基于地質(zhì)目標(biāo)的巖性油氣藏地震資料處理解釋一體化方案

張 明 孫夕平 崔興福 張 昕 李凌高 杜文輝

(中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

0 引言

中國(guó)陸相盆地巖性油氣藏具有儲(chǔ)層薄、圈閉面積小且分散、邊界條件復(fù)雜、賦存狀態(tài)隱蔽等特征[1-3]，為了有效識(shí)別和刻畫(huà)復(fù)雜勘探目標(biāo)，在不斷發(fā)展地震技術(shù)的同時(shí)，需要轉(zhuǎn)變地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的研究思路，由過(guò)去處理與解釋分割管理轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一運(yùn)作管理，開(kāi)展地震資料處理解釋一體化的研究[4-7]。多年來(lái)，人們?cè)谌绾螌?shí)現(xiàn)一體化運(yùn)作方面開(kāi)展了大量研究工作，并獲得了寶貴經(jīng)驗(yàn)。陳興盛等[8]通過(guò)在吐哈盆地的實(shí)踐，指出處理解釋一體化應(yīng)該包括處理人員和解釋人員的一體化、處理過(guò)程和解釋過(guò)程的一體化、處理方法和解釋方法的一體化；趙賢正等[9]在華北油田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中積極探索地震采集、處理、解釋一體化的管理模式，提出了解釋工作向處理延伸，聯(lián)合進(jìn)行速度分析；冉建斌等[10]認(rèn)為處理解釋一體化運(yùn)作要加強(qiáng)運(yùn)用解釋手段對(duì)資料處理過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控，該措施在中國(guó)西部某油田取得了良好的應(yīng)用效果。目前，大多一體化研究能夠?qū)⑻幚?、解釋人員聯(lián)合在一起，較好地實(shí)現(xiàn)了人員的一體化[11-19]。然而，研究過(guò)程和方法的一體化仍處在不斷探索當(dāng)中，也較少見(jiàn)到相關(guān)的研究文獻(xiàn)。筆者通過(guò)近年來(lái)在地震資料處理、解釋一體化過(guò)程和方法方面進(jìn)行的多種嘗試與探索，以松遼盆地南部某工區(qū)的應(yīng)用研究為例，提出一種基于地質(zhì)目標(biāo)的地震資料處理解釋一體化方案，旨在處理、解釋人員協(xié)同工作的基礎(chǔ)上，探索建立更加有效的一體化方法，從而更好地實(shí)現(xiàn)處理、解釋技術(shù)的有機(jī)融合，取得了良好的應(yīng)用效果。

1 研究思路

在地震資料處理解釋一體化研究中，地震資料處理是基礎(chǔ)，也是研究能否成功的關(guān)鍵。資料處理一般包括靜校正、振幅補(bǔ)償、反褶積、偏移成像等步驟，其中任一步驟的偏差，均會(huì)影響最終用于解釋的地震資料品質(zhì)。因此，需要通過(guò)一定的技術(shù)手段驗(yàn)證每一步處理方法和參數(shù)的選擇是否合適，通常處理人員會(huì)根據(jù)質(zhì)控圖件及自身的處理經(jīng)驗(yàn)優(yōu)選出最佳處理方案。然而對(duì)于復(fù)雜巖性油氣藏，雖然不同處理方法和參數(shù)的選擇對(duì)目的層的解釋結(jié)果有很大影響，但對(duì)于處理人員而言，整體地震剖面顯示差異并不明顯，于是造成處理人員在得到解釋人員信息反饋之前，對(duì)所選處理方法和參數(shù)的效果難以準(zhǔn)確把握。針對(duì)該問(wèn)題，本文提出以地質(zhì)目標(biāo)為導(dǎo)向，處理人員與解釋人員始終協(xié)同工作，把過(guò)去的“單向串聯(lián)”工作模式變?yōu)椤半p螺旋并聯(lián)”工作模式，即在研究初期的規(guī)劃階段，處理和解釋人員共同明確地質(zhì)目標(biāo)，論證達(dá)到地質(zhì)目標(biāo)所需的解釋技術(shù)以及對(duì)地震資料相應(yīng)的品質(zhì)要求，進(jìn)而明確相應(yīng)的地震資料處理、解釋關(guān)鍵技術(shù)，形成處理解釋一體化的技術(shù)流程。在處理、解釋階段，針對(duì)每一個(gè)處理環(huán)節(jié)，解釋人員需要?jiǎng)討B(tài)分析其對(duì)刻畫(huà)地質(zhì)目標(biāo)的影響，實(shí)時(shí)反饋到處理流程中，處理人員及時(shí)對(duì)處理方法和參數(shù)選擇做出相應(yīng)調(diào)整，最終獲得滿(mǎn)足巖性油氣藏儲(chǔ)層預(yù)測(cè)需求的高品質(zhì)地震資料。在儲(chǔ)層精細(xì)描述階段，基于該地震資料開(kāi)展各類(lèi)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)解釋工作，能夠更精準(zhǔn)地刻畫(huà)巖性油氣藏儲(chǔ)層。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 規(guī)劃階段

研究區(qū)位于松遼盆地南部，地質(zhì)目標(biāo)是扶余油層致密砂巖中孔隙度較高、物性較好的河道砂體。解釋人員通過(guò)正演模擬得到地質(zhì)模型及地震記錄，當(dāng)?shù)卣鹬黝l達(dá)到45Hz時(shí)，優(yōu)質(zhì)河道砂體在地震剖面上表現(xiàn)出弱波峰反射，波峰能量越強(qiáng)代表河道砂體越厚(圖1)。同時(shí)研究區(qū)巖石物理分析結(jié)果表明，密度對(duì)巖性差別最敏感，優(yōu)質(zhì)河道砂體表現(xiàn)為明顯的低密度特征(圖2)。這兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)為該區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)指明了技術(shù)方向，即利用振幅屬性預(yù)測(cè)河道砂體橫向分布，利用疊前反演得到的密度信息精細(xì)刻畫(huà)河道砂體的縱向位置及物性。基于此認(rèn)識(shí)對(duì)資料處理提出了明確要求：首先，資料處理過(guò)程需要做到兩個(gè)保幅，一是保護(hù)地震剖面上振幅的橫向變化，確保利用振幅屬性預(yù)測(cè)河道砂體分布的可靠性；二是要保護(hù)地震道集中振幅隨炮檢距變化的特征，為疊前密度反演提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其次，在保幅的前提下盡量提高分辨率，使地震資料主頻達(dá)到45Hz。基于這兩點(diǎn)要求，處理人員建立了以保幅為核心、以提高地震分辨率為目的的處理方案，采用處理解釋一體化的方式，解釋人員全程參與靜校正、振幅補(bǔ)償、反褶積、疊前偏移與道集處理等環(huán)節(jié)，共同開(kāi)展質(zhì)量監(jiān)控和參數(shù)優(yōu)選。

圖1 地質(zhì)模型及加入5%噪聲的正演地震記錄

圖2 縱波阻抗與密度交會(huì)圖

2.2 處理解釋階段

2.2.1 振幅補(bǔ)償處理

研究區(qū)內(nèi)的振幅類(lèi)屬性能夠反映優(yōu)質(zhì)河道砂體的分布，因此消除地表?xiàng)l件對(duì)振幅的影響非常重要。由于研究區(qū)地表?xiàng)l件包含水塘、農(nóng)田、草地等復(fù)雜情況，應(yīng)用常規(guī)地表一致性振幅補(bǔ)償處理難以完全消除地表因素和激發(fā)、采集條件帶來(lái)的能量差異，因而在地表一致性振幅補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，處理人員選用近地表吸收補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)一步改善能量一致性問(wèn)題[20]。解釋人員對(duì)補(bǔ)償處理后的數(shù)據(jù)提取目的層振幅屬性，并與近地表低降速帶厚度圖進(jìn)行相關(guān)性對(duì)比(圖3)?？梢?jiàn)，近地表低降速帶較厚區(qū)域在屬性圖中沒(méi)有明顯異常，表明振幅補(bǔ)償基本消除了低降速帶引起的能量差異。

2.2.2 提高分辨率處理

提高分辨率處理是提高薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵步驟，為了滿(mǎn)足研究區(qū)地質(zhì)需求，制定了地表一致性反褶積、預(yù)測(cè)反褶積、譜調(diào)諧反褶積等技術(shù)流程逐步提高地震資料分辨率。圖4顯示，不同預(yù)測(cè)步長(zhǎng)參數(shù)對(duì)地表一致性反褶積的處理結(jié)果影響比較微弱，易造成處理人員在參數(shù)選擇時(shí)面臨困難。因此，需要解釋人員采用合成記錄標(biāo)定及平面屬性圖為處理人員提供參數(shù)選擇的依據(jù)。

首先，在工區(qū)中選取測(cè)井曲線質(zhì)量較好且遠(yuǎn)離斷層的井，通過(guò)褶積生成正演合成記錄，并與不同步長(zhǎng)參數(shù)的反褶積處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比(圖5)?？梢?jiàn)，目的層(黑色橢圓標(biāo)識(shí)內(nèi))合成地震記錄為復(fù)波結(jié)構(gòu)，而實(shí)際地震資料目的層波形在反褶積前為單峰結(jié)構(gòu)，采用不同參數(shù)處理后，其中步長(zhǎng)為16ms的處理結(jié)果與合成記錄吻合度較高。

圖3 振幅補(bǔ)償后平均振幅屬性(左)和近地表低降速帶厚度圖(右)對(duì)比

圖4 不同步長(zhǎng)反褶積處理剖面(上)及自相關(guān)(下)(a)反褶積前； (b)20ms； (c)16ms； (d)12ms

圖5 不同步長(zhǎng)反褶積處理與合成記錄對(duì)比(a)反褶積前； (b)20ms； (c)16ms； (d)12ms密度、阻抗、速度單位分別是g/cm3、103m/s*g/cm3、103m/s

解釋人員利用振幅屬性再次進(jìn)行驗(yàn)證。采用20ms步長(zhǎng)處理結(jié)果的平均振幅屬性(圖6b)與反褶積之前振幅屬性(圖6a)差異不大，對(duì)刻畫(huà)河道特征改善不明顯。采用12ms步長(zhǎng)處理結(jié)果的振幅屬性(圖6d)在工區(qū)東部出現(xiàn)強(qiáng)能量異常，鉆井及前期地質(zhì)認(rèn)識(shí)表明，工區(qū)東部?jī)?yōu)質(zhì)河道砂體不發(fā)育，因此判斷該強(qiáng)振幅屬于處理參數(shù)選擇不當(dāng)引起。采用16ms步長(zhǎng)處理結(jié)果的振幅屬性圖上，振幅橫向變化自然，整體趨勢(shì)與反褶積之前沒(méi)有大的變化，同時(shí)在河道刻畫(huà)的細(xì)節(jié)之處有了一定改善(圖6c)。反褶積處理前預(yù)測(cè)的河道形態(tài)主要為南東—北西走向，反褶積處理后(圖6c)預(yù)測(cè)結(jié)果顯示工區(qū)北部河道分為兩個(gè)方向，分別呈北西走向和北東走向，鉆井結(jié)果也揭示在北東走向的區(qū)域內(nèi)鉆遇河道砂體。因此，合成記錄標(biāo)定和振幅屬性對(duì)比，均證實(shí)采用16ms步長(zhǎng)參數(shù)進(jìn)行反褶積處理是比較合適的。

為了進(jìn)一步提高地震資料分辨率，在地表一致性反褶積后采用了預(yù)測(cè)反褶積和譜調(diào)諧反褶積處理。在這些環(huán)節(jié)中，仍然采用合成記錄標(biāo)定和振幅屬性分析選擇處理參數(shù)，以保證提高地震資料分辨率的同時(shí)不會(huì)破壞振幅的橫向變化關(guān)系。

經(jīng)過(guò)一系列反褶積處理后，地震資料分辨率得到明顯提高。圖7為反褶積處理前、后地震資料的對(duì)比，圖中A井為干井，目的層位于1500ms左右強(qiáng)反射軸之下。反褶積處理前地震資料(圖7上)上顯示井旁道與橢圓標(biāo)識(shí)處地震同相軸沒(méi)有明顯變化，表現(xiàn)為同一套連續(xù)地層；新資料(圖7下)上橢圓標(biāo)識(shí)處強(qiáng)波峰下方出現(xiàn)了一組弱反射，模型正演結(jié)果表明該弱反射對(duì)應(yīng)優(yōu)質(zhì)河道砂巖的地震響應(yīng)，這組弱反射在靠近A井處逐漸消失，表明對(duì)應(yīng)的河道砂巖向A井方向逐漸尖滅，保幅高分辨率處理結(jié)果很好地解釋了這一地質(zhì)現(xiàn)象。

2.2.3 CRP道集優(yōu)化處理

保幅優(yōu)化處理的CRP道集是進(jìn)行疊前反演的必要條件。解釋人員依據(jù)縱橫波速度、密度測(cè)井曲線及地震子波，應(yīng)用Zoeppritz方程得到井點(diǎn)處的CRP正演道集，并與優(yōu)化處理前、后實(shí)際CRP道集進(jìn)行對(duì)比(圖8)，分析振幅隨炮檢距變化(AVO)是否具有相似性[21]。圖8a正演道集中1400ms處的標(biāo)志層振幅具有隨炮檢距的增加而降低的趨勢(shì)，屬于Ⅰ類(lèi)AVO特征；圖8b中優(yōu)化前地震道集與正演道集有相似的AVO特征，但信噪比太低，難以滿(mǎn)足疊前反演需求；圖8c是采用剩余時(shí)差校正以及隨機(jī)噪聲衰減處理后的地震數(shù)據(jù)，可以看出，優(yōu)化處理后的道集信噪比顯著提高，標(biāo)志層的AVO規(guī)律與正演道集更吻合。之后，解釋人員仍然采用提取振幅屬性的分析方法，驗(yàn)證CRP道集優(yōu)化處理是否會(huì)對(duì)疊后數(shù)據(jù)振幅造成影響。

圖6 不同步長(zhǎng)反褶積處理前、后平均振幅屬性對(duì)比(a)反褶積前； (b)20ms； (c)16ms； (d)12ms

圖7 反褶積處理前(上)、后(下)過(guò)A井地震資料對(duì)比

從以上過(guò)程可以看出，采用振幅屬性對(duì)每個(gè)關(guān)鍵處理環(huán)節(jié)的階段性處理成果進(jìn)行快速效果分析，檢驗(yàn)處理方法和選用參數(shù)是否對(duì)振幅造成破壞，能夠?qū)崿F(xiàn)處理流程的全程質(zhì)量控制，確保最終得到符合巖性油氣藏儲(chǔ)層預(yù)測(cè)需求的高品質(zhì)地震資料。

圖9顯示了振幅屬性的應(yīng)用效果，從最初振幅補(bǔ)償處理開(kāi)始，通過(guò)地表一致性反褶積、剩余靜校正、預(yù)測(cè)反褶積等一系列道集優(yōu)化處理環(huán)節(jié)，到最后驗(yàn)證優(yōu)化處理方法對(duì)疊后數(shù)據(jù)振幅造成的影響，均采用振幅屬性進(jìn)行分析。由圖可知，振幅屬性的能量分布始終沒(méi)有大的變化，而河道砂體的特征則越來(lái)越清晰。

圖8 正演道集(a)與優(yōu)化處理前(b)、后(c)道集對(duì)比

圖9 資料處理各環(huán)節(jié)采用平均振幅屬性進(jìn)行處理效果分析

2.3 儲(chǔ)層精細(xì)描述階段

通過(guò)上述地震資料處理、解釋一體化工作流程完成了地震資料處理工作，目標(biāo)地質(zhì)體河道砂體的定性預(yù)測(cè)也同步完成。地震資料品質(zhì)有了明顯提高，頻帶拓寬至7～93Hz，主頻達(dá)到45Hz，地震剖面上優(yōu)質(zhì)河道砂體的地震響應(yīng)特征突出(圖10中紅色橢圓內(nèi))，更有利于開(kāi)展巖性刻畫(huà)。地震屬性預(yù)測(cè)的河道砂體分布情況與鉆井結(jié)果吻合程度高，統(tǒng)計(jì)的20口井中，有18口井吻合，吻合率達(dá)到90%(圖11)。

圖10 沿扶余油層頂拉平顯示連井地震剖面

應(yīng)用疊前彈性參數(shù)反演等預(yù)測(cè)方法，進(jìn)一步揭示巖性油氣藏儲(chǔ)層內(nèi)部特征。圖12為應(yīng)用本文方法得到的CRP道集進(jìn)行密度反演的剖面，B井為水平井，將該井的自然伽馬曲線與密度反演剖面疊合進(jìn)行對(duì)比分析，二者砂泥巖對(duì)應(yīng)吻合率達(dá)到88%。密度反演結(jié)果表明，該井前段和中段優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層較為發(fā)育，末段優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層較薄，且鉆井軌跡(紫色虛線表示)偏離了儲(chǔ)層發(fā)育位置，因此在末段多鉆遇泥巖。

圖11 優(yōu)質(zhì)河道砂體分布預(yù)測(cè)圖

圖12 密度反演剖面與B井伽馬曲線疊合圖

3 結(jié)論

本文提出了一種基于地質(zhì)目標(biāo)的地震資料處理解釋一體化方案。在該方案中，處理、解釋人員始終協(xié)同工作，地震處理與解釋同步開(kāi)展，相互指導(dǎo)，螺旋上升，實(shí)現(xiàn)了處理、解釋技術(shù)的有機(jī)融合，在巖性油氣藏勘探實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果。該方案具有以下特點(diǎn)：

(1)在研究初期的規(guī)劃階段，以地質(zhì)目標(biāo)為導(dǎo)向，分析儲(chǔ)層預(yù)測(cè)對(duì)地震資料品質(zhì)的要求，明確相應(yīng)的地震資料處理與解釋關(guān)鍵技術(shù)，形成處理與解釋整體技術(shù)流程；

(2)在處理、解釋階段，通過(guò)合成記錄標(biāo)定、屬性分析等技術(shù)手段，動(dòng)態(tài)分析各處理環(huán)節(jié)對(duì)刻畫(huà)地質(zhì)目標(biāo)的影響，實(shí)時(shí)反饋到處理流程中，及時(shí)調(diào)整相應(yīng)處理方法和參數(shù)，最終獲得滿(mǎn)足巖性油氣藏儲(chǔ)層預(yù)測(cè)需求的高品質(zhì)地震資料；

(3)在儲(chǔ)層精細(xì)描述階段，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料進(jìn)一步開(kāi)展儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作，對(duì)巖性油氣藏儲(chǔ)層做出更精細(xì)的判斷；

(4)整個(gè)流程中處理和解釋工作沒(méi)有明確的時(shí)間銜接節(jié)點(diǎn)，解釋工作時(shí)間前移，與資料處理同步開(kāi)展，處理周期較常規(guī)處理過(guò)程有所增加；在某些處理環(huán)節(jié)，處理方法或參數(shù)的選取不當(dāng)可能會(huì)引起處理效果變差，解釋人員通過(guò)井震標(biāo)定及地質(zhì)規(guī)律約束及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)反饋，處理人員在此基礎(chǔ)上進(jìn)行方法和參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)提高地震資料品質(zhì)、提升巖性目標(biāo)預(yù)測(cè)精度的目標(biāo)。