純縱波提取技術(shù)在大民屯凹陷砂礫巖體儲(chǔ)層預(yù)測中的應(yīng)用

徐振旺，王曉光，雷文文

朱孔斌，郭峰，劉太偉

(中石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010)

大民屯凹陷位于遼河坳陷東北部，面積約為800km2，是一個(gè)“小而肥”的富油氣凹陷[1,2]。在凹陷發(fā)育早期(古近系沙河街組四段(以下簡稱“沙四段”)沉積時(shí)期)，西側(cè)隆起區(qū)物源入湖，在湖盆邊緣凹槽區(qū)形成了一系列朵狀扇三角洲，由南向北依次為前進(jìn)、平安堡、安福屯、興隆堡和三臺(tái)子5大扇體。扇體直接入湖，與烴源巖緊密接觸，優(yōu)勢巖相有利于油藏的形成[3]。沙四段是大民屯凹陷最主要的生油層系，一直以來都是勘探工作的重點(diǎn)，廣泛分布的暗色泥巖和油頁巖為沙河街組三段及潛山的油氣成藏提供了堅(jiān)實(shí)的生油基礎(chǔ)，同時(shí)也為沙四段的砂礫巖儲(chǔ)層形成自生自儲(chǔ)型巖性油藏提供了有利條件。研究人員總結(jié)出了“陡岸控砂、相帶控儲(chǔ)、物性控藏”[4]的油氣成藏認(rèn)識(shí)，將沙四段劃分為上、下2個(gè)亞段，并將沙四下亞段巨厚砂礫巖體儲(chǔ)層劃分為3個(gè)期次。多年的勘探證實(shí)，該地區(qū)的砂礫巖體具有近源混雜堆積的特點(diǎn)，砂體分布縱向厚度大,橫向變化快，且地震資料的品質(zhì)較差，給儲(chǔ)層預(yù)測帶來較大困難，嚴(yán)重影響了后續(xù)勘探工作的開展。

研究區(qū)以往采用的是水平疊加后的地震純波資料進(jìn)行后續(xù)的儲(chǔ)層預(yù)測工作，但是經(jīng)過長期的實(shí)踐證實(shí)，水平疊加技術(shù)存在一些缺陷[5]。水平疊加的目的是為了提高地震資料的信噪比，但是在構(gòu)造復(fù)雜、動(dòng)較正速度不準(zhǔn)確、偏移距太大等情況下，動(dòng)校正之后的疊前道集常常存在一定的剩余時(shí)差，因而水平疊加會(huì)使得地震資料的頻率降低和振幅失真，即使疊前道集完全平直，流體或者巖性差異產(chǎn)生的AVO(振幅隨偏移距的變化)效應(yīng)也會(huì)降低地震資料的分辨率和準(zhǔn)確度，所以疊后地震資料并不是真正意義上的“自激自收”[6,7]。

純縱波提取技術(shù)能夠克服地震純波資料水平疊加后的缺點(diǎn)，有效去除AVO效應(yīng)，獲取零炮檢距的地震資料，為后續(xù)地震反演提供高分辨率的地震資料，提高地震反演的精度，從而使儲(chǔ)層預(yù)測的結(jié)果更加真實(shí)可靠[8～16]。為此，筆者利用純縱波提取技術(shù)對(duì)大民屯凹陷砂礫巖體進(jìn)行了儲(chǔ)層預(yù)測。

1 純縱波提取技術(shù)基本原理及模型驗(yàn)證

1.1 基本原理

目前，主要利用全疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行地震解釋、反演、屬性分析等，通常是將偏移后的CRP(共反射點(diǎn))道集運(yùn)用道集平均或者加權(quán)平均方法來獲得全疊加地震數(shù)據(jù)，具體計(jì)算公式為：

(1)

式中：y為全疊加地震數(shù)據(jù)；n為角道集個(gè)數(shù)；S(θ′)為某一反射點(diǎn)的CRP道集的振幅；θ′為縱波入射角；k為道集權(quán)重因子；下標(biāo)i為角道集序號(hào)。

從式(1)中可以看出，全疊加地震資料具有一定的平均效應(yīng)，雖然會(huì)提高地震資料的信噪比，但是全疊加地震資料并不是真正的零炮檢距地震資料，會(huì)降低地震資料的分辨率，從而影響后續(xù)地震解釋和分析的準(zhǔn)確性。

Aki&Richards縱波反射系數(shù)Rpp(θ)的近似方程為：

(2)

對(duì)式(2)進(jìn)行簡化，可得：

(3)

通常縱波垂直入射的反射系數(shù)Rp為：

(4)

所以式(4)可以表示為：

(5)

同理，橫波垂直入射的反射系數(shù)Rs為：

(6)

將式(5)和式(6)代入式(3)，可得：

(7)

然后將疊前CRP道集直接當(dāng)作Rpp(θ)，從而得到純縱波提取的計(jì)算公式：

(8)

式中：Spp(θ)為疊前CRP道集；Sp=Rp×Wt為純縱波數(shù)據(jù)；Ss=Rs×Wt為橫波數(shù)據(jù)；Sd=Rd×Wt為密度數(shù)據(jù);Rd=Δρ/ρ；Wt為地震子波。

(9)

圖1 模型試驗(yàn)及結(jié)果

在已知3個(gè)角度的地震疊加道集的基礎(chǔ)上，可以將確定的Sp轉(zhuǎn)化成線性代數(shù)中的正定問題，即可求得準(zhǔn)確的Sp。由于在計(jì)算過程中，沒有去掉地震子波，所得到的Sp為真正的縱波數(shù)據(jù)，并且去除了AVO效應(yīng)的干擾，以及不存在任何人為因素，所以純縱波數(shù)據(jù)比傳統(tǒng)的全疊加數(shù)據(jù)效果更好，分辨率更高。

1.2 模型驗(yàn)證

為了驗(yàn)證純縱波提取技術(shù)的有效性，該次研究引入了Jason公司的wedge模型(見圖1(a))及其正演數(shù)據(jù)，利用純縱波提取技術(shù)對(duì)近、中、遠(yuǎn)道疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到純縱波地震數(shù)據(jù)。處理后的全疊加數(shù)據(jù)剖面與純縱波數(shù)據(jù)剖面(見圖1(b)、(c))進(jìn)行對(duì)比，純縱波地震資料的頻帶明顯變寬，剖面的分辨率也得到明顯提高；通過與原始速度模型(時(shí)間域)(見圖1(a))對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，純縱波數(shù)據(jù)可以克服疊加調(diào)諧效應(yīng)，一些原本相互干涉而無法識(shí)別的尖滅點(diǎn)(黑色箭頭處)的地震反射被分開，剖面上展現(xiàn)出了更多的構(gòu)造細(xì)節(jié)，并且較清晰地體現(xiàn)在地震剖面上。

2 實(shí)際資料處理

2.1 純縱波提取技術(shù)處理

研究區(qū)目的層段的地震資料主頻為20Hz，速度約為2750m/s，理論分辨率約為34.375m，屬于典型的低分辨率、低信噪比地震資料。上述特征導(dǎo)致砂礫巖體及有效儲(chǔ)層的刻畫難度非常大(見圖2(a)、圖3(a))，因此需要提高原始地震資料的主頻，拓寬頻帶，為后續(xù)地震反演提供高分辨率的地震資料，從而提高儲(chǔ)層預(yù)測的精度。通過道集切除、殘余多次波去除、隨機(jī)噪聲去除、剩余時(shí)差校正、部分疊加等處理后，再利用純縱波提取技術(shù)對(duì)3個(gè)角度的疊加道集進(jìn)行處理，得到純縱波地震剖面(見圖2(b)、圖3(b))?？梢钥闯?，純縱波地震剖面具有更高的地震分辨率，同相軸能量更強(qiáng)，構(gòu)造細(xì)節(jié)刻畫更精細(xì)；其頻譜比原始地震剖面的主頻更高，頻帶更寬(見圖2(c)、(d)，圖3(c)、(d))。

圖2 主測線10890剖面處理前后及其頻譜對(duì)比

圖3 聯(lián)絡(luò)測線6444剖面處理前后及其頻譜對(duì)比

2.2 反演效果分析

傳統(tǒng)的波阻抗反演雖然能夠有效預(yù)測出砂礫巖體，但對(duì)有效儲(chǔ)層的預(yù)測存在很大難度。該研究選用了基于小波變換的擬聲波重構(gòu)技術(shù)，重構(gòu)的擬聲波考慮了地層背景速度的低頻信息，能夠真實(shí)地反映地層信息[11～16]。實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)，自然電位對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層的含油性有較好的響應(yīng)。因此，從原始自然電位曲線出發(fā)，經(jīng)過基值漂移-消除異常值-環(huán)境校正-回歸分析-標(biāo)準(zhǔn)化處理等一系列處理后，利用基于小波變換的擬聲波重構(gòu)技術(shù)對(duì)研究區(qū)的測井曲線進(jìn)行重構(gòu)，得到擬聲波曲線；再利用擬聲波曲線對(duì)沙四下亞段進(jìn)行地震反演，得到擬聲波阻抗反演剖面。原始波阻抗反演剖面(見圖4(a))垂向分辨率較低，只能識(shí)別出大套的、相對(duì)較厚的砂礫巖體；而擬聲波阻抗反演剖面(見圖4(b))分辨率明顯較高，可以精細(xì)刻畫出目的層的儲(chǔ)層特征，提高了儲(chǔ)層預(yù)測的精度。另外，從單井波阻抗反演剖面上對(duì)比發(fā)現(xiàn)，擬聲波阻抗反演結(jié)果更加符合巖性規(guī)律和油氣顯示。

圖4 波阻抗反演剖面對(duì)比

圖5 反演預(yù)測砂體厚度與鉆井資料統(tǒng)計(jì)的實(shí)際砂體厚度的交會(huì)圖

圖6 研究區(qū)沙四下亞段預(yù)測砂體厚度圖

2.3 砂體厚度預(yù)測

利用純縱波提取技術(shù)得到的高分辨率地震資料，對(duì)目的層頂、底界面進(jìn)行重新精細(xì)構(gòu)造解釋，結(jié)合擬聲波阻抗與巖性的交會(huì)圖分析得到砂巖儲(chǔ)層的阻抗臨界值，然后在構(gòu)造解釋層位的約束下計(jì)算出時(shí)間域的砂體厚度，最后根據(jù)目的層段的平均速度計(jì)算出砂體的實(shí)際厚度。圖5為多口重點(diǎn)井的反演預(yù)測砂體厚度與鉆井資料統(tǒng)計(jì)的實(shí)際砂體厚度的交會(huì)圖，可以看出，預(yù)測結(jié)果與實(shí)鉆結(jié)果基本符合，兩者的相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.95。

2.4 平面展布特征

經(jīng)過多年的勘探開發(fā)研究發(fā)現(xiàn)，大民屯凹陷陡岸砂礫巖體自南向北呈條帶狀展布，扇三角洲前緣物性和含油性好于扇三角洲平原。S263井位于扇三角洲平原，S358井位于扇三角洲前緣。通過已鉆井揭露的情況來看，S358井的顯示含油級(jí)別、有效儲(chǔ)層厚度均優(yōu)于S263井。從擬聲波阻抗反演預(yù)測的沙四下亞段預(yù)測砂體厚度圖(見圖6)可以看出，S358井的砂體厚度大于S263井；大民屯凹陷砂礫巖有利區(qū)主要分布在S351井、S358井及S268井附近，呈朵葉狀分布，反映出物源總體上來自西側(cè)，但存在多支，有“溝谷控扇、相帶控藏”的特點(diǎn)。

3 結(jié)語

從模型試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用可以看出，純縱波提取技術(shù)明顯提高了地震資料的分辨率，為地震反演提供了較好的基礎(chǔ)資料。另外，還需優(yōu)選出對(duì)儲(chǔ)層巖性、含油氣性較為敏感的曲線進(jìn)行擬聲波曲線的重構(gòu)，提高儲(chǔ)層的識(shí)別能力。利用純縱波提取技術(shù)和擬聲波重構(gòu)技術(shù)對(duì)大民屯凹陷砂礫巖體進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測，結(jié)果表明，砂體厚度預(yù)測精度較高，準(zhǔn)確刻畫出了砂礫巖體的有利儲(chǔ)層相帶。