鄂南地區(qū)地震儲(chǔ)層預(yù)測存在問題與思考

孫振濤

(中國石油化工股份有限公司 石油物探技術(shù)研究院，南京 211103 )

0 引言

鄂爾多斯盆地是我國重要的能源(油氣、煤等)盆地，油氣資源尤其豐富，盆地南部中生界主力產(chǎn)油層為延長組，儲(chǔ)層為低孔、低滲的致密砂巖油藏，儲(chǔ)層發(fā)育主要受沉積相作用控制，儲(chǔ)層橫向變化快，非均質(zhì)性比較強(qiáng)[1-3]。

鄂南地區(qū)特殊的黃土塬地表和延安組多套煤層發(fā)育的特點(diǎn)，地震資料變得非常復(fù)雜，使得該區(qū)的地震勘探尤其艱難，針對(duì)黃土塬的厚度變化大、吸收衰減強(qiáng)等特點(diǎn)造成的地震資料采集、處理和解釋等方面的難點(diǎn)，前人開展了很多有效的技術(shù)攻關(guān)，主要表現(xiàn)在黃土塬靜校正技術(shù)的發(fā)展和彎線(沿溝布線，避開黃土塬)采集等方面[4-6]，解釋方面主要表現(xiàn)在采用了相控儲(chǔ)層預(yù)測的技術(shù)進(jìn)行砂體刻畫[7-9]。隨著鄂南地區(qū)勘探開發(fā)的推進(jìn)，基于地震反射結(jié)構(gòu)的河道砂體描述方法雖取得了很大成功，同時(shí)也有失敗地教訓(xùn)，對(duì)該區(qū)的儲(chǔ)層預(yù)測帶來了新的問題，如何針對(duì)該區(qū)地質(zhì)條件和地震資料的特殊性，采用針對(duì)性的技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測，是目前需要攻關(guān)的技術(shù)難題。筆者以鄂爾多斯南部D區(qū)塊為例，進(jìn)行了相關(guān)地分析和研究，對(duì)影響地震資料品質(zhì)的因素進(jìn)行了分析，針對(duì)該區(qū)地震資料的特點(diǎn)，提出了可行的儲(chǔ)層預(yù)測的技術(shù)對(duì)策。

1 研究區(qū)概況

鄂南地區(qū)復(fù)雜的地震地質(zhì)條件，造成了該區(qū)地震資料復(fù)雜性，主要表現(xiàn)在地表和地下兩個(gè)方面，即黃土塬地表和延安組多套煤層對(duì)地震資料產(chǎn)生了很大地影響。黃土塬地表引起的吸收衰減和靜校正問題、多套煤層產(chǎn)生的層間多次波對(duì)地震波形的改造問題，并且這兩個(gè)因素交織在一起，對(duì)地震振幅和波形特征產(chǎn)生了很大地影響。

該區(qū)沉積地層自下而上為三疊系的紙坊組、延長組和侏羅系的延安組、直羅組、安定組。主要目的層為延長組的長8段，為致密砂巖儲(chǔ)層，其上覆的長7段是該區(qū)的主力生油層(油頁巖)，為鄂爾多斯盆地的標(biāo)志層，對(duì)應(yīng)的地震波組為T6c，本區(qū)延安組發(fā)育多套煤層。

圖1 地震剖面及地表高程Fig.1 Seismic profile and surface elevation

2 黃土塬地表的影響

黃土塬地表的影響：①主要表現(xiàn)在黃土塬地表引起的靜校正問題；②黃土層厚度變化大，吸收衰減橫向變化大，造成地震的能量橫向差異大。

針對(duì)黃土塬的采集和處理方面，很多學(xué)者、專家做了大量地研究，使得黃土塬地區(qū)的地震勘探取得了很大進(jìn)展，尤其是靜校正方面，基本消除了由于黃土厚度變化引起的地下構(gòu)造形態(tài)變化的問題，資料能夠滿足構(gòu)造解釋的要求，但是在橫向能量補(bǔ)償方面，還存在比較大的不足，不能夠完全消除黃土塬吸收衰減的影響[4-5]。如圖1所示為該區(qū)的一條地震剖面，黑色線為地表高程，可以看到地震剖面的形態(tài)基本不受地表高程的影響，但同一套地層的能量在橫向上存在較大差異，反應(yīng)出還存在一定的橫向振幅一致性問題，振幅異常區(qū)的分布形態(tài)與地形圖的形態(tài)比較一致，由于黃土塬厚度變化以及吸收衰減變化引起的振幅橫向差異依然存在，目前的處理技術(shù)還不能夠很好地解決黃土塬的能量吸收衰減問題，因此，振幅屬性不能完全代表儲(chǔ)層的展布，在該區(qū)的儲(chǔ)層預(yù)測中，應(yīng)用與振幅相關(guān)的屬性分析技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測是不適用的，同樣應(yīng)用基于振幅的反演技術(shù)在該區(qū)也存在較強(qiáng)的多解性。

針對(duì)該區(qū)振幅不能準(zhǔn)確反映儲(chǔ)層的難點(diǎn)，研究應(yīng)用基于地震波形信息的地震反射結(jié)構(gòu)技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行刻畫，筆者認(rèn)為，在橫切河道砂體的地震剖面上，河道砂體反映為透鏡狀體，其頂面平直，底面下凹；河床兩側(cè)一般不對(duì)稱，一邊陡，一邊緩，認(rèn)為該區(qū)地震波形能夠較好反應(yīng)河道砂體的發(fā)育情況，河道砂體在地震剖面上表現(xiàn)為寬波谷的反射特征，應(yīng)用地震反射結(jié)構(gòu)的方法對(duì)長8段的儲(chǔ)層進(jìn)行描述[10]。通過常規(guī)地震數(shù)據(jù)和提頻地震數(shù)據(jù)聯(lián)合進(jìn)行識(shí)別，在分析該區(qū)長8河道砂體展布方向的基礎(chǔ)上，垂直河道方向切地震剖面，常規(guī)地震數(shù)據(jù)有寬波谷特征，提頻數(shù)據(jù)有頂平低凹的特征，兩個(gè)條件都滿足時(shí)，才確定為河道。應(yīng)用層拉平技術(shù)，沿T6c層拉平后河道的透鏡體特征更加明顯，在垂直河道的方向的震剖面上，分析河道砂體的透鏡體反射特征[10-11]。圖2為過HH50井的沿T6c拉平的地震剖面圖，圖2(a)中，河道砂體表現(xiàn)為寬波谷、中弱振幅的反射特征；圖2(b)中，河道砂體表現(xiàn)為頂平底凹的反射特征。在常規(guī)地震上，T6c下面的波谷表現(xiàn)為平行于T6c的強(qiáng)振幅，指示為砂體不發(fā)育，即不是河道發(fā)育的位置，如圖2剖面的左邊所示。

但是隨著勘探開發(fā)的深入，發(fā)現(xiàn)有的井鉆遇到了地震剖面上特征明顯的透鏡體，但卻沒有鉆遇河道砂體，說明應(yīng)用透鏡體識(shí)別河道的方法還存在一定的不確定性，如圖3所示為過某井的地震剖面，在T6c層位下面的地震為寬波谷、中弱反射、下凹的透鏡體的地震反射特征，符合該區(qū)河道砂體地震反射結(jié)構(gòu)的識(shí)別標(biāo)志。但是該井卻沒有鉆遇砂體，通過研究認(rèn)為該失利井鉆遇的透鏡體反射是由于延安組多套煤層產(chǎn)生的層間多次波形成的，因此，對(duì)該區(qū)延安組煤層多次波的特征進(jìn)行研究，準(zhǔn)確識(shí)別假透鏡體反射，排除多次波干擾。

圖2 地震反射結(jié)構(gòu)分析河道Fig.2 Seismic reflection structure analysis of river channel(a)常規(guī)地震；(b)提頻后地震

3 延安組煤層的影響

延安組沉積時(shí)期，發(fā)育了多套煤層，煤層的地震反射對(duì)應(yīng)圖1中t4(綠色層位)波組，煤層為低波阻抗特征，與圍巖存在較大的波阻抗差，煤層在地震上為強(qiáng)反射特征，煤層層數(shù)和厚度的變化會(huì)引起地震反射同向軸的變化，同時(shí)也會(huì)對(duì)下面地層的地震反射產(chǎn)生影響，其主要影響表現(xiàn)在：①煤層的屏蔽作用，煤層下面延長組的地震反射能量受煤層層數(shù)和煤層厚度的影響，對(duì)地震振幅影響大，煤層厚度越大，對(duì)地震波的衰減越強(qiáng)，對(duì)地震波的屏蔽越強(qiáng)；②多套煤層之間產(chǎn)生多次波，多次波對(duì)下覆地層的地震反射產(chǎn)生了較大的改造作用。由于煤層之間產(chǎn)生的多次波對(duì)長8段的基于地震反射結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層描述方法產(chǎn)生較大影響，因此，重點(diǎn)分析煤層多次波發(fā)育區(qū)的識(shí)別方法。

圖4 多次波正演模擬Fig.4 Multiple wave forward modeling(a)正演模型；(b)反演結(jié)果

3.1 多次波產(chǎn)生機(jī)理分析

根據(jù)研究區(qū)情況分析多次波形成的機(jī)理，煤層與圍巖之間存在強(qiáng)的波阻抗界面，地震波在兩套煤層中間產(chǎn)生振蕩，形成層間多次波，多次波的形態(tài)與兩套煤層的形態(tài)基本一致，呈周期性向下延拓，當(dāng)煤層沒有下凹形態(tài)時(shí)，多次波也沒有下凹形態(tài)；反之當(dāng)煤層有下凹的形態(tài)時(shí)，其形成的多次波也具有同樣的下凹形態(tài)，在長7的頁巖下面也容易形成下凹的反射形態(tài)，當(dāng)該下凹形態(tài)剛好出現(xiàn)在需要解釋的目的層時(shí)，多次波形成的下凹的類似透鏡體的反射特征與真實(shí)的河道砂體的反射特征比較類似，對(duì)河道砂體的透鏡體反射結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)生了很大地干擾作用。而這種層間多次波速度上與一次波速度差異不大，因此在資料處理中消除難度較大。圖4(a)為根據(jù)研究區(qū)的地層參數(shù)設(shè)計(jì)的模型，并參考實(shí)際的地震觀測系統(tǒng)，進(jìn)行了波動(dòng)方程的正演模擬，并按照資料處理流程進(jìn)行了疊前時(shí)間偏移等處理工作，圖4(b)為處理得到的地震剖面，可以看到煤層下凹處的多次波在長7頁巖的地震反射下部也產(chǎn)生了類似于透鏡體的反射特征，而在模型中，這里是沒有速度變化，本應(yīng)該是沒有透鏡體地震反射的。

3.2 多次波識(shí)別特征及對(duì)策

對(duì)由于多次波的影響而產(chǎn)生的假的透鏡體反射特征剔除掉(非透鏡狀的多次波不影響透鏡體的解釋)，是儲(chǔ)層描述及提高鉆井成功率的關(guān)鍵。多次波殘存區(qū)(處理過程沒有去除干凈)在地震上的識(shí)別主要有兩條依據(jù)：①從測井曲線上來看(圖5中的藍(lán)色曲線為波阻抗曲線)，在煤層反射(T4)與長7頁巖反射(T6c)之間的延長組地層，不存在大的波阻抗界面，只是在延安9段附近發(fā)育多套低阻抗的煤層，在長7段發(fā)育低阻抗的頁巖，因此在合成記錄上，幾乎是空白反射(煤層反射和頁巖反射的振幅能量比較強(qiáng)，延4到延7段的地震反射能量比較弱)，而在地震剖面上，在該層段如果有中等振幅的地震反射，合成記錄與地震的對(duì)應(yīng)關(guān)系不好，可能是多次波的反射；②在T4反射層下部存在與煤層的構(gòu)造形態(tài)比較一致，等周期的地震同向軸，如圖3所示，在T6c下部能清楚看到與煤層下凹特征相同的地震反射，可以判斷為多次波的發(fā)育區(qū)。

圖5 多次波發(fā)育區(qū)的識(shí)別Fig.5 The identify of multiple wave zone

3.3 有利區(qū)優(yōu)選

依據(jù)地震反射結(jié)構(gòu)識(shí)別河道砂體的方法，在地震數(shù)據(jù)上將透鏡體發(fā)育區(qū)描述出來(圖6中的紅色區(qū)域)，河道砂體的展布方向?yàn)榻睎|向。多次波發(fā)育區(qū)的描述方面，根據(jù)多次波的識(shí)別特征，將多次波發(fā)育區(qū)解釋出來(圖6中的綠色區(qū)域)， 透鏡體發(fā)育區(qū)里面剔除掉多次波發(fā)育的區(qū)域，認(rèn)為是描述的河道砂體比較落實(shí)的區(qū)域(紅色區(qū)域)。該區(qū)儲(chǔ)層為致密砂巖，裂縫的發(fā)育情況與產(chǎn)油情況關(guān)系密切，裂縫發(fā)育的地方，產(chǎn)油量高，因此，裂縫發(fā)育區(qū)是比較有利的部位，圖6中黑色為高精度本征值相干圖，黑色代表裂縫發(fā)育。按照有利區(qū)優(yōu)選的三條原則：即河道砂體發(fā)育(最好是河道交匯處)，裂縫比較發(fā)育，同時(shí)排除多次波發(fā)育區(qū)，優(yōu)選了有利區(qū)范圍，即為圖6中黃色線包圍的區(qū)域。后續(xù)的鉆井在該有利區(qū)內(nèi)也取得了良好的效果，獲得了工業(yè)油流，證明了該套方法技術(shù)在鄂南地區(qū)的適用性。

圖6 有利區(qū)優(yōu)選圖Fig.6 Favorable zone optimization

4 結(jié)論

通過對(duì)鄂爾多斯盆地南部地區(qū)的地震資料、地質(zhì)條件的剖析，認(rèn)識(shí)到該區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測所面臨的難點(diǎn)，分析了黃土塬地表和延安組煤層對(duì)地震資料的影響，尤其是延安組多套煤層形成的層間多次波對(duì)應(yīng)用地震資料進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測的影響，總結(jié)了該區(qū)層間多次波識(shí)別的模式，研究形成了比較完善的基于地震反射結(jié)構(gòu)的透鏡體識(shí)別技術(shù)，有效排除多次波的影響，能夠?qū)?chǔ)層進(jìn)行準(zhǔn)確地識(shí)別，滿足了鄂南地區(qū)勘探開發(fā)的需求。層間多次波在很多地區(qū)都對(duì)有效波存在影響，目前的處理技術(shù)在消除層間多次波方面還沒有有效的處理方法，建議在地震資料處理環(huán)節(jié)開展針對(duì)層間多次波消除方法的技術(shù)攻關(guān)研究，從根本上解決類似地區(qū)儲(chǔ)層描述的難題。

致謝

本研究得到了李洋、魏三妹、羅延的幫助，在此向他們表示衷心地感謝！

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