页岩气储层地应力预测及地震勘探技术

针对研究区实际资料，考虑地震资料实际情况采取相关预处理，利用基于各向异性弹性阻抗反演求取地应力参数方法，展开页岩地层可改性地球物理评价工作。

由于实际资料品质，使得工区实际应用存在以下三个难点：① 方位信息有限；② 目标层段埋深浅，缺乏小角度数据；③ 工区覆盖次数不均匀，数据信噪比低。图5—79中展示了偏移距域和角度域叠前道集，可以看到偏移距大于2 000 m，同相轴不明显，信噪比大幅降低，角度域小于20°的数据不足，大于40°的数据信噪比低。

图5—79　叠前地震道集

（a）偏移距域；（b）角度域

为了得到合理的方位角度叠加数据，这里对原始叠前道集做超道集处理，即在一定范围内，将相邻的几个CMP道集按相邻炮检距分布对应叠加，就可以得到一个包含所有炮检距道的道集，部分叠加可以改善数据的信噪比，一般不会改变原始振幅的相对关系。将工区原始道集面元50×25处理为100×100面元的超道集。

图5—80和图5—81分别是超道集处理前后的地震数据方位和叠加次数工区分布图，可以看到，超道集处理保留了地震数据方位信息和相对叠加关系不变。

图5—80　工区地震数据方位分布

（a）原始50×25面元；（b）超道集处理后100×100面元

图5—81　工区覆盖次数

（a）原始50×25面元；（b）超道集处理后100×100面元

选取90°～120°和150°～180°为方位范围，三个角度范围分别为20°～25°、25°～30°、30°～35°，对超道集处理后的叠前道集进行分方位和角度叠加，得到六组地震数据如图5—82和图5—83所示。

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图5—82　
提取方位（90°～120°）角度叠加数据

（a）22°；（b）27°；（c）33°

图5—83　提取方位（150°～180°）角度叠加数据

（a）22°；（b）27°；（c）33°

如图5—84所示为反演得到的法向弱度和切向弱度，通过计算可以得到相对水平应力差分比DHSR，如图5—85（a）所示。如图5—85（b）所示为脆性指数反演结果，通过对比DHSR和脆性指数反演结果，可以看到，HF—1和J111区域脆性值高，DHSR值小，易于压裂成网裂缝。

图5—84　反演的（a）切向弱度和（b）法向弱度

图5—85　（a）反演的DHSR图和（b）脆性指数反演结果

“自生自储”是页岩气储层区别于常规油气储层最大的特点，储层中的有机质是吸附天然气最主要的物质载体，储层有机质含量直接决定储层含气潜力的大小。含气页岩的TOC含量不但决定页岩气的生成量，而且影响页岩气的赋存和富集，进而影响页岩气的资源丰度。通过岩石物理的分析结果、测井及地质资料进行解释及优选敏感的地球物理参数，建立页岩储层TOC含量与地震参数的关系，可以反演得到TOC含量的空间分布，预测页岩气储层的有利区。

页岩的脆性对工程压裂裂缝的发育模式有非常重要的影响，页岩的脆性越高，越容易产生裂缝。在页岩脆性识别中，杨氏模量和泊松比是重要的岩石脆性指示因子。不同的杨氏模量和泊松比的组合表示岩石具有不同的脆性，页岩脆性增加的方向，对应杨氏模量的高值和泊松比的低值区域。通过叠前弹性参数反演，可以实现页岩储层的脆性预测。

页岩气开发的关键技术是水平井轨迹的设计和水力压裂技术的实施，而这两项技术的关键在于如何确定水平井走向及水力压裂参数，这些都与地下应力场分布情况有关。通过建立地层应力场与地震弹性参数、各向异性参数等之间的定量关系，实现页岩地层应力场地震岩石物理参数定量表征。在构建有效的数学物理模型的基础上，通过页岩地层方位各向异性地震反演，获得了地层水平应力变化率，为水平井的部署、井身设计以及压裂改造提供了重要的基础数据。

地震技术是页岩气储层识别与评价的核心技术，具体地震勘探任务包括查明页岩层的深度、厚度、分布范围、产状形态，寻找页岩层内有机质丰度高、裂缝发育、脆性大、应力差异小的部位，即页岩气“甜点”区。依据页岩气的地质特点及当前地震勘查技术，地震在识别和追踪页岩储层空间分布（包括埋深、厚度以及构造形态）方面具有明显的优势。综合利用测井及地质资料，对页岩储层有机质丰度进行解释及优选敏感的地球物理参数，进而建立储层特征与地震响应的关系，可以以此反演预测页岩气储层的有利区。运用相干、曲率、AFE、叠前各向异性等地震属性分析技术可解决储层裂缝问题。通过叠前弹性参数反演技术以及全方位地震各向异性分析技术可解决岩石力学（脆性和地应力大小）特征问题，直接为钻井和压裂工程技术服务。