遠(yuǎn)近道差異屬性在瓊東南盆地深水區(qū)AVO 分析中應(yīng)用

劉仕友，張迎朝，李洋森，閆安菊，張海洋

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

瓊東南盆地是南海深水勘探的重要領(lǐng)域，利用AVO 技術(shù)已經(jīng)在該區(qū)取得較好的成效，先后發(fā)現(xiàn)陵水17-2、陵水18-1 等多個(gè)商業(yè)氣藏[1-2]。這主要由于AVO 技術(shù)充分考慮地震振幅隨偏移距的變化規(guī)律，提取的屬性參數(shù)對(duì)流體信息更加敏感，可以有效減少油氣檢測(cè)的多解性，避免特殊巖性體導(dǎo)致的假亮點(diǎn)陷阱，并在深水區(qū)(鉆孔少)得到廣泛應(yīng)用[3]。但在利用AVO 屬性交會(huì)圖和AVO 衍生屬性刻畫含氣砂巖異常時(shí)，易受動(dòng)校正、振幅恢復(fù)和噪聲的影響，存在含氣砂巖異常連續(xù)性差，不同AVO 類型交替出現(xiàn)，甚至出現(xiàn)“滿天星”現(xiàn)象，導(dǎo)致AVO 解釋存在多解性，因此，亟需研究新的AVO 屬性分析技術(shù)以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

目前，對(duì)AVO 技術(shù)研究基礎(chǔ)理論和屬性分析都相對(duì)成熟。W.J.Ostrander[4]最早提出了利用反射系數(shù)隨入射角變化識(shí)別亮點(diǎn)型含氣砂巖，從而為烴類檢測(cè)提供了新的研究方法。K.Aki 等[5]、R.T.Shuey[6]、G.C.Smith 等[7]在不同假設(shè)條件下，給出了不同彈性參數(shù)相對(duì)變化的有關(guān)反射系數(shù)近似公式，奠定了AVO 技術(shù)研究理論基礎(chǔ)，并根據(jù)近似公式提出截距和梯度屬性的概念。在此基礎(chǔ)上，為了更好利用截距–梯度屬性來識(shí)別地層巖性和烴類檢測(cè)，S.R.Rutherford 等[8]建立了3 類含氣砂巖模型，并把AVO 異常分為3 類；J.P.Castagna 等[9]后來又將其推廣至4 類AVO 異常，明確了地層含油氣性和AVO 異常之間的關(guān)系。根據(jù)不同AVO 類型的象限位置關(guān)系，J.Fatti 等[10]、C.P.Ross[11]利用截距梯度屬性交會(huì)分析方法定性識(shí)別含氣砂巖AVO 異常，后又通過截距梯度衍生屬性(如P×G、P-G屬性)定量描述含氣砂巖AVO 異常。由此可見，在AVO 異常解釋和參數(shù)反演中準(zhǔn)確求取AVO 梯度和截距顯得非常重要。但在AVO 分析中，反射系數(shù)公式本身帶有截?cái)嗾`差，加上地震資料信噪比低的干擾，導(dǎo)致截距和梯度屬性存在很大誤差，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果。為此，D.N.Whitecombe 等[12]提出利用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)來穩(wěn)定AVO 梯度的方法；熊定鈺等[13]提出了用曲線擬合來改善AVO 截距、梯度估算方法；張奎等[14]提出穩(wěn)健估算方法替代最小二乘算法，可比較準(zhǔn)確地估算AVO 截距和梯度。

筆者主要從提高疊前道集信噪比角度出發(fā)，利用疊前部分疊加體構(gòu)建遠(yuǎn)近道差異屬性，可以較好取代P×G屬性在AVO 分析中的應(yīng)用，提高含氣砂巖AVO 異常連續(xù)性和穩(wěn)定性，并有效應(yīng)用于瓊東南盆地深水區(qū)烴類檢測(cè)。

1 技術(shù)原理

1.1 遠(yuǎn)近道差異屬性定義

借助超道集提高信噪比的研究思路[15]，考慮能否從部分疊加上提取AVO 屬性信息，為此提出了遠(yuǎn)近道差異屬性(圖1)。由于近道部分疊加體相當(dāng)于AVO 截距屬性，遠(yuǎn)近道部分疊加體的變化程度相當(dāng)于AVO 梯度屬性，因此，綜合兩者就構(gòu)建出遠(yuǎn)近道差異屬性。遠(yuǎn)近道差異屬性相比P×G屬性具有明顯的優(yōu)勢(shì)，一方面部分疊加數(shù)據(jù)相比單道道集信噪比明顯提高；另一方面差異屬性中近道疊加反映截距屬性、近遠(yuǎn)道差值反映梯度屬性，兩者的乘積近似相當(dāng)于P×G屬性，因此，該屬性可以近似取代實(shí)際P×G屬性應(yīng)用于AVO 分析。其具體表達(dá)式可表示為：

式中an和af分別為近道、遠(yuǎn)道振幅的疊加；θn、θf和θmax分別為限定的近角孔徑、遠(yuǎn)角孔徑以及最大有效角度孔徑。

圖1 Ⅲ類和Ⅳ類AVO 關(guān)系示意圖Fig.1 The diagram of AVO curve for Ⅲ type and Ⅳ type

遠(yuǎn)近道差異屬性提取的具體流程步驟如下。

a.疊前道集優(yōu)化處理 根據(jù)實(shí)際疊前道集存在的問題，諸如拉伸畸變、剩余動(dòng)校時(shí)差、遠(yuǎn)道能量欠補(bǔ)償?shù)?，通過疊前道集修飾性處理獲得更符合地下實(shí)際AVO 關(guān)系的高信噪比、高保幅、高保真角度道集。

b.角道集部分疊加 根據(jù)疊前道集有效角度確定近角孔徑θn、遠(yuǎn)角孔徑θf以及最大有效角度孔徑θmax。其角度孔徑劃分需滿足以下條件：不同角度孔徑疊加體的AVO 特征相對(duì)疊前道集沒有改變，能反映目的層的AVO 變化特征；不同角度孔徑疊加體應(yīng)具有較高的信噪比。在此基礎(chǔ)上，分別求取近道部分疊加體、遠(yuǎn)道部分疊加體

c.遠(yuǎn)近道差異屬性提取 在獲得近、遠(yuǎn)角度部分疊加體的基礎(chǔ)上，根據(jù)式(1)的遠(yuǎn)近道部分疊加體關(guān)系計(jì)算遠(yuǎn)近道差異屬性。

1.2 遠(yuǎn)近道差異屬性正演分析

為了驗(yàn)證遠(yuǎn)近道差異屬性識(shí)別AVO 類型的可靠性，這里設(shè)計(jì)不同AVO 類型和AVO 異常的模型提取遠(yuǎn)近道差異屬性進(jìn)行分析與驗(yàn)證，其中AVO正演主要通過Aki-Richard 近似方程計(jì)算其反射系數(shù)，再利用30 Hz 雷克子波進(jìn)行褶積獲得AVO 道集，同時(shí)加入 30%的高斯隨機(jī)噪聲，以測(cè)試該屬性的穩(wěn)定性。

首先，在AVO 類型識(shí)別方面，分別設(shè)計(jì)Ⅲ類和Ⅳ類AVO 模型進(jìn)行分析，其具體彈性參數(shù)見表1。從提取的遠(yuǎn)近道差異屬性結(jié)果上發(fā)現(xiàn)(圖2)，當(dāng)為Ⅲ類AVO 異常時(shí)，遠(yuǎn)近道差異屬性表現(xiàn)為明顯的正異常特征；當(dāng)為Ⅳ類AVO 異常時(shí)，遠(yuǎn)近道差異屬性表現(xiàn)為明顯的負(fù)異常特征，且與P×G屬性分析結(jié)果一致。因此，遠(yuǎn)近道差異屬性同P×G屬性類似，可以有效識(shí)別Ⅲ類和Ⅳ類AVO 特征。

表1 不同AVO 類型正演參數(shù)及其屬性估計(jì)Table 1 Forward modeling parameters of different AVO types and their attribute estimation

圖2 不同類型AVO 遠(yuǎn)近道差異屬性對(duì)比Fig.2 Comparison of far and near trace attributes with different AVO types

其次，在AVO 異常強(qiáng)弱辨識(shí)方面，分別設(shè)計(jì)不同截距梯度、不同流體性質(zhì)的強(qiáng)、弱Ⅲ類AVO進(jìn)行分析，其具體彈性參數(shù)見表2。從提取的遠(yuǎn)近道差異屬性結(jié)果上發(fā)現(xiàn)(圖3)，遠(yuǎn)近道差異屬性與P×G屬性在表征 AVO 異常強(qiáng)弱關(guān)系方面基本一致，并且對(duì)于強(qiáng)、弱AVO 異常也有較好的區(qū)分。在弱AVO 異常識(shí)別方面，因疊加提升信噪比使得遠(yuǎn)近道差異屬性更靈敏。綜合認(rèn)為，遠(yuǎn)近道差異屬性可以取代P×G屬性應(yīng)用于實(shí)際地震資料的AVO 屬性分析。

表2 不同AVO 類型正演參數(shù)及其屬性估計(jì)Table 2 Forward modeling parameters of different AVO types and their attribute estimation

圖3 遠(yuǎn)近道差異屬性和P×G 屬性對(duì)比分析Fig.3 Comparison and analysis of far and near trace attribute and P×G attribute

2 深水區(qū)某氣藏應(yīng)用實(shí)例

南海北部瓊東南盆地是中國(guó)重要的深水油氣勘探區(qū)之一，具有優(yōu)越的石油地質(zhì)條件和成藏條件，發(fā)育濁積水道砂與海底扇大型儲(chǔ)集體，儲(chǔ)層物性優(yōu)良，是目前南海西部天然氣勘探增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要勘探領(lǐng)域。通過對(duì)本區(qū)的不同深度段砂巖儲(chǔ)層的AVO類型統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)(圖4)，深水區(qū)含氣砂巖既有Ⅲ類AVO異常，又有Ⅳ類AVO 異常，氣水差異比較明顯，其中含水砂巖多表現(xiàn)為Ⅳ類AVO 特征，少數(shù)Ⅲ類AVO含水砂巖接近于泥巖基線。因此，可以采用傳統(tǒng)的AVO 交匯分析、P×G屬性分析有效刻畫該區(qū)含氣砂巖異?？臻g展布，但由于受地震資料信噪比限制，屬性結(jié)果常受隨機(jī)噪聲干擾，甚至出現(xiàn)“滿天星”的現(xiàn)象。

圖4 深水區(qū)不同流體砂巖AVO 特征統(tǒng)計(jì)Fig.4 AVO characteristics of sandstone with different fluid in deep water area

為了驗(yàn)證遠(yuǎn)近道差異屬性可以取代深水區(qū)傳統(tǒng)P×G屬性分析方法，在部分疊加體上提取遠(yuǎn)近道差異屬性，這主要考慮部分疊加可以有效提高資料的信噪比，從而有效解決深水區(qū)低信噪比 AVO分析問題。圖5 為過深水區(qū)Y-8 井近、遠(yuǎn)道部分疊加體及其提取的不同AVO 屬性。從提取不同AVO屬性上看，受道集噪聲的影響P×G屬性存在滿天星現(xiàn)象(圖5c)，在Y-8 井構(gòu)造高部位AVO 特征不明顯，Ⅲ類和Ⅳ類AVO 異常交替出現(xiàn)。而利用本文遠(yuǎn)近道差異屬性(圖5d)，可以有效解決P×G屬性分析中的滿天星現(xiàn)象，氣水界面AVO 特征比較明顯：在氣水界面以上，含氣砂巖以Ⅲ類AVO 特征為主；而在氣水界面以下，AVO 異常以Ⅳ類AVO 特征為主。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該屬性的可靠性，在過Y-8井構(gòu)造高部位及氣水界面位置分別選取2 個(gè)單點(diǎn)道集進(jìn)行分析(圖5d 中的位置1、2)，目的層砂巖均為Ⅲ類AVO 異常，構(gòu)造底部異常更明顯，這與疊前部分疊加體的遠(yuǎn)近道振幅特征以及單道AVO 分析結(jié)果也比較吻合(圖6)，從而為信噪比相對(duì)較低地震資料的AVO 屬性分析提供新的研究途徑。

圖5 深水區(qū)過Y-8 井AVO 屬性對(duì)比分析Fig.5 Comparison and analysis of AVO attributes across well Y-8 in deep water area

圖6 疊前單道AVO 分析(位置見圖5)Fig.6 Single-channel prestack AVO analysis(location in Fig.5)

3 結(jié)論

a.根據(jù)遠(yuǎn)近道部分疊加體的相對(duì)關(guān)系，構(gòu)建類似P×G屬性的遠(yuǎn)近道差異屬性因子，其中近道疊加反映截距屬性、近遠(yuǎn)道疊加差值反映梯度屬性，并通過理論模型驗(yàn)證其可以取代P×G屬性應(yīng)用于實(shí)際地震資料的AVO 分析。

b.在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于受道集噪聲的影響P×G屬性存在滿天星現(xiàn)象，III 類和IV 類AVO 異常交替出現(xiàn)。而利用遠(yuǎn)近道差異屬性可以有效解決AVO 屬性分析中的滿天星現(xiàn)象，從而為AVO 屬性分析提供新的更有效的方法。