吸收衰减技术在塔河油田储层预测中的应用研究

杨立强　董宁

（中国石化石油勘探开发研究院，北京100083）

摘要 塔河油田碳酸盐岩储集层埋藏较深，一般都在5000m 以下，储集层主要为碳酸盐岩裂缝和溶蚀缝洞系统，纵横向非均质性强，储集层横向预测困难。本文介绍了小波变换的基本理论，在利用小波变换的局部化分析特征过程中引入吸收衰减分析技术，根据塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层情况设计了接近实际深度的理论模型，并对模型正演结果进行了吸收衰减分析，验证了其可行性，最后对塔河油田实际数据进行处理，其含油气性预测结果与实际钻井情况非常吻合，证实了方法的有效性。

关键词 塔河油田 吸收衰减 小波变换 碳酸盐岩 储层预测

Application of Absorption and Attenuation for Prediction of Reservoir in Tahe Oilfield

YANG Li-qiang，DONG Ning

（Exploration and Production Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083）

Abstract Tahe oilfield’s carbonate reservoir is buried deeply with normal depth over-5300m.The dominated system of carbonate fractures and corrosive caverns and serious heterogeneity in plane and vertical results in difficulty for transverse prediction of the reservoir distribution.The Paper expatiated basic theories and principles of wavelet transform and introduced the absorption and attenuation technology by wavelet transform.Theoretic model near real deep based on the geological analysis results was made to prove the feasibility of absorption and attenuation.Finally，this technology was applied to actual seismic data in Tahe oilfield，and the predicting results for oil and gas accorded with the drilling result.

Key words Tahe oilfield absorption and attenuation wavelet transform Carbonate reservoir prediction

地震波的衰减反映了传播介质的本征属性，因此，地震波在特定地层的衰减量信息包含了该地层的岩性及含流体性信息。许多研究者阐述了利用地震波的衰减量进行地震监测^［1］或岩性预测^［2］及饱和度^［3］、流体性质^［4］甚至渗透率^［5］分析的事例。

引起地震波衰减的因素有很多，从广义上来说，可分为两类。一类是与地震波传播特性有关的衰减，如球面扩散、与地震波波长有关的介质非均匀性引起的散射^［6］以及层状结构地层引起的地震波衰减^［7］（简称阻抗滤波或阻抗滤波的有效品质因子）。另一类是反映介质内在属性的地层本征衰减（称为地层固有品质因子）。地层固有品质因子具有重要意义，它反映了地层的岩性、含流体类型、流体饱和度、压力及渗透率等信息。

目前塔河油田是中石化集团公司在西部增产稳产的主力区块。奥陶系碳酸盐岩风化壳缝、洞型油藏已成为中石化集团公司油气田开发的重要领域。塔河油田奥陶系储集体以孔、缝、洞为储集空间为主且其以不同组合形式出现。其分布受构造条件、成岩环境、原岩溶洞发育程度、岩溶地貌、古水文条件等方面的控制，分布规律十分复杂，非均质性强、埋藏深（5300m以下）、地震勘探的分辨率不高，储层预测十分困难。本文引入目前比较流行的小波变换方法来计算地震波振幅的衰减梯度系数，避免了傅立叶变换时窗的影响，利用地震波衰减技术对塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层进行了含油气性预测。

1 方法原理

1.1 小波变换理论

小波变换是近年来迅速发展起来的新兴数学手段，被认为是近年来在工具和方法上的重大突破，是泛函分析与调和分析等的完美结晶，在理论上和实际应用中都具有重要价值。小波变换继承和发展了窗口傅立叶变换的局部化思想，能在时间域和频率域同时对信号进行局部化分析，并且能随着频率成分的改变而自动调整窗口的形状以达到所需的要求，因此，在地震数据处理中存在着广阔的应用前景^［8～11］。小波基本原理^{［12～14］}如下：

令a=

，j∈Z，可实现对a的离散化。若j=0，则ψ_j，b（t）=ψ（t-b）。欲对b离散化，最简单的方法是将b均匀抽样，如令b=kb₀，b₀的选择应保证能由WT_x（j，k）来恢复出x（t）。当j≠0时，将a由

变成

时，即是将a扩大了a₀倍，这时小波ψ_j，k（t）的中心频率比ψ_j-1，k（t）的中心频率下降了a₀倍，带宽也下降了a₀倍。因此，这时对b抽样的间隔也可相应地扩大a₀倍。由此可以看出，当尺度a分别取a₀，

，

，…时，对b的抽样间隔可以取a₀b₀，

，

，…，这样，对a和b离散化后的结果是：

油气成藏理论与勘探开发技术

最典型的a₀和b₀取值是：a₀=2，b₀=1，得到小波伸缩平移系：

油气成藏理论与勘探开发技术

由于小波变换具有恒Q性质及自动调节对信号分析的时宽/带宽等一系列突出优点，因此被人们称为信号分析的“数学显微镜”。

1.2 吸收衰减技术

当地震波在地下岩层介质中传播时，由于岩层的非完全弹性使地震波的弹性能量不可逆地转化为热能，造成振幅衰减，同时也造成高频损失。由于岩石物理性质不同，所含流体性质不同，其弹性波的振幅衰减量也不尽相同。当岩石中含有石油，特别是含天然气时，弹性波振幅衰减量显著增大，因而岩石的弹性波振幅衰减程度能灵敏地反映地下是否有油气藏存在。因此，可以通过研究地层介质对地震波的吸收性来确定岩性的横向变化和含油气性，圈定油气藏范围，也可以联合其他参数进行储层预测。

图1为利用小波时频分析进行振幅衰减梯度因子计算的原理示意图。对地震道进行小波变换后，在频率域对每个样点进行振幅能量衰减分析。首先将检测到的最大能量频率作为初始衰减频率；然后分别计算 65% 和85%的地震波能量对应的频率；最后在这个频率范围内根据频率对应的能量值，拟合出能量与频率的衰减梯度，得到振幅衰减梯度因子。在处理实际资料时，可根据地震资料品质和研究目标，调节计算振幅衰减梯度的正确频率范围。

图1 利用小波时频分析计算振幅衰减梯度因子的原理

2 正演模型吸收衰减特性分析

塔河油田奥陶系储集体以孔、洞、缝为储集空间以不同组合形式出现。碳酸盐岩缝洞发育，被油、气、水或有岩性差异的物质充填后，地震波在传播过程中形成“能量快速衰减”现象，高频成分通过缝洞系统时能量很快衰减，甚至消失，即“高频吸收”现象。由上可知，缝洞系统对地震波有更大的能量衰减和高频吸收作用。

根据塔河油田储层类型、发育规模、埋藏深度，以及前期岩石物理分析测试的速度、密度和孔隙度等参数，结合实际钻井资料，设计了与塔河油田实际地质结构相似的地质模型（图2），模型参数如表1。本次研究采用通过波动方程正演模拟（有限差分法），除了明确碳酸盐岩储层的地震识别模式外，重点验证吸收衰减技术在该地区的适用性问题。

图2 不同溶洞发育模式模型

①～⑥为溶洞编号

表1 溶洞模型参数

图3所示为不同的溶洞模型正演结果（a）及吸收率减计算结果（b）。由模型正演结果可以看出，①，③，⑥号溶洞为内幕溶洞，地震响应是溶洞底部边界为波峰，整体呈串珠状反射，②号溶洞位于风化壳附近，⑤号溶洞风化壳附近裂缝发育带，溶洞和裂缝带顶为弱反射，下面为杂乱反射，④号溶洞为3个垂向叠置的溶洞，呈典型的串珠状反射特征。从模型正演结果吸收率减图上可看出，内幕的溶洞在吸收率减剖面上能清晰地识别出来，属于强吸收率减特征。图中吸收衰减比较强的部位基本处于溶洞发育的真正位置，比地震更能反映溶洞的发育情况。另外，吸收衰减与地震相比，能量更聚焦，边界更清楚。

图3 不同溶洞发育模式模型正演结果及其吸收率减特征

（a）正演结果；（b）吸收率减计算结果①～⑥为溶洞编号

3 实例分析

利用上述技术，对塔河油田4 区进行了计算和分析，如图4 所示，该图为虚拟环境下

下0～120ms吸收率减联井剖面立体图。分析得知，吸收率减较强的井油气产量比较高，如TK427井、T429井、TK430H井、T401井、S48井和 TK407井，其中TK429井在5442～5461.5m经酸压排液后，产油达到360m³/d；TK427井产油层位为奥陶系中部较厚的储层发育段，平均产油500t/d以上，目前已累计产油23×10⁴t，产生了很好的经济效益；TK430H井为塔河油田奥陶系的第一口水平井，在奥陶系获高产油气流，产油达420t/d。而吸收率减相对较弱的井油气产量较低，甚至没有油气产出，如T414等井。

图5为塔河油田4区

下储层吸收率减平面立体图，由图可以看出，S48井、TK412井、TK408井等高产井处于强吸收带，吻合率相当高，从而说明吸收衰减在该区的有效性。分析表明，强吸收衰减在4区TK427井—S48井—TK407井一线衰减明显偏大，而4区东侧S64井—T414井为轴线一带的沟坎地带表现为弱吸收区，基本上与现行产能井的分布带相对应。由此可见，与局部高点相对应的高衰减量分布区是缝洞发育的较有利部位。吸收率减可为局部区域有利储集带的定界提供一个相对洞缝发育的部位。

油气成藏理论与勘探开发技术

油气成藏理论与勘探开发技术

4 结论

本文将小波变换引入到吸收衰减计算中，利用小波变换的时频局域化优良特性，克服了常规傅立叶变换时窗大小对计算结果的影响，增强了地震信号的局部特性，并将该技术应用于塔河油田奥陶系碳酸盐岩的储层预测中，取得了较好的效果，与实际钻井对比，吻合率很高，对解决塔河油田碳酸盐岩储层预测这一世界性难题提供了一个比较有效的解决手段。

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