河道砂體疊前地震屬性的優(yōu)化與應(yīng)用——以哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地為例

蘇玉平 周晨光 王天奇 吳大成 馬鳳良

1.中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院 2.中國石油天然氣集團公司油藏描述重點實驗室3.中國石油東方地球物理勘探公司研究院庫爾勒分院 4.中國石油塔里木油田公司

巖性油氣藏的勘探開發(fā)已成為成熟探區(qū)關(guān)注的重點，河道砂體作為一種重要的巖性油氣藏儲層類型，側(cè)向變遷快、沉積厚度變化快，隱蔽性強，在地震資料識別上具很強的挑戰(zhàn)性。

長期以來，研究者主要采用疊后地震資料來進行儲層預(yù)測，也取得了較好的實際應(yīng)用效果。但由于地震資料處理中使用的疊后工業(yè)化地震處理技術(shù)，基于介質(zhì)均勻或水平層狀假設(shè)，不能滿足實際地層結(jié)構(gòu)情況，保幅性和成像效果差。加之全角度多次疊加，損失、模糊了很多構(gòu)造、儲層及油氣信息，削弱了地震資料反映構(gòu)造、儲層、油氣變化特征的敏感性，導(dǎo)致疊后地震處理和地震屬性處理與應(yīng)用方法的技術(shù)成果存在多解和模糊性［1］。而疊前地震數(shù)據(jù)中可更清楚地提取更多關(guān)于儲層、流體的信息。主要通過在疊前進行針對目標的處理和AVO反演，獲取一定范圍的角度疊加屬性、AVO 屬性、彈性參數(shù)屬性等，實現(xiàn)巖性預(yù)測和流體識別［2－5］。

哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地面積約8×104km2，位于咸海以東250km，歷經(jīng)40多年勘探，已進入高成熟階段，大型構(gòu)造圈閉已基本鉆探完畢，除了繼續(xù)開展少量的小型構(gòu)造圈閉勘探工作以外，地層、巖性等非構(gòu)造圈閉的勘探已經(jīng)成為儲量增長的主要支撐。A工區(qū)位于該盆地Akshabulak地塹西斜坡上，構(gòu)造呈現(xiàn)現(xiàn)西緩東陡，北西高南東低的特征；研究層段是上侏羅統(tǒng)Akshabulak組（J3ak），主要為三角洲沉積，儲層以分流河道為主，如何提高河道的成像、預(yù)測河道砂體的空間分布和沉積變遷是所關(guān)注的重點。

前人關(guān)于南圖爾蓋盆地的報道主要集中在構(gòu)造、沉積、儲層成巖作用等基本地質(zhì)特征和勘探潛力分析［6－10］，均基于疊后地震資料。筆者針對 A 工區(qū)（圖1）內(nèi)侏羅系河流相沉積，探索了基于疊前地震屬性的河道儲集體的識別描述方法，取得了較好的應(yīng)用效果。

前人研究及勘探成果表明，巖性油氣藏在南圖爾蓋盆地具備良好的發(fā)育條件：①在盆地斷陷發(fā)育期，盆地的坳陷區(qū)發(fā)育了侏羅系陸相沉積，包括河道砂、沖積扇、三角洲等好的儲集相帶及相間發(fā)育的泥巖沉積；②目前在該盆地勘探已發(fā)現(xiàn)了多種典型的巖性油氣藏，如河道砂油氣藏［6］。

1 J3ak組河道砂體疊前道集特征分析

1.1 河道砂體疊前道集特征分析技術(shù)路線

河道砂體疊前道集特征，可作為改善CRP道集上反射、尋找更優(yōu)地震屬性的切入點。其技術(shù)路線為：①基于井震標定的結(jié)果，觀察河道砂體在疊加剖面上的各種特征，如波形、能量、頻率等屬性；②抽取典型河道砂體對應(yīng)的疊前CRP道集；③分析其AVO響應(yīng)特征是否明顯；④在CRP道集上找出與疊后地震特征相對應(yīng)的地震反射確定疊后反射特征主要是由疊前哪一部分道集所貢獻的。

圖1 南圖爾蓋盆地A工區(qū)位置圖（尹微等［9］）

1.2 河道砂體疊前道集特征分析

南圖爾蓋盆地J3ak組廣泛發(fā)育分流河道沉積，在疊加剖面上，河道砂體對應(yīng)著透鏡狀、中強能量的反射，圖2－a中A、B、C這3段砂體均為河道砂體的這種反射特征；而泥巖背景對應(yīng)著弱反射特征。以C砂體為代表的河道在疊前CRP道集（圖2－b）上具有如下的特征：①中遠偏移距上具有較強能量的反射，能量更集中在中偏移距上，在近偏移距上反射特征非常微弱；②有一定的AVO特征，但不夠明顯，有待改善；③遠道集上能量有待補償，高頻成分不多，分辨率不高。上述分析表明，南圖爾蓋J3ak組河道砂體，來自疊前CRP道集上中遠偏移距的反射，對疊加剖面上對應(yīng)的透鏡狀、中強能量的反射貢獻極大。

2 J3ak組河道砂體疊前地震屬性優(yōu)化

2.1 子波拉伸校正和品質(zhì)因子Q補償

針對南圖爾蓋J3ak組河道的疊前道集特征，采用子波拉伸校正、品質(zhì)因子Q補償、特定角度疊加，優(yōu)化出更能清晰反映河道特征的疊前地震屬性。根據(jù)河道砂體反射在中遠道集上的特點，采用子波拉伸校正和品質(zhì)因子Q補償措施，優(yōu)化河道砂體在CRP道集上的反射，改善其AVO特征，突出河道砂體的地震振幅屬性。

圖2 河道砂體的地震特征圖

圖3 J3ak組河道砂體道集子波拉伸校正處理效果圖

在地震資料處理過程中，依賴于偏移距的反射波調(diào)諧，動校正子波拉伸等是AVO分析的不利因素。通常動校正后子波拉伸是在偏移距域進行的。但偏移距域校正因子是隨時間變化的，不是常數(shù)，需要開窗和近似操作，黃文鋒［11］等推導(dǎo)了子波畸變角度域校正方法，在頻率域?qū)有Ｕ蚱坪蟮牡卣饠?shù)據(jù)進行拉伸校正，對改善由子波畸變引起的對振幅的干擾起到了積極作用。該方法對動校正或偏移后存在子波拉伸的各角度道應(yīng)用反頻譜壓縮算子，可表示為：

式中W（ω）為無拉伸地震子波ω（t）的Fourier變換；S（θ，ω）為角度集數(shù)據(jù)S（θ，t）關(guān)于自變量t的Fourier變換；Sθ（ω）為θ角度道理想地震記錄Sθ（t）的Fourier變換；為反頻譜壓縮算子。

筆者采用該方法改善CRP道集，校正后更具有AVO特征（圖3－b），高頻成分增加。應(yīng)用子波拉伸校正方法，消除了子波拉伸畸變，補償?shù)卣鹳Y料動校正或偏移過程中丟失的高頻成分，提高大角度的分辨率和保真度，使得CRP道集AVO特征更明顯，對于南圖爾蓋盆地J3ak組河道砂體的細節(jié)刻畫具有積極意義。

由于地震波的高頻成分更容易在地下介質(zhì)發(fā)生吸收衰減，因此與小角度道相比，大角度道的高頻能量還欠補償。對品質(zhì)因子Q補償可以增強遠道上的反射特征，是對遠道集上振幅的一種補償方法。

關(guān)于介質(zhì)的品質(zhì)因子Q對振幅處理的影響和求取方法，已經(jīng)有學(xué)者做過論述［12］，筆者更關(guān)注的是品質(zhì)因子Q對相對振幅的影響和校正，即對于任意非零偏移距的傳播路徑與垂直入射傳播路徑相比較，分析Q對二者的傳播差異的影響，從而間接實現(xiàn)不同偏移距上振幅的校正。假設(shè)單個頻率的地震波可以被在一定窄帶寬內(nèi)以其為中心頻率的波束段所近似替代，那么對每一采樣點而言，在動校正后的道集上開展Q值補償工作，計算Q對振幅的校正量是可以實現(xiàn)的。用地表到該反射點所在的反射界面內(nèi)Q值的平均值作為該點的近似Q值，讀取給定的速度模型，利用射線追蹤的方法就可以計算出地震波相對于垂直入射傳播時路徑上的差異，考慮波長后，利用下式就計算出了相對振幅的校正量，將該校正量加以應(yīng)用即可實現(xiàn)對遠道集上振幅的補償。即

式中S（x）為任意非零偏移距的傳播路徑；S（0）為垂直入射傳播路徑；Q為品質(zhì)因子；λ為地震波的波長；r代表著相對振幅。

針對J3ak組的河道砂體特征，應(yīng)用了品質(zhì)因子Q補償后，遠道集上的能量是有所增強的（圖4－b）。

圖4 J3ak組河道砂體道集品質(zhì)因子Q補償效果圖

2.2 特定角度疊加

在疊前地震屬性中，特定角度疊加屬性是常用的一類，此類屬性以其提取簡單和解釋容易的特點在定性AVO分析和解釋中廣泛應(yīng)用。該類屬性是通對某一特定入射角范圍的道集疊加得到的。如前文所述，J3ak組河道砂體在中遠偏移距上具有較強能量的反射，在近偏移距上反射微弱，針對這一反射特點，選取中遠角范圍10°～45°相疊加，這一角度范圍疊加的剖面相對于0～20°分角度疊加而言，河道砂體相對于背景更突出一些（圖5－b、5－c）。采取子波拉伸校正和品質(zhì)因子Q校正兩項措施后再進行部分角度疊加，顯然河道反射特征得到進一步加強，泥巖背景更加弱化，河道分離的更清晰（圖5－a、5－b）。

圖5 分角度疊加效果對比圖

3 應(yīng)用效果

在道集分析和疊前地震屬性優(yōu)化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了南圖爾蓋盆地J3ak組河道砂體成像改善，提高其成像精度，進一步劃分河道期次，刻畫河道砂體平面展布、分析沉積縱向演化，取得良好應(yīng)用效果。

3.1 成像效果分析

在采取子波拉伸校正和品質(zhì)因子Q補償后再進行部分角度疊加處理的基礎(chǔ)上，利用地層切片技術(shù)［13］對成像效果進行分析：在頂?shù)捉缑娴卣饘游坏募s束下，將J3ak組等比例劃分為14個地層切片。提取Slice9（圖6－a）的振幅切片，對比發(fā)現(xiàn)經(jīng)過子波拉伸校正和品質(zhì)因子Q校正后的切片，其河道邊界更清楚，河道內(nèi)部的細節(jié)也比未作校正處理的明顯（圖6－b、6－c）。

3.2 河道期次分析

河道沉積由于垂向上多期次疊置、橫向上來回改道變移，致使對其發(fā)育期次的劃分成為研究的難點，地層切片技術(shù)對解決這一難題很有幫助。圖6－a圈出了一部分河道的橫截面反射特征，顯然這些河道不是同一時期發(fā)育形成的，在地層切片的引導(dǎo)下，可以清楚地看到河道 Ch－1、Ch－2、Ch－3基本是同一時期形成的，因為它們基本同處在Slice11～Slice12范圍內(nèi)；同時，河道Ch－4、Ch－5所處的沉積時期相近，河道 Ch－6、Ch－7比前面兩期形成的要晚，相對而言，河道Ch－8、Ch－9是最晚形成的河道。

3.3 河道空間展布

基于經(jīng)過前文提及的特殊處理的部分角度疊加數(shù)據(jù)體，在四級層序界面約束下，制作了地層切片，利用地層切片技術(shù)對河道空間展布進行刻畫。J3ak組對應(yīng)的三級層序為SQ8［6］，測井曲線多呈現(xiàn)箱形或鐘形（圖7－a），為分流河道的典型曲線特征，對應(yīng)的巖性為塊狀細砂巖、粉砂巖。泥巖為淺灰、灰綠至暗色，往往夾薄粉砂巖。J3ak組埋深介于1 600～2 200m，砂巖儲層孔隙度平均為23%。SQ8內(nèi)可細分為3個四級層序，自下而上，分別編號SQ8－1、SQ8－2和SQ8－3（圖7－b），分別對應(yīng)了早、中和晚期3個沉積充填過程（圖7－b）。

早期沉積充填以泥巖為主，夾有較少且較薄的三角洲平原分流河道砂體；中期充填過程中，湖平面上升，三角洲退積，工區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育三角洲前緣水下分流河道砂體，而且自早至晚，發(fā)育逐漸加強；晚期湖退，三角洲進積，再次轉(zhuǎn)為三角洲平原沉積，以泥巖為主，發(fā)育少量的分流河道砂體。

圖7 J3ak組充填結(jié)構(gòu)特征圖

圖8 5期典型的河道切片及切片位置圖

在SQ8內(nèi)4個四級層序邊界的約束下，從自下而上制作并提取一系列典型的地層切片，代表了在J3ak組發(fā)育的5期典型的河道沉積（圖8－a～f，垂向位置見圖8－c）。圖8－f代表早期的SQ8－1層序內(nèi)發(fā)育的三角洲平原分流河道，河道發(fā)育稀疏；由于早期的充填以湖盆被河流填平補齊為特點，沉積只是局部性的，西部沒有充填，所以河道砂體分布在中部和東部。結(jié)合該地區(qū)的構(gòu)造演化史，確定古水流方向是自北西向南東的。Kar20井的資料顯示是一段約8m的巖性為灰綠色、棕紅色細砂巖，符合河道充填沉積的特點。

圖8－e、d、b切片所反映的沉積現(xiàn)象都代表著SQ8－2層序內(nèi)的沉積，與 SQ8－1內(nèi)的河道（圖8－f）相比，河道砂體普遍發(fā)育，水體范圍明顯擴大。切片上河道多次改道、分叉和聚匯的特征清晰，古水流方向依然是自北西向南東的。對比圖8－d、b，可以發(fā)現(xiàn)8－b時期的切片上河道數(shù)量增多了，西部河道數(shù)量增多，形態(tài)更加清晰，沉積演化呈繼承性特征。

圖8－a代表著SQ8－3層序內(nèi)的沉積，河道沉積的范圍縮小，河道又遷移到中部和東部，在西部河道砂體基本不發(fā)育。

對比分析后，可以確定：①研究區(qū)的物源是來自西北方向的；②J3ak組內(nèi)3個四級層序中至少發(fā)育5期河道；其中SQ8－2層序內(nèi)至少發(fā)育3期，代表著河道發(fā)育最廣泛、發(fā)育最強烈的時期，沉積過程的繼承性特征明顯；③早期的SQ8－1層序充填以湖盆被河流填平補齊為特點，晚期的SQ8－3層序充填范圍縮小，反映了水體范圍縮小的過程。

4 結(jié)論

1）基于偏移后子波拉伸校正、品質(zhì)因子Q補償、特定角度疊加等措施，改善了AVO分析，優(yōu)化了疊前地震屬性，提高了南圖爾蓋盆地J3ak組河道砂體的成像效果和地震識別能力。

2）基于改善后的疊前地震資料，在南圖爾蓋盆地侏羅系J3ak組內(nèi)，清晰識別出3個沉積充填時期的至少5期河道，并揭示出其展布特征和演化規(guī)律。

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