巖溶縫洞儲(chǔ)集體地震聚焦成像與充填速度檢測(cè)

王世星,許 凱,唐金良

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

塔里木盆地的碳酸鹽巖巖溶縫洞型油氣藏已成為中國(guó)西部海相油氣藏的重要勘探開發(fā)目標(biāo)。油氣藏發(fā)現(xiàn)與高效開發(fā)實(shí)踐已經(jīng)表明,奧陶系石灰?guī)r受巖溶不整合、深大斷裂等宏觀地質(zhì)背景控制,孔洞縫為儲(chǔ)集空間,廣泛疊置發(fā)育大小不同、形態(tài)各異、組合復(fù)雜的巖溶縫洞儲(chǔ)集體,如古潛山巖溶縫洞儲(chǔ)集體、古暗河巖溶縫洞儲(chǔ)集體、斷控縫洞儲(chǔ)集體等[1-2],這些儲(chǔ)集體的有效識(shí)別與刻畫已成為油氣高效鉆探與產(chǎn)能持續(xù)的關(guān)鍵。地震“串珠”狀反射被認(rèn)為是此類巖溶洞穴及其組合在地震成像剖面上最直接且最顯著的識(shí)別與檢測(cè)標(biāo)志[3-5],統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,這類識(shí)別標(biāo)志的洞穴鉆探發(fā)現(xiàn)率高達(dá)95%[6]。隨著對(duì)此類儲(chǔ)集體開發(fā)的不斷深入,儲(chǔ)集體的形態(tài)、組合與連通關(guān)系,儲(chǔ)集體內(nèi)部結(jié)構(gòu)與充填性、空洞與隔層、含流體性,都對(duì)開發(fā)鉆探中心靶點(diǎn)的選擇、壓裂建產(chǎn)、注采措施等工程設(shè)計(jì)提出了更加精細(xì)量化描述的要求[7-8]。進(jìn)行油氣藏儲(chǔ)量計(jì)算時(shí)對(duì)縫洞地震異常體、實(shí)際儲(chǔ)集地質(zhì)體三維空間容積大小及其等效校正方式提出了更明確的需求[9-10]。如何保證每一個(gè)儲(chǔ)集體或“串珠”狀反射異常體在地震偏移數(shù)據(jù)體上具有最佳的歸位形態(tài),體積空間因地震偏移參數(shù)不準(zhǔn)確、速度建模不到位而帶來(lái)的影響最小,在現(xiàn)有地震觀測(cè)尺度下有更加明確的邊界與縱橫向分隔或連接辨別邊緣,并能在現(xiàn)有觀測(cè)點(diǎn)距下實(shí)現(xiàn)更小尺度縫洞“串珠”的精確成像,是油藏定量化研究與高效開發(fā)部署的迫切需求。

縫洞儲(chǔ)集體地震反射呈現(xiàn)“串珠”狀的成因,已有大量的文獻(xiàn)報(bào)道。董良國(guó)等[11]利用數(shù)值模擬研究了溶洞大小、充填物對(duì)“串珠”反射振幅和頻帶的影響。趙群等[12]、魏建新等[13]開展了系列溶洞模型的超聲物理模擬研究,認(rèn)為溶洞體形成繞射能量與溶洞尺度(寬度、高度)、形態(tài)、均勻與非均勻充填都密切相關(guān)。李凡異等[14]認(rèn)為“串珠”狀反射特征是溶洞頂、底反射以及微弱的溶洞頂、底間二次反射在偏移剖面上的響應(yīng)。為獲得理想的縫洞“串珠”狀反射,楊勤勇[15]通過(guò)溶洞數(shù)值模擬討論了地震成像縱橫向分辨率與空間采樣間隔和激發(fā)主頻的關(guān)系。張軍華等[16]在前人基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)數(shù)值模型分類,進(jìn)一步指出縱橫向分辨率、信噪比、覆蓋次數(shù)、偏移速度、不同偏移方法,都對(duì)縫洞體的“串珠”狀反射成像形態(tài)、位置、反射強(qiáng)度,甚至反射頻率產(chǎn)生重要影響。楊平等[17]通過(guò)分析影響巖溶縫洞體地震反射特征的關(guān)鍵因素,指出應(yīng)用現(xiàn)行技術(shù)很難將這些因素的影響區(qū)分開,直接研究縫洞體的容積是儲(chǔ)層定量描述的現(xiàn)實(shí)途徑。

對(duì)于已采集的地震數(shù)據(jù),針對(duì)縫洞儲(chǔ)集體的地震觀測(cè)系統(tǒng)與激發(fā)接收相關(guān)參數(shù)是相對(duì)固定的,有關(guān)分辨率、信噪比、覆蓋次數(shù)、處理流程與縫洞成像偏移方法及相關(guān)參數(shù),經(jīng)過(guò)系統(tǒng)流程的優(yōu)化測(cè)試后,影響縫洞最佳成像的各種參數(shù)也相對(duì)固定,大量的縫洞儲(chǔ)集體取得最優(yōu)收斂歸位的關(guān)鍵在于縫洞儲(chǔ)集體及基巖背景速度(或偏移速度)的準(zhǔn)確獲得?？p洞發(fā)育區(qū)大量三維地震實(shí)際資料處理表明,速度對(duì)縫洞“串珠”狀反射形態(tài)、邊界收斂、中心能量強(qiáng)弱、能量體容積大小產(chǎn)生嚴(yán)重影響,并且這種影響對(duì)偏移速度的準(zhǔn)確與否非常敏感。常規(guī)密點(diǎn)速度分析(縱橫向間距為200m)、層析法速度分析(150m尺度)、FWI建模等精細(xì)處理與高精度速度建模對(duì)縫洞反射成像有明顯的改善[18-20],但現(xiàn)有的這些方法技術(shù)都無(wú)法準(zhǔn)確求取每一個(gè)縫洞的等效速度并在每個(gè)位置處實(shí)現(xiàn)縫洞體的建模,并且這種縫洞體位置處的速度與背景速度場(chǎng)存在較明顯的差異。這就會(huì)導(dǎo)致每個(gè)縫洞體“串珠”反射在地震偏移剖面上都有不同程度的收斂不足,即使在同一個(gè)偏移數(shù)據(jù)體上也總能發(fā)現(xiàn)或多或少的偏移不到位、形態(tài)存在“上提下拉”現(xiàn)象的各種“串珠”。本文提出一種基于連續(xù)速度替換的地震聚焦成像技術(shù),通過(guò)偏移速度連續(xù)替換掃描,對(duì)縫洞體進(jìn)行反射能量聚焦分析從而調(diào)整縫洞體位置處的偏移速度,全自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)每個(gè)縫洞體位置處最優(yōu)速度下的最佳偏移成像處理,同時(shí)獲得縫洞體位置處的偏移層速度,該速度還可以用于縫洞充填性與含流體性的檢測(cè),最后給出了相應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果,以驗(yàn)證本文方法的有效性。

1 縫洞體地震反射聚焦成像分析

1.1 問(wèn)題的由來(lái)

塔里木盆地碳酸鹽巖巖溶縫洞型油氣藏已成為西北海相地層最主要的勘探開發(fā)目標(biāo),“串珠”狀反射作為巖溶洞穴、縫洞組合儲(chǔ)集體的典型特征,已成為地震勘探檢測(cè)5000m之下儲(chǔ)集體發(fā)育的直接識(shí)別標(biāo)志,并在塔北、塔中、塔西南等區(qū)域被廣泛證實(shí)[1-4]。大量的物理與數(shù)值正演模擬結(jié)果表明,“串珠”狀反射的形成與縫洞儲(chǔ)集體的大小、形態(tài)、組合、埋藏深度等相關(guān),也與縫洞儲(chǔ)集體的內(nèi)部空洞結(jié)構(gòu)、充填物與充填程度、含流體性等各種內(nèi)部組構(gòu)與巖性物性相關(guān)。實(shí)際地震觀測(cè)結(jié)果表明,“串珠”狀反射特征還與地震觀測(cè)系統(tǒng)與激發(fā)接收觀測(cè)方式以及縱橫向分辨率、信噪比、覆蓋次數(shù)、偏移速度、不同偏移方法等各種觀測(cè)尺度、觀測(cè)參數(shù)相關(guān)。在上述地震觀測(cè)系統(tǒng)與觀測(cè)方式、不同的處理流程與縫洞偏移成像方法及相關(guān)參數(shù)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化測(cè)試并基本固定不變后,縫洞儲(chǔ)集體的大量實(shí)際資料處理結(jié)果表明,取得最優(yōu)縫洞成像收斂歸位的核心,就是要獲得準(zhǔn)確的縫洞儲(chǔ)集體及基巖背景的速度(或偏移速度),偏移速度對(duì)“串珠”狀反射的成像質(zhì)量影響很大。然而現(xiàn)階段的縫洞成像處理,并不能對(duì)每一個(gè)縫洞體與縫洞體所處部位逐一進(jìn)行精確速度建模,只能通過(guò)小網(wǎng)距的網(wǎng)狀密點(diǎn)速度分析,輔助局部速度分析點(diǎn)的加密,小尺度的層析速度更新等多種手段,多次迭代來(lái)保障更合理的“串珠”狀反射收斂歸位,但沒(méi)有成熟的判別原則,僅憑處理人員的經(jīng)驗(yàn)合理選擇。這種利用一個(gè)相對(duì)平滑、不含縫洞體模型的背景速度進(jìn)行的縫洞體偏移成像處理,雖然可以獲得縫洞體“串珠”狀反射,但卻難以保證每一個(gè)縫洞體的“串珠”狀反射都能取得最佳的偏移效果,并用于后續(xù)“串珠”狀異常體的體積、結(jié)構(gòu)等的定量化描述,尤其是部分偏移速度的不準(zhǔn)確與位置處不精確建模,一些小尺度縫洞體難以得到有效成像并被檢測(cè)出來(lái)。

圖1是一個(gè)經(jīng)過(guò)多輪次疊前偏移速度分析,精細(xì)速度分析密度達(dá)到200m×200m,并在局部“串珠”反射部位加密隨機(jī)點(diǎn)速度分析后,取得相對(duì)較好的縫洞“串珠”狀疊前時(shí)間偏移數(shù)據(jù),但仍然可以發(fā)現(xiàn)多處縫洞體歸位不到位或歸位不聚焦的部分“串珠”狀反射(圖1b)。局部位置彼此緊鄰的部分“串珠”狀反射,表現(xiàn)出局部上提、下拉的繞射收斂不到位現(xiàn)象,表明利用該部位的局部背景場(chǎng)或缺少縫洞體部位較準(zhǔn)確的速度刻畫,已無(wú)法對(duì)彼此相鄰近的縫洞“串珠”狀反射進(jìn)行理想的偏移歸位。因而有必要考慮每個(gè)縫洞體速度差異的影響,對(duì)每一個(gè)縫洞體速度進(jìn)行自動(dòng)建模,以便實(shí)現(xiàn)全區(qū)每一個(gè)縫洞體“串珠”狀反射的最佳成像。

圖1 縫洞儲(chǔ)集體地震“串珠”狀反射歸位效果分析a 縫洞儲(chǔ)集體地震“串珠”狀反射; b 同一數(shù)據(jù)體仍存在部分“串珠”反射收斂不到位現(xiàn)象(局部)

1.2 基于速度替換的自動(dòng)聚焦連續(xù)偏移

縫洞“串珠”狀反射的偏移成像與偏移速度模型密切相關(guān),由于常規(guī)速度分析受網(wǎng)格固定尺度限制,層析成像法速度更新精度也受網(wǎng)格尺度及網(wǎng)格間平均效應(yīng)的影響,不可能獲得大小不同、變化劇烈縫洞體“串珠”狀反射相對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確速度。當(dāng)偏移速度較大時(shí),“串珠”上翹且聚焦能量較弱;當(dāng)偏移速度較小時(shí),“串珠”下拉且聚焦能量較弱;當(dāng)偏移速度合適時(shí),即縫洞“偏移速度”準(zhǔn)確時(shí),“串珠”最佳收斂且聚焦能量最強(qiáng)(圖2)。

二維繞射波時(shí)距曲線方程為:

AD=∑對(duì)應(yīng)于VD繞射歸位振幅

式中:(XS,XR)為炮檢點(diǎn)對(duì);XD和ZD分別為繞射點(diǎn)的水平距離與深度;VD為上覆地層等效速度;TD和AD分別為對(duì)應(yīng)繞射歸位的時(shí)間與振幅;以分析點(diǎn)(繞射點(diǎn))為聚焦坐標(biāo)原點(diǎn)(ξ,ZD)時(shí),對(duì)應(yīng)能量聚焦孔徑為(-h,+h)。當(dāng)我們對(duì)每一個(gè)樣點(diǎn)利用一組VD={Vmin,…,Vi,…,Vmax}進(jìn)行繞射掃描歸位時(shí),就可以獲得一組一一對(duì)應(yīng)的繞射能量AD={AVmin,…,AVi,…,AVmax};由此可以在每一個(gè)樣點(diǎn)處,如同照相機(jī)調(diào)焦獲得最清晰的照片一樣,選擇縫洞最佳偏移效果的振幅A,并獲得最優(yōu)聚焦歸位時(shí)對(duì)應(yīng)的縫洞模型速度V。

圖2 單一縫洞模型不同速度偏移導(dǎo)致的反射能量變化與同相軸上提下拉現(xiàn)象(從左到右依次采用原縫洞模型速度的110%,105%,100%,95%,90%進(jìn)行疊前偏移)

為使縫洞成像品質(zhì)達(dá)到最優(yōu),經(jīng)過(guò)模型與實(shí)際資料的反復(fù)驗(yàn)證,選擇下面2個(gè)原則作為速度替換自動(dòng)聚焦連續(xù)偏移時(shí)取得最佳成像效果的標(biāo)準(zhǔn)(圖2):一是歸位時(shí)能量達(dá)到最強(qiáng),二是繞射上提下拉現(xiàn)象最小(繞射最為平直)。此時(shí)認(rèn)為縫洞成像達(dá)到最佳收斂,獲得對(duì)應(yīng)每個(gè)樣點(diǎn)處的速度,再將所有全區(qū)最優(yōu)速度組成新的偏移速度體,實(shí)現(xiàn)整個(gè)數(shù)據(jù)體的偏移,并反復(fù)進(jìn)行迭代運(yùn)算。

1.3 不同充填速度溶洞模型的聚焦偏移成像與速度敏感性分析

利用一個(gè)不同充填速度的縫洞模型,測(cè)試聚焦偏移成像與速度敏感性,驗(yàn)證達(dá)到最佳成像2個(gè)原則下速度模型中偏移速度與模型充填速度的相互關(guān)系。圖3為含3個(gè)溶洞體的7層模型,縫洞縱橫向尺度為20m×80m,充填速度分別為3000,3600,4200m/s,溶洞層地層背景速度為6000m/s。正演模擬采用的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù):炮間距30m、道間距30m、排列長(zhǎng)度11000m,CDP間隔15m,最大滿覆蓋次數(shù)180次、主頻為30Hz雷克子波。利用波動(dòng)方程模擬地震數(shù)據(jù)單炮記錄,分別采用目標(biāo)層段為常速的18個(gè)偏移速度體進(jìn)行疊前時(shí)間偏移處理,偏移速度變化范圍4100～4370m/s,介于該深度處均方根速度的-3%～3%。抽取3個(gè)溶洞段18個(gè)常速度偏移數(shù)據(jù),按每個(gè)縫洞重排偏移剖面如圖4所示。

圖3 相同尺度、不同充填速度溶洞體模型示意圖中,縫洞體尺度20m×80m;充填速度:①3000m/s;②3600m/s;③4200m/s。

利用不同常速度的縫洞聚焦偏移歸位數(shù)據(jù),對(duì)每個(gè)縫洞的繞射能量與繞射時(shí)差的變化進(jìn)行相應(yīng)分析。

1) 分別提取不同偏移速度下3個(gè)“串珠”的能量,制作每個(gè)“串珠”對(duì)應(yīng)的速度-能量變化曲線及曲線的導(dǎo)數(shù)(斜率)如圖5?？梢园l(fā)現(xiàn)速度-能量曲線的極值點(diǎn)、速度-斜率曲線與速度橫軸相交的零點(diǎn),與3個(gè)溶洞模型在該處的均方根速度的遞變規(guī)律完全一致,并能理想地區(qū)分出3個(gè)不同充填速度的溶洞,且在該偏移速度下能取得最好的歸位收斂能量。

2) 分別提取不同偏移速度下3個(gè)“串珠”繞射同相軸時(shí)差,即以分析點(diǎn)為中心鄰近100～150m的各道上,提取同一個(gè)繞射同相軸各道與中心點(diǎn)處的平均時(shí)差(圖6),制作不同偏移速度下3個(gè)縫洞體的速度-繞射時(shí)差變化曲線(圖7),同樣發(fā)現(xiàn)速度-繞射時(shí)差曲線與速度橫軸相交的零點(diǎn),與3個(gè)溶洞體均方根速度的遞變規(guī)律完全一致,能區(qū)分出3個(gè)不同充填速度溶洞的存在,且在該偏移速度下取得了最佳的歸位收斂形態(tài)。

圖4 3個(gè)溶洞體不同速度模型的偏移剖面a 充填速度為3000m/s; b 充填速度為3600m/s; c 充填速度為4200m/s

圖5 不同偏移速度下3個(gè)溶洞體能量變化特征a 3個(gè)溶洞體不同偏移速度下“串珠”能量變化曲線; b 不同偏移速度下“串珠”能量變化曲線的斜率; c b圖中局部放大顯示并標(biāo)識(shí)最優(yōu)偏移速度

3) 通常的地層反射在不同偏移速度下類似的速度-能量、速度-時(shí)差的變化曲線,與存在縫洞繞射處相比,變化幅度與強(qiáng)度都非常小,或者說(shuō)敏感程度不強(qiáng)。

采用不同寬度和高度、不同充填速度等系列模型的測(cè)試結(jié)果均表明,地震剖面上溶洞體的能量大小及同相軸的形態(tài)與溶洞體的充填速度正向相關(guān),當(dāng)繞射體偏移成像達(dá)到能量最強(qiáng)、形態(tài)最平直時(shí),偏移歸位效果最佳,取得的縫洞偏移速度與縫洞充填速度最接近。利用一組連續(xù)不同偏移速度對(duì)每一個(gè)位置進(jìn)行偏移掃描,選取能量變化幅度較大,并在這種變化較大的最強(qiáng)能量、繞射歸位時(shí)差趨于最小時(shí),提取到縫洞位置,而且取得最佳的縫洞偏移歸位效果與對(duì)應(yīng)縫洞體充填速度相關(guān)的等效偏移速度。

圖6 一個(gè)縫洞體不同偏移速度下“串珠”繞射同相軸變化與繞射時(shí)差提取a 繞射同相軸自動(dòng)拾取; b 同一個(gè)縫洞不同速度偏移繞射同相軸變化; c 繞射時(shí)差提取示意

圖7 不同偏移速度下“串珠”同相軸彎曲度(a)及局部放大顯示并標(biāo)識(shí)最優(yōu)偏移速度(b)

2 基于連續(xù)偏移的縫洞聚焦成像處理

在實(shí)際地震資料的聚焦成像處理中,為了減少多個(gè)速度連續(xù)偏移帶來(lái)的計(jì)算工作量,保證選擇的替換速度盡可能有更小的變化間隔并處于縫洞充填速度的有效范圍之內(nèi),同時(shí)保證背景地層尤其是上覆各套地層速度相對(duì)合理,利用解釋層位控制替換速度的范圍,使其僅僅在縫洞體發(fā)育的目標(biāo)層段內(nèi)產(chǎn)生替換;與此同時(shí),選擇已有常規(guī)處理速度體在每一個(gè)樣點(diǎn)處不同的速度作為該點(diǎn)速度替換的起點(diǎn)值,用該點(diǎn)速度百分比的正負(fù)擾動(dòng)來(lái)替代常速度逐次掃描,實(shí)現(xiàn)縫洞反射部位在原速度分析背景下的逐次調(diào)整并得到最優(yōu)聚焦掃描。

首先開展連續(xù)偏移處理,在對(duì)實(shí)際資料進(jìn)行分析和完整參數(shù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用現(xiàn)有最佳處理流程及參數(shù)(包括靜校正、去噪、反褶積、速度分析、疊前時(shí)間偏移等)獲得原始偏移速度體和經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的疊前CMP道集。設(shè)已有的偏移速度數(shù)據(jù)體為V,建立沿目標(biāo)層分布范圍為0.99V～1.01V,替換速度變化間隔為0.0025V,能夠?qū)⒃撃繕?biāo)區(qū)溶洞基本都收斂的速度范圍與間隔數(shù)量,利用相同流程與參數(shù)開展不同速度體的疊前時(shí)間偏移處理(圖8)。在每一個(gè)成像點(diǎn)的一個(gè)子體上(如長(zhǎng)×寬×高為7×7×15,或9×9×21樣點(diǎn))進(jìn)行繞射能量與繞射時(shí)差分析,選擇能量或時(shí)差變化相對(duì)穩(wěn)定,或兩者平均進(jìn)行前述能量曲線、時(shí)差曲線零點(diǎn)極值分析,取得該采樣點(diǎn)處聚焦歸位速度。整個(gè)三維數(shù)據(jù)完成后,從原速度數(shù)據(jù)體V中按求取的百分比變化量反求獲得每個(gè)速度變化量,并對(duì)該部分變化量進(jìn)行小范圍的平滑,并逐點(diǎn)鑲嵌回到原來(lái)的速度數(shù)據(jù)體V中,形成帶有縫洞速度模型的第一輪偏移速度模型。利用新的帶有縫洞體速度的模型再次執(zhí)行同一偏移處理流程,形成新一輪的速度與偏移數(shù)據(jù)體(圖9)。該過(guò)程可以重復(fù)迭代,直至全區(qū)每一個(gè)縫洞都獲得理想偏移效果,并獲得縫洞充填偏移速度。

圖8 不同偏移速度下縫洞“串珠”狀反射的偏移剖面

從聚焦成像結(jié)果(圖9)可以看到各個(gè)數(shù)據(jù)體上(圖8)每一個(gè)縫洞成像的最佳效果,如圖9中,紅色箭頭所指強(qiáng)反射“串珠”,取得最佳縫洞偏移效果的速度來(lái)自原速度為0.9950V的偏移數(shù)據(jù)體(圖8);綠色箭頭所指中強(qiáng)反射“串珠”,最佳縫洞偏移速度來(lái)自原速度為1.0050V;而黑色箭頭所指弱反射“串珠”,最佳縫洞偏移速度來(lái)自原速度的1.0025V,如速度不準(zhǔn)確,將會(huì)導(dǎo)致該“串珠”反射成像變?nèi)醪⑾АＦ渌總€(gè)“串珠”能量、形態(tài)相對(duì)于圖8而言都獲得最佳偏移效果。圖10對(duì)比了縫洞聚焦成像處理與原常規(guī)偏移成像處理的結(jié)果,可以看出,圖10a綠色橢圓處單一縫洞收斂更加集中,紅色框處2個(gè)相鄰“串珠”得到更加清晰的分辨;圖10b 紅色框處多個(gè)組合“串珠”中每一個(gè)“串珠”邊界拖尾現(xiàn)象得到明顯改善,“串珠”與“串珠”之間中心位置更加明確。圖11為聚焦成像與常規(guī)偏移三維數(shù)據(jù)體沿目標(biāo)層T74均方根振幅屬性切片,可以看出,整體的趨勢(shì)及形態(tài)基本一致,聚焦后的“串珠”平面展布更聚焦、更收斂,歸位也更準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)不同偏移速度數(shù)據(jù)體的地震聚焦成像處理之后,地震剖面的整體形態(tài)沒(méi)有發(fā)生變化,但“串珠”的尾巴得到了很好的收斂,組合“串珠”因不收斂導(dǎo)致的“串珠”疊置連接問(wèn)題,也得到了解決?！按椤钡倪吔纭⑤喞忧逦?組合關(guān)系也更加明朗,更有利于鉆探井鉆中縫洞體中心位置的設(shè)計(jì)。

圖9 與圖8剖面相同的縫洞聚焦偏移成像處理效果 圖中,紅色箭頭所指“串珠”來(lái)自圖8中0.9950V,綠色箭頭所指“串珠”來(lái)自圖8中1.0050V,黑色箭頭所指“串珠”來(lái)至圖8 中1.0025V。

圖10 不同類型縫洞“串珠”狀反射聚焦成像與常規(guī)偏移成像效果對(duì)比a 單“串珠”剖面; b 組合“串珠”剖面

圖11 縫洞“串珠”狀反射聚焦成像處理前(a)、后(b)沿目標(biāo)層T74均方根振幅展示的縫洞分布

3 基于最優(yōu)偏移速度的縫洞充填等效速度分析

基于前述縫洞“串珠”聚焦成像處理,同時(shí)獲得最優(yōu)縫洞偏移成像與對(duì)應(yīng)縫洞位置處的最優(yōu)偏移速度,最優(yōu)偏移速度從另一個(gè)角度反映縫洞儲(chǔ)集體等效充填性質(zhì)并作為流體識(shí)別參數(shù)。

圖12為縫洞聚焦成像剖面及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)偏移速度剖面。圖13為縫洞聚焦成像處理所獲得的偏移速度的平面展示。可以看出,與常規(guī)偏移中平滑的速度相比,經(jīng)聚焦處理后獲得的偏移速度變化愈加劇烈。分析圖12中“串珠”所處剖面與過(guò)產(chǎn)油井(TK1078井)剖面及圖13中大部分縫洞所處位置可知,在縫洞“串珠”儲(chǔ)層發(fā)育且鉆遇高產(chǎn)油氣的大部分區(qū)域,最優(yōu)偏移速度均有降低趨勢(shì),但由于受圍巖速度影響,縫洞儲(chǔ)層及縫洞儲(chǔ)集體與偏移速度對(duì)應(yīng)關(guān)系并不十分清晰。依據(jù)前述縫洞聚焦能量對(duì)速度非常敏感的認(rèn)識(shí),在聚焦偏移處理時(shí),隨著替換偏移速度的變化聚焦能量會(huì)有較大的改變,即能量變化率幅度較大,而反射層的聚焦偏移能量隨替換偏移速度的變化相對(duì)較小,即能量變化率幅度不如“串珠”狀反射。為此在聚焦尋優(yōu)獲得最優(yōu)偏移速度時(shí),設(shè)置一定的能量變化幅度或閥值,僅僅對(duì)聚焦能量隨偏移替換速度發(fā)生較大變化的局部樣點(diǎn)實(shí)施速度的替換,而變化幅度小于閾值的區(qū)域仍然采用常規(guī)速度分析所取得的地層背景速度,這樣就可以獲得每一個(gè)縫洞體在原背景速度體上所對(duì)應(yīng)的偏移速度。

圖14為滿足聚焦替換速度掃描部位,縫洞“串珠”狀反射與最優(yōu)偏移速度連井地震剖面和鉆探井儲(chǔ)層發(fā)育疊置對(duì)比結(jié)果,可以看到每一個(gè)“串珠”狀反射部位均提取到與該位置完全重疊的最優(yōu)偏移速度,最優(yōu)偏移速度分布與鉆井縫洞儲(chǔ)層的充填特征具有一致性(正比關(guān)系)。在縫洞出現(xiàn)漏失(表明溶洞充填程度低)或高產(chǎn)油氣時(shí)(如TK1001井,TK1024井,TK1053井),最優(yōu)偏移速度表現(xiàn)出低值異常;而當(dāng)儲(chǔ)層無(wú)漏失(表明溶洞充填程度高或者為小尺度縫洞儲(chǔ)層)或者產(chǎn)水時(shí)(如TK1078井),最優(yōu)偏移速度表現(xiàn)為相對(duì)高值異常。由不同充填溶洞數(shù)值模擬分析結(jié)果可知,最優(yōu)偏移速度雖然與縫洞充填速度有正向相關(guān)性,但同時(shí)受埋藏深度、溶洞組合、縫洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)等影響,要更準(zhǔn)確檢測(cè)縫洞充填物性,如果采用時(shí)間偏移,最優(yōu)偏移速度需要根據(jù)縫洞頂?shù)咨疃扰c內(nèi)部結(jié)構(gòu)分層將等效均方根最優(yōu)偏移速度轉(zhuǎn)換為層速度,如果采用深度偏移,則直接利用層速度與縫洞充填、流體識(shí)別更好的關(guān)聯(lián)。

圖12 縫洞聚焦成像剖面(a)及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)偏移速度剖面(b)

圖13 縫洞聚焦成像處理所獲得的偏移速度平面展示(速度劇烈變化)

圖14 縫洞“串珠”狀反射與最優(yōu)偏移速度連井地震剖面(a)和鉆探井儲(chǔ)層發(fā)育疊置對(duì)比結(jié)果(b)(最優(yōu)偏移速度相對(duì)低“串珠”對(duì)應(yīng)于鉆探井出現(xiàn)漏失或高產(chǎn)油氣縫洞正向相關(guān))

圖15為32口鉆遇溶洞的井速度統(tǒng)計(jì)直方圖,分別表示縫洞速度與充填程度(無(wú)充填、半充填、全充填)、充填物(無(wú)充填、砂泥充填、垮塌充填、角礫質(zhì)充填、碳酸鹽巖充填)與流體性質(zhì)(油氣、水)不同速度區(qū)間的響應(yīng)?？梢钥闯?由于縫洞儲(chǔ)層發(fā)育于基質(zhì)較為單一的灰?guī)r背景之上,地球物理相關(guān)參數(shù)包括速度的局部異常與縫洞儲(chǔ)層發(fā)育密切關(guān)聯(lián),低速縫洞異常體明顯與縫洞儲(chǔ)層發(fā)育、縫洞內(nèi)部放空漏失、縫洞充填油氣密切相關(guān)。圖16為全區(qū)縫洞最優(yōu)聚焦成像處理獲得的最優(yōu)速度減去一個(gè)平均值(標(biāo)定為最大油氣發(fā)現(xiàn)速度閥值)后的相對(duì)速度變化,與已知鉆井的對(duì)比可以看出,統(tǒng)計(jì)結(jié)果中95%相對(duì)低速異常體都與發(fā)現(xiàn)油氣產(chǎn)能、放空漏失縫洞儲(chǔ)集體相對(duì)應(yīng)。通過(guò)基于連續(xù)速度替換聚焦成像處理后不僅獲得了歸位能量強(qiáng)、形態(tài)清晰、邊界分辨高的縫洞“串珠”狀反射,實(shí)現(xiàn)每一個(gè)縫洞儲(chǔ)集體的速度建模,并且速度對(duì)縫洞充填性變化非常敏感,可獨(dú)立于井單獨(dú)利用地震資料直接實(shí)現(xiàn)低速高產(chǎn)能縫洞體的直接檢測(cè)。

圖15 鉆遇縫洞儲(chǔ)層的聲波測(cè)井速度與充填程度(a)、充填物(b)和流體性質(zhì)(c)統(tǒng)計(jì)直方圖

圖16 最優(yōu)偏移速度相對(duì)變化與含油氣關(guān)系(紅—紅藍(lán)色為相對(duì)低速異常體,藍(lán)—青色為高速異常體;油氣井均位于低速異常體上)

4 結(jié)論

通過(guò)含溶洞模型的正演模擬,縫洞儲(chǔ)集體聚焦成像技術(shù)用于實(shí)際資料處理,縫洞最優(yōu)偏移速度與縫洞充填性質(zhì)的檢測(cè),得出如下結(jié)論與認(rèn)識(shí)。

1) 縫洞繞射波對(duì)縫洞偏移速度非常敏感,不準(zhǔn)確偏移速度會(huì)導(dǎo)致縫洞“串珠”歸位能量變?nèi)?、同相軸出現(xiàn)“上提下拉”現(xiàn)象;縫洞繞射波對(duì)縫洞偏移速度的靈敏性遠(yuǎn)高于地層反射波,表現(xiàn)在成像“串珠”形態(tài)平直和能量強(qiáng)度上有明顯且較大變化幅度?？p洞儲(chǔ)集體發(fā)育地區(qū),對(duì)背景地層與每一個(gè)縫洞體分別進(jìn)行速度建模,再進(jìn)行偏移處理可以獲得能量最強(qiáng)、歸位形態(tài)最好的縫洞歸位處理效果。

2) 提出的一種連續(xù)速度替換聚焦成像處理技術(shù),通過(guò)選取一系列不同速度時(shí)偏移聚焦能量與繞射形態(tài)作為最佳歸位條件,全自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)了對(duì)每一個(gè)縫洞儲(chǔ)集體的速度檢測(cè)與建模,此時(shí)偏移后縫洞“串珠”狀反射能量最強(qiáng)且形態(tài)最為平直,偏移獲得的縫洞反射達(dá)到最佳歸位并獲得縫洞最佳充填速度。

3) 縫洞聚焦成像等效偏移速度與實(shí)際縫洞充填速度變化規(guī)律相一致,可以作為縫洞儲(chǔ)集體充填程度、充填物與含流體性質(zhì)的整體性綜合反映。低速“串珠”異常體與已知鉆井油氣產(chǎn)能、放空漏失縫洞儲(chǔ)集體完全吻合,這提供了一種獨(dú)立于鉆井的直接利用地震資料檢測(cè)復(fù)雜縫洞體含流體性的新標(biāo)志。