縫洞儲(chǔ)層的地震檢測和預(yù)測研究

張海龍　劉瑞琴

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國地震檢測和預(yù)測工作取得了突破性的進(jìn)展。因?yàn)槲覈膰琳嫉孛娣e較大，而且地形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使得許多地區(qū)出現(xiàn)地震的頻率也比較大。在縫洞儲(chǔ)層中，若是儲(chǔ)層的縫洞系統(tǒng)有較大的密度，那么縫洞儲(chǔ)層地震檢測以及預(yù)測就極有可能是成功的。通過縫洞儲(chǔ)層物理模型的建立以及對(duì)數(shù)值模擬的相關(guān)分析，地震波動(dòng)力學(xué)參數(shù)同縫洞系統(tǒng)相應(yīng)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)會(huì)更加敏感，對(duì)動(dòng)力學(xué)參數(shù)來進(jìn)行縫洞的檢測也更加具有有效性和科學(xué)性。因此，要想確保縫洞儲(chǔ)層檢測的合理性，充分地利用地質(zhì)、地震、測井等多種信息是非常具有實(shí)際性意義的。

關(guān)鍵詞：縫洞儲(chǔ)層；地震檢測；預(yù)測；研究與分析

中圖分類號(hào)：P631.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）36-0174-02

縫洞儲(chǔ)層指的是裂縫、孔洞和溶洞等形式的油氣儲(chǔ)層，會(huì)是受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)、成巖作用等影響，在致密碳酸鹽中會(huì)出現(xiàn)裂縫和溶蝕孔洞，在泥巖或者致密砂中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源需求量在逐漸增大，油氣勘探開發(fā)的力度也在逐漸上升，就使得非常規(guī)的油氣藏勘探的重要性逐漸顯現(xiàn)出來，因?yàn)橹旅軒r層中縫洞油氣藏是一種非常規(guī)形式，再加之其空間的分布缺乏規(guī)則性，縫洞的本身也具有多尺度性，會(huì)受到勘探技術(shù)分辨率的抑制，在勘探開發(fā)中就難上加難?，F(xiàn)階段利用地震勘探方法來對(duì)縫洞儲(chǔ)層進(jìn)行研究的成功案例逐漸增多，但是這也是一項(xiàng)難度系數(shù)較高的課題。根據(jù)我國的情況而言，縫洞油氣資源量比較大，而且對(duì)于勘探和開發(fā)的要求和需求也在逐漸遞增，因此各界就對(duì)縫洞儲(chǔ)層的研究密切關(guān)注。

1 通過地震資料來預(yù)測縫洞的可行性和局限性分析

1.1 縫洞儲(chǔ)層發(fā)育的特點(diǎn)

形式和結(jié)構(gòu)不同的巖石，其孔隙和裂縫的產(chǎn)生情況也有所不同，地下石油以及天然氣都是存儲(chǔ)在巖層的連通孔隙、孔洞和裂縫當(dāng)中，而且其存儲(chǔ)的方式就好比水充集在海綿中。地震勘測會(huì)受到分辨率的阻礙，不能夠?qū)蝹€(gè)的孔、縫、洞進(jìn)行有效的識(shí)別，只能夠?qū)⒖?、縫、洞的發(fā)育帶識(shí)別出來。因?yàn)閱蝹€(gè)的孔、縫、洞對(duì)油漆的聚集作用是非常渺小的，真正具有勘探和開發(fā)價(jià)值的位置是孔、縫、洞的發(fā)育帶。因此，通過地震資料來對(duì)縫洞發(fā)育帶進(jìn)行預(yù)測時(shí)具有一定的可行性的，也具有實(shí)質(zhì)性的意義?，F(xiàn)階段絕大部分的油氣儲(chǔ)量都聚集在沉積巖儲(chǔ)集體中，其中碳酸巖和碎屑巖占有重要的位置，只有少量的油氣在沉積巖、巖漿巖等中儲(chǔ)集。因此文中所講的儲(chǔ)層預(yù)測也將碳酸巖和碎屑巖作為重點(diǎn)，碳酸巖和碎屑巖的儲(chǔ)集層在特點(diǎn)上大有不同，在地震預(yù)測方法方面就會(huì)有所差異。

1.2 地震勘探預(yù)測儲(chǔ)層的可行性

地震方法檢測縫洞發(fā)育帶的可行性：

影響巖石物理性質(zhì)和地震響應(yīng)的孔、縫、洞是具有多尺度的，尺度較小的能夠穿透礦物晶粒的裂縫，而且粒間的縫隙、孔隙縫隙在尺度方面是隨著組成巖石礦物晶粒的大小而決定的。針對(duì)通過地震參數(shù)檢測裂縫問題，近些年來在全球的物理學(xué)中發(fā)生了很多的爭議，一些相對(duì)較大的斷層和溶洞，通過地震勘探都能夠?qū)崿F(xiàn)，又因?yàn)榈卣鸱直媛视兴拗疲雽?shí)現(xiàn)單個(gè)裂縫的辨識(shí)可能性非常小。但是，單個(gè)裂縫并不是油田所重點(diǎn)的關(guān)心對(duì)象，油田開發(fā)所關(guān)心的是具有規(guī)模性的，是具有儲(chǔ)集能力的縫洞發(fā)育地帶。

2 縫洞儲(chǔ)層地震檢測的方法分析

2.1 小波多尺度邊緣檢測

問題的提出：

小波分析雖然已經(jīng)脫離了Fourier的分析，但是其依然是Fourier分析的發(fā)展類型，也是Fourier分析發(fā)展的突破性成果，這兩種分析都是屬于自然界時(shí)頻分析的范疇，小波分析的歷史源頭就是Fourier分析的歷史源頭。在1822年Fourier出版了推動(dòng)世界科學(xué)研究的巨作《熱的解析理論》。所以，F(xiàn)ourier分析也就成為了科學(xué)研究工作者運(yùn)用較為廣泛的數(shù)學(xué)工具，特別是在理論科學(xué)的研究中?，F(xiàn)階段，F(xiàn)ourier分析的思想和方法經(jīng)常在線性規(guī)則中進(jìn)行應(yīng)用，在大地測量或者X射線、地震記錄等分析中，是基礎(chǔ)科學(xué)以及應(yīng)用科學(xué)的主要研究和開發(fā)的平臺(tái)，能夠在空間變化中的思想和方法上進(jìn)行創(chuàng)新，但是，F(xiàn)ourier分析也并不是完美的，其不足之處有以下幾點(diǎn)：第一是Fourier分析在線性問題的處理方面比較擅長，在非線性的問題上就會(huì)有所缺陷，這也是因?yàn)榉蔷€性系統(tǒng)具有一定的不可預(yù)測性，輸入端出現(xiàn)細(xì)微的變化都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的輸出端造成影響。第二是Fourier變換公式?jīng)]有將隨著時(shí)間變化的頻率準(zhǔn)確的展現(xiàn)出來，人們需要的是在確定的時(shí)間間隔，在任何頻率范圍內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生頻譜信息。第三是信號(hào)的頻率同周期的長度之間是成反比例的，對(duì)于高頻譜的信息，時(shí)間間隔就會(huì)比較小，精度也比較高。但是在低頻譜的信息下，時(shí)間間隔就會(huì)更寬，能夠有完整的信息，在較高的“中心頻率”中能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)變窄，在較低的“中心頻率”時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)變寬，但是Fourier變換不能夠做到這樣。

2.2 波阻抗反演技術(shù)

2.2.1 帶限反演

帶限反演是一種被開發(fā)的疊后反演程序形式，在原理上這種技術(shù)類型是比較確切的。若是假設(shè)地震道來描述地下反射系數(shù)的近似值，就能夠?qū)⒎瓷湎禂?shù)反演出來，就能夠得到聲阻抗。但是地震道也是受到限制的，反射頻譜的低頻和高頻會(huì)丟失。因此，在實(shí)際的處理中不是那么容易的，還極有可能會(huì)受到地震道的相位誤差和噪聲污染的影響。帶限反演結(jié)果的產(chǎn)生涉及到以下三個(gè)環(huán)節(jié)：首先是利用聲波曲線或者均方根速度或者將其組合的形式將低頻速度模型導(dǎo)出來；其次是利用遞歸反演程序?qū)⒌卣鸬婪囱莩鰜恚Y(jié)果就是聲阻抗或者速度中頻帶的數(shù)據(jù)；最后是將低頻和中頻的信息進(jìn)行組合，將帶限對(duì)比反演結(jié)果計(jì)算出來。

2.2.2 稀疏脈沖反演

稀疏脈沖反演假設(shè)反射序列是利用鑲嵌在小脈沖背景中的大沖脈組合形成，稀疏沖脈反演假設(shè)只有大脈沖具有意義，通過檢驗(yàn)地震道來確認(rèn)大脈沖的位置，稀疏脈沖反演以此就會(huì)建立一個(gè)脈沖反射序列，而且隨著脈沖的不斷增加，脈沖反射序列也會(huì)不斷的增加，直到同真實(shí)記錄達(dá)到重合為止。稀疏脈沖反演具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一是只有有地震記錄存在的地方才需要放置脈沖；第二是要建立最便捷同實(shí)際數(shù)據(jù)相呼應(yīng)的模型；第三是稀疏脈沖反演得到的同相軸要比實(shí)際的地質(zhì)情況少；第四是不能夠大度地依賴原始估算模型。endprint

3 縫洞儲(chǔ)層發(fā)育帶的綜合預(yù)測分析

測井資料儲(chǔ)層分級(jí)粗化處理：

（1）儲(chǔ)層發(fā)育級(jí)別密度轉(zhuǎn)換法

這種方法能夠?qū)y井的成果進(jìn)行層級(jí)儲(chǔ)層發(fā)育級(jí)別進(jìn)行劃分，將其轉(zhuǎn)換成為級(jí)別密度，在轉(zhuǎn)換的過程中利用儲(chǔ)層的厚度級(jí)別來加權(quán)處理，加權(quán)處理中要利用儲(chǔ)層和級(jí)別總孔隙度值的劃分形式來進(jìn)行。為了將測井和地震信息尺度匹配的問題解決，就要對(duì)測井資料進(jìn)行粗化處理，將測井資料進(jìn)行抽樣或者通過低通濾波來進(jìn)行。將縫洞儲(chǔ)層發(fā)育級(jí)別轉(zhuǎn)換成為級(jí)別密度，在轉(zhuǎn)換期間要對(duì)級(jí)別和厚度情況考慮完善，求出級(jí)別密度的百分比，并且依照級(jí)別密度來分級(jí)。

（2）測井儲(chǔ)層分級(jí)信息保邊粗化法

測井儲(chǔ)層分級(jí)信息保邊粗化法主要是通過儲(chǔ)層級(jí)別總孔隙度值的劃分來對(duì)保邊進(jìn)行粗化的處理。保邊粗化的效果是為了降低井中儲(chǔ)層的分辨率，將密集發(fā)育，對(duì)薄儲(chǔ)層段劃分成厚的儲(chǔ)層段，厚度分段同粗化因子的長度有著一定的關(guān)聯(lián)，長度主要是根據(jù)地震檢測方法的尺度和井中資料檢驗(yàn)方法的分辨能力來決定的。保邊粗化之后仍然利用原儲(chǔ)層劃分標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)儲(chǔ)層的級(jí)別進(jìn)行劃分。待粗化之后，各段儲(chǔ)層發(fā)育級(jí)別的情況與每段不同儲(chǔ)層級(jí)別的厚度占據(jù)的百分比有所聯(lián)系，同不同級(jí)別的孔隙值大小也所關(guān)聯(lián)。

4 結(jié)束語

綜上所述，小波多尺度邊緣檢測、波阻抗反演技術(shù)等全新的地震檢測方法，能夠?qū)⑷碌募夹g(shù)帶到地震勘探領(lǐng)域中，在理論上具有先進(jìn)性、合理性和特殊性。在實(shí)際的運(yùn)用過程中，能夠確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，也能夠滿足地質(zhì)的實(shí)際情況，直接說明了這些方法對(duì)裂縫發(fā)育帶的勘探是有作用的。但是從細(xì)節(jié)上來講，每種方法都有各自的特點(diǎn)，還值得進(jìn)一步的深入研究。現(xiàn)階段，我國在縫洞儲(chǔ)層地震檢測方法和縫洞儲(chǔ)層發(fā)育帶的綜合預(yù)測方面也有了一定的進(jìn)展，相信在不遠(yuǎn)的將來，在技術(shù)和方法的不斷鉆研和探索中能夠有更深的突破。

參考文獻(xiàn)：

[1]王世星，曹輝蘭，靳文芳，等.碳酸鹽巖縫洞系統(tǒng)地震響應(yīng)特征分析和塔中卡1區(qū)縫洞儲(chǔ)層預(yù)測[J].石油物探，2005（05）：421-427+15.

[2]姚清洲，孟祥霞，張虎權(quán)，等.地震趨勢異常識(shí)別技術(shù)及其在碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層預(yù)測中的應(yīng)用——以塔里木盆地英買2井區(qū)為例[J].石油學(xué)報(bào)，2013，34（01）：101-106.

[3]韓東，袁向春，胡向陽，等.疊后地震儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)在縫洞型儲(chǔ)層表征中的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2014，36（09）：63-68+5.endprint