基于井控反褶積處理的川中棲霞組構(gòu)造精細(xì)解釋研究

張正鵬, 熊曉軍, 肖 堯, 張敏知,唐 松, 劉 微, 李 明

(1.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，成都 610059;2.中國石油 西南油氣田公司 川中油氣礦，遂寧 629000)

0 引言

近年來，隨著油氣勘探開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，勘探開發(fā)的目標(biāo)逐步由構(gòu)造油氣藏向巖性油氣藏轉(zhuǎn)移，由尋找構(gòu)造圈閉帶轉(zhuǎn)向深入挖掘薄儲層、小斷層控制的復(fù)雜構(gòu)造及巖性圈閉[1]。四川盆地中部地區(qū)(川中)棲霞組以顆粒灘沉積為主，不僅儲層厚度薄,而且儲層橫向變化大，具有較強的非均質(zhì)性，給儲層預(yù)測帶來了挑戰(zhàn)。這里選取川中地區(qū)的GS18井區(qū)開展構(gòu)造精細(xì)解釋研究，為研究區(qū)后續(xù)的儲層預(yù)測奠定基礎(chǔ)。GS18井區(qū)的儲層主要發(fā)育在棲二段底部，少數(shù)儲層發(fā)育于棲一段頂部。研究區(qū)棲霞組構(gòu)造解釋的難點在于，棲霞頂存在復(fù)波、棲二底界面存在弱連續(xù)性、空白地震反射區(qū)域。因此，筆者開展研究區(qū)的地震資料的高分辨率處理，并基于高分辨率處理數(shù)據(jù)體開展棲二段地層底界面的地震層位的精細(xì)解釋。

高分辨率處理是目前提高構(gòu)造解釋精度的主要手段，常用的技術(shù)可以歸納為三類：①反褶積技術(shù)[2-3];②吸收補償技術(shù)[4-5];③基于時頻譜的頻率恢復(fù)技術(shù)[6]。其中基于反褶積技術(shù)的方法是目前實際應(yīng)用中的主要方法，如Kazemeini等[7]提出了一種使地震數(shù)據(jù)譜逼近反射系數(shù)譜的藍化因子；Devi[8]提出了基于小波變換的過井地震剖面分辨率處理方法；吳大奎等[9]提出了一種井震聯(lián)合疊加地震資料高分辨率處理方法；周超等[10]提出了一種應(yīng)用在松遼盆地薄儲層識別的反褶積方法。但是常規(guī)反褶積技術(shù)對模型存在較多的假設(shè)，如地震子波最小相位且穩(wěn)態(tài)，噪聲干擾為零或很小(或隨機、平穩(wěn)序列)等。在實際的資料處理中，當(dāng)?shù)卣鹳Y料信噪比低或存在較強的高頻噪聲，常規(guī)的反褶積技術(shù)對地震數(shù)據(jù)的高分辨處理效果不理想[11]。此外，基于時頻譜的頻率恢復(fù)技術(shù)的核心在于對有效頻帶的展開(即拓頻處理)，其難點在于如何保持原始地震信號的保真度。相比較而言，井控反褶積技術(shù)基于完鉆井的測井?dāng)?shù)據(jù)或VSP數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)進行匹配處理，處理后的地震資料具有高保真、高信噪比和高分辨率等特點，能為后期的地震勘探和資料處理提供可靠的依據(jù)[12]。

此外，常規(guī)的高分辨處理的質(zhì)控手段是保真和保幅，保真有利于地震層位解釋的準(zhǔn)確性，保幅有利于后續(xù)儲層預(yù)測的可靠性。這里僅從保真的角度出發(fā)，直指構(gòu)造精細(xì)解釋的目標(biāo)，即僅需要重點關(guān)注反射界面的真實性，不關(guān)注該反射的強弱關(guān)系。采用井控反褶積高分辨率處理方法，結(jié)合縱向高分辨率的測井消息，獲得保真的三維地震數(shù)據(jù)體，并以此開展棲二段底界面的地震層位的精細(xì)解釋，研究棲霞組的構(gòu)造。

1 井控反褶積的方法原理

常規(guī)反褶積技術(shù)是,加入“反射系數(shù)白噪，子波最小相位”等假設(shè)條件或反射系數(shù)的統(tǒng)計信息，測井信息作為地震資料的重要補充部分，提供了可靠的高頻反射系數(shù)[13-14]。井控反褶積在常規(guī)反褶積的基礎(chǔ)之上，仍然存在地下地層是水平層狀介質(zhì)和地震波是垂直入射反射的平面波的假設(shè)，但加入了控制井的優(yōu)選，在子波提取的方法上進行了改進。井控反褶積的核心在于控制井的優(yōu)選，其能有效地表征研究區(qū)內(nèi)的多種地層的地質(zhì)特征，且具有較好的井震標(biāo)定效果。此外，井控反褶積的另一個影響因素在于地震子波的準(zhǔn)確提取，目前通常采用混合相位子波反褶積技術(shù)進行計算，其子波的振幅譜采用復(fù)賽譜分析方法計算，提取的子波振幅譜準(zhǔn)確而客觀。子波相位譜由振幅譜計算，相位特征交互完成，并用最小熵準(zhǔn)則衡量零相位化的程度，對選擇的相位進行合理性的監(jiān)控[15]。以提取的子波進行混合相位子波反褶積，最終得到研究區(qū)高分辨率處理后的地震數(shù)據(jù)體，并與實鉆井的合成記錄(子波與反射系數(shù)的褶積)進行匹配分析，進而得到高分辨處理地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

基于上述分析可見，井控反褶積的應(yīng)用基礎(chǔ)在于研究區(qū)的完鉆井需要滿足一定的代表性，檢查其測井資料的準(zhǔn)確性和可靠性，尤其是要具有較好的聲波測井和密度測井資料，并在井旁有較高質(zhì)量的地震記錄，能使獲取的子波頻譜更為準(zhǔn)確。

這里采用的井控反褶積地震資料高分辨率處理的計算流程圖見圖1，其主要步驟包含了對需要高分辨處理的數(shù)據(jù)體分時窗、分控制點，轉(zhuǎn)換到復(fù)賽域提取子波的振幅譜，調(diào)整子波相位譜，最后選擇合適子波進行井控反褶積。

圖1 井控反褶積的計算流程圖Fig.1 Calculation flow of well-control deconvolution

2 棲霞組地層的高分辨率處理分析

研究區(qū)棲霞組地層以顆粒灘沉積為主(臺內(nèi)灘)，其主要發(fā)育于棲一段頂部和棲二段底部，其平面分布特征具有強非均質(zhì)性[16]。此外，基于井震標(biāo)定分析得到的棲二段地層的底界面反射特征具有多樣化特征(中期波峰反射、弱波峰反射或空白反射)(圖5(a))。上述地質(zhì)特征和地震響應(yīng)特征，給棲二段地層底界面的地震層位解釋帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

研究區(qū)目前典型井有兩口(其中高石128井儲層厚度為28 m，高石18井儲層厚度為10.3 m)，完鉆井較好地對研究區(qū)棲二段地層從顆粒灘的發(fā)育程度上進行了區(qū)分，為研究區(qū)開展井控反褶積奠定了基礎(chǔ)?；趫D1的計算流程，對研究區(qū)的疊后三維地震資料進行了高分辨率處理，獲得了研究區(qū)的高分辨率數(shù)據(jù)體。以高分辨率處理前、后的井震標(biāo)定對比和連井剖面特征對比等兩個方面，詳細(xì)分析棲霞組地層的高分辨率處理效果。

2.1 井震標(biāo)定分析

圖2和圖3是研究區(qū)典型井的井震標(biāo)定分析圖，圖2(a)、圖3(a)是未做高分辨率處理的時間偏移剖面的井震標(biāo)定(采用雷克子波，主頻30 Hz)，圖2(b)、圖3(b)是高分辨率處理后的時間偏移剖面的井震標(biāo)定(采用雷克子波，主頻40 Hz)。

圖2 高石128井井震標(biāo)定分析Fig.2 Seismic calibration analysis of well Gaoshi 128(a)高分辨率處理前;(b)高分辨率處理后

圖3 高石18井井震標(biāo)定分析Fig.3 Seismic calibration analysis of well Gaoshi 18(a)高分辨率處理前;(b)高分辨率處理后

由圖2、圖3可見，高石128井和高石18井在棲霞組地層的高分辨率處理后的井震標(biāo)定效果優(yōu)于高分辨率處理前。高分辨率處理后的井震標(biāo)定的合成記錄與井旁地震道對應(yīng)關(guān)系良好，井旁地震記錄與合成記錄的波峰或波谷反射縱向位置對應(yīng)，薄層的測井分界特征與地震剖面分界特征相對應(yīng)，波振幅特征清楚。高石128井的井震標(biāo)定相關(guān)系數(shù)由高分辨率前的57.53%提高為高分辨率后的82.09%，高石18井的井震標(biāo)定相關(guān)系數(shù)由高分辨率前的53.12%提高為高分辨率后的79.70%，說明了高分辨率高保真處理的準(zhǔn)確和可靠，滿足了棲霞組地層反射界面的真實性要求。

此外，圖2(a)(高石128井)棲霞頂?shù)膹?fù)波在高分辨率剖面上變成單波峰反射，圖3中的棲霞組頂界面對應(yīng)強波峰反射，該波峰反射的橫向連續(xù)性較好，棲霞組底界面對應(yīng)波谷反射，棲二底界面的“亮點”反射在高分辨率剖面上的反射能量和橫向連續(xù)性均得到增強，其有助于棲二底界面層位的準(zhǔn)確解釋。

2.2 剖面對比分析

圖4和圖5分別是過高石118、高石18、高石128井剖面的高分辨率處理前、后的頻譜圖和連井疊前時間偏移剖面對比圖。由圖4可知，高分辨處理前的地震資料頻帶主要分布在10 Hz～45 Hz之間，而經(jīng)過井控反褶積后，地震資料的主頻為40 Hz左右，且頻帶范圍擴寬為10 Hz～70 Hz，頻帶和反褶積前相比擴寬了25 Hz。從地震剖面的頻譜角度看來，高分辨率處理后的剖面有橫向連續(xù)性和縱向分辨率會有所提高。由圖5(b)可見，高分辨率處理后的連井剖面上的棲霞頂呈單波峰反射特征，且棲二底界面橫向連續(xù)性優(yōu)于圖5(a)。

圖4 高分辨率前后頻譜圖Fig.4 High-resolution spectrogram before and after

圖5 過高石118-高石18-高石128的高分辨率處理前、后的連井疊前時間偏移剖面對比Fig.5 Comparison of pre-stack time migration profiles of connected wells before and after high-resolution processing of Guogaoshi 118-Gaoshi 18-Gaoshi 128(a)高分辨率處理前;(b)高分辨率處理后

由于棲霞組頂界面反射在未做高分辨率處理的時間偏移剖面(原始地震剖面)上總體呈中強波峰反射，局部發(fā)育復(fù)波，因此，棲霞頂層位解釋以時間偏移剖面(未做高分辨率處理)為主，高分辨率處理后的剖面為輔助，采用原始地震資料剖面(高分辨率處理前)上連續(xù)好的“亮點”反射的追蹤層位，修正相同區(qū)域的基于高分辨率處理后剖面的解釋層位。圖5(b)可看出棲霞頂界面的復(fù)波消失，棲二底界面橫向連續(xù)性差，局部出現(xiàn)弱反射或空白反射，層位解釋以高分辨率處理后的剖面為主，時間偏移剖面(未做高分辨率處理)為輔助。高分辨處理后界面反射的橫向連續(xù)性得到大幅增強，有利于棲霞組層位構(gòu)造精細(xì)解釋，效果良好，為后續(xù)的儲層研究提供了可靠的地震數(shù)據(jù)成果。

2.3 棲二段地層底界面構(gòu)造特征分析

研究區(qū)棲霞組薄儲層主要發(fā)育于棲一段頂部和棲二段，在高分辨率三維地震數(shù)據(jù)體的基礎(chǔ)上，對棲二段地層底界面進行了構(gòu)造解釋。由圖6可看出，淺藍色處深度較深，顏色愈深則深度相對較淺，即棲二底界面的構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)為工區(qū)中部發(fā)育東西向的“凹槽”區(qū)域，研究區(qū)南部區(qū)域構(gòu)造位置高于研究區(qū)北部，從高石18井往高石120井方向，構(gòu)造逐漸抬高。此外，圖6中的棲二段底界面的構(gòu)造深度誤差較小(與研究區(qū)內(nèi)完鉆井的棲二段地層底界面的深度誤差均小于7 m)，證明了經(jīng)高分辨處理獲得的棲二段地震層位的準(zhǔn)確性。

圖6 棲二底界面構(gòu)造圖Fig.6 Interface structure map of the second bottom of Qixia

3 結(jié)論

川中地區(qū)二疊系棲霞組儲層厚度薄給后續(xù)的儲層解釋帶來了極大的困難，筆者通過井控反褶積方法對原始三維地震數(shù)據(jù)進行了高分辨處理，效果顯著，得到了以下幾個結(jié)論。

1)基于井控反褶積疊后高分辨率處理，有效地提高了棲霞組地層的地震反射波的縱向分辨率和橫向連續(xù)性，并結(jié)合井震標(biāo)定分析，獲得了準(zhǔn)確的棲霞頂界面和棲二底界面的地震層位。

2)基于高分辨率處理數(shù)據(jù)體得到的棲二段底界面的地層層位，獲得了棲二段地測底界面的構(gòu)造圖，其構(gòu)造誤差與研究區(qū)內(nèi)的完鉆井深度誤差小，證明了高分辨率處理的成果可靠性。

3)從地震層位精細(xì)追蹤的角度出發(fā)，筆者在高分辨率處理中僅關(guān)注保真度，即僅以研究區(qū)完鉆井井震標(biāo)定的合成記錄的保真度為質(zhì)控手段，得到的高分辨率數(shù)據(jù)體不用于后續(xù)的儲層預(yù)測研究，該思路是可行的。