地震裂缝预测技术在户部寨气田开发中的应用

李香芹　曹正安　王健　孙宏伟　方园　任垒

摘 要：裂缝性气藏在世界天然气储量中占有十分重要的地位。裂缝性气藏裂缝是天然气主要的渗流通道，裂缝的分布和发育程度决定了气井的产能。以典型裂缝性气藏户部寨气田为例，运用叠后几何属性预测大裂缝和叠前各向异性属性预测小裂缝，综合分析裂缝预测结果，明确了裂缝的展布特征和发育程度，为优化井位部署提供了可靠的依据。

关键词：裂缝性气藏；各向异性属性；发育程度；方差体技术

中图分类号：P631.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.152

基于多个细小裂缝组成的裂缝系统或裂缝发育带会引起地震波的动力学特征（振幅、能量、吸收衰减和频率等）和运动学特征（走时、速度和时差等）发生变化，根据岩石物理理论建立关键井的裂缝储层地质模型和岩石物理模型，运用地震波模拟技术模拟裂缝储层地震波各向异性的地震响应，分析由裂缝引起的地震属性随偏移距和方位角的变化特征，并利用该技术分析裂缝产生的地震响应特征，从而确定裂缝的空间分布。

1 地震裂缝的预测

1.1 基于叠后几何属性的大裂缝预测

基于叠后地震属性预测大裂缝和断裂的地震属性通常有以下6种：①相干体属性。相干体技术用于检测地震波同相轴的不连续性。②方差体属性。应用方差体技术通过计算道集内地震道与平均地震道之间的方差值得到方差体，从而突出了由断层或异常地质体所造成的地震反射异常。③蚂蚁体属性。蚂蚁追踪算法利用了仿生学概念，在相干属性样点处模拟放置蚂蚁，并且设置了不同的路径，在有断层存在时，蚂蚁会沿着断面追踪，并在断层终止处停止。④方位角属性。方位角φ定义为y方向时间梯度与x方向时间梯度之比的反正切。⑤倾角属性。倾角定义为时间梯度的大小，首先在x，y（主测线和联络测线）方向分别检测倾角，然后由其梯度获得该点的倾角值，倾角分布图可展示层位构造起伏的大小。⑥曲率属性。曲率属性反映了地层受构造应力挤压时层面的弯曲程度，一般曲率越大，张应力越大，张裂缝也就越发育。

提取与裂缝有关系的叠后构造几何地震属性包括方差体、倾角体、蚂蚁体、最大正曲率和最大负曲率。方差属性主要侧重于大断层识别，但对大断层附近伴生的裂缝带表征不清晰；倾角属性和方位角属性是用来计算曲率属性的过渡属性，不用来预测大裂缝；蚂蚁体属性用来计算因地震轴相位变化而引起的水平层间缝；曲率属性能很好地刻画大断层，同时，可清晰表征大断层伴生的裂缝带产状。最终选择最大曲率属性预测大裂缝。

通过最大曲率属性对户部寨气田的大裂缝进行预测，其平面特征主要表现为：整体在3个断块（卫351、卫79-7和部11块）的主断层附近大裂缝发育，其中，沙四下东南部大裂缝较沙四上发育。

1.2 基于叠前各项异性属性的小裂缝预测

1.2.1 井震正演模拟分析

在叠前正演模拟研究中，要建立裂隙储层的地质模型和裂缝岩石的岩石物理模型。首先需要从井中资料中获取岩石的纵、横波速度和密度，然后根据岩石的物理模型计算井中含有裂缝的储层段的岩石的弹性张量和各向异性等效的Thomsen指数，从而了解裂缝对各向异性岩石物理参数的影响。

正演模拟为地震合成记录提供了准确的叠前地震波波场、振幅、频率和相位特征，为研究具有物理意义的地震属性参数及其对裂隙敏感性的影响提供了反演依据。

1.2.2 三维裂缝岩石物理模型

通过简单的单井正演模拟无法很好地分析不同裂缝尺度对不同叠前地震属性敏感性的影响，需要建立更加复杂的三维裂缝岩石物理模型，以进行不同尺度裂缝、不同流体的叠前地震属性的数值模拟分析，从而优选对裂缝敏感的叠前物理参数，做到有效预测裂缝。

1.2.3 尺度裂缝模型叠前异性属性的优选

瞬时振幅类属性和AVO梯度属性对小尺度裂缝在实际地震资料频带范围内有各向异性的异常响应，但对于不同的偏移距条件，瞬时振幅易受到偏移距的影响，裂缝预测效果较差。虽然AVO梯度属性能很好地预测裂缝，但对裂缝尺度不敏感，无法区分裂缝尺度。衰减属性能很好地预测裂缝，并区分裂缝尺度，但在叠前分析中易受干扰，计算不稳定；频率梯度属性能很好地预测裂缝，且能区分裂缝尺度，计算抗干扰性强，比较稳定。因此，本次研究将频率梯度属性优选为检测裂缝的敏感属性。

1.2.4 小裂缝预测成果

从裂缝各向异性强度图和走向分布图中可以发现，沙四上（1～4砂组）总体裂缝发育程度从上到下呈由差变好的趋势，其中，4砂组裂缝发育最好，1砂组裂缝发育程度最差，裂缝主要集中在户部寨气田中部和南部，北部和东部总体发育差；沙四下（5～8砂组）裂缝发育程度从上到下呈现由好变差的趋势，其中，5砂组裂缝发育最好，8砂组裂缝发育相对较差，裂缝主要在户部寨气田中部和南部发育，北部和东部发育差。

2 结束语

裂缝性气藏裂缝的分布影响着气井的产能，因此，摸清裂缝的分布规律是裂缝性气藏高效开发的关键。方差、曲率、相干、蚂蚁和各向异性等地震属性对裂缝有着不同的响应，可用于预测裂缝的空间分布和方位判定。本次优选最大曲率属性预测户部寨气田大裂缝的分布，同时，利用频率梯度属性预测小裂缝的分布。综合大、小裂缝的预测结果，明确了气藏裂缝的方位和空间分布，为优化井位部署、高效开发气藏提供了充分、可靠的依据。

参考文献

[1]刘振峰，曲寿利，孙建国.地震裂缝预测技术研究进展[J].石油物探，2012，51（2）：191-198.

[2]黄建东.低渗透砂岩油藏储层裂缝识别与预测研究[D].青岛：中国石油大学，2008.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： Fractured gas reservoir plays an important role in the worlds natural gas reserves. Fractured gas reservoir is the main flow passage of natural gas， and the distribution and development of the cracks determine the gas well productivity. This paper to typical crack gas Ministry of the Tibetan village field as an example， using post stack geometric properties prediction fissure and prestack anisotropic properties predicted small cracks， comprehensive analysis of cracks in forecasting results， clear the distribution characteristics of the fractures and degree of development and the reliable basis is provided for the optimum well location deployment.

Key words： fractured gas reservoir； anisotropic property； development degree； variance body technology