3.2 潜山裂缝性储层模型正演与分析
为了研究裂缝性储层的响应特征,基于等效介质模型,运用反射率法对裂缝性储层模型进行全方位正演数值模拟,并通过方位振幅、走时差异分析裂缝性储层所引起的各向异性响应变化特征。
由于工区缺少钻进潜山数据,结合邻区测井资料进行岩石物理建模,基于Hudson模型理论,建立如图7所示的HTI等效介质模型,模型参数如表1、2所示。模型从上至下分别为:潜山盖层、裂缝性储层和潜山花岗岩基底(半空间)如图7a。并建立全方位观测系统如图7(b)所示,接收点由12条测线组成,测线方位为0°~360°,每条测线有31个检波器,采样间隔为50 m,最小偏移距为0 m,最大偏移距为1500 m。震源位于盖层顶部中心,采用45 Hz的雷克子波进行正演模拟,采样间隔为0.2 ms,记录长度为1.2 s。裂缝密度的大小往往与油气储量有着紧密的联系,为了进一步研究裂缝密度对地震响应的影响,我们做了三组实验,分别是裂缝密度为0.1、0.05和0.01的裂缝性储层模型。图8、图9、图 10显示了三组不同裂缝密度模型在方位角为0°、30°、60°、90°的炮集记录。由于是对海底潜山储层进行研究,所以横波响应将不被考虑,在记录中能清晰看到裂缝性储层顶界面和底界面的PP波记录。
表1 盖层与基底模型的纵波速度、横波速度、密度以及层厚度Table 1 The P-wave velocity, S-wave velocity, density and layer thickness of caprock and basement model
表2 裂缝储层纵波速度、横波速度、基质密度和层厚度以及裂缝参数Table 2 The P-wave velocity, S-wave velocity, matrix density, layer thickness and fracture parameters of the fractured reservoir
从炮集记录中,难以通过地震响应的差异进行归纳总结,并区分出不同裂缝密度的模型。为了更好的结合各向异性理论,对不同密度裂缝性储层进行地震响应特征分析,我们将对同一反射点的不同方位振幅、走时差异。
由于观测系统的特殊性以及模型为水平等效介质,图8、9、10中的每一个剖面可以看作是未进行NMO处理的共反射点道集。因此,将同偏移距下的不同方位地震道按方位角由小到大排序(0°~360°),放在同一剖面上,可以看作是同一反射点上的方位道集。如图 11所示,(a)、(b)、(c)分别是裂缝密度为0.1、0.05和0.01的模型分别在偏移距为200、400、600、800和1000 m的全方位地震响应。整体上看,当裂缝密度为0.1时,裂缝性储层的上界面呈现振幅各向异性特征(AVAZ),特征随着偏移距(入射角)的增加而加强,走时各向异性特征(VVAZ)也同样随着偏移距的增加而增强。当裂缝密度为0.05时,特征逐渐减弱,裂缝密度为0.01时,在地震记录上已经很难辨别整幅、走时的变化。
为了进一步对各向异性特征详细描述,抽取方位道集中裂缝性储层上界面反射的最大振幅值,以及下界面反射最大振幅的旅行时绘制如图 12、图 13所示的方位各向异性分析图。在图 12中,对于储层模型的上界面,当偏移距为200 m时,振幅曲线(蓝色)趋近于圆,振幅变化不明显,偏移距为1000 m时,振幅曲线(红色)随着方位变化明显,在90°、270°时出现最小值,0°、180°出现最大值,整体形状近似一个椭圆。并随着裂缝密度的降低,振幅曲线也更趋近于一个圆。在图 13中,裂缝性储层底界面有一定的深度,为了丰富入射角信息、凸显各向异性特征,绘制的最大偏移距增加到1500 m,并将原点值设置为经NMO处理后偏移距为1500 m(最大入射角)的走时最小值;可以看出,底界面的走时各向异性特征较于顶界面的振幅各向异性特征更强,曲线受裂缝密度影响变化更明显,当裂缝密度降到0.01时,各入射角的走时差异极小,但也能看出差异。潜山裂缝性储层的裂缝密度对储层各向异性特征的影响具有较高的正相关性,随着裂缝密度的降低,储层各向异性特征减弱。
图7 潜山裂缝正演模型(a)和全方位观测系统(b) Fig.7 Forward modelling model of buried hill fracture(a) and omnidirectional observation system (b)
图8 裂缝密度为0.1时在0°、30°、60°和90°方位的地震记录Fig.8 Seismic records at 0°, 30°, 60°, and 90°azimuths with fracture density of 0.1
图9 裂缝密度为0.05时在0°、30°、60°和90°方位的地震记录Fig.9 Seismic records at 0°, 30°, 60°, and 90°azimuths with fracture density of 0.05
图 10 裂缝密度为0.01时在0°、30°、60°和90°方位的地震记录Fig.10 Seismic records at 0°, 30°, 60°, and 90°azimuths with fracture density of 0.01
图 11 a、b、c分别为裂缝密度为0.1、0.05、0.01在偏移距200、400、600、800、1000 m的地震记录Fig.11 Fig (a), (b) and (c) show the seismic records with fracture densities of 0.1, 0.05 and 0.01 at the offset of 200, 400, 600, 800 and 1000 m, respectively
图 12 a、b、c分别是裂缝密度为0.1、0.05、0.01时,在Top界面的振幅各向异性变化Fig.12 Fig (a), (b) and (c) show the amplitude anisotropy changes at the Top interface with the crack density of 0.1, 0.05, and 0.01, respectively
图 13 a、b、c分别是裂缝密度为0.1、0.05、0.01时,在Bottom界面的旅行时各向异性变化Fig.13 Fig (a), (b) and (c) show the amplitude anisotropy changes at the Bottom interface with the crack density of 0.1, 0.05, and 0.01, respectively