理技術(shù)不斷發(fā)展和完善，使得頻譜分析技術(shù)成為了利用地震信息進(jìn)行含油氣性預(yù)測(cè)的有效方法之一。頻率衰減是頻譜分析技術(shù)中的重要屬性特征。實(shí)驗(yàn)表明，地震波的吸收衰減性質(zhì)主要取決于巖石骨架彈性性質(zhì)、巖石孔隙度以及孔隙中所含流體成分等，當(dāng)?shù)貙雍杏蜌夂?，地層?duì)高頻成分吸收增強(qiáng)、吸收系數(shù)增大[1]。因此，利用地震波的頻率衰減屬性可以預(yù)測(cè)地層含油氣性。
    慶深氣田位于松遼盆地北部徐家圍子斷陷的中部，是特大火山巖氣藏，火山巖儲(chǔ)層分布于下白堊統(tǒng)的營(yíng)城組一段和三段中[2～3]。由于目的層埋藏深、巖性特殊、儲(chǔ)層厚度變化大以及低孔低滲等特殊的地質(zhì)條件[4～6]，有利含氣區(qū)的預(yù)測(cè)影響著該氣田下一步的勘探、開(kāi)發(fā)。為此，需對(duì)研究區(qū)火山巖儲(chǔ)層進(jìn)行頻率衰減屬性分析和定性預(yù)測(cè)有利含氣區(qū)。
1 基本原理
    頻率衰減是指地震波在地下巖層中傳播時(shí)總能量的損失，包括波前發(fā)散引起的振幅衰減和地層非完全彈性引起的地震波振幅的吸收衰減，屬于介質(zhì)內(nèi)在的屬性。不同巖層對(duì)地震波具有不同的吸收程度，地層的吸收作用越強(qiáng)，地震波的高頻成分衰減越快；反之亦然。理論研究表明，在地下巖層中，如果孔隙發(fā)育，充填油、氣、水(尤其對(duì)于含氣的情況)時(shí)，地震反射吸收系數(shù)增大，高頻成分吸收衰減加劇，含油氣地層吸收系數(shù)比相同巖性不含油氣地層高幾倍甚至超出一個(gè)數(shù)量級(jí)[7～8]。因此，可以利用經(jīng)過(guò)目的層前后地震波的頻率衰減屬性進(jìn)行儲(chǔ)層油氣檢測(cè)。
對(duì)于地震頻譜的估算，筆者采用的是基于模型的參量法，可以提取相對(duì)小時(shí)窗內(nèi)的高精度信號(hào)譜。其基本思想是：假設(shè)一個(gè)地震信號(hào)是由一系列有限參數(shù)決定的，所有這個(gè)信號(hào)的頻譜統(tǒng)計(jì)特征就都可以用這些參數(shù)表示出來(lái)[9]。如圖1所示，在目的層上下開(kāi)時(shí)窗分別計(jì)算地震頻率信號(hào)譜，在精確計(jì)算信號(hào)譜的基礎(chǔ)上，通過(guò)從信號(hào)譜中提取子波譜得到計(jì)算時(shí)窗內(nèi)各個(gè)有效頻帶的分布，然后通過(guò)對(duì)比經(jīng)過(guò)目的層前后有效頻帶中不同頻率成分的吸收和衰減來(lái)定性分析目的層內(nèi)部的流體特征，如果目的層富含天然氣，則勢(shì)必會(huì)造成高頻成分的吸收衰減，從而在頻率衰減譜剖面與平面上有明顯的響應(yīng)。為了減少頻譜衰減的多解性，首先還需處理掉地震資料中的高頻隨機(jī)噪聲。
 
2 應(yīng)用實(shí)例
    筆者的研究范圍為慶深氣田中東部，徐中深大斷裂的東側(cè)，面積約400km2，以營(yíng)城組一段為研究目的層。該地層的巖性以酸性、中酸性火山巖為主，巖石類(lèi)型主要有凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖、安山巖、英安巖、玄武巖等；巖相以溢流相、爆發(fā)相為主，在縱向上，多期的爆發(fā)相和溢流相在空間上相互疊置，也有少量的侵出相、火山通道相和火山沉積相；厚度變化受火山口位置和構(gòu)造位置影響，一般火山口附近厚度大，地層厚度在100～1600m之間，一般厚度在500m左右。
    圖2為計(jì)算地震頻率衰減譜流程圖，首先對(duì)慶深氣田營(yíng)城組一段的地震資料進(jìn)行了頻譜分析(圖3)，認(rèn)為目的層主頻為25Hz左右，有效信號(hào)的頻帶范圍為8～45Hz，地震資料中包含的信息豐富，可以開(kāi)展頻譜估算和頻率衰減屬性分析。
 
    為了得到更好的預(yù)測(cè)結(jié)果，針對(duì)研究區(qū)已鉆井的試氣資料，任意抽取連井線進(jìn)行頻率衰減的試分析。計(jì)算時(shí)窗需要反復(fù)試驗(yàn)，時(shí)窗太小不能充分體現(xiàn)含氣對(duì)目的層上下地震數(shù)據(jù)頻率成分的影響，而時(shí)窗太大時(shí)，地震頻率的變化可能更多的受到構(gòu)造、巖性等環(huán)境因素的影響，從而增加頻率衰減的多解性。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，認(rèn)為上下時(shí)窗選擇100ms時(shí)，目的層在35～45Hz的有效頻帶內(nèi)衰減特征明顯，和已知井的吻合度較高(圖4)，圖4中紅色表示高頻衰減強(qiáng)度最大，藍(lán)色表示高頻衰減強(qiáng)度最小，獲工業(yè)氣流井xush21和xush23均表現(xiàn)出高頻的強(qiáng)衰減，而試氣干井xush25和xush22表現(xiàn)為高頻的弱衰減。分析認(rèn)為，由于地層含氣后，對(duì)地震波高頻成分具有強(qiáng)烈的吸收作用，而且含氣豐度越高，吸收效應(yīng)越強(qiáng)，顏色越紅。
 
在此基礎(chǔ)上，利用試分析中應(yīng)用的參數(shù)對(duì)研究區(qū)進(jìn)行三維地震體的頻率衰減分析，得到目的層高頻段頻率衰減平面圖(圖5)，紅色強(qiáng)衰減區(qū)代表含氣豐度高區(qū)域，藍(lán)色弱衰減區(qū)代表含氣豐度低區(qū)域。從圖5中可以看出，研究區(qū)目的層的含氣區(qū)呈不規(guī)則的片狀分布，工區(qū)內(nèi)的多口工業(yè)氣井也都位于紅色有利含氣區(qū)內(nèi)，說(shuō)明利用頻率衰減屬性預(yù)測(cè)火山巖儲(chǔ)層的含氣性在慶深氣田有較高的吻合度，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表1)，吻合率達(dá)到85%，為研究區(qū)下一步的勘探部署、儲(chǔ)量研究以及資源評(píng)價(jià)提供了理論依據(jù)。
 
表1 各井試氣情況與檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表
井號(hào)
日產(chǎn)氣(104m3)
頻率衰減檢測(cè)結(jié)果
吻合程度
xush21
41.4206
強(qiáng)高頻衰減
吻合
xush211
0.9886
中等高頻衰減
吻合
xush212
0.0855
中等高頻衰減
基本吻合
xush22
0.4467
弱高頻衰減
不吻合
xush23
28.3745
強(qiáng)高頻衰減
吻合
xush231
4.9156
中等高頻衰減
基本吻合
xush232
0.3720
中等高頻衰減
基本吻合
xush24
0.0231
弱高頻衰減
吻合
xush25
0.0324
弱高頻衰減
吻合
xush28
10.5876
強(qiáng)高頻衰減
吻合
xush29
1.5625
中等高頻衰減
吻合
xush42
0.0461
弱高頻衰減
吻合
shangsh3
0.0046
強(qiáng)高頻衰減
不吻合
zhsh5
0.0249
弱高頻衰減
吻合
3 結(jié)論
    頻率衰減屬性是適合慶深氣田火山巖儲(chǔ)層含氣性預(yù)測(cè)的有效地震屬性，但是，由于地震資料本身的特點(diǎn)，它只是儲(chǔ)層附近地質(zhì)特征的綜合響應(yīng)，地震頻率強(qiáng)衰減除了含油氣引起外，還會(huì)受到埋深、巖性、壓力、溫度等因素的共同影響。因此，需要綜合地質(zhì)知識(shí)，具體問(wèn)題具體分析以減少多解性。
參考文獻(xiàn)
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(本文作者：文瑞霞 中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)