火山巖儲(chǔ)層的地震屬性切片分析技術(shù)

火山巖儲(chǔ)層的地震屬性切片分析技術(shù)

一、區(qū)域火山巖地質(zhì)特征fln地區(qū)位于松遼盆地北徐市坍塌南端。徐家圍子斷陷整體上為西斷東超的箕狀斷陷,斷陷內(nèi)存在火石嶺組、沙河子組和營(yíng)城組地層。沙河子組的烴源巖十分發(fā)育;營(yíng)城組火山巖和砂礫巖儲(chǔ)集層為該區(qū)深層主要儲(chǔ)層,其次是火石嶺組的火山巖和沙河子組的砂礫巖。區(qū)域上,營(yíng)城組火山巖十分發(fā)育,營(yíng)一段地層基本由火山巖構(gòu)成,最大厚度達(dá)1500m;宏觀上火山巖沿基底大斷裂呈現(xiàn)出西、中、東三大條帶狀展布,斷陷邊部、斷陷南端烴源發(fā)育,火山巖、砂礫巖氣藏勘探潛力較大。FLN地區(qū)位于斷陷南端,據(jù)鉆探結(jié)果,營(yíng)一段火山巖與沉積巖相比,厚度上并無(wú)優(yōu)勢(shì),火山巖在常規(guī)地震剖面或水平地震切片上的特征并不清楚,根據(jù)區(qū)域火山巖的基本識(shí)別模式很難發(fā)現(xiàn),屬隱蔽性較強(qiáng)的火山巖。由于火山巖儲(chǔ)層是該區(qū)域深層天然氣勘探中最主要的一類(lèi)儲(chǔ)層,對(duì)這類(lèi)儲(chǔ)層的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)意義重大,為此,針對(duì)該區(qū)實(shí)際情況,研究了此類(lèi)隱蔽性火山巖的預(yù)測(cè)方法,成功地預(yù)測(cè)了該區(qū)營(yíng)一段火山巖儲(chǔ)集體,經(jīng)后驗(yàn)探井檢驗(yàn)精度較高。二、目標(biāo)體中的儲(chǔ)集體預(yù)測(cè)在深層油氣勘探中,火山巖因其特殊性(幾乎不受埋深和壓實(shí)因素的影響),而成為主要的勘探目標(biāo)體,人們對(duì)這類(lèi)儲(chǔ)集體的預(yù)測(cè)做了大量工作。特別是近幾年在徐家圍子地區(qū)深層天然氣勘探中,根據(jù)火山巖與沉積巖的地球物理特征差異和大量探井鉆遇火山巖的地震反射特征,總結(jié)了該區(qū)域火山巖的基本地震特征,并以此形成了利用地震資料預(yù)測(cè)火山巖的基本識(shí)別模式,在實(shí)踐中取得了良好的成效。1.火山地震地質(zhì)特征在地震剖面(圖1-a)上火山巖一般表現(xiàn)如下。(1)強(qiáng)振幅、低頻、斷續(xù)—較連續(xù)反射,亞平行或雜亂反射結(jié)構(gòu),兼有空白雜亂反射結(jié)構(gòu),具有明顯的頂?shù)追瓷浣缑妗?2)與沉積巖的區(qū)別還表現(xiàn)在火山巖常為丘形低頻反射。(3)火山錐上部常出現(xiàn)披覆構(gòu)造或具有披覆構(gòu)造特征,火山構(gòu)造頂部對(duì)應(yīng)淺部(T2以上)地層,可見(jiàn)地塹或定向排列的地塹帶。(4)厚度較大的火山巖體或火山錐側(cè)翼沉積巖常常有超覆現(xiàn)象。(5)多期噴發(fā)的火山巖與沉積巖反射波呈“指狀”交錯(cuò),火山巖體下部往往存在基底斷裂,且其下部基巖由于巖漿浸染分界,而出現(xiàn)零亂反射的地震特征。此外,裂隙式噴發(fā)形成的火山巖的地震響應(yīng),一般具有楔狀外形,亞平行—斜交結(jié)構(gòu);中心式噴發(fā)形成的火山巖的地震響應(yīng),一般具有丘形(火山錐)外形,內(nèi)部常見(jiàn)空白雜亂反射。2.沉積相組織特征火山巖地震切片上,一般與沉積巖的表現(xiàn)特征大不相同。由于火山巖與沉積巖的成因不同?；鹕綆r是巖漿噴出地表形成的,一般經(jīng)過(guò)一段距離的流動(dòng)冷凝成巖。既然是具有一定黏度的巖漿流動(dòng)、冷凝而成,其形態(tài)自然多變,平面上表現(xiàn)出相變快的特點(diǎn)。而沉積巖往往經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離的搬運(yùn)、磨圓、分選沉積成巖,一般層次清楚,分布規(guī)律性較強(qiáng),因而火山巖與沉積巖相比,在時(shí)間切片上具有其獨(dú)特的特征。切片上沉積巖同相軸大體呈現(xiàn)出排列有序,沿層走向方向有一定的延伸長(zhǎng)度,且從波峰到波谷變化平穩(wěn)。切片上火山巖同相軸排列有序性較差,大體呈現(xiàn)出流動(dòng)結(jié)構(gòu),或云朵狀或絮狀或揉皺狀,與圍巖往往有著明顯的邊界(圖1-b)。3.火山巖相干合成的相關(guān)系數(shù)計(jì)算依據(jù)火山巖的地球物理特征及其地震反射特征,在地震波的能量,頻率以及分形幾何信息幾方面屬性與沉積巖的一般屬性也有所差異,如反射量值、曲線長(zhǎng)度值較高,均方根振幅較大,自相關(guān)函數(shù)極大值和脈沖度也較高;頻率方面的屬性特征與沉積巖間的差異不是很分明,但有時(shí)也能很好地表現(xiàn)出與圍巖間的差異?；鹕綆r的三瞬屬性特征為:瞬時(shí)振幅剖面為強(qiáng)振幅,瞬時(shí)頻率剖面為低頻,瞬時(shí)相位剖面表現(xiàn)為相位發(fā)生隨機(jī)性變化。可見(jiàn),火山巖一般性地震特征,可以用一個(gè)“亂”字高度地概括,特別在水平切片和沿層切片上,以“雜亂性”特征區(qū)別于沉積巖的“有序性”特征。三、巖相古地理特征FLN地區(qū)沙河子組沉積末期,斷陷地層遭受了強(qiáng)烈的擠壓、褶皺作用,形成了若干褶曲。之后雖遭受了強(qiáng)烈的剝蝕作用,在營(yíng)一段火山噴發(fā)前夕,古地形表現(xiàn)出高低不平的格局。在火山噴發(fā)時(shí),伴隨較大規(guī)模的斷裂作用和構(gòu)造運(yùn)動(dòng),使火山巖沉積的古地形發(fā)生變化(一般地層傾角變大),形成的火山巖體受古地形的影響大,形態(tài)多變,多數(shù)火山巖體的錐狀外形特征不清楚。徐家圍子斷陷南部的末端,火山噴發(fā)作用大為減弱,火山巖厚度一般較薄,向南火山巖厚度減薄至尖滅;斷陷南端的斷陷中心區(qū)沉積作用加強(qiáng),營(yíng)一段多半為沉積巖。這樣,由于火山巖分布和厚度的非均勻性強(qiáng)烈,或者與上覆礫巖層的阻抗差異小(圖2-a),加之火山巖形成前后地層界面構(gòu)造起伏大,巖體形態(tài)多變,整體上火山巖的地震反射特征不清,即地震剖面上不具火山巖的一般性特征,很似沉積巖的特征(圖2)。水平切片上,多半“似是而非”,至少火山巖體的特征很不典型,巖體的實(shí)際形態(tài)難以正確地表達(dá),為此在分析火山巖一般性特征的基礎(chǔ)上,提煉出本質(zhì)性的特征“亂”,開(kāi)發(fā)層間勻變地震切片和相干切片,制作分頻體的相位切片等,通過(guò)這些切片成功地預(yù)測(cè)了該區(qū)火山巖體。1.層間勻變切片與火山巖體層間勻變切片:即利用貼近包含火山巖等目標(biāo)地質(zhì)體頂?shù)椎膬蓚€(gè)地震層位(一般對(duì)應(yīng)著某個(gè)時(shí)代地質(zhì)界面),在這兩個(gè)層位間,根據(jù)實(shí)際情況選擇某種法則,內(nèi)插出若干地震層位,然后,沿這些地震層位在不同數(shù)據(jù)體中(如地震體、相干體等)切出相應(yīng)的屬性切片,如層間地震振幅切片、相干體切片等。應(yīng)用這種切片,首先基本可消除因后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成的水平切片的“歪曲”反映,有助于正確而非歪曲地展現(xiàn)異常體的形態(tài);其次由于該切片更接近(或平行)于巖體的沉積界面(含火山巖的若干噴發(fā)期次界面),更有助于分析同期沉積物(或噴發(fā)巖)的巖相橫向變化;同時(shí)有助于在較大范圍內(nèi)快速發(fā)現(xiàn)層間異常體。根據(jù)火山巖一般性地震特征的概括,應(yīng)用此類(lèi)切片解釋火山巖體時(shí),一般以其不規(guī)則團(tuán)狀、絮狀的“雜亂性”區(qū)別于沉積巖的穩(wěn)定,有序性。其中雜亂程度、流動(dòng)節(jié)奏等細(xì)節(jié)的變化,則反映其中相帶和結(jié)構(gòu)的變化。圖3為該區(qū)營(yíng)一段層間勻變切片之一。與穿越營(yíng)一段地層的若干水平地震切片相比,在多數(shù)水平切片上很難發(fā)現(xiàn)的火山巖體,在多數(shù)層間勻變切片上表現(xiàn)得較清楚,特別是工區(qū)東北大部,層間勻變切片上火山巖體特征表現(xiàn)得更清楚。通過(guò)此類(lèi)若干地震切片,相干切片分析認(rèn)為,火山巖主要分布于該區(qū)北部斷陷兩側(cè)。2.相位譜切片分析基于調(diào)諧理論的地震分頻技術(shù):就是將某一時(shí)窗內(nèi)(可以是沿目標(biāo)層段的頂?shù)捉缑婵刂频臅r(shí)窗)頻率域地震數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)付氏變換,轉(zhuǎn)換成頻率域地震數(shù)據(jù),從而形成一個(gè)新的頻率域數(shù)據(jù)體。通過(guò)最大熵方法產(chǎn)生頻率域的振幅譜和相位譜,頻率域振幅譜切片一般用于分析儲(chǔ)層的時(shí)間厚度變化,如河道的識(shí)別,而頻率域相位譜切片,可較好地用于地質(zhì)體分析,特別是該區(qū)相對(duì)較薄的(50m以下)火山巖體在地震剖面上與沉積巖的視覺(jué)差異甚微,而頻率域相位特征較為敏感地反映了其間的差異,即分頻體相位切片上,火山巖類(lèi)的特征,仍擺脫不了其一般地震特征的概括性特性“亂”,若限于局部的看,相位變化劇烈,似乎很亂,一般與沉積巖相對(duì)有節(jié)奏的緩慢變化的特征,有著較明顯的差異,因此,應(yīng)用這種切片,通常能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)火山巖儲(chǔ)集體。如圖4所示,工區(qū)兩側(cè)火山巖較發(fā)育。通過(guò)該區(qū)營(yíng)一段若干頻率的分頻體相位切片分析(圖4),此類(lèi)切片中展示的火山巖體位置大多與層間勻變切片預(yù)測(cè)的基本一致。可見(jiàn)效果良好。此外還可輔助性應(yīng)用沿層相干切片分析技術(shù)、可視化分析技術(shù)和趨勢(shì)面分析技術(shù)等進(jìn)一步落實(shí)預(yù)測(cè)火山巖體的可靠程度,應(yīng)用火山口和火山巖相解釋技術(shù),進(jìn)一步推測(cè)火山口位置及其相帶變化。應(yīng)用火山巖裂縫預(yù)測(cè)技術(shù),分析火山體的儲(chǔ)層物性,結(jié)合深層氣藏形成的條件,對(duì)各火山巖儲(chǔ)集體作出綜合評(píng)價(jià)。四、區(qū)域地震地質(zhì)綜合解釋通過(guò)該區(qū)營(yíng)一段若干層間勻變的地震切片、相干切片和營(yíng)一段若干頻率的分頻體相位切片綜合分析,認(rèn)為該區(qū)營(yíng)一段火山巖主要分布于斷陷兩側(cè),特別是東北部火山巖十分發(fā)育,而西南部則不發(fā)育。在若干切片火山巖解釋的基礎(chǔ)上,結(jié)合地震剖面,解釋有一定規(guī)模的火山單體(或聯(lián)體)8個(gè),面積共201.4km2,占解釋工區(qū)面積的41%。綜合分析認(rèn)為這些火山體儲(chǔ)層物性整體上均較好,根據(jù)成藏的基本要素及其時(shí)空匹配關(guān)系,綜合評(píng)價(jià)Ⅰ類(lèi)火山巖巖性圈閉體5個(gè),面積148.5km2。針對(duì)FLN火山巖—5這個(gè)Ⅰ類(lèi)圈閉鉆探的肇深12井,初步解釋火山巖厚度143m(預(yù)測(cè)厚度158m,相對(duì)誤差9%),有效厚度50m,氣測(cè)顯示良好,火山巖頂深度相對(duì)誤差1.8%?？梢?jiàn)該區(qū)火山巖綜合預(yù)測(cè)結(jié)果可靠,技術(shù)應(yīng)用效果良好。當(dāng)然,由于火山巖隱蔽性的程度差異,并非所有的隱蔽火山體在層間切片和分頻體相位切片上都能很清楚地展現(xiàn)出來(lái),根據(jù)這兩大類(lèi)切片分析出來(lái)的火山體未必全部正確,畢竟利用地震資料預(yù)測(cè)本身具有一定的不確定性,因此,推廣應(yīng)用過(guò)程中有必要應(yīng)用多種技術(shù),從多方面綜合預(yù)測(cè),減少不確定性,從而提高預(yù)測(cè)結(jié)果的精度。五、地震屬性切片(1)在層間巖性體預(yù)測(cè)方面,應(yīng)用層間勻變的地震振幅等屬性切片,