井控道集譜藍化技術(shù)在高分辨率儲層預(yù)測中的應(yīng)用
——以珠江口盆地R油田為例

董政，李黎，趙偉超，郭麗，夏曉燕

中海石油（中國）有限公司深圳分公司

0 前 言

近年來，隨著珠江口盆地勘探開發(fā)工作的不斷深入，面臨的油藏類型也越來越復(fù)雜，對儲層預(yù)測精度的要求也越來越高。珠江口盆地R油田為典型的復(fù)雜礁灰?guī)r油藏，儲層非均質(zhì)性強、“甜點”展布復(fù)雜，主力油藏的油層厚2~10 m 不等，受限于常規(guī)地震資料的品質(zhì)，儲層預(yù)測分辨率低，加之儲層連通性、巖性邊界及“甜點”平面展布的不確定性，給油田開發(fā)井網(wǎng)部署、靶點優(yōu)化和油田總體開發(fā)方案實施帶來較大挑戰(zhàn)。R油田主要目的層段的常規(guī)地震資料主頻約為34 Hz，頻帶寬度約為5~80 Hz，按照垂向分辨率為四分之一波長計算，得出垂向分辨率約為29 m，遠遠達不到開發(fā)階段儲層預(yù)測精度的要求。因此，亟需有效的處理技術(shù)手段，以改善常規(guī)地震資料品質(zhì)，合理、可控地提高地震資料分辨率，提升儲層預(yù)測的可靠性。

針對地震資料分辨率問題，當前許多學(xué)者已經(jīng)做了大量的研究工作，在一定程度上從不同角度解決了地震資料處理過程中的一些難題，通過提高地震資料分辨率處理，提升了儲層反演的分辨率［1-5］。劉春成等［6］通過調(diào)節(jié)改進廣義S 變換參數(shù)，獲得衰減地震記錄時頻譜，并實現(xiàn)復(fù)賽譜時頻域反褶積，提高了地震分辨率；周懷來等［7］在S 域中實現(xiàn)動態(tài)反褶積，彌補Gabor 時窗固定問題，但未從根本上解決反射系數(shù)滿足白譜條件的問題；王季［8］、顏中輝等［9］通過希爾伯特譜白化方法增強地震信號時頻域分辨率；郭欣等［10］提出基于二階譜和多階微分融合的方法面向開發(fā)和儲層預(yù)測進行井控地震資料優(yōu)化處理以彌補常規(guī)地震資料處理的不足；崔永福等［11］提出井控反褶積方法限制高頻噪聲，保持信噪比，提高分辨率。但是，傳統(tǒng)反褶積受限于反射系數(shù)為白噪的假設(shè)，一般地震資料難以滿足假定條件，往往缺乏高頻原始信號造成處理的不確定性。而譜白化雖然在一定程度上提高了地震資料的分辨率，但其無法兼顧時域和頻域信息，導(dǎo)致地質(zhì)細節(jié)在分辨率提升上有所不足。本文針對珠江口盆地R 油田靶區(qū)存在的地質(zhì)問題，提出疊前道集井控譜藍化處理技術(shù)，通過道集正演、井控提頻、定量校準等一列處理工作，在提頻不拓頻的條件下，深挖現(xiàn)有資料潛力，在保持地震資料信噪比的同時，有效提高了地震資料分辨率，為研究區(qū)巖性邊界識別、儲層“甜點”預(yù)測等提供了有力可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并取得了較好的應(yīng)用效果。

1 井控道集譜藍化技術(shù)

常規(guī)地震資料處理往往是以反射系數(shù)序列為白噪序列的技術(shù)進行的。地震數(shù)據(jù)處理過程中振幅譜白化，雖然在頻率域內(nèi)將每道信號有效頻帶內(nèi)的振幅譜拉平，彌補了高頻成分，在一定程度上提高了地震資料分辨率，但是譜白化無法兼顧時域和頻域的細節(jié)信息，在提高分辨率成效上存在一定的不足。目前，譜藍化提頻技術(shù)已經(jīng)得到了較好的應(yīng)用，并在油氣勘探開發(fā)過程中取得較好的實踐效果［12-15］。本次研究在調(diào)研前人研究成果的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地采用井控道集譜藍化處理技術(shù)，合理可控提高道集資料品質(zhì)，逐級定量提高地震資料分辨率。

在井控譜藍化處理過程中，充分利用測井資料、VSP資料等，將測井反射系數(shù)頻譜和井旁道正演模型頻譜趨勢作為約束，恢復(fù)地震道集數(shù)據(jù)中衰減的高頻能量并保持近遠道頻譜的一致性，通過譜藍化后的地震道集數(shù)據(jù)與測井反射系數(shù)匹配迭代，最終在有效頻帶內(nèi)最大程度地提高地震數(shù)據(jù)的分辨率與保真度，同時保持信噪比水平。從R油田L(fēng)FA-1井反射系數(shù)頻譜（圖1）可以看出，實際地層反射系數(shù)振幅譜的整體趨勢是向著高頻方向逐步遞增的，這種有色趨勢即是“藍色”趨勢。從測井的反射系數(shù)頻譜分析可以看出，頻率與振幅的頻譜特性具備較好的正相關(guān)性，這種隨頻率的增大，振幅能量隨之增強的頻譜特性稱為藍譜?？烧J為振幅譜A(f)與頻率f之間存在如下的近似關(guān)系：

圖1 珠江口盆地R油田L(fēng)FA-1井反射系數(shù)頻譜圖Fig.1 Reflection coefficient spectrogram of Well LFA-1 in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

式中：A為振幅，%；a為常數(shù)；u為（0，1）的指數(shù)，一般u取0.5以內(nèi)；f為頻率，Hz。

譜藍化處理首先對地層反射系數(shù)有色成分進行迭代模擬，得到相關(guān)性較好的譜藍化算子，最終提高地震數(shù)據(jù)高頻成分。具體過程為：首先對地震道數(shù)據(jù)求取地震振幅譜，并通過反褶積求取地震數(shù)據(jù)的反射系數(shù)，根據(jù)地震正演模型振幅譜和測井反射系數(shù)振幅譜進行相關(guān)匹配，確定道集優(yōu)化處理參數(shù)和譜藍化算子，使地震道的振幅譜和測井反射系數(shù)振幅譜趨勢基本一致;然后利用求取的譜藍化算子與地震數(shù)據(jù)進行褶積運算，得到高頻補償后的地震提頻數(shù)據(jù)。在地震道集譜藍化處理過程中，通過合成地震記錄實時標定相關(guān)系數(shù)進行提頻質(zhì)量定量質(zhì)控，對每次疊前道集優(yōu)化迭代進行實時的系統(tǒng)校準，以保證疊前道集譜藍化處理的可靠性，為面向開發(fā)的高分辨率儲層預(yù)測提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

通過井控道集譜藍化處理前后的角道集對比（圖2）可以看出：經(jīng)過井控譜藍化頻譜校正后的角道集在分辨率上有明顯提高，地震細節(jié)信息得到較好體現(xiàn)，且井控譜藍化角道集與井旁道地震正演道集具備更好的一致性，即更為接近實際地層的真實情況。由過LFA-1 井譜藍化校正前后的井旁地震道與合成地震記錄標定結(jié)果可以看出，譜藍化后井旁地震道與合成地震記錄波組一致性更好。對比定量標定結(jié)果，譜藍化后井旁地震道與合成地震記錄道的相關(guān)系數(shù)由0.415上升到0.695。

圖2 珠江口盆地R油田過LFA-1井道集譜藍化前后角道集對比Fig.2 LFA-1 well gather comparison before and after spectral bluing in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

從過LFA-1井正演模型頻譜（藍色）和譜藍化前（黑色）、譜藍化后（紅色）角道集頻譜對比（圖3）可以看出：譜藍化后振幅譜能量主要集中在40~80 Hz 的高頻部分，通過以正演道集頻譜為依據(jù)，定量對常規(guī)地震道集頻譜進行反復(fù)迭代校正，最終使常規(guī)地震頻譜的高頻能量得到恢復(fù)，且與正演模型頻譜較為一致；與譜藍化前地震頻譜（能量多在中低頻段）相比，譜藍化后地震資料的高頻部分得到定量合理補償，地震數(shù)據(jù)分辨率得到有效提升。

圖3 珠江口盆地R油田過LFA-1井道集譜藍化前后頻譜對比圖Fig.3 Spectrum comparison before and after spectral bluing of LFA-1 well gather in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

2 井控道集譜藍化效果分析

常規(guī)道集資料處理往往存在信噪比低、分辨率低、剩余噪音、道集不平和近中遠道疊加時間、振幅不閉合等現(xiàn)象，對疊前反演成果的質(zhì)量及可靠性產(chǎn)生較大影響。針對常規(guī)道集資料中存在的系列問題，本文在井控道集譜藍化提高分辨率處理的過程中也對道集做進一步優(yōu)化工作，以井控校準為前提，結(jié)合井旁正演道集及振幅譜趨勢，開展道集去噪、剩余時差校正、井控譜藍化、道集拉平、能量補償?shù)忍幚砉ぷ鳎ㄟ^地震頻譜與合成地震記錄約束對比，最大限度地保真保幅提升地震資料品質(zhì)，為疊前反演提供更為可靠的AVA 道集成果數(shù)據(jù)，確保疊加效果。

2.1 地震資料處理成果對比

經(jīng)過井控譜藍化定量校準后的疊加地震資料的品質(zhì)有了明顯提升（圖4a,4b），譜藍化處理后地震資料主頻由34 Hz 提升至55 Hz（圖4c），地震資料分辨率有了顯著提高；同時，經(jīng)過井控振幅校準后，地震資料振幅趨勢（藍線）與正演模型（紅線）振幅趨勢更為一致（圖4d），振幅趨勢符合隨偏移角增大而逐漸減小的特征；地震剖面上同相軸連續(xù)性加強，灰?guī)r儲層尖滅現(xiàn)象清晰，為地震資料精細解釋及井控高分辨率疊前儲層預(yù)測打下良好基礎(chǔ)。分角度疊加剖面分析也表明，經(jīng)疊前井控優(yōu)化處理后，近、中、遠道的疊加結(jié)果更趨重合，剩余時差和噪聲消除后，近、中、遠道的記錄波形趨于一致，有效提升了反演成果數(shù)據(jù)體應(yīng)用的可靠性。

圖4 珠江口盆地R油田井控道集優(yōu)化前后效果對比圖Fig. 4 Effect comparison before and after well controlled gather optimization in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

2.2 疊后反演效果對比

對比道集譜藍化處理前后的地震反演結(jié)果可以看出，經(jīng)過高分辨率道集優(yōu)化處理后的地震反演結(jié)果分辨率明顯提高。常規(guī)地震資料基礎(chǔ)上的儲層反演剖面雖然可以反映儲層的橫向展布，但對于儲層細節(jié)特征揭示不足，特別是橫向尖滅邊界及縱向疊置關(guān)系、連通性不清楚（圖5a）。探井LFA-1 井揭示L1 層與L2 層的儲層縱向上不連通，L1 層與L2層油藏具備不同的油水界面，提頻后的地震反演剖面（圖5b）可以較好地表征儲層縱向疊置關(guān)系，反演結(jié)果顯示L1 層與L2 層的儲層之間具有明顯隔層分布，為相互獨立的油水系統(tǒng)；此外，L2 層儲層在剖面左側(cè)的尖滅特征得到了較好的體現(xiàn)（圖5b）。

圖5 珠江口盆地R油田道集譜藍化處理前后地震反演對比Fig.5 Seismic inversion section comparison before and after the gather spectral bluing in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

研究區(qū)目的層礁灘灰?guī)r沉積厚度?。s30 m），與常規(guī)地震資料反演結(jié)果相比，基于井控提頻的波阻抗反演在反映礁灘灰?guī)r儲層沉積特征和疊置關(guān)系上取得了較好效果，但對于大多厚度較薄（2~8 m）的“甜點”儲層預(yù)測精度還有待進一步提升。本文在井控提頻資料反演的基礎(chǔ)上，進一步開展了高分辨率儲層反演預(yù)測研究。

3 分級相控疊前高分辨率反演

研究靶區(qū)礁灘灰?guī)r儲層縱向疊置關(guān)系復(fù)雜、儲層厚度薄，礁灘灰?guī)r層段內(nèi)部“甜點”儲層（油層）厚度大多為2~8 m，L1 層與L2 層整段礁灘灰?guī)r地層在地震剖面上僅表現(xiàn)“兩峰夾一谷”的特征（圖6），因此在灰?guī)r段內(nèi)幕尋找“甜點”儲層難度大，對反演分辨率提出了很高的要求。本文針對少井、復(fù)雜沉積地質(zhì)背景，在疊前反演過程中創(chuàng)新性地應(yīng)用分級相控高分辨率反演技術(shù)手段，充分利用測井資料對儲層縱向發(fā)育的精細識別及地震資料對儲層橫向展布的預(yù)測能力：一級（1D）相控利用與生物礁、灘沉積特征有關(guān)的測井巖性韻律作為約束，縱向上通過測井巖性解釋計算每個小層的單井巖性概率，并通過測井巖性韻律先驗概率統(tǒng)計估算，形成測井縱向上的巖性韻律趨勢，進而建立灰?guī)r段一維概率統(tǒng)計函數(shù)，指示縱向儲層概率變化（圖7a）；二級（2D）相控利用基于譜藍化處理成果反演得到的疊后波阻抗反演平面屬性趨勢作為約束，分別選取L1 層、L2 層沿層波阻抗屬性作為目的層段生物礁灰?guī)r、灘灰?guī)r儲層的平面展布軟約束，指示不同研究單元的儲層平面變化規(guī)律（圖7b）?；诰靥犷l地震成果資料，通過1D/2D 分級相控反演技術(shù)手段，針對性開展礁灘灰?guī)r儲層高分辨率反演及“甜點”儲層預(yù)測。

圖6 珠江口盆地R油田礁灘灰?guī)r儲層井-震對比（LFA-1井）Fig.6 Well-seismic analysis of reef-shoal limestone reservoir in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

圖7 珠江口盆地R油田灰?guī)r儲層分級相控約束單元劃分Fig.7 Classification of facies controlled constraint units of limestone reservoir in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

如圖8 所示，與常規(guī)地震疊后波阻抗反演結(jié)果相比，井控譜藍化處理和分級相控的聯(lián)合應(yīng)用對反演分辨率有較大改善，對灰?guī)r“甜點”儲層的識別精度明顯提升。從反演剖面上看，常規(guī)波阻抗反演效果忠實于地震，受限于常規(guī)地震資料分辨率低的問題，縱向上儲層反演識別精度低，橫向上僅能反映大套灰?guī)r的展布趨勢，井間優(yōu)質(zhì)儲層的疊置關(guān)系不明確（圖8a）；分級相控高分辨率反演結(jié)果與井點實鉆基本吻合，縱向上不僅可以揭示大套儲層段的分布趨勢，也可以很好地刻畫礁灘灰?guī)r內(nèi)幕2~8 m 的“甜點”儲層分布，橫向上井間灰?guī)r儲層展布自然、細節(jié)豐富，“甜點”儲層疊置關(guān)系符合地質(zhì)認識（圖8b）。

圖8 珠江口盆地R油田礁灘灰?guī)r儲層反演結(jié)果對比Fig.8 Inversion results comparison of reef-shoal limestone reservoir in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

4 應(yīng)用與成效

4.1 精細刻畫礁灰?guī)r儲層展布邊界及厚度

珠江口盆地R油田礁灘灰?guī)r儲層展布邊界對油田儲量評估、可動儲量評價和開發(fā)方案設(shè)計均會產(chǎn)生較大影響。本次研究通過井控譜藍化高分辨率儲層預(yù)測，精確刻畫了儲層邊界，為油藏地質(zhì)研究提供了有力指導(dǎo)（圖9）。分析表明，研究區(qū)基于儲層反演的波阻抗屬性與孔隙度具備較好的相關(guān)性，優(yōu)質(zhì)灰?guī)r儲層的測井解釋孔隙度在10%以上。通過地震反演孔隙度預(yù)測可以看到（圖9a）：L1層礁灰?guī)r優(yōu)質(zhì)儲層在油田主體區(qū)局部分布，主要集中于LFA-1井和LFA-2井之間的油田中部，油藏主體區(qū)孔隙度均在10%以上，而孔隙度為5%~10%的差儲層主要集中分布于礁灰?guī)r邊界部位，巖性邊界效應(yīng)明顯、平面展布清晰。

在低滲“甜點”預(yù)測方面，本次研究將滲透率大于1.5×10-3μm2的灰?guī)r定義為“甜點”儲層。結(jié)合高分辨率反演的縱波阻抗、縱橫波速度比與滲透率交會分析得出，在坐標旋轉(zhuǎn)45°時，將縱波阻抗、縱橫波速度比雙參數(shù)旋轉(zhuǎn)融合后，得到新的旋轉(zhuǎn)彈性波阻抗體可有效區(qū)分“甜點”與非“甜點”儲層。通過對表征“甜點”的旋轉(zhuǎn)波阻抗屬性體進行三維精細雕刻及累積加權(quán)落實“甜點”儲層厚度（圖9b），井點位置預(yù)測的“甜點”儲層厚度吻合率在70%以上（表1）。

圖9 珠江口盆地R油田灰?guī)r儲層平面展布Fig.9 Limestone reservoir boundary and“sweet spot”thickness distribution in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

表1 珠江口盆地R油田灰?guī)r儲層“甜點”厚度統(tǒng)計表Table 1 Thickness statistics of limestone“sweet spot”in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

4.2 明確“甜點”分布規(guī)律，優(yōu)化開發(fā)方案

在高分辨率儲層預(yù)測的基礎(chǔ)上明確了儲層“甜點”分布規(guī)律。把L1 層和L2 層目的層段等比例分成9 個切片（切片位置見圖6 地震剖面放大顯示），對表征低滲儲層“甜點”的旋轉(zhuǎn)波阻抗體提取這9個地層切片的屬性，切片上旋轉(zhuǎn)波阻抗較低值的黃色至紅色區(qū)間表示儲層“甜點”部位（圖10）。從圖10可以看出：L2 層生物灘灰?guī)r儲層“甜點”縱向上主要集中發(fā)育在儲層段中下部，平面上沿南斷層附近較為發(fā)育，儲層連續(xù)性較好（圖10a）；L1層生物礁灰?guī)r儲層“甜點”縱向上主要發(fā)育在儲層中下段，平面上分布在油藏中部，“甜點”儲層連續(xù)性好、厚度大（圖10b）。

圖10 珠江口盆地R油田灰?guī)r儲層“甜點”預(yù)測分布（切片位置見圖6）Fig.10 Limestone"sweet spot"distribution in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin（vertical position of slice is shown in Fig.6）

整體來看，從下至上灰?guī)r儲層“甜點”平面展布呈現(xiàn)向北漸變遷移的特點，“甜點”儲層在礁灰?guī)r上段零散發(fā)育直至消亡（圖10c）。

基于低滲儲層“甜點”分布規(guī)律，綜合考慮儲層物性、“甜點”分布、發(fā)育規(guī)模、連通性和構(gòu)造位置等，R油田井網(wǎng)部署采用“平面分區(qū)、縱向分層”的井網(wǎng)部署方案，注采井設(shè)計在“甜點”分布集中、物性好、連通性好的區(qū)域，以保證注采受效（圖11）?；诖颂组_發(fā)方案，成功推動該中型油田開發(fā)項目進入前期研究階段，具備可觀的經(jīng)濟效益。

圖11 珠江口盆地R油田L(fēng)1層生物礁灰?guī)r油藏井網(wǎng)部署Fig.11 Well pattern layout of reef limestone reservoir of L1 layer in R Oilfield of Pearl River Mouth Basin

5 結(jié) 論

（1）應(yīng)用井控道集譜藍化處理技術(shù)，以正演道集頻譜為依據(jù)，定量對常規(guī)地震道集頻譜進行反復(fù)迭代校正，最終達到與正演模型頻譜趨勢趨于一致，并通過合成地震記錄實時標定相關(guān)系數(shù)進行提頻質(zhì)量定量質(zhì)控，對每次疊前道集優(yōu)化迭代進行實時系統(tǒng)校準，最終得到高頻補償后的地震提頻數(shù)據(jù)，保證疊前道集譜藍化處理的可靠性，為面向開發(fā)的高分辨率儲層預(yù)測提供了可靠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）基于井控道集譜藍化處理的疊前地震數(shù)據(jù)，針對灰?guī)r薄儲層創(chuàng)新應(yīng)用分級相控高分辨率反演技術(shù)，開展儲層反演預(yù)測，精細刻畫了儲層展布邊界和“甜點”展布規(guī)律，有效提高了優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測分辨率和“甜點”預(yù)測精度，為油田開發(fā)井靶點優(yōu)化和開發(fā)方案實施提供有力支持和指導(dǎo)。