近海復(fù)雜斷塊區(qū)地震成像及儲層精細(xì)描述關(guān)鍵技術(shù)研究
——以南海西部北部灣盆地潿12-1油田為例

劉愛群，赫建偉，陳殿遠(yuǎn)，王麗君，魯統(tǒng)祥

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司研究院，廣東湛江524057）

近海復(fù)雜斷塊區(qū)地震成像及儲層精細(xì)描述關(guān)鍵技術(shù)研究
——以南海西部北部灣盆地潿12-1油田為例

劉愛群，赫建偉，陳殿遠(yuǎn)，王麗君，魯統(tǒng)祥

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司研究院，廣東湛江524057）

南海西部潿12-1油田為近海復(fù)雜斷塊型油田，具有目的層段斷層復(fù)雜、儲層縱橫向分布規(guī)律和連通性復(fù)雜、儲層非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，另外因地震成像不清，給前期勘探和后期油藏開發(fā)帶來極大困難。針對以上難點(diǎn)，從地震資料成像處理技術(shù)、解釋性成像處理技術(shù)和油藏地質(zhì)建模技術(shù)等方面展開研究，提出了疊前成像處理及目標(biāo)成像處理的研究思路，利用疊前各向異性深度偏移、優(yōu)勢道疊加與疊后分頻成像及擴(kuò)散濾波等技術(shù)和方法，取得了較好的成像效果，形成了復(fù)雜斷塊油田地震成像關(guān)鍵技術(shù)系列。該研究成果不僅對潿12-1油田下一步的開發(fā)部署與調(diào)整具有指導(dǎo)意義，而且對其他復(fù)雜斷塊型油氣田的勘探開發(fā)也具有一定的推廣價值。

復(fù)雜斷塊；地震處理；地震分頻；擴(kuò)散濾波；地震融合

0 引言

潿12-1油田是南海西部北部灣盆地近海區(qū)儲量規(guī)模較大的油田之一，為典型的復(fù)雜斷塊型油田。與陸上油田相比，近海區(qū)復(fù)雜斷塊型油田地震資料品質(zhì)普遍較差，勘探程度相對較低。針對這類油田的勘探開發(fā)，前人做了大量探索性的研究，并逐步發(fā)展和完善了適合近海地區(qū)不同地質(zhì)條件下復(fù)雜斷塊型油田的勘探開發(fā)技術(shù)［1-2］。

在開發(fā)近海區(qū)復(fù)雜斷塊型油田方面，許多學(xué)者做了大量研究并取得了較大進(jìn)展［3-5］，主要表現(xiàn)在以下方面：①通過對地震資料的高分辨率處理，使其垂向分辨率得到明顯提高，實現(xiàn)了利用地震資料對儲層砂體的精細(xì)刻畫與描述；②相干體斷層識別技術(shù)的有效使用，極大地提高了利用地震資料識別斷層的能力及斷層解釋的精度，為以斷層作為油藏主控因素的斷塊型油田的開發(fā)提供了準(zhǔn)確的資料；③在地質(zhì)建模及油藏研究中，沉積相控制下的儲層預(yù)測技術(shù)、復(fù)雜斷層建模技術(shù)、地震約束下的油藏數(shù)值模擬和歷史擬合技術(shù)等的廣泛應(yīng)用，極大地提高了地質(zhì)建模和油藏描述的精度。但是，上述這些方法普遍都只是針對某一問題，單一圍繞疊前或疊后地震資料進(jìn)行研究，不能夠?qū)崿F(xiàn)疊前與疊后地震資料處理解釋一體化的思想。鑒于此，筆者以潿12-1油田為對象，圍繞近海區(qū)復(fù)雜斷塊型油田面臨的難點(diǎn)問題，從地震資料處理技術(shù)、復(fù)雜斷塊地區(qū)目標(biāo)成像處理和剩余油分布描述技術(shù)等方面展開研究，以期形成一套適用于復(fù)雜斷塊型油田地震成像的關(guān)鍵技術(shù)系列。

1 潿12-1油田地震資料處理面臨的難點(diǎn)

目前，陸上的復(fù)雜斷塊油田勘探程度普遍較高，但近海復(fù)雜斷塊區(qū)地震資料具有一定的特殊性，使得陸上油田處理技術(shù)在海上復(fù)雜斷塊區(qū)不適用。海上震源、接收器和觀測系統(tǒng)與陸上的存在較大差異，海水對地震波的振幅、相位和頻率特性具有一定的影響，其地震資料的干擾波類型也與陸上的存在較大差異［6］，所以本次研究主要針對近海地震資料自身特點(diǎn)展開。

潿12-1油田目的層段斷層極為發(fā)育，常規(guī)地震資料和單一（疊前或疊后）地震資料難以滿足開發(fā)目標(biāo)日益復(fù)雜化的需求，在目標(biāo)評價中主要存在以下突出問題：①儲層的平面展布規(guī)律及縱向疊置關(guān)系認(rèn)識不清，開發(fā)難度較大；②斷層識別與解釋具有多解性，斷層面與斷塊的分布規(guī)律認(rèn)識不清，增加了精確落實構(gòu)造的難度；③由于斷層較發(fā)育、斷距較大，且不同斷層的斷距存在很大差異，地層層速度在縱橫向上的變化均較大且缺乏規(guī)律，用常規(guī)的速度建模方法難以求得準(zhǔn)確的地層速度，影響了構(gòu)造成圖的精度；④斷層的復(fù)雜化影響了儲層預(yù)測的精度（圖1）。潿12-1油田地震資料處理面臨的突出問題有：①陡傾角斷層普遍發(fā)育，斷層準(zhǔn)確成像難度較大；②地震反射波經(jīng)常存在復(fù)雜的非雙曲線動態(tài)時距曲線特征，地震資料的高頻部分衰減較快，使得中深部地層有效反射的能量較弱；③錯綜復(fù)雜的斷層使得地震射線傳播路徑更為復(fù)雜，地震成像不清，地震同相軸常表現(xiàn)為波狀彎曲或破碎狀（圖1）。

圖1 斷面成像不清典型地震剖面Fig.1 Typical seism ic profiles show ing unclear imaging

2 地震資料處理技術(shù)研究

針對潿12-1油田構(gòu)造變化復(fù)雜的特點(diǎn)，采用了以下處理流程：通過高保真地震資料前置預(yù)處理，提高地震信息的可靠性；采用疊前時間偏移處理，得到較準(zhǔn)確的時間域構(gòu)造成像資料以及均方根（RMS）速度場；經(jīng)反復(fù)的迭代運(yùn)算，建立精確的速度-深度模型；利用疊前深度偏移處理，實現(xiàn)共反射點(diǎn)地震資料偏移歸位［7］，解決地層速度橫向變化劇烈、構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)的地震成像問題。

2.1 高保真前置預(yù)處理

地震資料的分辨能力與地震子波有關(guān)，具體地說就是地震子波的頻帶寬度、延續(xù)時間及子波形狀控制著地震資料的分辨率［8］。地震的分辨能力主要取決于子波的中心頻率和頻帶寬度，當(dāng)子波的相位數(shù)一定時，頻率越高，子波的延續(xù)時間越短，分辨能力則越高；應(yīng)當(dāng)明確子波脈沖的突出程度主要取決于頻帶寬度、倍頻程和高頻成分這三大因素，而不僅僅是頻率成分的高低。

地震子波處理的主要目的是消除儀器響應(yīng)、虛反射及氣泡等因素對地震子波的影響。此時，需要利用在海上記錄的遠(yuǎn)場子波或其他方式獲得的子波，求出一個反子波并用于地震記錄道。利用遠(yuǎn)場子波處理技術(shù)，不僅可有效消除氣泡的尾巴效應(yīng)，同時也可壓制低頻成分的干擾，進(jìn)而提高有效頻帶寬度。

海洋地震資料通常存在海底多次波和層間多次波［9］。由于多次波的存在，導(dǎo)致地震資料的信噪比降低，地震成像的精度受到不同程度的影響。對于這類問題，可采用F-K濾波、拉東變換、預(yù)測反褶積和基于波動方程的預(yù)測減去法來加以解決。

2.2 疊前深度偏移

利用二維地震正演模擬對比分析疊前深度偏移與疊前時間偏移在潿12-1油田應(yīng)用的可行性及合理性。對比二者的正演結(jié)果（圖2）可以看出，疊前深度偏移的收斂和聚焦效果更好，特別是在速度劇變及大傾角地區(qū)的效果更為明顯。

圖2 疊前時間偏移道集（a）與疊前深度偏移道集（b）效果對比圖Fig.2 Com parison between pre-stack timem igration gathers（a）and pre-stack depthm igration gathers（b）

測井聲波速度與地震速度譜速度這2種數(shù)據(jù)來自不同的儀器系統(tǒng)或采集系統(tǒng)，二者之間必然存在一定的誤差。由于聲波測井儀在井中測量，其測量結(jié)果基本接近真實的地層速度，而根據(jù)速度譜資料得到的速度數(shù)據(jù)通常用于表征地層速度的變化趨勢，其精度相對較低，因此在建立速度模型時需要用測井聲波速度對地震速度譜速度進(jìn)行校正。速度校正的基本步驟為：①對聲波時差測井資料做環(huán)境校正和標(biāo)準(zhǔn)化處理，并將聲波時差轉(zhuǎn)換成地層層速度；②對地震資料做去除噪音及去除多次波等處理，形成超道集速度譜；③參照道集的層拉平效果，并結(jié)合地震層位信息，對速度譜資料進(jìn)行解釋并得到均方根速度，利用Dix公式將其轉(zhuǎn)換成層速度［10］；④以時間域地震資料的分層數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，對比分析測井層速度與地震速度譜層速度的差異，求出井點(diǎn)處不同層段的速度校正量；⑤利用井點(diǎn)處的校正量對其他地震道的速度譜速度進(jìn)行校正，最終建立高精度的層速度-深度模型。

利用精確的層速度-深度模型在全區(qū)進(jìn)行疊前深度偏移成像處理。因疊前深度偏移算法可保證復(fù)雜斷塊區(qū)地層反射點(diǎn)的精確聚焦，同時克服了速度在縱橫向上劇烈變化的影響，使得疊前深度偏移道集同相軸平直（參見圖2），實現(xiàn)了同相軸的同相疊加。另外，在疊加剖面上可以看出疊前深度偏移具有較好的成像效果，尤其是在陡傾角斷層成像時，斷點(diǎn)更加清晰，所反映的各種地質(zhì)特征也更加清楚（圖3）。因此，疊前深度偏移處理技術(shù)在復(fù)雜構(gòu)造區(qū)，尤其是速度橫向變化較大地區(qū)的地震資料處理中具有優(yōu)勢，可作為精細(xì)勘探開發(fā)的核心技術(shù)。

圖3 疊前時間偏移（a）與疊前深度偏移（b）剖面效果對比圖Fig.3 Comparison between pre-stack timem igration profile（a）and pre-stack depthm igration profile（b）

3 復(fù)雜斷塊區(qū)目標(biāo)成像處理

利用疊前深度偏移資料，結(jié)合復(fù)雜斷塊區(qū)斷層的實際特點(diǎn)，可實現(xiàn)對目標(biāo)體的疊后成像處理。

3.1 分頻成像處理

不同地質(zhì)體具有不同的成像頻帶，不同頻帶的子波剖面則表現(xiàn)出不同的地質(zhì)沉積特征，對地震剖面進(jìn)行分頻處理，可突出反映不同厚度和規(guī)模地質(zhì)體的變化。本次研究不僅對單頻的調(diào)諧現(xiàn)象進(jìn)行了分析，而且對窄頻帶的調(diào)諧現(xiàn)象也進(jìn)行了分析，因此采用的方法較一般意義上的譜分解方法效果更好。實際資料處理結(jié)果表明，對原始地震剖面做分頻成像處理后，成像效果得到明顯改善，各油組的接觸關(guān)系更加清晰，斷層特征更加明顯。在50 Hz分頻地震剖面上，斷層成像效果得到明顯改善，所顯示的小斷層也更加清晰（圖4）。

圖4 分頻成像對小斷層的識別效果對比圖Fig.4 Identification of sm all faultsby frequency division imaging spectraldecom position

3.2 擴(kuò)散濾波處理

擴(kuò)散濾波處理方法是能夠保留地層接觸關(guān)系和地層傾角的一種地震濾波方法，其去除噪音的功能較強(qiáng)，同時也不影響地震資料的橫向分辨率，有利于表征古地貌的變化，給傾角、方位角和相干等地震屬性的提取提供了基礎(chǔ)［11］。在擴(kuò)散濾波方程中，通過引入結(jié)構(gòu)張量可獲取地震資料中的局部結(jié)構(gòu)信息，并由結(jié)構(gòu)信息來設(shè)計方程的擴(kuò)散張量，即不同方向采用不同的擴(kuò)散系數(shù)，可達(dá)到在去除噪音的同時保護(hù)邊緣結(jié)果不受影響的目的。擴(kuò)散濾波處理方法的實現(xiàn)過程包括：利用結(jié)構(gòu)張量獲取地震資料的局部信息；根據(jù)結(jié)構(gòu)張量來設(shè)計方程的擴(kuò)散張量［12］。對比原始地震相干切片和經(jīng)擴(kuò)散濾波處理后的相干切片（圖5）可以看出，經(jīng)擴(kuò)散濾波處理后的相干切片地震噪聲得到有效壓制，地層的有效信息得到較好的保護(hù)甚至部分得到增強(qiáng)，非常有利于對斷層成像和解釋的研究。

圖5 擴(kuò)散濾波處理效果對比圖Fig.5 Comparison of diffusion filteringeffects

實際資料應(yīng)用表明，擴(kuò)散濾波處理方法能保留不同油組的接觸關(guān)系并使地層反射的傾角保持不變，具備了保幅濾波功能。

4 復(fù)雜斷塊地區(qū)剩余油分布描述技術(shù)研究

4.1 地震屬性約束的動態(tài)連通性分析

在油田注水開發(fā)中，地震屬性動態(tài)連通性分析方法通過注入水的波動來預(yù)測注水井和生產(chǎn)井之間的關(guān)系。當(dāng)流態(tài)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，其關(guān)系可以通過線性關(guān)系表達(dá)，求解這些關(guān)系函數(shù)［13-16］，便可以確定井間的動態(tài)連通性。結(jié)合地震屬性的空間分布特征，一方面可以進(jìn)一步解釋地震屬性的連通特征，而另一方面依據(jù)屬性的空間關(guān)系，可以進(jìn)一步修正動態(tài)聯(lián)系系數(shù)。

4.2 油藏模型和地震融合

與時間相關(guān)的三維地震時移地震是油田評價與開發(fā)階段重要的地震勘探方法。將油藏模型與時移地震數(shù)據(jù)及模型相結(jié)合，就可以直接整合三維地震數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)來進(jìn)一步更新模型，確定剩余油氣的分布區(qū)域［17-21］。通過地震-動態(tài)直接融合的方法，將地震數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)合起來描述油藏特征，能夠很好地擬合觀測數(shù)據(jù)，并獲得精確的油藏剩余油模型。基于油藏模型的剩余油分布研究，采用經(jīng)歷史擬合后的油藏模型，并結(jié)合動態(tài)分析，便可確定剩余油氣分布范圍。在復(fù)雜斷塊油田地震成像及儲層精細(xì)描述關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)生產(chǎn)實際設(shè)計了8口調(diào)整井，其中2012年完鉆4口井，2013年完鉆2口井，均獲得油氣發(fā)現(xiàn)，另外2口井將于2014年開鉆。

5 結(jié)論及認(rèn)識

（1）速度模型的準(zhǔn)確與否對深度偏移成像質(zhì)量的影響極大。擴(kuò)散濾波處理方法是一種能保留地震反射傾角和地層接觸關(guān)系的濾波方法，去噪功能強(qiáng)但不影響地震資料的橫向分辨率，有利于地層接觸關(guān)系研究以及建立精確的地層格架。

（2）利用擴(kuò)散濾波數(shù)據(jù)體進(jìn)行傾角、相干及方位角等地震屬性分析，可提高小斷層的解釋精度。利用地震屬性約束的動態(tài)連通性分析和油藏模型的一體化研究技術(shù)以及對油藏模型的歷史擬合分析，可預(yù)測剩余油的分布規(guī)律。

（3）疊前深度偏移技術(shù)在構(gòu)造復(fù)雜且速度橫向劇變地區(qū)的資料處理中應(yīng)用潛力較大，分頻成像處理和擴(kuò)散濾波處理是疊后資料目標(biāo)處理的有效方法，是精細(xì)勘探開發(fā)的技術(shù)保障。本次研究初步形成了一套復(fù)雜斷塊油田地震成像及儲層精細(xì)描述技術(shù)系列，對類似油田具有良好的推廣應(yīng)用價值。

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（本文編輯：于惠宇）

Key technologiesof seism ic imaging and reservoir description for offshore com p lex faultblock:A case study from W ei12-1Oilfield in Beibu Gulf Basin

LIU Aiqun，HAO Jianwei，CHEN Dianyuan，WANG Lijun，LU Tongxiang
（Research Institute，Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd.，Zhanjiang 524057，Guangdong，China）

Wei12-1Oilfield isa complex faultblock oil field offshorewestern South China Sea,and it is characterized by complex objective interval fault,complicated reservoir distribution,complicated connectivity and strong heterogeneity. The seismic imaging isunclear,which bringsgreatdifficulties to the previousexploration and later reservoir development. This paper carried outstudies from the aspects of seismic data imaging processing techniques,interpretative imaging technology and geologicalmodeling,proposed ideas of pre-stack imagingand target imaging processing,and obtained good imaging results by using techniques andmethods,auch as pre-stack anisotropy depthmigration,advantage trace stacking and post-stack frequency imaging and diffusion filtering,and formed a series of key techniques of seismic imaging for complex faultblock oiland Gas field.These research results notonly have a guiding significance to the further development,deploymentand adjustment in Wei12-1Oilfield,butalso have certain popularization value for theexplorationand developmentin other complex faultblock oiland gas field.

complex faultblock；seismicprocessing；seismic frequencydivision；diffusion filtering；seismic fusion

P631.4 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

A

1673-8926（2014）01-0100-05

2013-08-19；

2013-09-22

國家“十二五”重大專項“鶯瓊盆地高溫高壓天然氣成藏主控因素與勘探方向”（編號：2011ZX05023-004）和“南海北部深水區(qū)潛在富生烴凹陷評價”（編號：2011ZX05025-002）聯(lián)合資助

劉愛群（1981-），男，碩士，工程師，主要從事綜合地球物理研究工作。地址：（524057）廣東省湛江市坡頭區(qū)22號信箱湛江分公司研究院。電話：（0759）3912435。E-mail：liuaq@cnooc.com.cn。