页岩气地震勘探技术：预测储层脆性

对工区内的井数据进行多矿物分析，确定合适的矿物脆性指数表达式，如式（5—100）所示。通过岩石物理交会分析，交会对象为脆性指数，交会参数为杨氏模量和泊松比，来验证杨氏模量和泊松比等弹性参数对脆性的敏感性［如式（5—101）和式（5—102）所示］。

式中，cQuartz、cCalcite、cClay分别指石英、方解石、黏土的含量。

三种脆性因子分别在图5—62中表示，在剖面图与平面图上，三种脆性因子的大小趋势一致，都能够表征脆性的大小。相对来说，脆性因子1与脆性因子2更加接近，脆性因子3更加敏感一些。也就是说，使用杨氏模量与泊松比归一化后加权的方式与矿物含量表征脆性更加接近，而杨氏模量与泊松比比值的表示方式更加敏感一些。因此通过叠前弹性参数反演得到杨氏模量和泊松比，我们主要使用第二种方式来计算脆性指数。

图5—62　脆性因子剖面及杨氏模量—泊松比—脆性因子交会对比

（a） 三种脆性因子剖面图；（b）脆性因子1；（c）脆性因子2；（d）脆性因子3

1.井震资料预处理

1）地震分层与地质分层

研究工区为鄂西渝东区石柱复向斜建南气田，工区内主要目的层段在侏罗系下统自流井组东岳庙段，属于滨浅湖相沉积，是泥页岩沉积有利相带。该目的层段对应地震分层J1m_bot、J1dym、J1jq、J1dy，对应测井分层J1m、J1dym、Lime、L_bot、J1dy，如图5—63所示。

图5—63　工区地震地质分层对应关系

2）角度叠加数据提取

常规资料处理得到的动校正道集记录中，道与道之间是炮检距的函数，为了便于观测和分析地震反射振幅随入射角的变化，往往需要把固定炮检距道的记录转换成固定入射角（或一定角度范围内的叠加）的角道集记录。

所谓一个角度道是指来自某一反射角或某一反射角范围内的所有不同时刻的反射能量的一道记录。把属于期望反射角（或反射角范围）的和固定炮检距记录的相应部分合并，就可以得到该反射角的角度道。

对于不同的反射角，重复这一过程，就得到不同的角度道集。在一个CDP道集中，不同炮检距的记录经过动校正后构成一个普通的动校正道集，经角度道转换后，不同角度道的集合，构成一个角度道道集。这两种道集对于AVO分析来说是一致的，即在同一时刻近炮检距对应小角度道，远炮检距对应大角度道。

由于角道集部分叠加处理的目的是为AVO或弹性阻抗等叠前反演提供地震资料，所以它对CMP道集资料有一些特殊的要求，如：① 精细的波前扩散处理；② 震源组合与检波器组合效应的校正；③ 反Q滤波；④ 地表一致性处理（包括地表一致性反褶积、地表一致性振幅校正和地表一致性静校正）；⑤ 叠前去噪处理；⑥ 叠前剩余振幅补偿；⑦ 精细的初至切除。这些处理过程直接影响着地震资料的AVO（或AVA）属性。

有了精细的速度分析和高精度的动静校正等处理后的CMP道集地震资料之后就可以进行角道集处理，角道集处理流程主要包括以下几方面。

（1）角度范围的确定，这里所指的角度范围有两层意思：一是将某个CMP道集转化为多个角度道所定义的角度范围，表示为RI；二是将某个CMP道集转化为一个角度道所定义的角度范围，在此表示成RII。这里角度道所包含的角度是一个中心角，通常可以用角度扫描的办法来获得这两个范围，具体做法是：假设确定RI为θ（1）＝8°、θ（2）＝12°、……θ（i）……、θ（n）＝40°，RI为6°，这样就确定了一系列的范围为RII的角度序列：5°～11°、9°～15°、13°～19°、……、36°～44°。

（2）层速度计算，在叠加速度的基础上采用Dix公式递推的办法来获取层速度。

（3）计算出某个特定角度θ对应的一系列的特定层位［或时间T（θ）j］对应的炮检距X（θ）j，θ表示各个不同的角度（中心角），j表示各层位。

（4）由于上一步获得的T—X对间隔非常大，它们跨越了多个RII范围，因此很难得到如5°～11°、9°～15°、13°～19°、……、36°～44°中某个中心角所对应的T—X对。为此必须对有限的T—X对作内插。对于层状介质，需对各层采用不同的线性关系作内插。

（5）分别求取每个RII范围的θ（i）min和θ（i）max所对应的T（θmin）—X（θmin）和T（θmax）—X（θmax）。

（6）叠加生成角度叠加道。将同一个CMP道集中各炮检距的相同角度部分叠加，这样就形成了一个角度叠加道，不同CMP道集的相同角度叠加道一起便构成了某个中心角为θ的角度叠加道。依此类推，将RII范围内的各中心角均做同样的处理便得到许多角度的角度叠加道。

与传统的叠后资料和CMP道集资料相比，角道集资料有自身的特征和用途。它比叠后资料提供的信息量多，包含了更丰富的反映岩性及含油气性的属性，而且能反映振幅随入射角变化的AVA特征；由于它是角度范围内的部分叠加，因此具有比CMP道集更高的信噪比。

图5—64为工区纵测线341的叠前角度道集，在角度叠加范围选取时，需要保证：① 选取的最大角度不能超出最大偏移距；② 目的层段有最高照明度。考虑地震资料信噪比，选取18°～40°的角度，分为三个角度范围：19°～25°，中心角度为22°；24°～30°，中心角度为27°；29°～35°，中心角度为32°，得到小、中、大三个角度的叠加剖面如图5—65、图5—66、图5—67所示。

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图5—64　叠前角道集分析

图5—65　小角度叠加剖面

图5—66　中角度叠加剖面

图5—67　大角度叠加剖面

3）测井资料横向标准化

通过对工区内井的纵横波速度和密度曲线进行统计分析，得知测井数据分布具有一定的差异，存在一定的系统误差。井曲线的这些差别是由于所选择的测井仪器型号、测井时间、井深结构和泥浆性质等的不同引起的。这样的测井曲线在建立三维地层模型和约束反演的过程中，由于能量的横向不均衡带来的系统误差会使反演结果产生严重的畸变。因此采用均值—方差法对其进行标准化处理。图5—68和图5—69展示了纵横波速度及密度测井曲线横向标准化前后的差异。

图5—68　测井横向标准化前

续图5—68

（a）纵波速度；（b）横波速度；（c）密度　（c）

图5—69　测井横向标准化后

续图5—69

2.叠前地震反演及脆性预测

对工区展开基于YPD近似公式的脆性弹性阻抗叠前反演，从脆性弹性阻抗中直接提取杨氏模量、泊松比，避免间接计算带来的误差累计。图5—70展示了过井J111脆性指数反演结果，可以看到，杨氏模量的反演结果与井吻合得很好，泊松比反演结果有些许差异，但是脆性指数是两者的综合，脆性指数的反演结果与井吻合很好。图5—71展示了J1jq到J1dy层间的平均脆性指数切片，显示了层间平均脆性指数分布。从切片上可以看到，位于工区东北角的HF—1和J111井邻近区域位于脆性发育较高的区域，与位于工区西南的J68X和J69附近的脆性分布差异较大，展示出了较强的非均质性。

图5—70　过井J111脆性反演结果剖面

续图5—70

（a）杨氏模量；（b）泊松比；（c）脆性指数

图5—71　J1jq-J1dy层内平均脆性值切片