雙反射偏移技術(shù)在南海生物礁灰?guī)r油藏斷層和裂縫預(yù)測中的應(yīng)用*

羅東紅梁衛(wèi)李彬汪瑞良戴建文王愫

(1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司;2.北京安久吉利科貿(mào)有限公司)

雙反射偏移技術(shù)在南海生物礁灰?guī)r油藏斷層和裂縫預(yù)測中的應(yīng)用*

羅東紅1梁衛(wèi)1李彬1汪瑞良1戴建文1王愫2

(1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司;2.北京安久吉利科貿(mào)有限公司)

針對南海A生物礁灰?guī)r油田儲層橫向變化大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地震資料分辨率低，對斷層和裂縫預(yù)測難度大的特點(diǎn)，創(chuàng)新應(yīng)用近年來發(fā)展起來的針對高陡斷面、裂縫帶等界面產(chǎn)生的雙反射波進(jìn)行偏移成像的雙反射偏移技術(shù)，對礁灰?guī)r油藏開展了斷層與裂縫預(yù)測研究，獲得了該油田斷層和裂縫性質(zhì)及分布規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了礁灰?guī)r油藏斷層和裂縫預(yù)測的突破。

雙反射偏移斷層和裂縫預(yù)測生物礁灰?guī)r油藏突破

碳酸鹽巖儲層斷層、裂縫分布的復(fù)雜性、不規(guī)則性以及地震弱響應(yīng)性增加了斷層和裂縫準(zhǔn)確預(yù)測的難度［1］。南海A油田是一個發(fā)育在臺地邊緣的生物礁灰?guī)r地層圈閉油藏(圖1)，其構(gòu)造西南側(cè)受控于一北西—南東走向的臺地邊緣大斷層(斷距大于100 m)，礁體構(gòu)造主軸走向近似平行于臺地邊緣大斷層，礁體高部位兩邊不對稱，向海一側(cè)較陡，向陸一側(cè)具有平緩下傾的趨勢，灰?guī)r頂面最大圈閉幅度81.0 m;基于常規(guī)偏移數(shù)據(jù)體解釋的構(gòu)造內(nèi)部只發(fā)育了幾條小斷層(斷距5～25 m)，平面延伸長度150～200 m，斷層傾角均在50°左右，整體認(rèn)為儲層斷層、裂縫不發(fā)育。南海A礁灰?guī)r油藏內(nèi)部在縱向上可劃分為A、B、C、D四個巖性段，其中A層巖性以不規(guī)則團(tuán)塊狀藻灰?guī)r為主，孔隙發(fā)育，壓實(shí)作用明顯，藻團(tuán)塊破碎;B層巖性整體疏松，以團(tuán)塊狀藻灰?guī)r和藻粘結(jié)—礁角礫灰?guī)r為主，膠結(jié)作用弱;C層以藻粘結(jié)灰?guī)r為主，巖性致密;D層主要為珊瑚礁骨架灰?guī)r，巖性也相對致密。該油藏主要目的層段生物礁體雙程旅行時構(gòu)造幅度在狹長塔礁范圍為34 ms，其余礁體主要部位僅為0～22 ms，厚度規(guī)模有限，同時地震資料分辨率低，使得基于常規(guī)偏移數(shù)據(jù)體的斷層、裂縫識別與解釋結(jié)果具有較大不確定性。

圖1 南海A生物礁灰?guī)r油田整體特征示意圖

筆者針對南海A礁灰?guī)r油田儲層橫向變化大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地震資料分辨率低，斷層、裂縫預(yù)測難度大的特點(diǎn)，創(chuàng)新應(yīng)用近年來發(fā)展起來的針對高陡傾角斷層和裂縫帶偏移成像的雙反射偏移技術(shù)［2］，實(shí)現(xiàn)了礁灰?guī)r油藏斷層、裂縫預(yù)測的突破，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 雙反射偏移處理技術(shù)

雙反射偏移處理的一般過程是采用經(jīng)過預(yù)處理的炮集作為輸入數(shù)據(jù)，但此時不能使用FK和拉冬變換濾波，因?yàn)檫@些濾波方法會嚴(yán)重影響雙反射波能量。本次研究中，速度建模采用精細(xì)疊前深度偏移處理得到的深度域速度模型(地質(zhì)模型)，可大大提高速度模型的精度;確定研究目的層段下方的一次波強(qiáng)反射界面(同相軸)作為雙反射偏移研究的參考面(依據(jù)南海A油田地質(zhì)情況選擇D層(圖1)作為雙反射偏移研究的參考面)，通過雙反射偏移速度掃描和偏移孔徑分析進(jìn)一步精化深度模型，降低一次反射導(dǎo)致的噪音，提高雙反射偏移的成像效果，最終實(shí)施雙反射偏移處理以獲得斷層和裂縫成像的三維數(shù)據(jù)體。

1.1 地震資料品質(zhì)分析

考慮到雙反射波視速度較低的運(yùn)動學(xué)特征，對速度模型和輸入的地震數(shù)據(jù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)控檢查，除了需要認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行野值編輯以外，重點(diǎn)檢查是否做過多道濾波(如FK濾波)、拉冬變換和面波壓制。圖2是多次波衰減前后炮集對比圖，可見壓制多次波處理的炮集對雙反射波(圖2中黃色箭頭所指)有較大的影響，因此實(shí)際處理中須采用沒有做過多次波壓制的炮集。經(jīng)隨機(jī)抽樣檢查，認(rèn)為利用疊前深度偏移速度模型得到的數(shù)據(jù)體成像清晰，分辨率高，雙反射偏移成像的分辨率滿足要求。

圖2 多次波處理前后炮集中雙反射波特征(雙反射波炮集反射特征是基于深度偏移建立的深度模型，利用正演模擬和波場快照技術(shù)識別判斷)

1.2 雙反射偏移速度掃描

在一個垂直界面情況下，雙反射偏移速度掃描是利用垂直界面兩側(cè)的反射波來檢測垂直界面成像的準(zhǔn)確性。如圖3所示，如果速度偏低，垂直界面的成像位置將向炮點(diǎn)方向靠近;如果速度偏高，垂直界面的成像位置則向遠(yuǎn)離炮點(diǎn)方向偏離;當(dāng)速度正確時，從垂直界面兩側(cè)得到的成像結(jié)果處于三維空間的相同位置，此時雙反射偏移最收斂，成像最清晰。

1.3 雙反射偏移孔徑參數(shù)分析

選擇正確的孔徑參數(shù)對于排除偏移求和過程中由基底界面一次反射所導(dǎo)致的偏移噪音是至關(guān)重要的，根據(jù)PSDM深度模型可以確定一個管狀傳播的束狀結(jié)構(gòu)孔徑參數(shù)，孔徑的嚴(yán)格控制是壓制由一次反射帶來假象的關(guān)鍵。

偏移孔徑是雙反射偏移成像的關(guān)鍵參數(shù)，其選擇的原則為在輸入盡可能多的成像數(shù)據(jù)與屏蔽盡可能多的噪音數(shù)據(jù)之間確定一個平衡點(diǎn)，最終選擇的炮檢距范圍即為偏移孔徑參數(shù)。最佳孔徑參數(shù)應(yīng)使成像和壓噪效果良好。為了進(jìn)一步落實(shí)最佳孔徑參數(shù)，在南海A礁灰?guī)r油田選取有代表性的區(qū)域進(jìn)行孔徑參數(shù)掃描，掃描區(qū)間為1 500～2 500 m，步長100 m。掃描結(jié)果表明，在偏移孔徑為2 000 m左右時，可獲得最佳的成像效果(圖4)。

圖3 雙反射偏移速度掃描［2］(a、b為不同觀測位置成像剖面，圖中紅色箭頭表示炮點(diǎn)位置;c為不同速度成像位置)

圖4 南海A礁灰?guī)r油田不同偏移孔徑的雙反射偏移結(jié)果對比圖

1.4 雙反射偏移處理

通過多次交互分析、迭代處理，在獲得較合理的速度模型和偏移孔徑參數(shù)后，實(shí)施最終的雙反射偏移處理。

圖5a為南海A礁灰?guī)r油田雙反射偏移去噪前的沿A層切片，圖中南北方向上受地震采集腳印影響噪音水平相對較高，信噪比低，雙反射偏移成像與采集腳印混雜在一起，解釋困難;而東西方向上的雙反射波成像能量強(qiáng)，連續(xù)性好，易于解釋。本次雙反射偏移處理中，各種噪音能量遠(yuǎn)大于雙反射波能量，因此處理中加大了噪音(干擾波)分析力度，最終尋找到了合適的去噪方法，濾波后獲得了去噪后的雙反射偏移數(shù)據(jù)體(圖5b)。對比去噪前后的沿A層切片圖，去噪后采集腳印去除干凈，信噪比顯著提高(但可能存在南北方向的有效波也被當(dāng)作噪音去除掉的風(fēng)險)。

圖5 南海A礁灰?guī)r油田去噪前后雙反射偏移數(shù)據(jù)體沿A層切片斷層、裂縫解釋結(jié)果對比圖(偏移孔徑為2 000 m)

2 在南海生物礁灰?guī)r油藏斷層和裂縫預(yù)測中的應(yīng)用效果

本次研究中，針對南海A礁灰?guī)r油藏的實(shí)際特點(diǎn)，優(yōu)選了井震結(jié)合多數(shù)據(jù)體、多種技術(shù)的綜合解釋方案:綜合雙反射解釋結(jié)果及深度偏移沿層相干、傾角屬性，通過與常規(guī)解釋結(jié)果對比，并結(jié)合鉆井和地震等信息進(jìn)行聯(lián)合分析，總結(jié)、提高地質(zhì)認(rèn)識。依據(jù)雙反射偏移斷層、裂縫解釋結(jié)果，結(jié)合構(gòu)造特征、礁體分布特征、油水關(guān)系等信息，在平面上將研究區(qū)劃分為4個區(qū)域(圖5)，其中Ⅰ區(qū)為A1井區(qū)，為狹長的、受臺地邊緣斷層控制的塔礁發(fā)育區(qū);Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)為礁灰?guī)r主要含油范圍內(nèi)塔礁北部區(qū)域;Ⅳ區(qū)為油田北部無井控制區(qū)域，是潛在含油區(qū)。

圖6為南海A礁灰?guī)r油田深度偏移數(shù)據(jù)體沿A層的相干圖及傾角梯度圖，可以看出:Ⅰ區(qū)受臺地邊緣斷層控制，隨著海進(jìn)礁體不斷持續(xù)生長，構(gòu)造幅度大，構(gòu)造傾角較陡，呈低相干屬性特征(圖7)，綜合雙反射偏移解釋結(jié)果，認(rèn)為該區(qū)斷層裂縫基本不發(fā)育或發(fā)育幾率較小。

Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)雙反射偏移解釋斷層主要分為2類。一類為北西—南東向，分布在構(gòu)造北翼，與南部邊緣斷層基本平行，對比該油田沿A層的相干圖、傾角梯度及雙反射斷層裂縫解釋結(jié)果與深度偏移振幅及測井信息綜合對比圖(圖7)，特征基本一致;雙反射偏移解釋的斷層延伸長度在500～1 500 m，規(guī)模比構(gòu)造解釋結(jié)果略大;分析認(rèn)為該區(qū)域斷層主要為構(gòu)造成因，斷距規(guī)模不大。另一類為南西—北東向，該類斷層走向與采集腳印斜交;受此影響，在降噪處理中被去除，圖6b中Ⅱ區(qū)亦顯示此類異常現(xiàn)象;沿A層振幅屬性特征(圖7)為南北向低值(圖7左圖紅色區(qū)域)，A4H水平井在深度2 845.0 m以下，中子孔隙度大于45%，密度小于2 g/cm3，該井位置對應(yīng)紅色區(qū)域東部邊界，對應(yīng)的地震剖面地震反射時間厚度明顯增大。綜合分析認(rèn)為，Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)儲層厚度較大，礁體較發(fā)育;由于階段性海退，遭受淡水淋漓、溶蝕作用而呈高孔隙度、低密度物性特征，局部可能存在溶洞;雙反射偏移斷層或裂縫特征可能為南北巖性變化界面響應(yīng);該區(qū)域是油田產(chǎn)能主要貢獻(xiàn)區(qū)，開發(fā)過程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

3 結(jié)束語

雙反射波偏移技術(shù)主要是針對垂直界面的地震波的二次反射波偏移成像技術(shù)，成像結(jié)果主要反映具有一定厚度的地下垂直帶及其與圍巖介質(zhì)差異性變化的大小，對小斷距斷層乃至無斷距斷層和裂縫帶都有較好的識別能力。對于具有復(fù)雜斷層和裂縫分布特征的生物礁灰?guī)r油藏來說，雙反射偏移技術(shù)不僅能識別常規(guī)方法識別的小斷層，而且能夠識別常規(guī)方法難以識別的斷裂和裂縫發(fā)育帶、高滲透帶以及巖性分界面，實(shí)現(xiàn)了礁灰?guī)r油藏裂縫預(yù)測方法的突破，對于提高礁灰?guī)r油氣藏地質(zhì)認(rèn)識，改善開發(fā)效果提供了有利的技術(shù)支持。

［1］高云峰，李緒宣，陳桂華，等．裂縫儲層地震預(yù)測技術(shù)在錦州25-1南潛山的應(yīng)用研究［J］．中國海上油氣，2008，20(1):22-27．

［2］王愫．雙反射偏移(DWM)技術(shù)介紹及應(yīng)用［J］．巖性油氣藏，2008，20(2):78-82．

An application of duplex wave migration to predicting faults and fractures in oil reservoirs of reef limestone，South China Sea

Luo Donghong1Liang Wei1Li Bin1Wang Ruiliang1Dai Jianwen1Wang Su2
(1．Shenzhen Branch of CNOOC Ltd．，Guangdong，518067; 2．Beijing Unusual Science and Trade Ltd．，Beijing，100088)

For reef limestone oilfield A in South China Sea，it is quite difficult to predict faults and fractures，due to its large lateral changes of reservoir，complex internal configuration and lower seismic resolution．Therefore，a recently-developed technique of duplex wave migration(DWM)was innovationally applied to predicting faults and fractures in the oil reservoirs of oilfield A，because this technique can make migration imaging of double reflections from high-angle fault planes and fracture zones．This application has revealed the distribution of faults and fractures in the oilfield，and resulted in a breakthrough of fault and fracture prediction by this technique in reef limestone reservoirs．

duplex wave migration(DWM);fault and fracture prediction;oil reservoir of reef limestone; breakthrough

2011-10-08改回日期:2011-11-22

(編輯:周雯雯)

*“十一五”國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”子課題“海相礁灰?guī)r稠油油藏(特)高含水期精細(xì)開發(fā)技術(shù)研究(編號: 2008ZX05024-004-010)”礁灰?guī)r斷層與裂縫預(yù)測專項技術(shù)研究成果。

羅東紅，男，教授級高級工程師，1983年畢業(yè)于原西南石油學(xué)院，1999年獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為中海石油(中國)有限公司深圳分公司開發(fā)總師，主要從事海洋石油開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)的研究和管理工作。地址:廣東省深圳市蛇口工業(yè)二路1號海洋石油大廈B座(郵編: 518067)。電話:0755－26022338。E-mail:luodh@cnooc．com．cn。