地震屬性分析在深水濁積水道刻畫中的應(yīng)用

樂 靖， 田 楠， 蔡文濤， 高云峰

(中海油研究總院 開發(fā)研究院，北京 100028)

?

地震屬性分析在深水濁積水道刻畫中的應(yīng)用

樂 靖， 田 楠， 蔡文濤， 高云峰

(中海油研究總院 開發(fā)研究院，北京 100028)

開發(fā)初期, 由于缺乏鉆測井資料，難以刻畫深水濁積水道的發(fā)育期次，砂體內(nèi)部疊置關(guān)系認(rèn)識不清，導(dǎo)致油田開發(fā)效果不佳。為了表征深水濁積水道的發(fā)育期次和內(nèi)部充填結(jié)構(gòu)，對深水濁積復(fù)合水道期次劃分和邊界識別進(jìn)行了研究，在傳統(tǒng)的地震屬性分析基礎(chǔ)上，形成了應(yīng)用地震屬性分析技術(shù)識別深水濁積復(fù)合水道邊界和期次劃分的新思路。首先進(jìn)行屬性優(yōu)選，采用譜分解和多屬性融合的技術(shù)手段，結(jié)合地層切片分析，綜合測井資料來刻畫深水濁積復(fù)合水道邊界和期次，這對復(fù)合水道砂體疊置關(guān)系和連通性的認(rèn)識有很大的幫助，指導(dǎo)了油氣田開發(fā)方案的設(shè)計以及優(yōu)化。

深水濁積水道； 多屬性分析； 譜分解； 地層切片

0 引言

深水油田開發(fā)初期, 由于鉆井成本高，井?dāng)?shù)量有限，難以通過測井資料認(rèn)清儲層特征，對井間的儲層非均質(zhì)性和砂體展布特征的認(rèn)識更多地依賴地震數(shù)據(jù)。然而深水濁積水道特有的形成條件和沉積環(huán)境使其內(nèi)部伴生復(fù)雜的水道砂體，巖性和地層厚度在縱、橫向上變化大，給水道發(fā)育期次解釋及水道內(nèi)部充填結(jié)構(gòu)和演化特征、沉積相展布、高分辨率層序地層研究帶來極大困難。在開發(fā)初期，希望盡可能精細(xì)地表征砂體的空間展布、砂體之間的疊置關(guān)系，以便設(shè)計出最合理、高效的開發(fā)方案，提高經(jīng)濟(jì)效益。針對油田開發(fā)生產(chǎn)的迫切需求，基于傳統(tǒng)的地震屬性分析技術(shù)，探索研究了應(yīng)用地震多屬性分析技術(shù)識別深水濁積水道邊界及期次劃分的新思路，采用解釋性處理提高地震資料品質(zhì)，進(jìn)行屬性優(yōu)選，采用譜分解和多屬性融合的技術(shù)手段，結(jié)合地層切片分析，綜合測井資料來刻畫深水濁積復(fù)合水道邊界和期次，該技術(shù)思路在實際應(yīng)用中取得了較好的效果。

1 應(yīng)用思路及關(guān)鍵技術(shù)

地震屬性是經(jīng)過加工之后的地震數(shù)據(jù)，能夠從不同角度形象地反映地下的構(gòu)造特征和儲層特征[]。因此，地震屬性分析是地震解釋的重要技術(shù)手段，傳統(tǒng)的地震屬性分析主要是優(yōu)選某一種屬性來研究地下的儲層特征，由于地震資料本身的多解性，這種做法也具有較大的不確定性。不同的敏感屬性在反映儲層特征上各有優(yōu)缺點，對這些敏感屬性綜合分析，可以有效綜合各種敏感屬性的優(yōu)點反映儲層信息，降低地震資料的多解性，更有效地識別深水濁積水道的邊界和展布規(guī)律。將地震多屬性分析技術(shù)應(yīng)用到深水濁積水道邊界識別及期次劃分的新思路如圖1所示，主要步驟如下：①分析地震資料品質(zhì)，明確濁積水道的地震響應(yīng)特征，對地震資料做解釋性處理，為下一步工作提供高信噪比的地震數(shù)據(jù)；②以地震資料同相軸為基本等時地層單元, 結(jié)合沉積地層認(rèn)識，建立等時地層格架；③提取地震屬性，分析屬性對復(fù)合水道的響應(yīng)，優(yōu)選若干復(fù)合水道的敏感屬性；④譜分解地震沿層屬性，并采用RGB融合技術(shù)融合譜分解的地震屬性，初步識別復(fù)合水道的邊界和內(nèi)部情況；⑤提取地層切片，分析復(fù)合水道內(nèi)部次一級水道的沉積演化規(guī)律，認(rèn)清各支水道之間的疊置關(guān)系；⑥綜合前面屬性分析及地層切片分析的認(rèn)識，結(jié)合水道在地震剖面的響應(yīng)特征和測井、沉積相的認(rèn)識，精細(xì)解釋復(fù)合水道內(nèi)部的各支次一級水道。

圖1 地震多屬性分析在深水濁積水道期次劃分中的應(yīng)用思路Fig.1 Application of seismic multi attribute analysis in the sub division of deep water turbidity channel

這一技術(shù)思路中的關(guān)鍵技術(shù)為：

1)地震資料解釋性處理技術(shù)。地震資料中的噪音降低了資料的信噪比，掩蓋或降低了儲層在地震屬性中的響應(yīng)特征，影響地震屬性分析的效果。因此在提取地震屬性之前，先對地震資料做解釋性處理，進(jìn)一步壓制地震資料中的噪音，提高資料的信噪比。采用的技術(shù)方法主要有中值濾波及擴(kuò)散濾波，①中值濾波可以有效去除地震資料的隨機(jī)噪音；②擴(kuò)散濾波能有效增強(qiáng)異常體的顯示(增強(qiáng)斷層、沉積體、特殊巖性體的顯示)。采用地震資料解釋性處理技術(shù)，能有效去除隨機(jī)噪音，增強(qiáng)斷層和沉積體的顯示，提高地震資料的信噪比，為地震屬性分析提供一個良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2)等時地層格架建立技術(shù)。等時地層格架能夠更好地避免常規(guī)地震切片中存在的穿時問題[2]，在地震資料同相軸為基本等時地層單元的假設(shè)下, 結(jié)合沉積地層認(rèn)識，通過井震標(biāo)定賦予地震同相軸對應(yīng)的地質(zhì)層序界面的意義，根據(jù)地震資料同相軸產(chǎn)狀變化進(jìn)行層位解釋。為提高層位解釋精度，采用層位自動追蹤技術(shù)，為下一步分析提供精細(xì)的等時地層格架。

3)譜分解技術(shù)。深水濁積水道的厚度變化很快，在水道邊界砂體變薄，而地震數(shù)據(jù)的分辨率有限，難以精確識別水道邊界的薄砂體并刻畫水道邊界。不同厚度的砂體其地震振幅在橫向上是有差異的，譜分解技術(shù)基于振幅的差異，尋找對薄砂體有最好反映的頻率切片，在平面上結(jié)合沉積相和測井信息分析水道砂體的展布和邊界[3]。因此，采用譜分解技術(shù)，可以有效地識別深水濁積水道，并刻畫深水濁積水道的邊界。

4)RGB(紅、綠、藍(lán)三原色融合顯示)融合技術(shù)。地震資料本身存在的多解性導(dǎo)致進(jìn)行單一屬性分析時不確定性較大，為了降低屬性分析的不確定性，不能僅依靠一種屬性進(jìn)行分析。由于不同的屬性能夠分別從不同的角度反映地下的儲層特征，把這些對儲層響應(yīng)較敏感的屬性進(jìn)行綜合顯示分析，能夠綜合各種屬性的優(yōu)勢，突出儲層的響應(yīng)特征，降低單一屬性分析的不確定性，RGB融合技術(shù)就是一種能將多種屬性融合起來進(jìn)行綜合分析，能夠有效降低單一屬性顯示的不確定性的技術(shù)方法[4]。將多種屬性以RGB模式融合顯示之后，相比單一屬性顯示，能更好地反映砂體內(nèi)部的細(xì)節(jié)變化，結(jié)合沉積模式能更好地分析砂體的疊置關(guān)系和展布范圍[5]。對于深水濁積水道，僅僅依靠單一屬性的分辨率很難識別，而基于多種地震屬性，通過RGB顏色融合技術(shù)，可以大大增強(qiáng)復(fù)合水道的視覺異常，減少單一地震屬性的多解性，可以大幅度提高深水濁積水道的識別精度。

5)地層切片技術(shù)。在屬性分析過程當(dāng)中，僅局限于地震屬性本身，不結(jié)合沉積學(xué)的觀點和知識進(jìn)行屬性分析是難以真正認(rèn)識儲層的變化的，由此提出了地層切片技術(shù)[6-7]。地層切片技術(shù)要求以沉積學(xué)的觀點去認(rèn)識不同時期的屬性變化，有助于更有效地認(rèn)清沉積體的沉積演化規(guī)律，以及刻畫沉積體的期次和邊界。地層切片的參考界面是不隨頻率而變化的等時地震同相軸，因此地層切片最接近于等時，適用于非席狀、非水平的不規(guī)則地層，充分考慮了地層厚度的橫向變化，克服了穿時帶來的不足，可以有效地識別深水濁積水道，刻畫深水濁積水道內(nèi)部的非均質(zhì)性。

2 實際應(yīng)用效果

研究區(qū)位于西非的剛果盆地，盆地內(nèi)發(fā)育了世界第二大規(guī)模的深水扇-剛果扇。研究區(qū)位于中新世剛果扇北部，目的層為上中新統(tǒng)。中新統(tǒng)目的層段主要發(fā)育深水濁積水道、遠(yuǎn)端朵葉體和半深海泥巖3種沉積相，且以侵蝕沖刷面為層序界面，大面積發(fā)育的復(fù)合水道為層序底部，半深海泥巖密集段為層序頂部[9]。儲層段是大面積發(fā)育的復(fù)合水道，水道數(shù)量繁多，期次復(fù)雜，相互切割，內(nèi)部關(guān)系難以理清；水道內(nèi)儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，橫向變化大，同一水道內(nèi)地震反射特征相似，但井上的含砂率相差較大。開發(fā)初期井少，多期、多支水道間砂體疊置關(guān)系和連通性需要有效刻畫，以便于設(shè)計合理、高效的開發(fā)方案。針對生產(chǎn)需求，在研究區(qū)探索研究應(yīng)用地震多屬性分析技術(shù)識別深水濁積水道邊界及期次劃分的新思路。

2.1 地震資料解釋性處理

研究區(qū)的地震資料信噪比較低，隨機(jī)噪音模糊了斷層、復(fù)合水道的邊界，影響屬性分析的精度。需采用地震資料解釋性處理技術(shù)對地震資料進(jìn)行處理，從圖2可以看出，處理之后，去除了隨機(jī)噪音，提高了資料的信噪比，增強(qiáng)了斷層、復(fù)合水道邊界，降低了屬性分析的多解性，提高了屬性識別復(fù)合水道的精度。

圖2 解釋性處理前后相干切片對比圖Fig.2 Comparison of coherent slices before and after interpretation processing(a)處理前相干切片；(b)處理后相干切片

2.2 對深水濁積水道邊界進(jìn)行識別

與周圍的泥巖的弱反射特征相比，深水濁積水道主要表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、中低頻的雜亂發(fā)射，形成在泥巖中高頻弱反射背景上的強(qiáng)的丘狀或透鏡狀反射結(jié)構(gòu)。因此提取振幅、頻率、相干等屬性能有效地反映水道的變化，識別水道砂體與泥巖的邊界。圖3分別展示了目的層段沿層相干切片，以及20 Hz、30 Hz、40 Hz、50 Hz的目的層段沿層相干切片。相干切片能在一定程度上刻畫較大級次的水道復(fù)合體，但是難以刻畫水道主體，而單頻相干切片能更好地刻畫水道主體。由圖3可以看出，當(dāng)頻率為20 Hz、30 Hz時，水道的主體及邊界非常清楚，斷層比較清晰，頻率增大到40 Hz、50 Hz時，水道邊界逐漸變模糊。因此頻率為30 Hz的沿層相干切片能較好的識別各期水道的主體及邊界。不同頻率的相干切片

圖3 20 Hz、30 Hz、40 Hz、50 Hz的沿層相干屬性Fig.3 Coherence properties along the horizon of 20 Hz、30 Hz、40 Hz、50 Hz(a) 20 Hz；(b) 30 Hz；(c)40 Hz；(d) 50 Hz

在水道識別上各有優(yōu)缺點，如果僅通過其中某一頻率的相干切片識別水道邊界，不確定性較大且對水道內(nèi)部的變化表征得不夠精細(xì)，因此優(yōu)選不同頻率體融合顯示[8]。如圖4所示，將譜分解得到的10 Hz、40 Hz、70 Hz不同頻段的數(shù)據(jù)分別用為R(紅色)、G(綠色)、B(藍(lán)色)三原色進(jìn)行融合顯示，清楚地刻畫了水道的邊界, 并對水道內(nèi)部的非均質(zhì)性有一定程度地反映, 較常規(guī)屬性更精細(xì)地刻畫了濁積水道的邊界以及內(nèi)部的細(xì)節(jié)變化。

2.3 水道發(fā)育期次的劃分。

水道復(fù)合體通常由多期次一級水道構(gòu)成，采用譜分解、RGB融合技術(shù)之后，可以識別水道復(fù)合體的邊界，并認(rèn)識到次一級水道之間具有復(fù)雜的相互疊置、切割關(guān)系，為了進(jìn)一步精細(xì)刻畫水道期次，采用了地層切片技術(shù)[9]。

將復(fù)合水道的頂?shù)酌孀鳛閰⒖紝樱凑?等分內(nèi)插得到8張地層切片，并沿切片提取均方根屬性。從圖5可以看出，按照從老至新排列后觀察到的復(fù)合水道內(nèi)部期次的展布、演化特征為：

圖5 水道發(fā)育情況在地層切片上的反映Fig.5 Channels development reflected in the strata slices(a)地層切片1；(b)地層切片2；(c)地層切片3；(d)地層切片4；(e)地層切5；(f)地層切片6；(g)地層切片7；(h)地層切片8

1)在地層切片1上顯示的紅黃色及黃綠色強(qiáng)振幅反映了兩期水道的存在，主要發(fā)育了兩支北西—南東向水道B和C的雛形，水道內(nèi)部顯示為藍(lán)色背景下的紅黃色及黃綠色斑點分布，即富泥質(zhì)背景下的砂巖零星分布。

2)在地層切片2上，水道B、C的輪廓開始變得清晰，水道邊界比較清楚，內(nèi)部振幅增強(qiáng)，紅黃色的強(qiáng)振幅增多，兩支水道在南東方向相互疊置和切割，在北西方向兩支水道是分開的。

3)在地層切片3上，水道B、C在北西向的振幅變?nèi)?，南東向的振幅較強(qiáng)，紅黃色斑點較多，兩支水道在南東方向依然相互疊置和切割，兩支水道在北西方向是分離的，邊界清晰。

4)在地層切片4上，水道B、C在北西向的振幅稍微變強(qiáng)，紅黃色斑點增多，而且在兩支水道之間出現(xiàn)了第三支水道A的雛形。水道A在北西向的振幅較弱，它是在水道B、C之后形成的，在南東向它與水道B、C的頂部相互疊置、切割。在北西向水道A、B、C的邊界比較清楚，相互之間是分離的。南東向的振幅最強(qiáng)，水道A疊置在水道B的上方，從平面上看兩支水道在南東向幾乎重疊。

5)在地層切片5上，水道C基本消失了，水道B在北西向的振幅變?nèi)?，振幅顏色偏向于藍(lán)色，水道B也在逐漸消失；水道A變得更清晰，振幅也在逐漸增強(qiáng)，振幅顏色偏向于紅黃色。在南東向水道A的振幅最強(qiáng)，以紅黃色斑點為主，水道A疊置在水道B的上方，從平面上看兩支水道在南東向幾乎重疊。

6)在地層切片6上，水道B基本消失了，水道A的邊界比較清晰，振幅比較強(qiáng)，振幅顏色以紅黃色為主。

7)在地層切片7上，僅有水道A存在，水道邊界仍然清晰，水道內(nèi)部是弱振幅背景下的強(qiáng)振幅斑點分布，往南北兩個方向振幅變?nèi)酢?/p>

8)在地層切片8上，水道A在南北兩個方向的振幅變得更弱，以藍(lán)色的弱振幅為主，僅有水道中部的振幅較強(qiáng)，以紅黃色斑點為主，這表明水道A也在逐漸消失。

從這8個地層切片可以看出，各次一級水道的發(fā)育演化規(guī)律為：水道B和C幾乎同時出現(xiàn)，接著水道A發(fā)育；水道復(fù)合體內(nèi)部由多期次一級水道構(gòu)成，后期水道對已有水道存在一定程度的切割和疊置；將切片按時間順序排列，能識別出各個次一級水道的發(fā)育期次，明確各個水道之間的切割、疊置關(guān)系。

2.4 井震結(jié)合解釋水道期次

根據(jù)前面從地層切片分析得到的水道發(fā)育演化規(guī)律，結(jié)合從巖心分析、測井資料分析得到的沉積模式的認(rèn)識，在地震資料上開展水道期次解釋，解釋出水道的期次及展布特征。如圖6所示，從圖6可以看出，水道的地震響應(yīng)是雜亂無章的中強(qiáng)反射，外形呈透鏡狀，水道內(nèi)部反射頻率低，連續(xù)性差。該復(fù)合水道是侵蝕-加積混合型水道，垂向疊加，側(cè)向疊置。結(jié)合地層切片得到的水道發(fā)育演化規(guī)律，將復(fù)合水道解釋為3個次一級水道，利用多屬性的分析結(jié)果相互驗證，增強(qiáng)了結(jié)果的可靠性。

圖6 地震剖面上的水道解釋結(jié)果Fig.6 Interpretation results of the channel on seismic profile

3 結(jié)論

通過對傳統(tǒng)的屬性分析技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，相位、相干、振幅等屬性有效地識別和刻畫了深水濁積復(fù)合水道，創(chuàng)新的地震多屬性分析思路在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。研究的主要認(rèn)識如下：

1)深水濁積水道由于特有的形成條件和沉積環(huán)境使其內(nèi)部伴生復(fù)雜的水道砂體，巖性和地層厚度在縱、橫向上變化大，對應(yīng)的地震反射通常是雜亂無章的中強(qiáng)反射，僅依靠單一的地震屬性難以解釋水道發(fā)育期次及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用地震多屬性分析的新思路，從提高資料的信噪比入手，結(jié)合各種多屬性分析的技術(shù)手段能夠有效地刻畫水道的發(fā)育期次及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2)相干屬性經(jīng)過分頻、RGB融合處理后，對復(fù)合水道的邊界識別更清楚，對復(fù)合水道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有了更清晰地反映。

3)地層切片是在不隨頻率變化的等時地震同相軸之間線性內(nèi)插形成的，所提供的地質(zhì)信息更接近于等時，克服了時間切片和沿層切片的不等時帶來的不足，使地質(zhì)體和沉積體的識別更加精確、合理，清晰地刻畫了水道的發(fā)育期次和演化規(guī)律。

4)深水濁積復(fù)合水道內(nèi)部通常由多期次一級水道構(gòu)成，后期水道對已有水道存在一定程度的切割和疊置。將地層切片按時間順序由老到新排列，能識別出水道的發(fā)育期次和演化規(guī)律，再結(jié)合測井相，可以精細(xì)解釋次一級水道，明確次一級水道間的疊置關(guān)系及連通性，為開發(fā)方案的設(shè)計提供精細(xì)的儲層描述成果。

[1] CHOPRA S, MARFURT KJ. Seismic Attributes for Prospect Identification and Reservoir Characterization[C]．Tulsa: Society of Exploration Geophysicists, 2007:1-7.

[2] 朱筱敏，董艷蕾，胡廷惠，等．精細(xì)層序地層格架與地震沉積學(xué)研究——以泌陽凹陷核桃園組為例[J]．石油與天然氣地質(zhì)，2011，32(4)：615-624.

ZHU X M ，DONG Y L，HU T H，et a1．Seismic Sedimentology Study of Fine Sequence Stratigraphic Framework：a Case Study of the Hetaoyuan Formation in the Biyang Sag[J]．Oil&Gas Geology，2011，32(4)：615- 624.(In Chinese)

[3] 劉喜武，寧俊瑞，劉培體，等．地震時頻分析與分頻解釋及頻譜分解技術(shù)在地震沉積學(xué)與儲層成像中的應(yīng)用[J]．地球物理學(xué)進(jìn)展，2009，24(5)：1679-1688．

LIU X W，NING J R，LIU P T，et al．Seismic Time Frequency Analysis for Frequency Decomposition With Applications to Seismic Sedimentology and Reservior Imaging[J]．Progress in Geophysics，2009，24(5)：1679-1688. (In Chinese)

[4] 曹鑒華．RGB混頻顯示技術(shù)及其在河道識別中的應(yīng)用[J]．勘探地球物理進(jìn)展，2010，33(5)：355-358．

CAO J H．RGB Color Blending and Its Application In Channel Recognition[J]．Progress in Exploration Geophysics，2010，33(5)：355-358．(In Chinese)

[5] 姜秀娣，翁斌，劉亞茹，等．分頻混色技術(shù)在高精度地震解釋中的應(yīng)用[J]．地球物理學(xué)進(jìn)展，2013，28(2)：0882-0888.

JIANG X D，WENG B，LIU Y R，et al．Application Of Spectral Decomposition RGB Plotting Technique For Spectral Components in High Accuracy Seismic Interpretation[J]．Progress in Geophys．2013，28(2)：0882-0888. (In Chinese)

[6] ZENG H L， BACKUS M M，BARROW KT ,et al．Office Stratal Slicing, Part I: Realistic 3-D Seismic Model[J]．Geophysics， 1998，63( 2) : 502-513.

[7] ZENG H L，HENRY S C AND RIOLA J P．Stratal Slicing, Part II: Real 3-D Seismic Data[J]．Geophysics，1998，63( 2) : 514-522.

[8] 郎曉玲，彭仕宓，康洪全，等．利用多屬性體分類技術(shù)預(yù)測扇三角洲砂體[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，32(1)：57-62.

LANG X L， PENG S M, KANG H Q， et al．Predict Fan Delta And Body by Using Multi-attributes Volume Classification Technology[J]．Journal of Southwest Petroleum University ： Science & Technology Edition, 2010，32( 1 ) ：57-62. (In Chinese)

[9] 謝清惠，鄧宏文．地層切片技術(shù)在中新統(tǒng)剛果扇中的應(yīng)用[J]．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2013，32(6)：135-140.

XIE Q H,DENG H W. Application Of Strata Slicing Technique In Miocene Congo Fan [J]．Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing, 2013，32(6)：135-140. (In Chinese)

Application of seismic attribute analysis in the sub division of deep water turbidity channel

LE Jing, TIAN Nan, CAI Wen-tao, GAO Yun-feng

(CNOOC Research Institute Development Research Institute, Beijing 100028,China)

In the early stage of development, it is difficult to describe the development period of the deep water turbidity channel and the internal structure of the sand body because of the lack of logging data, which leads to the poor development of the oilfield. In order to characterize the developmental period and internal structure of the deep water turbidity channel, it is studied that how to identify the boundary and internal structure of the deep water turbidity composite channel. Based on the traditional seismic attributes analysis, a new method for identifying the boundary and stage division of the deep water turbidity composite channel is formed by using seismic attribute analysis. Attribute optimization, adopting spectral decomposition and multi attribute fusion, strata slice analysis, and combining logging data to characterize the boundary and internal structure of the deep water turbidity composite channel. This is help to know superimposed relationship and connectivity of deep water turbidity composite channel, which is to guide the design and optimization of oil and gas field development plan.

deep water turbidity channel； multi attribute analysis； spectral decomposition； strata slice

2015-08-30 改回日期：2015-10-08

樂靖(1984-)，男，碩士，從事地震綜合解釋，E-mail：lejing@cnooc.com.cn。

1001-1749(2016)05-0686-06

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2016.05.19