奧連特盆地北部厚層灰?guī)r屏蔽區(qū)地震資料處理技術(shù)研究

陳 杰, 童明勝

(中國石油 川慶鉆探工程有限公司 地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，成都 610051)

0 引言

在地震勘探中，克服高速屏蔽層的影響一直是地震資料處理和地震儲層預(yù)測的難點(diǎn)。莫亮臺等[1]在模擬高速屏蔽層下方煤層反射特征時發(fā)現(xiàn)，由于高速屏蔽層與上下地層存在較大的波阻抗差異，從而形成強(qiáng)反射界面，使得地震波能量難以透射到屏蔽層下方的目的層，使得目的層地震反射能量變?nèi)酰穹畔惓?；李可恩等[2]通過正演模擬發(fā)現(xiàn)高速屏蔽層形成的強(qiáng)反射波在地層中往往形成多次波反射，降低了目的層段的地震資料信噪比，增加了屏蔽層以下儲層地震響應(yīng)特征識別的多解性和不可靠性。

厄瓜多爾東部奧連特(Oriente)盆地是厄瓜多爾最重要的油氣產(chǎn)區(qū)，主要含油氣層系為白堊系Napo組碎屑巖，為整體海進(jìn)背景下的多次海水進(jìn)退交替形成的淺海潮坪相沉積，發(fā)育石英砂巖、海綠石砂巖、灰?guī)r和泥巖等巖性，自下而上分為：C灰?guī)r段、T砂巖段、B灰?guī)r段、U砂巖段、A灰?guī)r段、M2砂段巖、M2灰?guī)r段和M1砂巖段。其中，T、U砂巖段是盆地內(nèi)最重要的儲層，A、B灰?guī)r段做作為其上覆蓋層，分布較為穩(wěn)定(圖1)。近年來在奧連特盆地北部勘探開發(fā)作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)多個A灰?guī)r段增厚區(qū)域(厚度約30 m)，具有典型的高速屏蔽層特征，造成下伏儲層地震能量減弱，儲層響應(yīng)特征不清，給該區(qū)井位部署帶來極大困惑。有效降低厚層高速灰?guī)r層(異常區(qū))對下伏砂巖儲層的地震波場屏蔽影響，是該區(qū)地震資料處理的難點(diǎn)。筆者針對研究區(qū)前期地震資料處理的缺陷(未針對上覆厚層灰?guī)r進(jìn)行專門處理)，著眼于厚層高速灰?guī)r帶地震波能量補(bǔ)償與噪聲壓制，著力實(shí)現(xiàn)儲層段真振幅恢復(fù)，提高目的層地震分辨率，優(yōu)化形成一套適用于上覆厚層灰?guī)r發(fā)育區(qū)地震資料處理技術(shù)流程，實(shí)現(xiàn)高速屏蔽層下砂巖層真振幅恢復(fù)，有力指導(dǎo)該區(qū)井位部署。

圖1 奧連特盆地北部白堊系地層沉積綜合圖Fig.1 The sedimentary and stratum synthesize map of cretaceous in norther of Oriente basin

1 A灰?guī)r的特征分析

奧連特盆地北部A灰?guī)r層分布較為穩(wěn)定，由西向東逐漸減薄，但在局部區(qū)域鉆井資料顯示A灰?guī)r層明顯增厚(表1)，且在地震振幅屬性圖顯示為弱振幅異常體(圖2中藍(lán)色圓圈體)，面積大小從2.2 km2～6.0 km2不等，呈近圓形、橢圓形。測井資料顯示振幅異常體內(nèi)A灰?guī)r段巖性發(fā)生明顯改變：底部或頂巖性由泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)灰?guī)r變?yōu)榧兓規(guī)r、云質(zhì)灰?guī)r或云巖(密度值升高達(dá)到2.74 g/cm3～2.87 g/cm3)，具有白云化特征。

表1 奧連特盆地北部3個油田白堊系A(chǔ)灰?guī)r地層厚度統(tǒng)計(jì)表

圖2 奧連特盆地北部A灰?guī)r地層厚度與地震均方根振幅圖Fig.2 The seismic attributive and thickness distribution of A limestone in the northen of Oriente basin

2 地震響應(yīng)特征

在前期勘探開發(fā)過程中，A灰?guī)r地層增厚的影響，并未引起足夠的重視，采用常規(guī)地震資料處理技術(shù)流程開展處理。圖3是過P02井地震剖面(過圖2中的P02井的X方向)，可見在P02井附近區(qū)域的A灰?guī)r層頂界面呈強(qiáng)波峰反射特征。在P02鉆探之前，研究人員錯誤地將該地震響應(yīng)特征與泥丘(地質(zhì)體)相關(guān)聯(lián)。后續(xù)的測井解釋成果顯示圖3的A灰?guī)r層頂界面的強(qiáng)波峰反射的成因是A灰?guī)r層的灰?guī)r厚度增厚，見圖4(研究區(qū)的5口連井剖面，平面位置見圖2)

圖3 過P02井的地震振幅剖面(基于常規(guī)地震資料處理流程，未考慮屏蔽層影響)Fig.3 Seismic profile through P02

圖4 研究區(qū)5口完鉆井的連井巖性解釋剖面Fig.4 Lithologic interpretation profiles of 5 connected wells completed

此外，從圖3可發(fā)現(xiàn)，A灰?guī)r層的灰?guī)r增厚區(qū)域下方的地震反射波能量明顯減弱。圖3中的黑色虛線矩形框指示了U層的地震響應(yīng)特征發(fā)育位置，其地震振幅明顯低于左、右兩側(cè)地層；白色虛線矩形框指示了T層的地震響應(yīng)特征發(fā)育位置，其呈現(xiàn)短段、弱連續(xù)性反射特征，信噪比也低于左、右兩側(cè)地層。

3 地震資料特殊處理技術(shù)

基于前人對高速屏蔽層的研究成果[3-5]，筆者重點(diǎn)從兩個方面進(jìn)行目標(biāo)區(qū)地震資料特殊處理：①振幅補(bǔ)償與噪聲壓制交替處理;②組合反褶積疊前高分辨率處理。

3.1 振幅補(bǔ)償與噪聲壓制交替處理技術(shù)

常規(guī)地震資料處理流程都是先進(jìn)行噪聲壓制處理，再進(jìn)行振幅補(bǔ)償[6]，優(yōu)點(diǎn)是能確保振幅補(bǔ)償處理環(huán)節(jié)僅對有效信號進(jìn)行真振幅恢復(fù)處理，不對噪聲信號進(jìn)行增益處理。但是由于處理工區(qū)內(nèi)受上覆高速層的能量屏蔽，下伏目的層地震反射能量非常微弱(圖5地震反射時間2 s至2.2 s之間目的層段地震能量非常微弱)；同時，地震單炮記錄顯示該區(qū)噪聲類型主要是面波、線性干擾和強(qiáng)能量干擾等。由于目標(biāo)層噪聲信號也非常微弱，如果直接基于單炮記錄進(jìn)行噪聲壓制處理，難以有效地去除目標(biāo)層段內(nèi)的噪聲信號，現(xiàn)有的去噪方法[7]難以發(fā)揮作用。

圖5 A灰?guī)r增厚區(qū)2個相鄰單炮地震記錄Fig.5 Two adjacent single shot gathers in A limestone area

針對上述難點(diǎn)，筆者制定了振幅補(bǔ)償與噪聲壓制穿插處理的技術(shù)流程：先進(jìn)行球面擴(kuò)散振幅補(bǔ)償(50%)，然后針對振幅補(bǔ)償后的單炮記錄進(jìn)行去噪處理，最后進(jìn)行球面擴(kuò)散振幅補(bǔ)償(50%)和地表一致性振幅補(bǔ)償處理(圖6)。相較于常規(guī)地震振幅補(bǔ)償處理技術(shù)，振幅補(bǔ)償與噪聲壓制交替處理技術(shù)差別在于：①將球面擴(kuò)散振幅補(bǔ)償拆分為2步，即根據(jù)補(bǔ)償?shù)脑鲆鎻?qiáng)度分為2部分(增益50%+增益50%)；②進(jìn)行(50%增益)球面擴(kuò)散振幅補(bǔ)償，提高屏蔽層下方的目的層段的地震反射振幅強(qiáng)度，為噪聲壓制處理奠定基礎(chǔ)(能較好地識別噪聲)。

圖6 灰?guī)r增厚區(qū)域振幅與噪聲壓制處理流程Fig.6 Processing flow of amplitude and noise suppression in limestone thickening area

圖7是針對圖5的單炮記錄進(jìn)行振幅與噪聲壓制處理的單炮記錄分析?？梢?，將振幅補(bǔ)償與噪音壓制穿插進(jìn)行，一方面更好地壓制了噪音；另一方面也確保地表一致性振幅補(bǔ)償不受噪音影響。

3.2 組合反褶積疊前高分辨率處理技術(shù)

為提高上覆高速屏蔽層下目標(biāo)層地震資料的信噪比，常規(guī)處理方法[8]側(cè)重于去噪處理。這里另辟蹊徑，從疊前高分辨率處理角度出發(fā)，從優(yōu)選疊前反褶積處理參數(shù)和疊前反褶積處理技術(shù)組合應(yīng)用兩方面著手，著力提高屏蔽層影響下目標(biāo)層的地震反射波主頻，增強(qiáng)目標(biāo)層地震反射波橫向連續(xù)性，間接地提高地震資料信噪比，為后續(xù)目標(biāo)層地震響應(yīng)特征識別奠定基礎(chǔ)[9]。

圖8是采用地表一致性反褶積處理方法[10](單一方法)與采用地表一致性反褶積+預(yù)測反褶積處理方法(組合方法)的高分辨率處理后疊加剖面?？梢?，圖8(c)的目的層段(2 s～2.2 s)的縱向分辨率和信噪比均優(yōu)于圖8(b)。其中，圖8(b)的地表一致性反褶積處理的步長為8 ms，圖8(c)的地表一致性反褶積處理的步長為8 ms，預(yù)測反褶積處理的步長是2 ms(經(jīng)過多參數(shù)的試驗(yàn)，基于信噪比優(yōu)選分析，確定最佳參數(shù))。

4 應(yīng)用效果

通過應(yīng)用振幅補(bǔ)償與噪聲壓制交替技術(shù)，實(shí)現(xiàn)上覆高速屏蔽層下目標(biāo)層真振幅恢復(fù)，通過組合反褶積疊前高分辨率技術(shù)，優(yōu)選地表一致性反褶積與預(yù)測反褶積處理步長，反復(fù)迭代，提高目標(biāo)層地震資料分辨率，實(shí)現(xiàn)了上覆高速屏蔽層下目標(biāo)層砂體地震響應(yīng)特征準(zhǔn)確判別。

基于本文處理流程的效果，選取圖3中的白色虛線矩形框區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)分析。圖9為對應(yīng)圖3白色虛線矩形框的厄瓜多爾北部A灰?guī)r層增厚異常區(qū)地震振幅平面圖(紅色區(qū)域?yàn)锳灰?guī)r層增厚造成的地震振幅異常)，增厚區(qū)內(nèi)共有完鉆井5口，其中3口井T層砂體較為發(fā)育(29、31、32井鉆遇T層砂體厚度分別為：27.3 ft、15 ft和18.5 ft)，2口井不發(fā)育(34、34RE井鉆遇T層砂體厚度分別為：1.1 ft和0 ft)。通過對比分析過不同單井的處理前后地震剖面與平面振幅特征，證實(shí)本次處理地震資料準(zhǔn)確性。

圖9 灰?guī)r增厚區(qū)域的A灰?guī)r層頂界面的振幅平面圖Fig.9 Amplitude plan of top interface of A limestone layer in limestone thickening area

圖10和圖11分別為過A灰?guī)r增厚區(qū)2口單井特殊處理前后的地震剖面，綜合對比顯示：采用本次針對上覆灰?guī)r屏蔽層特殊處理技術(shù)得到疊前時間偏移剖面，在灰?guī)r增厚區(qū)域的砂巖地震反射振幅能量強(qiáng)且橫向連續(xù)性好，能夠有效地指示砂體的橫向發(fā)育范圍。圖10(a)為過P32井T層頂界面呈斷續(xù)弱能量反射特征(前期未單獨(dú)考慮灰?guī)r屏蔽層影響)，圖10(b)為本次處理的地震資料顯示為連續(xù)強(qiáng)能量反射特征，指示砂體發(fā)育(實(shí)鉆砂體厚度為18.5 ft)；圖11(a)為過P34RE井T層頂界面反射特征相對較強(qiáng)且連續(xù)，圖11(b)中本次處理的地震資料呈地震波能量減弱特征，指示砂體不發(fā)育(實(shí)鉆砂體厚度為0 ft)。此外，對比圖11中兩套地震資料的T層振幅屬性圖(圖12)可見：本次處理的地震資料振幅屬性與區(qū)域內(nèi)完鉆井的T層砂體發(fā)育情況完全符合(圖12(b)中的紅黃色(中強(qiáng)振幅)區(qū)域)，即P31井、P32井、P29井砂體發(fā)育，P34井砂體欠發(fā)育，P34RE砂體不發(fā)育；而圖12(a)中的振幅信息無法有效地識別該區(qū)域的砂體發(fā)育特征。

圖10 過P32井的疊前時間偏移剖面Fig.10 Prestack time migration profile through P32a(a)前期未單獨(dú)考慮灰?guī)r屏蔽層影響;(b)本文針對灰?guī)r屏蔽層進(jìn)行特殊處理

圖11 過P34RE井的疊前時間偏移剖面Fig.11 Prestack time migration profile through P34RE(a)前期未單獨(dú)考慮灰?guī)r屏蔽層影響;(b)本文針對灰?guī)r屏蔽層進(jìn)行特殊處理

圖12 沿T層頂界面提取的振幅平面圖Fig.12 Amplitude plan extracted along the top interface of T layer(a)前期未單獨(dú)考慮灰?guī)r屏蔽層影響;(b)本文針對灰?guī)r屏蔽層進(jìn)行特殊處理

5 結(jié)論

基于對厄瓜多爾奧連特盆地北部厚層灰?guī)r屏蔽區(qū)的巖石物理特征分析、屏蔽層及其下伏地層的地震響應(yīng)特分析，筆者從振幅補(bǔ)償與噪聲壓制交替處理、組合反褶積疊前高分辨率處理等2方面進(jìn)行了地震資料特殊處理研究，得到了以下結(jié)論：

1)厄瓜多爾北部奧連特盆地北部白堊系Napo組地層發(fā)育其中A灰?guī)r層局部異常增厚情況，形成高速屏蔽層，導(dǎo)致下伏U、T儲層砂體地震反射能量減弱，真振幅異常，無法有效的識別儲層地震響應(yīng)特征，給該區(qū)井位部署帶來極大挑戰(zhàn)。

2)通過振幅補(bǔ)償與噪聲壓制交替處理技術(shù)開展上覆灰?guī)r高速屏蔽區(qū)地震資料處理，①更好地壓制噪聲;②確保地表一致性振幅補(bǔ)償不受噪聲影響。通過地表一致性反褶積+預(yù)測反褶積處理方法(組合方法)有效地提高了縱向分辨率，增強(qiáng)異常區(qū)下伏儲層段砂體地震反射波主頻和連續(xù)性，間接地提高資料信噪比。

3)通過對比過異常區(qū)內(nèi)實(shí)鉆井的前、后處理的疊前地震時間剖面，采用本文針對灰?guī)r屏蔽層特殊處理技術(shù)得到疊前時間偏移剖面，能夠更好地恢復(fù)屏蔽區(qū)內(nèi)下伏砂體的地震反射振幅能量，有效地指示砂體橫向發(fā)育范圍；基于本次處理后的地震資料成果，提取的目標(biāo)層頂界面振幅屬性能夠有效地指示了研究區(qū)砂體平面分布規(guī)律，為后繼開發(fā)井位部署奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。