非縱稀疏三維地震勘探技術(shù)在黃土塬地區(qū)的應(yīng)用

王寶江 張永常 張杰

(1.陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))研究院，西安 710075;2.東方地球物理公司長(zhǎng)慶項(xiàng)目部，西安 710021;3.長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院，西安 710018)

黃土塬地區(qū)地形變化劇烈(50～350 m)，溝壑縱橫，一直是三維地震勘探的禁區(qū)。同二維地震勘探相比，三維地震勘探具有信息豐富、成像準(zhǔn)確、精度高的特點(diǎn)，能夠全方位描述地質(zhì)體的特征，適于儲(chǔ)層的精細(xì)刻畫。目前多種地震軟件工具都是針對(duì)三維地震數(shù)據(jù)開發(fā)的，因此，如何在黃土塬地區(qū)進(jìn)行有效的三維地震勘探，充分利用現(xiàn)有技術(shù)準(zhǔn)確地進(jìn)行儲(chǔ)層精細(xì)描述和油氣檢測(cè)具有重要的意義。

近幾年，在鄂爾多斯盆地蘇里格地區(qū)廣泛開展了非縱地震勘探，形成了針對(duì)非縱地震資料處理的技術(shù)系列，并取得了較好的效果，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)在黃土塬地區(qū)的三維勘探進(jìn)行了有益的嘗試，針對(duì)黃土塬地區(qū)非縱地震資料三維處理及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)存在的問題進(jìn)行了研究。

1 非縱三維地震資料特征

在進(jìn)行非縱地震資料處理及解釋之前，首先必須了解非縱地震資料的特點(diǎn)和性質(zhì)。黃土塬非縱測(cè)線采集是介于寬線與3D之間的特殊野外采集方式，它借鑒了三維觀測(cè)方法，兼具2D資料的優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)黃土塬地區(qū)目標(biāo)地層平、斷層少的特點(diǎn)，在面元尺度、相位允許的范圍內(nèi)，布設(shè)多條接收線和激發(fā)線。根據(jù)干擾波研究結(jié)果設(shè)計(jì)最佳的線距，以便獲得最佳的炮檢聯(lián)合組合方式［1］。這種采集方式采用二維的方法盡量避開近炮點(diǎn)強(qiáng)面波干擾，二維模擬三維采集與處理方法，壓制地面和近道的各種不規(guī)則干擾，提高了信噪比、分辨率以及資料的品質(zhì)。除此之外，對(duì)于開發(fā)地震而言，盡可能創(chuàng)造更寬的疊加道集方位角，形成包含多條測(cè)線的3D數(shù)據(jù)體，以便在后續(xù)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)階段，能夠充分利用現(xiàn)有的3D技術(shù)，更加精細(xì)地開展工作［2］。

圖1為黃土塬非縱開發(fā)地震采集排列布設(shè)方法示意圖。和以往勘探階段采用單邊線激發(fā)的非縱采集稍有不同，開發(fā)階段采用了雙邊線激發(fā)，且接收線也增多，即2炮6線，以得到多條更寬的方位角的疊加剖面，通過這種激發(fā)排列方式，最終可以得到由7條縱測(cè)線和6條非縱測(cè)線組成的均勻CMP疊加三維數(shù)據(jù)體(圖2)，除最外側(cè)2條非縱測(cè)線CMP面元覆蓋次數(shù)較高外，其他測(cè)線覆蓋次數(shù)均相同［3］。

圖1 黃土塬非縱開發(fā)地震采集排列布設(shè)方法示意圖

黃土塬非縱開發(fā)地震采集觀測(cè)系統(tǒng)不僅在采集中有效避免了某些地表強(qiáng)噪聲，而且擴(kuò)大了采集方位角，也有利于壓制噪聲。更為重要的是，據(jù)此得到的三維數(shù)據(jù)，使黃土塬開發(fā)區(qū)地震技術(shù)的綜合應(yīng)用成為了可能［4］。

圖2 黃土塬非縱開發(fā)地震采工區(qū)覆蓋次數(shù)示意圖

2 黃土塬非縱開發(fā)地震處理技術(shù)

黃土塬地區(qū)地震資料處理一直是地震勘探界的難題之一，以往由于理論和技術(shù)的限制，黃土塬直測(cè)線采集質(zhì)量很差，不利于后續(xù)進(jìn)一步處理研究。而非縱采集技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，使得所采集的資料品質(zhì)大大提高，尤其是開發(fā)地震高覆蓋次數(shù)的采集，為精細(xì)地震處理提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。由于非縱測(cè)線與通常的2D、3D數(shù)據(jù)不同，因此在處理時(shí)需采用相應(yīng)的技術(shù)。

2.1 黃土塬靜校正

非縱觀測(cè)與二維、三維觀測(cè)有質(zhì)的區(qū)別，非縱排列上缺失近偏移距初至信息，為近地表速度的求取帶來困難。每一個(gè)炮檢點(diǎn)對(duì)折射波旅行路徑只有一次覆蓋，使折射界面的速度求取不準(zhǔn)，在巨厚黃土塬特有的近地表?xiàng)l件下，以往的靜校正方法在長(zhǎng)、短波長(zhǎng)方面均存在嚴(yán)重的缺陷。通過多種靜校正方法對(duì)比分析試驗(yàn)，采用無射線層析靜校正配合多次迭代靜校正計(jì)算方法，很好地解決了黃土塬區(qū)非縱測(cè)線的靜校正問題。

圖3(a)為原始單炮記錄，初至扭曲嚴(yán)重，難以見到有效信號(hào)，經(jīng)過初至折射波靜校正后(圖3(b))初至變得光滑，有效信號(hào)雙曲線明顯，但個(gè)別部位初至仍存在一定程度的變形(圖3(b)箭頭所示)，圖3(c)為經(jīng)過無射線層析靜校正處理后的單炮初至，徹底消除了初至的扭曲現(xiàn)象。圖3(d)和圖3(e)分別為經(jīng)過初至折射波和無射線層析靜校正后得到的疊加剖面，可見在淺層部位(圖框所示)，虛假構(gòu)造起伏已消除，信噪比明顯提高，反射內(nèi)幕更加清晰。

圖3 經(jīng)初至折射波靜校正和層析靜校正處理后的初至和疊加剖面圖

2.2 相干噪聲去除技術(shù)

圖4為時(shí)空變換前后地震單炮處理效果圖，與常規(guī)二維直測(cè)線不同，非縱測(cè)線炮檢距是非線性的，線性噪聲在非縱測(cè)線上表現(xiàn)為復(fù)雜的非線性特征(圖4(a)、圖4(c))，因此常規(guī)線性干擾壓制技術(shù)難以取得好的效果，必須對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行等間距時(shí)空變換，通過F-K技術(shù)濾波去除噪聲將其線性化(圖4(b))，再將地震數(shù)據(jù)反變換回來(圖4(d))。

圖4 時(shí)空變換去噪處理對(duì)比

2.3 疊后三維道內(nèi)插技術(shù)

非縱采集得到的數(shù)據(jù)并非真正意義上的三維，而目前很多地震技術(shù)的商業(yè)軟件往往針對(duì)3D數(shù)據(jù)，因此有必要對(duì)稀疏的非縱數(shù)據(jù)進(jìn)行插值。實(shí)際應(yīng)用中，采用三維頻率空間域疊后道內(nèi)插技術(shù)，通過定義反射同相軸最大相干傾角，按照相鄰道等權(quán)疊加方式進(jìn)行疊后道內(nèi)插處理，形成三維數(shù)據(jù)體。

圖5(a)為最初得到的數(shù)據(jù)體，道間距為600，通過第一次插值，道間距變?yōu)?00，經(jīng)過多次插值后，得到了道間距為37.5的稀疏數(shù)據(jù)體(圖5(d))，便于后續(xù)充分利用目前眾多的3D地震解釋及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)軟件及技術(shù)，進(jìn)行針對(duì)性的研究。

3 黃土塬非縱開發(fā)地震解釋及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)

3.1 分頻技術(shù)

地震分頻技術(shù)可揭示地層的縱向整體變化規(guī)律、沉積相帶的空間演變模式，并能對(duì)整個(gè)研究區(qū)的薄層厚度和地質(zhì)體的非連續(xù)性進(jìn)行檢測(cè)。通過頻率掃描，確定合適的頻率值，以突出地質(zhì)體的頻率響應(yīng)。

3.2 疊前反演技術(shù)

疊前反演需要高質(zhì)量的道集資料才能進(jìn)行，該項(xiàng)技術(shù)在蘇里格等天然氣區(qū)已經(jīng)得到推廣，而在黃土塬石油勘探開發(fā)區(qū)由于地震品質(zhì)較差，無法進(jìn)一步獲得有效的地震道集資料，該技術(shù)的應(yīng)用還是空白。經(jīng)過此次研究，不僅疊加剖面質(zhì)量大為改善，也第一次獲得了可供使用的黃土塬地震AVO道集資料，為疊前反演的開展提供了可能。

3.3 儲(chǔ)層含油性檢測(cè)技術(shù)

地震波對(duì)油層的響應(yīng)不如氣層明顯，因此儲(chǔ)層含油性檢測(cè)更為困難，需要對(duì)工區(qū)的實(shí)際資料進(jìn)行細(xì)致研究，總結(jié)規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)分頻能量吸收與多屬性優(yōu)選融合，配合縱橫波速度比信息，能夠很好地對(duì)開發(fā)區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)層含油性進(jìn)行有效預(yù)測(cè)。

圖5 不同道間隔內(nèi)插處理后的地震剖面

3.3.1 分頻能量吸收技術(shù)

通過對(duì)開發(fā)區(qū)井點(diǎn)處含油性與目的層段地震頻率特征的統(tǒng)計(jì)研究，發(fā)現(xiàn)分頻數(shù)據(jù)能量與儲(chǔ)層含油性有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即低頻強(qiáng)、高頻弱，儲(chǔ)層含油性好，反之則差。圖6(a)為20 Hz分頻剖面，圖6(b)為50 Hz分頻剖面，在油井附近，長(zhǎng)81目標(biāo)層20 Hz分頻能量強(qiáng)，而50 Hz分頻能量明顯降低。該井實(shí)際試油5.6 t/d。

3.3.2 多屬性融合技術(shù)

通過對(duì)目的層頻率、振幅、吸收衰減、SVD降維等24種屬性進(jìn)行分析，經(jīng)過不同參數(shù)實(shí)驗(yàn)，確定屬性最優(yōu)參數(shù)，最終優(yōu)選傅立葉頻率、伯格頻率及瞬時(shí)頻率3種有效儲(chǔ)層敏感參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，單用瞬時(shí)頻率、10%能量伯格頻率、90%能量傅立葉頻率屬性，在已知井點(diǎn)處的含油性符合率均為50%，而將這3種屬性加以融合后，與已知井點(diǎn)含油性符合率達(dá)75%以上(圖7)。

圖6 20 Hz和50 Hz分頻剖面預(yù)測(cè)含油性

圖7 3D多屬性融合含油有利分布圖

4 地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)成果

利用上述地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及含油性檢測(cè)技術(shù)，對(duì)研究區(qū)270 km2非縱擬三維數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究。依據(jù)地震預(yù)測(cè)結(jié)果，提供開發(fā)井位90口，開發(fā)骨架井部署8口，落實(shí)部署5口。完鉆的8口井砂體預(yù)測(cè)符合率達(dá)100%，含油性較好。

5 結(jié)語

從黃土塬地區(qū)非縱資料的采集、處理、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和含油性檢測(cè)等方面進(jìn)行研究，形成了一套針對(duì)黃土塬地區(qū)的非縱稀疏三維采集、處理、解釋流程，其成果能夠有效地應(yīng)用于馬嶺油田的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，為油田的開發(fā)工作提供技術(shù)支持。然而，非縱稀疏三維還只是對(duì)真正三維資料的近似，測(cè)線之間空間采樣過大而無法真正模擬出真實(shí)的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有一定的多解性，雖然這種方法能夠發(fā)揮多種技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行三維儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究，但是也在一定程度上制約了稀疏三維的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

［1］李慶珍，王書軍.二維地震施工中非縱觀測(cè)加密勘探法［J］.中國煤田地質(zhì)，1999，11(4):61-62.

［2］張軍華，朱煥，鄭旭剛.寬方位角地震勘探技術(shù)評(píng)述［J］.石油地球物理勘探，2007，42(5):603-609.

［3］孫景旺，杜中東，任文軍.鄂爾多斯盆地黃土塬區(qū)多線地震采集技術(shù)［J］.石油物探，2003，42(4):505-507.

［4］凌云，高軍剛.寬/窄方位角勘探實(shí)例分析與評(píng)述［J］.石油地球物理勘探，2005，40(3):305-308.