基于疊前OVT域偏移的河道砂體預(yù)測方法

周華建

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

0 引言

大慶長垣薩爾圖油田為大型河流—三角洲體系的儲層沉積特征［1］，縱向上油層多，砂泥互層頻繁，平面上相變快，剩余油分布呈現(xiàn)總體高度分散、局部相對富集的特征。利用常規(guī)疊后地震儲層預(yù)測方法只能預(yù)測約1/4相對較厚的河道砂體。目前疊前地震OVT域處理解釋技術(shù)（炮檢距向量片或炮檢距矢量片）在勘探階段應(yīng)用較多，在識別巖性及流體中展現(xiàn)了較大的潛力［2-4］，但在開發(fā)階段，針對砂泥巖薄互層儲層預(yù)測方面處于探索階段，該技術(shù)的最大優(yōu)勢是能以地層的方位各向異性分析為手段預(yù)測儲層［5-6］。

從疊前地震OVT域處理工作入手，以地震沉積學(xué)為手段，充分挖掘疊前地震資料中河道砂體的地震反射信息，分析不同方位地層切片反映儲層砂體特征的振幅屬性，結(jié)合測井?dāng)?shù)據(jù)進行儲層描述，可進一步提高儲層河道砂體展布特征預(yù)測的可靠性，以期更好地指導(dǎo)井組間剩余油描述和挖潛。

1 研究區(qū)地震資料品質(zhì)分析

大慶長垣薩爾圖油田采用的是16線6炮正交線束狀觀測系統(tǒng)，采用3 520（220道×16線）道接收、10 m（縱）×10 m（橫）面元、總覆蓋次數(shù)為80次（縱向10次，橫向8次）覆蓋。其地震資料主頻約為45 Hz，頻帶寬度為5～150 Hz，從合成記錄與剖面的對比分析，可以得出井震匹配程度很高，波組特征明顯，地層接觸關(guān)系清楚，層間信息豐富，信噪比和分辨率均較高，全區(qū)能量相對均衡。研究區(qū)的地震資料品質(zhì)能夠滿足疊前OVT域處理和解釋方法的研究要求。

2 地震疊前OVT域儲層預(yù)測方法

地震疊前OVT域儲層預(yù)測方法采用疊前地震處理和解釋一體化工作模式，通過疊前高分辨率處理、基于炮檢距向量片成像及疊前地震儲層預(yù)測方法研究，提高儲層描述精度。

2.1 地震疊前OVT域處理

在常規(guī)地震資料處理的基礎(chǔ)上，通過大量的試驗，初步確定了地震疊前OVT域處理的基本步驟、關(guān)鍵環(huán)節(jié)及其質(zhì)量控制方法，實現(xiàn)了OVT域規(guī)則化處理和偏移成像成果。流程中最主要的2個環(huán)節(jié)是各向異性分析與校正和OVT域數(shù)據(jù)插值及偏移成像（圖 1）。

圖1 OVT域處理技術(shù)流程Fig.1 OVT domain processing technology

2.1.1 各向異性地震響應(yīng)特征分析與校正

隨著地震技術(shù)的發(fā)展，大炮檢距和寬方位角采集技術(shù)開始被廣泛地采用，在得到更多地質(zhì)信息的同時，也使得各向異性現(xiàn)象凸顯，以地球介質(zhì)各向同性的假設(shè)為基礎(chǔ)的研究已經(jīng)不能滿足需要。地震資料處理中，地震各向異性通常表現(xiàn)為速度上的各向異性，即在同一個共成像點道集中，來自不同方向地震波射線的地層速度存在差異，造成動校正后的同相軸難以被真正拉平［7-10］。此時速度不再是標(biāo)量，它的大小不僅與空間位置相關(guān)，還與傳播方向有關(guān)。因此，通常在同一點使用相同速度的動校正技術(shù)，難以使CMP道集同相軸得到拉平。

與動校正過程中速度過高或過低導(dǎo)致的同相軸隨炮檢距變化而下彎或上翹現(xiàn)象不同，在按炮檢距大小排列的CMP道集中，同相軸呈現(xiàn)參差不齊、隨機跳動現(xiàn)象的特征［圖2（a）］，而且這種情況很難判斷是哪些因素引起的，因為噪音干擾、靜校正不準(zhǔn)確以及方位速度差異都有可能產(chǎn)生類似的現(xiàn)象。將動校正后CMP道集按方位角大小進行排列，可知，同相軸隨著方位角起伏變化［圖2（b）］，起伏時差可高達5 ms，其起伏變化具有一定的周期性，當(dāng)方位角相差180°時，相當(dāng)于檢波點和激發(fā)點位置進行了互換，地震射線路徑未發(fā)生改變，反射時間基本一致，即其變化周期大約為180°。

圖2CMP道集顯示Fig.2 CMPgather display

速度方位各向異性校正處理方法可分為3個步驟：①采用基于模型的相關(guān)時差計算方法，獲取非正常反射時差；②根據(jù)各向異性分析的最大時差大小，剔除異常值；③將得到的時差作用于地震數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各向異性校正。得到的結(jié)果是同相軸橫向連續(xù)性增強，規(guī)律性更明顯（圖3）。

圖3 方位各向異性校正前后對比Fig.3 Comparison before and after azimuthal anisotropy correction

通過時差校正，不同OVT單元之間保持一致，層位追蹤和斷層解釋更加精準(zhǔn)，能提高斷裂解釋和儲層預(yù)測的精度。區(qū)域內(nèi)分布不同的斷裂系統(tǒng)，就會有不同的走向和傾向，同一個斷裂系統(tǒng)不同的斷層也會具有不同的走向和傾向。常規(guī)處理的地震數(shù)據(jù)只能接收垂直于采集方向的斷裂系統(tǒng)的信息，而疊前OVT域數(shù)據(jù)能夠從不同方位充分接收到各種走向斷裂系統(tǒng)的地震信息，從而能使各種走向的斷裂系統(tǒng)都得到較好的成像結(jié)果。

圖4OVT道集劃分Fig.4 OVT gather division

圖5 十字排列中的OVT劃分及成像圖Fig.5 OVT division and imaging map in cross arrangement

2.1.2 OVT數(shù)據(jù)插值及偏移成像

OVT道集相當(dāng)于含有相對固定方位角的炮檢距道集，稱為炮檢距向量片。OVT數(shù)據(jù)集是十字排列道集的自然延伸，是十字排列道集內(nèi)的1個數(shù)據(jù)子集［11-12］。圖 4（a）為十字排列與 OVT 關(guān)系示意圖，描述了十字排列中OVT劃分方法，圖中箭頭方向指向OVT道集中心方位，在十字排列中按炮線距和檢波線距等距離劃分得到許多小矩形，1個矩形就是1個OVT炮檢距向量片。

十字排列可由正交觀測系統(tǒng)抽取出來［圖4（b）］，即把來自同一炮線和同一檢波線的所有地震道集合起來，因此十字排列的個數(shù)與炮線和檢波線交點的數(shù)目一樣多，每個OVT都是沿炮線有限范圍內(nèi)的炮點和沿檢波線有限范圍內(nèi)的檢波點構(gòu)成，這2個范圍把OVT的取值限制在1個小區(qū)域內(nèi)，OVT可以限制炮檢距和方位角的范圍。

相對于常規(guī)處理地震道集，OVT道集兼具炮檢距和方位角2類信息，在1個OVT道集中，各地震道的炮檢距和方位角大致相同，無論是在近炮檢距、中炮檢距還是遠(yuǎn)炮檢距范圍，OVT道集的能量一致性均較好。根據(jù)大慶長垣薩爾圖油田研究區(qū)地震采集觀測系統(tǒng)設(shè)計的參數(shù)，包括炮線距、檢波線間距以及80次覆蓋次數(shù)等野外施工參數(shù)，在十字交叉排列道集基礎(chǔ)上，將地震記錄劃分為80個有效OVT單元（圖5），每個單元對應(yīng)1個完整的相當(dāng)于1個單次覆蓋的地震數(shù)據(jù)體，各自含有較小范圍的炮檢距和方位角信息，為后續(xù)疊前解釋奠定了基礎(chǔ)。

2.2 常規(guī)地震與OVT域處理資料對比分析

常規(guī)地震處理技術(shù)采用多次疊加的方法，多次疊加的平均效應(yīng)消除了地震數(shù)據(jù)中隨不同的方位角和炮檢距變化的儲層各項異性信息，無法把這些信息用于地震解釋和儲層預(yù)測，而疊前OVT域處理技術(shù)采用單炮次或部分疊加方法，充分保留了反映儲層方位各項異性的方位角和炮間距信息。如圖6所示，與常規(guī)地震處理剖面及頻譜對比，OVT域地震剖面上同相軸數(shù)量增多（圖中藍色圈所示），地震資料頻帶更寬，主頻更高，地震分辨率更高，反映儲層不同方位的有效信息加強［13-14］。

從成像效果對比分析來看（圖7），常規(guī)地震屬性信噪比高，地層切片反映儲層較清晰，但與OVT域地層切片相比，有些儲層信息沒有預(yù)測出來（圖中綠圈所示）。OVT域地震資料與常規(guī)地震資料相比，優(yōu)勢在于能夠從不同方位反映儲層有效信息，最大限度地保留地震信息的有效性，提高儲層預(yù)測的精度。

圖6 常規(guī)與OVT域地震處理剖面及頻譜對比Fig.6 Comparison of seismic processing section and spectrum by conventional seismic and prestack seismic in OVT domain

圖7 OVT域與常規(guī)地震成像效果對比Fig.7 Comparison of effect between OVT domain and conventional seismic imaging

2.3 基于地震沉積學(xué)的儲層預(yù)測

得到多個不同方位、炮間距的地震數(shù)據(jù)體后，采用地震沉積學(xué)中的地震屬性切片技術(shù)進行儲層預(yù)測分析，其主要工作流程是：①基于地震構(gòu)造解釋結(jié)果建立小層級等時地層格架，實現(xiàn)小層級地層切片的制作；②通過地層切片與開發(fā)地質(zhì)解釋成果數(shù)據(jù)計算相關(guān)性，實現(xiàn)響應(yīng)小層地層切片預(yù)測結(jié)果優(yōu)選，并結(jié)合研究區(qū)沉積環(huán)境特征及測井解釋結(jié)果，分析識別地震屬性切片預(yù)測的地質(zhì)體［15-19］。

2.3.1 等時地層格架建立

利用地層切片技術(shù)預(yù)測儲層的基礎(chǔ)是建立等時地層框架［20-22］。研究區(qū)構(gòu)造平坦，目的層段無缺失或地層尖滅，地震資料顯示油層組級地層同相軸穩(wěn)定、連續(xù)，油層組與小層級地勢形態(tài)基本一致，井震標(biāo)定相關(guān)性達85%以上。通過地震合成記錄標(biāo)定和地震同相軸追蹤，建立相對較厚時間域的油層組級等時地層格架，然后以油層組SⅡ，SⅢ等時地層格架為約束，在油層組內(nèi)部按照井點分層的等比例原則建立沉積單元級地層格架（圖8）。所得分層與實際井點分層深度誤差在±1 m內(nèi)的井達90%以上，精度得到了保證，為后續(xù)相應(yīng)沉積單元的儲層預(yù)測精度提供了保障。

2.3.2 地層切片預(yù)測結(jié)果優(yōu)選

研究區(qū)工區(qū)面積20 km2，目的層為分流平原亞相沉積，復(fù)合河道砂體和點壩砂體發(fā)育［1］。利用上述方法建立全區(qū)地層格架，在多個含有不同方位、炮檢距的地震數(shù)據(jù)體中的一定時窗內(nèi)提取相應(yīng)層位的地震樣點值，實現(xiàn)多個地層切片的制作［23-26］。不同方位角體和常規(guī)地震體預(yù)測同一小層（基于振幅屬性），預(yù)測儲層整體趨勢基本一致，但方位角體整體連續(xù)性更好，砂體邊界更清晰；不同方位角體預(yù)測結(jié)果存在細(xì)節(jié)上的差異。如圖9所示，選取4個區(qū)域應(yīng)用地貌學(xué)特征進行詳細(xì)對比分析，其中區(qū)域1為復(fù)合河道砂體發(fā)育帶，OVT域地層切片與常規(guī)地層切片［圖9（a）］相比，識別出了單一河道砂體［圖9（b）中綠色箭頭所指］；區(qū)域2為窄小河道砂體發(fā)育帶，OVT域地層切片預(yù)測的河道砂體更加連續(xù)［圖9（c）中綠色箭頭所指］；區(qū)域3和4為點壩砂體發(fā)育帶，OVT域地層切片預(yù)測的點壩砂體邊界更清晰［圖9（c），（d）中綠色弧線所示］。

圖8 沉積單元級等時地層格架Fig.8 Isochronic stratigraphic framework at sedimentary unit level

利用定量方法對研究區(qū)A小層不同方位角體地層切片與常規(guī)地層切片預(yù)測儲層砂體精度進行對比分析。采用如下Pearson線性相關(guān)理論公式，計算井點砂巖厚度值與井旁道地震振幅值的相關(guān)性［27-28］。測井解釋儲層砂體發(fā)育區(qū)與地震振幅屬性預(yù)測砂巖發(fā)育區(qū)域匹配程度越高（圖10），所得相關(guān)系數(shù)R越大，證明地震預(yù)測儲層精度越高。

圖10 井點砂巖厚度與地震振幅關(guān)系Fig.10 Relationship between well-point sandstone thickness and seismic amplitude

式中：R表示相關(guān)系數(shù)；x為井點地震振幅值；y為井點砂巖厚度，m；N為井?dāng)?shù)，口。

以圖9中對應(yīng)的4個區(qū)域為計算目標(biāo)區(qū)，選取區(qū)域中大于2 m的井點砂巖厚度值與井旁道地震振幅值做相關(guān)性計算（表1），可知，OVT域地層切片預(yù)測的儲層河道砂體精度高于常規(guī)地層切片預(yù)測的結(jié)果。

表1 砂巖厚度值與振幅值相關(guān)性計算結(jié)果Table 1 Relative calculation results of sandstone thickness and amplitude

3 井震結(jié)合河道砂體描述實例

以大慶長垣薩爾圖油田A小層局部發(fā)育單一河道砂體區(qū)域為例，如圖11所示，圖中儲層預(yù)測結(jié)果顏色由藍→白→紅變化表示巖性由泥巖向砂巖逐漸過渡，OVT域地層切片［圖11（a）］預(yù)測砂巖厚度2 m以上的井點與地震預(yù)測結(jié)果符合率超過70%，比常規(guī)地層切片［圖11（b）］預(yù)測的結(jié)果符合率提高了15%，而且預(yù)測出枝狀的河道砂體，反映的砂體更加連續(xù)清晰。

圖11 A小層局部地層切片及井點砂巖解釋厚度Fig.11 Local stratal slices and interpretation thickness of well-point sandstone inAsublayer

依據(jù)圖11（a）預(yù)測的儲層砂體展布趨勢，結(jié)合預(yù)測條帶上及周邊井點相應(yīng)層位砂體的解釋厚度、測井曲線形態(tài)等對比確認(rèn)［29-32］，刻畫出沉積微相圖［圖 12（a）］，按照同樣的方法根據(jù)圖 11（b）刻畫出圖 12（b）。以注入井H井為例，按圖12（b）的刻畫結(jié)果，該井分布在席狀砂體中，統(tǒng)計該區(qū)A小層120口分布在席狀砂體內(nèi)的水井日均吸水量7 m3，而實際上H井在A小層的日均吸水量為15 m3，兩者存在明顯的差異，開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果與對該井的地質(zhì)認(rèn)識存在矛盾，而按圖12（a）的刻畫結(jié)果，H井分布在河道砂體中，統(tǒng)計研究區(qū)A小層96口分布在河道砂體內(nèi)的水井日均吸水量為14 m3，和H井的實際吸水量非常接近，說明H井在A小層應(yīng)分布在河道砂體內(nèi)。由此可知，以基于疊前OVT域地層切片預(yù)測的儲層砂體展布趨勢為依據(jù)的相圖精度更高。

圖12 A小層局部井震結(jié)合的相Fig.12 Phase of local well-seismic combination inAsublayer

4 結(jié)論

（1）疊前地震OVT域處理解釋技術(shù)，與常規(guī)地震資料相比，能從不同方位角體的反射記錄中反映出地層的方位各向異性特征，能夠提高儲層地質(zhì)體預(yù)測的準(zhǔn)確性，是長垣薩爾圖油田密井網(wǎng)區(qū)儲層預(yù)測的一種有效方法。

（2）依據(jù)OVT域疊前地震屬性儲層預(yù)測成果，井震結(jié)合對儲層河道砂體進行精細(xì)刻畫，增強了儲層河道砂體識別的確定性，對開發(fā)調(diào)整有很好的指導(dǎo)意義。