0.   引言

对储层裂缝的研究始于1968年^[1]，经半个世纪的发展，已成为一种由多学科、多技术相结合且致力于解决油田中后期开发难题的重要手段^[2~3]。现今，国内外学者常用的方法和手段有测井解释、地震解释^[4]、岩心观察^[5]、EMI成像测井^[6]、应力场模拟^[7]以及裂缝参数定量分析等^[8~9]。目前，对于裂缝性油气藏的开发面临的最大难点是对储层中裂缝发育程度和分布范围的预测^{[2, 10]}，这涉及到对裂缝的定性和定量研究。

本次研究的目标区普光气田位于四川盆地西部地区，该区域经过多期构造事件的叠加和改造^[11~13]，致使构造裂缝较为发育。目前，普光气田须家河组构造裂缝的研究主要集中在定量与半定量方面，而裂缝预测则尚存不足^{[14, 15]}。本文利用叠前反演资料对研究区裂缝进行预测，对于储层裂缝分布的预测技术具有重要的理论意义。同时，对普光气田的有利储层的预测具有重要的实际意义。

1.   裂缝发育特征

通过对普光东气田北部陆相须家河组地层现有的取心资料进行分析，得知工区内优质储层均以裂缝性储层为主。结合电阻率成像测井资料，对须家河组裂缝特征进行了裂缝类型、产状、密度、充填特征等系统描述。

1.1   裂缝类型

在偏光镜下，根据裂缝与颗粒之间的关系将裂缝分为以下3种类型：① 粒缘裂缝，发育在颗粒之间，沿颗粒边缘发育，并未破坏颗粒结构，胶结程度较低(见图 1a)；② 粒内缝，裂缝面较为平直，其发育不受颗粒边缘的限制，破裂面往往穿过颗粒(见图 1b，图 1c)；③ 粒间裂缝，发育于颗粒内部的细小裂缝，裂缝面未穿透整个颗粒，裂缝长度较短，裂缝之间相互独立，不连通(见图 1d，图 1e)。

图  1  普陆1井镜下微构造

a—粒缘缝，灰色中粒长石岩屑砂岩，3120.5 m，须六段，岩石薄片；b—粒内缝，灰色细砂岩，3100.16 m，须六段，铸体薄片；c—粒内缝，浅灰色中砂岩，3280.95 m，须四段，铸体薄片；d—粒间裂缝，灰色细砂岩，3183.01 m，须五段，铸体薄片；e—粒间裂缝，粉砂岩，3194.18 m，须五段，铸体薄片

Figure  1.  The micro-structure of well Pulu1 under the microscope

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1.2   裂缝产状

根据裂缝面与岩心轴线的夹角或成像测井中测得的裂缝角度，将裂缝分为垂直缝、斜交缝、水平缝。对普光气田东北部陆相岩心中裂缝进行了统计，结果表明：210条裂缝中，低角度裂缝占57.2%, 斜交缝占38.5%，高角度裂缝占4.3%(见图 2a)。

图  2  裂缝特征

a-普陆1井须家河组裂缝产状发育图；b-普陆1井须家河组裂缝充填情况

Figure  2.  Fracture characteristics

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普光气田东北部陆相成像测井全井段显示，裂缝走向以北西、南东向为主。其中，须六和须三段的裂缝走向比较杂乱、无规则，须二、须四及须五段裂缝走向分别以北西、南东和北西向为主。

1.3   裂缝密度

在偏光镜下对普光气田须家河组98块薄片中的裂缝进行了鉴定和统计，见缝频率为76.3%。缝面密度、面长度以及裂缝面孔率发育程度由高到低分别为须四段，须六段和须二段，其中须四段平均线密度达3.7条/片，单个薄片最多可见微裂缝为15条，裂缝面密度最高值0.06条/mm²。另外，详细分析普陆1井岩石铸体薄片资料发现, 普光气田须家河组微裂缝较为发育，但存在显著分布不均的特点。从纵向看，上段微裂缝较下段更为发育。

1.4   裂缝充填物

岩心资料显示，普光东北部陆相裂缝均被填充。根据充填量，可将其分为半充填裂缝和完全充填裂缝两种类型(见图 2b)。陆相裂缝相对海相裂缝，长度、宽度等都明显增加，充填情况也明显严重。对普陆1井取芯岩样中210条裂缝的充填程度进行了统计，发现须二段、须四段及须六段裂缝均遭受了充填，其裂缝内部的充填物主要为碳质和方解石(见图 3)。

图  3  普陆1井裂缝充填物

Figure  3.  Fracture filling of well Pulu1

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2.   叠前地震全方位各向异性裂缝预测

普光气田地震资料品质较好，适合提取叠前全方位各向异性来判断因裂缝在不同方位角所引起的地震波传播异常，由此识别裂缝密度及分析裂缝方向。叠前地震资料可以充分运用不同角度及距离的信息了解裂缝在同一采集点，不同方位、角度等的各项异性信息，大大提高裂缝识别的精度^[16]，而且通过各向异性的不同响应特征，分析裂缝的发育程度和方向。

根据普光气田须家河组陆相沉积地层所特有的岩性特征，对不同角度裂缝进行了模型正演，从图上看(见图 4)，沿裂缝方向振幅随着偏移距的增大而减小。叠前各向异性的计算主要是分析叠前地震振幅、频率衰减随方位角的变化，以及该变化与裂缝之间的关系，进而为裂缝解释提供地球物理方面的依据^[17]。因此，利用宽方位的叠前地震数据，研究纵波振幅随方位角的变化与裂缝的关系，检测纵波通过裂缝体时方位各向异性特征，以此对储层的裂缝方位、裂缝系统的开启程度作出判别^[18~19]。裂缝预测要求地震资料处理能够最大程度保持储层振幅、频率、相位和波形等信息，这种要求和常规基于构造解释的地震资料处理要求有着较大的区别。方位角数据处理就是在在保证覆盖次数、偏移距分布均匀的前提下，把地震数据分成不同方位角数据体、面元规则化、速度分析、叠前时间偏移叠加等方面的处理^[20]。

图  4  须家河组裂缝模型正演模型

Figure  4.  Forward fractured model of XuJiahe formation

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本次采用迭代方式获得偏移速度。首先把叠加速度作为初始模型(见图 5)，对数据进行叠前时间偏移，然后把重新调整后的偏移速度进行第二次偏移，完成新一轮的速度迭代。经过N次迭代计算后，使偏移速度点CIP道集拉平，从而得到收敛满意的时间域偏移速度^[20]。

图  5  迭代计算建立速度体剖面

Figure  5.  Using iterative computations to establish velocity volume section

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2.1   叠前地震资料处理

叠前时间偏移，直接对道集进行归位，把存在于每一记录道中的反射波能量偏移到它的真实位置，实现地震反射波的正确归位。针对普光地区地表起伏比较大，采用CGG处理软件的浮动基准面叠前时间偏移技术。叠前各向异性计算主要是分析叠前地震振幅、频率衰减随方位角的变化，以及该变化与裂缝之间的关系，进而为裂缝解释提供地球物理依据^[19]。因此，利用宽方位的叠前地震数据，研究纵波振幅随方位角的变化与裂缝的关系，检测纵波通过裂缝体时方位各向异性特征，从而对储集层裂缝的方位、裂缝发育的程度作出判别。

2.2   叠前方位角地震属性预测裂缝

方位振幅椭圆的长短轴方向指示裂缝在空间的统计定向，振幅椭圆的扁率大小则代表了地震反射振幅的各向异性强度^[21]。振幅各向异性强度与裂缝的密度有关，裂缝密度越大，各向异性振幅的强度就越大。研究表明，须家河组储层岩性的差异和饱和流体的成份都会影响振幅随方位角变化的强度。因此采用各向异性振幅椭圆的长轴方向代表裂缝方向，振幅椭圆的扁率代表轴线的长度，这样通过振幅随方位角的变化确定了裂缝在空间的定向和地震波振幅各向异性的强度^[21]。裂缝的存在不仅导致了储层弹性性质的各向异性和流体分布的各向异性，还造成了储层渗透率的各向异性。模拟结果表明，须家河组储层裂缝越发育，其含气饱和度越大，地震波的频率随方位角变化就越明显。通过频率随方位角的变化能确定了裂缝造成的地震波衰减各向异性的强度^[19]。为得到频率随方位角的变化在空间的分布，通过小波变换的算法计算各方位角的频率，并对计算的方位角频率进行了方位角的变化分析，得到了频率的方位角椭圆在空间的变化，频率椭圆的扁率大小代表频率的各向异性强度。

2.3   裂缝预测结果

利用步长100 m的裂缝单元走向统计成果，细化了裂缝在个井区的裂缝走向。工区内的裂缝走向主要为北西、南东向，与成像测井结论一致。

三个层段总体裂缝平面发育特征类似：北部裂缝比较发育，以北东向裂缝占绝对优势；中部及南部裂缝呈明显条带状分布，以南东向为主。

须四段裂缝最为发育，其次须六段、须二段。须四段1砂组裂缝最为发育(见图 6)，其次为须四2砂组、3砂组；须二段裂缝发育程度相对较差。

图  6  须四段1砂组裂缝平面发育及走向图

Figure  6.  The fracture plane development and strike of 1 group of the forth XuJiahe formation.

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从裂缝分布平面图上看(见图 6)，裂缝主要分布在断层附近及构造高部位，裂缝发育的程度并不均质，在断层附近或构造高部位附近裂缝的发育程度也是不相同的。通过叠前地震全方位各向异性裂缝预测所获得的裂缝平面分布特征证实该方法对裂缝精细描述较常规地震裂缝识别方法更为有效。

3.   应用效果分析

通过对裂缝分布规律的研究，指导PL1-2H井钻井井位跟踪分析，优化井轨迹设计，确保钻遇更多裂缝储层(见图 7)。PL1-2H井气测显示气层232 m/27层、含气层758 m/27层，测井解释气层69.4 m/14层、差气层464.6 m/54层、含气层5.5 m/4层。优选普陆1-2H井须家河组含气井段内相对集中的6套优质储层段进行试气，试气井段3155~4779.3 m，跨度1624.3 m，其中斜直段和水平段各3套，试气阶段日产气2.9~3.1×10⁴ m³/d。

图  7  普陆1-2H井裂缝性储层发育剖面图

Figure  7.  Fractured Reservoir development of well Pulu 1-2H

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4.   结论

1、普光气田东北部陆相须家河组主要发育裂缝性优质储层。裂缝发育类型主要有粒缘缝、穿粒缝、粒内缝；按产状分为垂直缝、斜交缝和水平缝，其走向主要为北西、南东向，且须四段~须六段裂缝密度较大。

2、普光气田须家河组裂缝须四段裂缝最为发育，主要分布在断层附近及构造高部位，裂缝发育的程度存在较强非均质性，断层和构造高部位附近裂缝发育程度存在较大差异。

3、根据裂缝预测结果所设计普陆1-2H井钻探水平井，获得到了良好的气测结果和试气结果，较好的验证了叠前地震全方位各向异性预测裂缝方法的可行性及预测的准确性。