滴南凸起石炭系火山巖儲層地震識別與描述

毛海波 谷新萍 朱明 賀陸明

中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所

滴南凸起石炭系火山巖儲層地震識別與描述

毛海波 谷新萍 朱明 賀陸明

中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所

在克拉美麗氣田的發(fā)現(xiàn)過程中，火山巖儲層的地震識別與描述是勘探過程中使用的主體技術(shù)之一，對于在空間上尋找和優(yōu)選火山巖儲層發(fā)揮了重要作用。為此，以滴南凸起石炭系勘探為例，介紹了應(yīng)用該項技術(shù)的成功經(jīng)驗與做法：①地震資料常規(guī)處理上，采用合理的靜校正方法消除復(fù)雜地表影響，通過多域去噪提高地震資料信噪比，采用多次波壓制、疊前時間、深度偏移的方法，改善火山巖地震成像品質(zhì)；②在疊前偏移資料上建立了重要的火山巖地震相識別模式；③根據(jù)測井資料開展了火山巖敏感巖石物理參數(shù)分析，運用疊前彈性參數(shù)反演來預(yù)測火山巖儲層分布。通過實施上述措施，形成了適用于該區(qū)石炭系火山巖儲層的地震識別與描述技術(shù)。

準(zhǔn)噶爾盆地 滴南凸起 火山巖 疊前偏移 成像品質(zhì) 地震相 巖石物理 疊前反演

滴南凸起位于準(zhǔn)噶爾盆地，周緣的凹陷內(nèi)石炭系和二疊系烴源巖發(fā)育，石炭系火山巖發(fā)育且相帶有利，斷層發(fā)育，有利于油氣的運移、聚集，是油氣富集的有利地區(qū)。該區(qū)火山巖識別與描述難度大：地表以厚沙漠為主，表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜；石炭系火山巖埋深大、橫向變換劇烈；受侏羅系煤層屏蔽影響深層地震資料反射能量弱。

1 地震資料目標(biāo)處理改善火山巖成像品質(zhì)

為提高深層火山巖的成像質(zhì)量，采用了針對復(fù)雜地表地質(zhì)條件的模型約束靜校正技術(shù)、高精度保真去噪技術(shù)、連片資料處理中的振幅波形一致性處理技術(shù)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)火山巖速度建模和疊前偏移成像技術(shù)。

1.1 合理的靜校正方法消除復(fù)雜地表影響

提高火山巖地震成像品質(zhì)首先需要攻克該區(qū)表層靜校正問題。研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地沙漠及邊緣區(qū)，沙丘高差介于20～80 m，低降速帶厚度介于50～300 m，局部存在高速夾層，橫向速度變化大，靜校正問題突出。為解決這一難點，野外選用合理的表層調(diào)查方法重點解決長波長靜校正，室內(nèi)處理采用初至波和反射波剩余靜校正解決短波長靜校正，提高成像效果。

表層準(zhǔn)確建模是靜校正的關(guān)鍵。該區(qū)沙丘沙與降速層之間的界面在微測井時深曲線上表現(xiàn)不明顯，在速度較低的情況下，產(chǎn)生的誤差很大，將會影響到目的層構(gòu)造形態(tài)。為了克服這一難題，查找了與表層相關(guān)的資料，包括聲波測井、電阻率測井、巖性柱狀圖、自然伽馬曲線等。通過分析，電阻率曲線能夠清楚地反映出沙丘沙與降速層之間的界面。深井微測井電阻率曲線的應(yīng)用和微測井時深曲線的結(jié)合為火成巖處理中表層結(jié)構(gòu)的劃分奠定了基礎(chǔ)。

室內(nèi)靜校正首先利用單炮初至信息，建立初始模型；同時在近地表結(jié)構(gòu)解釋系統(tǒng)中利用微測井時深關(guān)系、解釋大小折射，并結(jié)合電阻率分析，建立準(zhǔn)確的控制點速度模型；在表層控制點之間依據(jù)界面形態(tài)與地表高程的相關(guān)性調(diào)節(jié)相似系數(shù)，進行界面內(nèi)的插值；在統(tǒng)一考慮閉合問題的基礎(chǔ)上，整體分析工區(qū)高程的縱橫向變換，選擇合適的基準(zhǔn)面，統(tǒng)一計算各塊三維的靜校正量；經(jīng)過多次迭代，得到準(zhǔn)確的高頻靜校正分量和中長波長分量，較好地解決了工區(qū)的靜校正問題。

1.2 多域去噪提高石炭系信噪比

從原始單炮記錄分析，該區(qū)面波頻率低、能量強，對振幅恢復(fù)影響很大。折射干擾與相同時段有效反射波的頻帶非常接近，近炮點排列基本呈線性，與反射同相軸易于區(qū)分，但隨著偏移距的增大，與遠炮檢距的反射雙曲線逐級接近，折射干擾與有效反射的區(qū)分難度加大。多次折射與面波干擾不僅僅出現(xiàn)在炮域中，也存在于共檢波點域，且分布規(guī)律與炮域相似。因此首先在炮集對存在的主要噪聲—多次折射和面波予以壓制，然后在檢波域進行相應(yīng)的噪聲壓制，最后在共炮檢域單次疊加剖面上進行噪聲壓制，改善了深層石炭系信噪比［1］。

1.3 多次波壓制改善石炭系火山巖成像品質(zhì)

準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系強煤層反射是該區(qū)地震資料的一個顯著特征。由于煤層強阻抗界面的存在，產(chǎn)生能量較強的全程和層間多次波，這是導(dǎo)致深層火山巖地震資料品質(zhì)較差的原因之一，因而多次波的壓制尤為重要。該區(qū)主要采用兩種方法壓制多次波：基于速度校正的FK方法和高精度Radon變換方法。壓制多次波后，改善了速度譜的質(zhì)量，提高了速度分析的準(zhǔn)確性，深層石炭系火山巖成像品質(zhì)明顯改善。

1.4 疊前時間、深度偏移改善火山巖成像品質(zhì)

偏移成像的關(guān)鍵是速度模型的準(zhǔn)確性。由于該區(qū)目的層石炭系埋深從1000多米到5000多米，橫向速度存在很大差異，地震資料信噪比低，難以確定準(zhǔn)確的速度模式。因此，速度分析不能單一依賴速度譜，為獲得井點處的速度值作為地震速度的參考依據(jù)，需選取該區(qū)井資料進行層速度、平均速度分析，做出各井的速度趨勢線，了解速度變化趨勢，指導(dǎo)地震速度分析，建立該區(qū)的合理速度場。同時采用速度掃描，并與動、靜校正、去噪等處理迭代循環(huán)，通過速度譜、動校前后道集顯示、速度場圖件和疊加剖面等多種手段監(jiān)控，逐步提高速度精度。在速度場精細(xì)建立的基礎(chǔ)上，深度偏移獲得很好的火山巖成像效果，火山巖形態(tài)和斷裂特征在疊前時間偏移成像結(jié)果的基礎(chǔ)上品質(zhì)進一步提高。

2 常規(guī)地震資料的火山巖解釋與識別

在準(zhǔn)確的地震成像的基礎(chǔ)上，利用多口井的鉆井資料和石炭系巖性解釋結(jié)果，對該區(qū)多口井進行精細(xì)的標(biāo)定，劃分出火山巖噴發(fā)旋回和期次，從井上確定典型火山巖地震響應(yīng)模式，并進行地震解釋追蹤，從而在空間上按照井上確定的地震相模式來識別火山巖相的空間展布［2－3］。通過井上對比，建立了火山巖巖性巖相的地震相識別模式。主要包括如下4種：①平行連續(xù)強反射地震相，主要反映溢流相的安山巖與角礫巖互層；②亞平行弱連續(xù)地震相，主要反映溢流相的安山巖；③弱連續(xù)雜亂反射地震相，主要反映溢流相的流紋巖；④弱連續(xù)弱反射地震相，主要反映爆發(fā)相的熔結(jié)角礫巖和溢流相的熔結(jié)角礫巖夾安山巖（圖1）。

圖1 4種主要的火山巖地震相模式圖

3 火山巖巖石物理分析與疊前反演

3.1 敏感巖石物理參數(shù)分析

與硅質(zhì)碎屑巖敏感彈性參數(shù)分析不同，火山巖的敏感彈性參數(shù)分析更加復(fù)雜。因為硅質(zhì)碎屑巖中巖性較為單一，一般只包括砂巖和泥巖。在滴南地區(qū)，基本的火山巖類型就包括基性巖、中性巖、酸性巖和火山碎屑巖4種，如果包括沉積巖就有5種巖性。

研究結(jié)果也表明，即使對同一種巖性，在不同井中，甚至同一口井的不同深度，其電性、物性、含油性也存在明顯差異，火山巖儲層強烈的非均質(zhì)性由此可見一斑?；鹕綆r復(fù)雜的巖性和非均質(zhì)性增加了火山巖敏感彈性參數(shù)分析的難度。

根據(jù)5口井的資料（D1402、D1401、DX17、DX171、DX173井）利用13個彈性參數(shù)（Ip、Is、Vp／Vs、Vp、λ、μ、ρ、λ／μ、σ、μρ、λρ、K、EI30）制作了9對彈性參數(shù)（Ip—Is、Ip—Vp／Vs、ρ—Vp、ρ—σ、ρ—μ、ρ—λ／μ、λ—μ、λρ—μρ、K—EI30）交會圖，系統(tǒng)分析了不同巖性彈性參數(shù)的敏感性，考察這些彈性參數(shù)中是否能夠找到可以區(qū)分石炭系火山巖與沉積巖、石炭系不同火山巖的彈性參數(shù)，從中篩選出敏感參數(shù)組合密度（ρ）—剪切模量（μ）（圖2）。

圖2 石炭系火山巖敏感彈性參數(shù)量版圖

碎屑沉積巖的μ值一般小于12.5，火山巖的μ值一般大于12.5?；詭r和酸性巖密度差別較大，利用其差異可以將基性巖和酸性巖很好地區(qū)分?；詭r密度呈現(xiàn)高值（一般大于2.520），而酸性巖密度呈現(xiàn)低值（一般小于2.520）［4］。

3.2 疊前彈性參數(shù)反演

目前實現(xiàn)疊前彈性參數(shù)反演的途徑主要如下：①利用全部的疊前道集數(shù)據(jù)和井?dāng)?shù)據(jù)反演彈性參數(shù)，可以直接反演敏感的彈性參數(shù)；②利用角度疊加數(shù)據(jù)和井?dāng)?shù)據(jù)首先反演Ip（縱波阻抗）、Is（橫波阻抗）和密度，然后進一步計算得到其他彈性參數(shù)。

3.2.1 第一種方法

首先在井上分析表明，地震反演的密度與井的密度吻合程度很高，地震反演的密度與GR反映的巖性也非常吻合。然后分析疊前彈性反演的剪切模量（μ）和密度剖面能否區(qū)分沉積巖與火山巖，以及區(qū)分不同的火山巖。

圖3是疊前反演的剪切模量（μ）剖面，在剖面上可以看到，沉積巖和火山巖的剪切模量值不同，沉積巖和火山巖的界面較為清晰，石炭系上序列火山巖和下序列火山巖可以得到很好地響應(yīng)。圖4是疊前反演的密度（ρ）剖面。在密度剖面上，不同火山巖的密度特征不同，也就是說，密度可以很好地區(qū)分出基性火山巖和酸性火山巖?；曰鹕綆r呈現(xiàn)高密度特征，而酸性火山巖呈現(xiàn)出低密度特征。

結(jié)合敏感參數(shù)量板，兩個彈性參數(shù)密度和剪切模量交會，可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測基性火山巖和酸性火山巖的分布范圍。利用疊前反演的密度（ρ）和剪切模量（μ）兩個數(shù)據(jù)，通過三維數(shù)據(jù)體交會，就能夠分別預(yù)測基性火山巖和酸性火山巖的分布范圍［5－6］。

3.2.2 第二種方法

圖3 疊前彈性反演的剪切模量（μ）剖面圖

疊前反演方法，即多角度彈性阻抗反演。彈性阻抗是聲阻抗的推廣，它是縱波速度、橫波速度、密度以及入射角的函數(shù)。考察連井剖面，反演P波阻抗、μ× ρ結(jié)果與鉆探結(jié)果吻合程度很高。應(yīng)用該方法，對DX14等已知氣藏進行精細(xì)刻畫（圖5）。DX14井區(qū)塊石炭系氣藏為受構(gòu)造—火山巖巖性控制的層狀凝析氣藏，儲層巖性為火山碎屑巖，鉆探結(jié)果表明，儲層空間變化較大，DX14井流紋質(zhì)火山碎屑巖分布范圍難以確定。反演結(jié)果清楚的反映了DX14火山碎屑錐，即該區(qū)天然氣儲層的形態(tài)和分布范圍。

圖5 D402—DX14—D401井P波阻抗剖面圖

4 結(jié)束語

中國石油新疆油田公司從2006—2009年持續(xù)開展了該區(qū)石炭系火山巖研究。從宏觀到微觀，系統(tǒng)開展了重磁電優(yōu)選靶區(qū)、野外地震資料采集優(yōu)化設(shè)計獲取高品質(zhì)地震資料、針對火山巖成像的地震資料優(yōu)化處理、火山巖測井巖性識別、火山巖敏感巖石物理參數(shù)分析、火山巖地震屬性分析、疊前彈性參數(shù)反演等技術(shù)研究，由此探明并開發(fā)了克拉美麗氣田?；鹕綆r的地震識別與描述是其中的主體技術(shù)，對于在空間上尋找和優(yōu)選火山巖儲層發(fā)揮了重要作用。火山巖地域特征明顯、巖性復(fù)雜、地震波場復(fù)雜，還需要具體分析，進一步改善地震振幅保持水平、成像質(zhì)量和反演精度以滿足火山巖儲層研究的需求。

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Seismic identification and description of the Carboniferous volcanic reservoirs on the Dinan salient，Kelameili Gas Field

Mao Haibo，Gu Xinping，Zhu Ming，He Luming
（Exploration and Development Research Institute of Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Urumqi，Xinjiang 830013，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 2，pp.23－26，2／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Seismic identification and description of volcanic reservoirs played an important role in the discovery of the Kelameili Gas Field.Such techniques have been successfully applied to the exploration of the Carboniferous volcanic reservoirs on the Dinan salient（Dinan refers to the southern Dishuiquan area），which is taken as a case study herein.In conclusion，this paper draws the following good experiences from this case study.（1）In conventional processing of seismic data，rational static correction methods were used to eliminate the influences of complex surface conditions；the multi－domain noise suppression technique was used to improve the signalto－noise ratio；multiple rejection，pre－stack time migration，and pre－stack depth migration were applied to improve the quality of seismic imaging of volcanic reservoirs.（2）Models for the identification of seismic faces of volcanic rocks were established based on the pre－stack migration data.（3）Logging data were used to analyze sensitive petrophysical parameters of volcanic rocks which were integrated into pre－stack elastic parameter inversion for the prediction of volcanic reservoir distribution.Through all the above techniques，seismic identification and description are thus developed for the Carboniferous volcanic reservoirs in the study area.

Junggar Basin，Dinan salient，volcanic rock，pre－stack migration，imaging quality，seismic faces，petrophysics，pre－stack inversion

毛海波，1971年生，高級工程師；1993年畢業(yè)于原石油大學(xué)（華東）物探專業(yè)，2009年獲中國石油大學(xué)（北京）地質(zhì)工程碩士學(xué)位，現(xiàn)從事物探方法研究工作。地址：（830013）新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市北京北路397號。電話：（0991）4299956。E－mail：maohb＠petrochina.com.cn

毛海波等.滴南凸起石炭系火山巖儲層地震識別與描述.天然氣工業(yè)，2012，32（2）：23－26.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.02.005

2011－12－08 編輯 羅冬梅）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.02.005

Mao Haibo，senior engineer，born in 1979，is engaged in research of geophysical exploration methods.

Add：No.397，North Beijing Rd.，Urumqi，Xinjiang 830013，P.R.China

Tel：＋86－991－4299 956 E－mail：maohb＠petrochina.com.cn