用频率衰减属性预测庆深气田火山岩储层含气性

摘 要

摘要：近年来，随着石油地球物理技术的不断发展和完善，使得利用地震信息中的频率衰减属性预测储层的含气性成为可能。针对松辽盆地庆深气田火山岩储层的特殊地质条件，利用基于模型
摘要：近年来，随着石油地球物理技术的不断发展和完善，使得利用地震信息中的频率衰减属性预测储层的含气性成为可能。针对松辽盆地庆深气田火山岩储层的特殊地质条件，利用基于模型的量法估算地震频谱，通过对比穿过目的层前后有效频带中不同频率成分的衰减情况来定性分析目的层内部的流体分布，进而预测了庆深气田下白垩统营城组一段火山岩储层有利含气区的分布情况，其符合率可达85%，取得了良好的应用效果，实现了对火山岩含气性的有效检测。
关键词：频率；衰减；属性；频谱；天然气；预测；庆深气田；早白垩世
0 引言
    近年来，石油地球物理技术不断发展和完善，使得频谱分析技术成为了利用地震信息进行含油气性预测的有效方法之一。频率衰减是频谱分析技术中的重要属性特征。实验表明，地震波的吸收衰减性质主要取决于岩石骨架弹性性质、岩石孔隙度以及孔隙中所含流体成分等，当地层含有油气后，地层对高频成分吸收增强、吸收系数增大[1]。因此，利用地震波的频率衰减属性可以预测地层含油气性。
    庆深气田位于松辽盆地北部徐家围子断陷的中部，是特大火山岩气藏，火山岩储层分布于下白垩统的营城组一段和三段中[2～3]。由于目的层埋藏深、岩性特殊、储层厚度变化大以及低孔低渗等特殊的地质条件[4～6]，有利含气区的预测影响着该气田下一步的勘探、开发。为此，需对研究区火山岩储层进行频率衰减属性分析和定性预测有利含气区。
1 基本原理
    频率衰减是指地震波在地下岩层中传播时总能量的损失，包括波前发散引起的振幅衰减和地层非完全弹性引起的地震波振幅的吸收衰减，属于介质内在的属性。不同岩层对地震波具有不同的吸收程度，地层的吸收作用越强，地震波的高频成分衰减越快；反之亦然。理论研究表明，在地下岩层中，如果孔隙发育，充填油、气、水(尤其对于含气的情况)时，地震反射吸收系数增大，高频成分吸收衰减加剧，含油气地层吸收系数比相同岩性不含油气地层高几倍甚至超出一个数量级[7～8]。因此，可以利用经过目的层前后地震波的频率衰减属性进行储层油气检测。
对于地震频谱的估算，笔者采用的是基于模型的参量法，可以提取相对小时窗内的高精度信号谱。其基本思想是：假设一个地震信号是由一系列有限参数决定的，所有这个信号的频谱统计特征就都可以用这些参数表示出来[9]。如图1所示，在目的层上下开时窗分别计算地震频率信号谱，在精确计算信号谱的基础上，通过从信号谱中提取子波谱得到计算时窗内各个有效频带的分布，然后通过对比经过目的层前后有效频带中不同频率成分的吸收和衰减来定性分析目的层内部的流体特征，如果目的层富含天然气，则势必会造成高频成分的吸收衰减，从而在频率衰减谱剖面与平面上有明显的响应。为了减少频谱衰减的多解性，首先还需处理掉地震资料中的高频随机噪声。
 
2 应用实例
    笔者的研究范围为庆深气田中东部，徐中深大断裂的东侧，面积约400km2，以营城组一段为研究目的层。该地层的岩性以酸性、中酸性火山岩为主，岩石类型主要有凝灰岩、熔结凝灰岩、流纹岩、安山岩、英安岩、玄武岩等；岩相以溢流相、爆发相为主，在纵向上，多期的爆发相和溢流相在空间上相互叠置，也有少量的侵出相、火山通道相和火山沉积相；厚度变化受火山口位置和构造位置影响，一般火山口附近厚度大，地层厚度在100～1600m之间，一般厚度在500m左右。
    图2为计算地震频率衰减谱流程图，首先对庆深气田营城组一段的地震资料进行了频谱分析(图3)，认为目的层主频为25Hz左右，有效信号的频带范围为8～45Hz，地震资料中包含的信息丰富，可以开展频谱估算和频率衰减属性分析。
 
    为了得到更好的预测结果，针对研究区已钻井的试气资料，任意抽取连井线进行频率衰减的试分析。计算时窗需要反复试验，时窗太小不能充分体现含气对目的层上下地震数据频率成分的影响，而时窗太大时，地震频率的变化可能更多的受到构造、岩性等环境因素的影响，从而增加频率衰减的多解性。经过试验，认为上下时窗选择100ms时，目的层在35～45Hz的有效频带内衰减特征明显，和已知井的吻合度较高(图4)，图4中红色表示高频衰减强度最大，蓝色表示高频衰减强度最小，获工业气流井xush21和xush23均表现出高频的强衰减，而试气干井xush25和xush22表现为高频的弱衰减。分析认为，由于地层含气后，对地震波高频成分具有强烈的吸收作用，而且含气丰度越高，吸收效应越强，颜色越红。
 
在此基础上，利用试分析中应用的参数对研究区进行三维地震体的频率衰减分析，得到目的层高频段频率衰减平面图(图5)，红色强衰减区代表含气丰度高区域，蓝色弱衰减区代表含气丰度低区域。从图5中可以看出，研究区目的层的含气区呈不规则的片状分布，工区内的多口工业气井也都位于红色有利含气区内，说明利用频率衰减属性预测火山岩储层的含气性在庆深气田有较高的吻合度，经过统计(见表1)，吻合率达到85%，为研究区下一步的勘探部署、储量研究以及资源评价提供了理论依据。
 
表1 各井试气情况与检测结果对比表
井号
日产气(104m3)
频率衰减检测结果
吻合程度
xush21
41.4206
强高频衰减
吻合
xush211
0.9886
中等高频衰减
吻合
xush212
0.0855
中等高频衰减
基本吻合
xush22
0.4467
弱高频衰减
不吻合
xush23
28.3745
强高频衰减
吻合
xush231
4.9156
中等高频衰减
基本吻合
xush232
0.3720
中等高频衰减
基本吻合
xush24
0.0231
弱高频衰减
吻合
xush25
0.0324
弱高频衰减
吻合
xush28
10.5876
强高频衰减
吻合
xush29
1.5625
中等高频衰减
吻合
xush42
0.0461
弱高频衰减
吻合
shangsh3
0.0046
强高频衰减
不吻合
zhsh5
0.0249
弱高频衰减
吻合
3 结论
    频率衰减属性是适合庆深气田火山岩储层含气性预测的有效地震属性，但是，由于地震资料本身的特点，它只是储层附近地质特征的综合响应，地震频率强衰减除了含油气引起外，还会受到埋深、岩性、压力、温度等因素的共同影响。因此，需要综合地质知识，具体问题具体分析以减少多解性。
参考文献
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[4] 闫林，周雪峰，高涛.徐深气田兴城开发区火山岩储层发育控制因素分析[J].大庆石油地质与开发，2007，26(2)：9-14.
[5] 舒萍，纪学雁，丁日新，等.徐深气田火山岩储层的裂缝特征研究[J].大庆石油地质与开发，2008，27(1)：13-17.
[6] 闫林，周雪峰，高涛等.徐深气田兴城开发区火山岩储层次生溶蚀孔隙研究[J].天然气工业，2007，27(8)：16-19.
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[8] 边树涛，董艳蕾，郑浚茂.地震波频谱衰减检测天然气技术应用研究[J].石油地球物理勘探，2007，42(3)：296-300.
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(本文作者：文瑞霞 中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院)