多波聯(lián)合解釋提高四川盆地震旦系儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度

楊海濤， 賀振華， 王鴻燕， 王 靜， 王 棟

(1.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 川慶鉆探工程有限公司 地球物理勘探公司，成都 610213;2.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院,成都 610059；3.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 山地地震技術(shù)試驗(yàn)基地, 成都 610213)

多波聯(lián)合解釋提高四川盆地震旦系儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度

楊海濤1,2,3， 賀振華2， 王鴻燕1， 王 靜1， 王 棟1

(1.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 川慶鉆探工程有限公司 地球物理勘探公司，成都 610213;2.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院,成都 610059；3.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 山地地震技術(shù)試驗(yàn)基地, 成都 610213)

隨著研究和鉆探的深入，越來(lái)越認(rèn)識(shí)到四川盆地川中PLN地區(qū)震旦系燈影組復(fù)雜的地質(zhì)背景和儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。震旦系燈影組反射特征多變，且存在低速的硅質(zhì)云巖,其縱波阻抗與儲(chǔ)層接近,利用單一縱波無(wú)法區(qū)分硅質(zhì)與儲(chǔ)層，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度較大。通過(guò)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和模型正演綜合分析得出，橫波阻抗可以有效地識(shí)別儲(chǔ)層和硅質(zhì)云巖。通過(guò)對(duì)實(shí)際多波資料的層位標(biāo)定和層位匹配,聯(lián)合對(duì)比解釋縱波和轉(zhuǎn)換波地震剖面，能夠有效地識(shí)別儲(chǔ)層，提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度。

轉(zhuǎn)換波層位標(biāo)定； 多波層位匹配； 多波儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

0 前言

四川盆地下古生界具有優(yōu)越的生烴條件，同時(shí)在不同的地質(zhì)歷史演化時(shí)期形成了眾多的古隆起構(gòu)造區(qū)，為天然氣聚集成藏提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，一直是四川盆地油氣勘探的重點(diǎn)目標(biāo)。樂(lè)山-龍女寺古隆起形成于志留紀(jì)至二疊紀(jì)前，是四川盆地形成最早、規(guī)模最大、延續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、剝蝕幅度最大、覆蓋面積最廣的巨形鼻狀古隆起[1-2]。在這巨型隆起的背景上，以下古生界～震旦系為主要層系的四川盆地下組合深層碳酸鹽巖氣藏具有多旋回、多層系、多烴源層、多產(chǎn)層、油氣多期成藏的特點(diǎn)，成藏條件和形成機(jī)理具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性和高度的多樣性。

前期研究和勘探成果表明，四川盆地川中地區(qū)古生界～震旦系具有巨大的油氣勘探前景。隨著研究和鉆探的深入，越來(lái)越認(rèn)識(shí)到震旦系燈影組復(fù)雜的地質(zhì)背景和儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。震旦系反射特征多變，且存在低速的硅質(zhì)云巖,其縱波阻抗與儲(chǔ)層接近,利用單一縱波無(wú)法區(qū)分硅質(zhì)與儲(chǔ)層，地震多解性強(qiáng)，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大。而多波地震勘探技術(shù)在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、流體識(shí)別、裂縫檢測(cè)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[3]。筆者針對(duì)四川盆地川中PLN地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的難點(diǎn)，開(kāi)展了多波儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用，提高了儲(chǔ)層地震描述的精度。

1 轉(zhuǎn)換波層位標(biāo)定

在多波地震資料解釋中，層位標(biāo)定是資料解釋的基礎(chǔ)，而轉(zhuǎn)換波的層位標(biāo)定既是地面多分量勘探解釋工作的關(guān)鍵，又是難點(diǎn)[4]。VSP測(cè)井資料能夠比較準(zhǔn)確可靠地對(duì)轉(zhuǎn)換波進(jìn)行層位標(biāo)定，為縱波、轉(zhuǎn)換波聯(lián)合解釋奠定了良好的基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)換波是縱波入射、橫波反射。因此，轉(zhuǎn)換波的層位標(biāo)定需要同時(shí)利用VSP資料中的縱波、橫波信息來(lái)進(jìn)行標(biāo)定。

VSP測(cè)井記錄的資料是三分量資料，兩個(gè)水平分量上以下行橫波和上行轉(zhuǎn)換波為主。如圖1所示，井源距為X，檢波器的沉放深度為H1，反射界面的深度到接收點(diǎn)的距離為H2，地層的縱波、橫波速度分別為VP、VS。

橫波到達(dá)檢波器的初至?xí)r間ts為

(1)

縱波到達(dá)檢波器的初至?xí)r間tp為：

(2)

當(dāng)H2、X趨近于“0”時(shí)，則轉(zhuǎn)換波的雙程旅行時(shí)tpsv為：

tpsv=ts+tp

(3)

在實(shí)際資料標(biāo)定時(shí)，從下行橫波上可以獲得較為準(zhǔn)確的橫波初至ts，從上行轉(zhuǎn)換波上可以得到上行轉(zhuǎn)換波雙程時(shí)間剖面，同時(shí)可以從垂直分量上可以得到準(zhǔn)確的縱波初至tp，由縱波初至和橫波初至按式(3)就可以得到轉(zhuǎn)換波的時(shí)-深關(guān)系，有了時(shí)深關(guān)系和上行轉(zhuǎn)換波雙程時(shí)間剖面，就可以對(duì)過(guò)井轉(zhuǎn)換波偏移剖面進(jìn)行層位標(biāo)定。

圖2為PS波的VSP標(biāo)定結(jié)果。上行轉(zhuǎn)換波雙程時(shí)間剖面與過(guò)井剖面主要目的層能量關(guān)系、頻率、相位特征和反射時(shí)間相似性較好，說(shuō)明采用VSP測(cè)井成果能對(duì)目的層地質(zhì)層位能夠進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定。

圖2 MX-A井轉(zhuǎn)換波VSP標(biāo)定結(jié)果Fig.2 Calibration results of converted wave VSP in MX-A well(a)PS波偏移剖面;(b)走廊疊加;(c)上行轉(zhuǎn)換波雙程時(shí)間剖面

2 多波層位匹配

在多波地震勘探中，由于橫波在巖層中的傳播速度小于縱波速度，導(dǎo)致縱波和轉(zhuǎn)換波在地下傳播的路徑不同，因此，縱波和轉(zhuǎn)換波剖面上相同的地質(zhì)層位對(duì)應(yīng)的旅行時(shí)是不一樣的，給后續(xù)多波屬性分析、多波聯(lián)合反演、儲(chǔ)層響應(yīng)模式建立等工作帶來(lái)了困難，所以在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)開(kāi)展前需對(duì)縱波、轉(zhuǎn)換波地震資料進(jìn)行時(shí)間匹配[5-10]。

假設(shè)零偏移距的地震剖面，縱波傳播時(shí)間為：

(4)

轉(zhuǎn)換波傳播時(shí)間為：

(5)

因此，有：

(6)

(7)

式中：H為深度；Vp為縱波速度；Vs為橫波速度；γ0為縱橫波速度比。

如果能夠準(zhǔn)確得到縱橫波速度比γ0(γ0=Vp/Vs)，就能夠把轉(zhuǎn)換波剖面的反射時(shí)間校正到縱波反射時(shí)間，從而達(dá)到縱橫波同相軸匹配的目的。因此層位匹配的問(wèn)題就轉(zhuǎn)換為如果準(zhǔn)確求取速度比γ0的問(wèn)題。需要注意的是γ0是平均速度比，不是層間速度比。

對(duì)于速度比地求取，目前大部分都是基于疊后剖面來(lái)做的，最常見(jiàn)的方法是在縱波和轉(zhuǎn)換波剖面上選取控制層位，然后相關(guān)來(lái)得到控制層位之間速度比的關(guān)系，將轉(zhuǎn)換波時(shí)間壓縮至縱波時(shí)間。

圖3為過(guò)B井井點(diǎn)處縱波與轉(zhuǎn)換波層位匹配效果圖。層位匹配后，消除了縱波和轉(zhuǎn)換波的旅行時(shí)差，將轉(zhuǎn)換波壓縮至縱波時(shí)間域，各標(biāo)志層及目的層對(duì)應(yīng)性效果較好。

圖3 過(guò)B井井點(diǎn)處縱波與轉(zhuǎn)換波層位匹配效果Fig.3 Layer matching effect of longitudinal wave and converted wave at the point of B well(a)縱波;(b)轉(zhuǎn)換波

圖4 巖石物理參數(shù)分析直方圖Fig.4 Histogram of rock physical parameter analysis

3 多波儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

PLN工區(qū)內(nèi)震旦系燈影組儲(chǔ)層單層厚度較薄，且受硅質(zhì)云巖的影響，儲(chǔ)層與含硅質(zhì)的非儲(chǔ)層的縱波阻抗差異小，在單一縱波剖面上難以區(qū)分，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)存在多解性。

通過(guò)對(duì)工區(qū)內(nèi)多口井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)(圖4)，利用橫波阻抗可以有效地區(qū)分儲(chǔ)層和硅質(zhì)云巖，而縱波阻抗無(wú)法區(qū)分儲(chǔ)層和硅質(zhì)云巖。

同時(shí)根據(jù)測(cè)井資料建立了地質(zhì)模型，采用射線(xiàn)追蹤的方法獲得疊前道集，并疊加得到剖面進(jìn)行了正演分析(圖5)，從地震響應(yīng)特征上看，當(dāng)目的層燈影組內(nèi)部含硅質(zhì)或含氣時(shí)，在縱波地震剖面上均表現(xiàn)為強(qiáng)波峰反射；而當(dāng)目的層燈影組內(nèi)部含氣時(shí)，在轉(zhuǎn)換波地震剖面上表現(xiàn)為較強(qiáng)波峰反射；當(dāng)含硅質(zhì)時(shí)，在轉(zhuǎn)換波地震剖面上無(wú)明顯反射。

從實(shí)際的地震剖面上對(duì)比發(fā)現(xiàn)(圖6)，縱波剖面上無(wú)論是儲(chǔ)層還是硅質(zhì)都是強(qiáng)波峰反射，而轉(zhuǎn)換波剖面上，只有儲(chǔ)層表現(xiàn)為強(qiáng)波峰反射，硅質(zhì)無(wú)明顯的反射。從縱橫波聯(lián)合反演得到的波阻抗剖面上也可以看出(圖7)，儲(chǔ)層和硅質(zhì)在橫波阻抗剖面上是可以區(qū)分的。因此，通過(guò)縱波和轉(zhuǎn)換波的聯(lián)合解釋?zhuān)梢杂行У貐^(qū)分硅質(zhì)云巖和儲(chǔ)層，進(jìn)而提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度。

圖5 含有硅質(zhì)或儲(chǔ)層的地質(zhì)模型縱波和轉(zhuǎn)換波正演分析Fig.5 The forward modeling of longitudinal and converted waves in a geological model with the silica or reservoir(a)含硅質(zhì)的模型;(b)含儲(chǔ)層的模型;(c)圖a的縱波正演結(jié)果;(d)圖b的縱波正演結(jié)果;(e)圖a的轉(zhuǎn)換波正演結(jié)果;(d)圖b的轉(zhuǎn)換波正演結(jié)果

圖6 縱波和轉(zhuǎn)換波剖面對(duì)比Fig.6 Comparison of longitudinal and converted wave profiles(a)縱波偏移剖面；(b)轉(zhuǎn)換波偏移剖面

圖7 縱波和轉(zhuǎn)換波阻抗剖面對(duì)比Fig.7 Comparison of longitudinal and converted wave impedance profiles(a)縱波阻抗剖面；(b)橫波阻抗剖面

4 結(jié)輪與認(rèn)識(shí)

針對(duì)四川盆地川中PLN地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的難點(diǎn)，利用多波地震技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和理論模型正演論證了橫波阻抗可以有效地識(shí)別儲(chǔ)層和硅質(zhì)云巖，根據(jù)實(shí)際多波地震資料的聯(lián)合對(duì)比解釋?zhuān)行У刈R(shí)別了儲(chǔ)層，提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度,同時(shí)得出以下認(rèn)識(shí)：

1)通過(guò)多波層位標(biāo)定和多波層位匹配技術(shù)應(yīng)用，為多波聯(lián)合解釋提供了借鑒。

2)通過(guò)對(duì)縱波和轉(zhuǎn)換波剖面的聯(lián)合解釋?zhuān)軌蛴行У刈R(shí)別低速硅質(zhì)云巖和儲(chǔ)層，提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度。

3)轉(zhuǎn)換波地震勘探技術(shù)正趨于成熟，在四川盆地川中地區(qū)已經(jīng)得到廣泛地應(yīng)用。

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Multi-wave interpretation to improve the prediction accuracy of the sinian system reservoir in Sichuan basin

YANG Haitao1,2,3, HE Zhenhua2, WANG Hongyan1, WANG Jing1, WANG Dong1

(1.Geophysical Prospecting Company,CNPC Chuanqing Drilling Engineering Limited Company Huayang Chengdu 610213,China;2. Chengdu University of Technology ,Chengdu 610059,China;3.Mountain Geophysical Technology Test Center ，CNPC, Chengdu 610213, China)

With the deepening of research and drilling,complex geological background and reservoir heterogeneity are awarend in Dengying Formation in the PLN area of Sichuan Basin. Reflection characteristics is changeable in Dengying Formation of the Sinian System. There are low-velocity siliceous dolomite, which is close to the reservoir in P-wave impedance, so using the P-wave impedance cannot distinguish between siliceous dolomite and reservoir, the reservoir prediction is difficult. In this paper, through the statistics of well logging data and the model forward, it is concluded that the shear wave impedance can be effectively used to identify the reservoir and the siliceous dolomite. Through the layers calibration and layers matching of real multiwave data, the interpretation of P-wave and converted wave seismic section can effectively identify the reservoir, improve the reservoir prediction accuracy.

converted wave layer calibration; multi wave layer matching; multi wave reservoir prediction

2016-06-15 改回日期：2016-12-15

楊海濤(1984-)，男，博士，工程師，主要從事多波技術(shù)研究與應(yīng)用， E-mail：yht_wt@cnpc.com。

1001-1749(2017)04-0500-06

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.04.10