準(zhǔn)噶爾盆地石炭系火山巖地震勘探關(guān)鍵技術(shù)

顧 雯 印興耀 卞保力 于寶利 鄧 勇 林 煜

(①中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島 266555；②東方地球物理公司研究院，河北涿州 072751；③新疆油田勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依 833699)

0 引言

中國(guó)的火山巖油氣勘探大致經(jīng)歷了偶然發(fā)現(xiàn)、局部勘探和全面勘探三個(gè)階段,目前已經(jīng)進(jìn)入全面勘探階段。在準(zhǔn)噶爾、松遼、渤海灣、四川等多個(gè)含油氣盆地，火山巖油氣藏已經(jīng)成為增儲(chǔ)上產(chǎn)重要的領(lǐng)域之一[1-2]。近年來，學(xué)者們?cè)诨鹕綆r油氣成藏模式及控制因素[3-9]、火山巖儲(chǔ)層研究等方面取得了諸多成果[10-14]。目前，地震勘探技術(shù)對(duì)火山巖油氣勘探起著重要作用，且處于快速發(fā)展中。因此，本文選擇油氣勘探歷史悠久、資源量大、具有代表性的準(zhǔn)噶爾盆地石炭系火山巖開展地震勘探關(guān)鍵技術(shù)的論述。

準(zhǔn)噶爾盆地的火山巖油氣勘探始于1957年，以克拉瑪依油田石炭系基巖風(fēng)化殼中首次發(fā)現(xiàn)火山巖油藏為代表。之后，在盆地西北緣、陸梁隆起帶、五彩灣凹陷、克拉美麗山前帶等多個(gè)區(qū)帶又相繼獲得了油氣發(fā)現(xiàn)，累計(jì)落實(shí)火山巖有利勘探面積約為3.0×104km2。截止2022年，準(zhǔn)噶爾盆地石炭系火山巖探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量為4.52×108t，天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量為7.53×108m3。

按照火山巖儲(chǔ)層類型，準(zhǔn)噶爾盆地石炭系火山巖油氣藏可以劃分為原生韻律型和風(fēng)化殼型兩種類型。原生韻律型火山巖油氣藏是指火山巖多期噴發(fā)形成的爆發(fā)角礫巖、上覆熔巖和火山沉積巖形成的有利儲(chǔ)蓋組合；風(fēng)化殼型火山巖油氣藏是指火山巖風(fēng)化淋濾改造而形成的有利儲(chǔ)層及與上覆蓋層形成的有利儲(chǔ)蓋組合。從共性方面看，兩類火山巖區(qū)地表均為沙漠或戈壁，地震反射能量弱、成像品質(zhì)差，因而需要提高地震資料的成像精度和信噪比。從差異性方面看，原生韻律型火山巖埋藏較深，巖性以中酸性爆發(fā)相為主，火山機(jī)構(gòu)與巖相組合直接決定了優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層分布。針對(duì)此類火山巖，增強(qiáng)深層地震反射能量和提高相對(duì)分辨率，按照相控思路逐步開展儲(chǔ)層預(yù)測(cè)是關(guān)鍵；而風(fēng)化殼型火山巖主要位于盆地西北緣逆沖斷裂帶，地下地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖性以中基性溢流相火山巖為主，淋濾強(qiáng)度和斷裂展布共同控制儲(chǔ)層物性[10]，風(fēng)化殼、斷裂的高精度地震資料成像和精準(zhǔn)歸位是尋找規(guī)模儲(chǔ)層的關(guān)鍵。

本文從地震資料采集入手，分析基于“兩寬一高”地震資料的采集、處理、解釋等關(guān)鍵技術(shù)在準(zhǔn)噶爾盆地石炭系火山巖勘探中的應(yīng)用效果。目前，原生韻律型和風(fēng)化殼型火山巖的預(yù)測(cè)技術(shù)均已實(shí)現(xiàn)了由簡(jiǎn)單刻畫火山機(jī)構(gòu)、相帶向精細(xì)刻畫火山巖優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的轉(zhuǎn)變。前者是以低頻可控震源采集與能量補(bǔ)償、多屬性融合巖相識(shí)別及相控優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層反演等技術(shù)為核心；后者是以 “真”地表TTI各向異性疊前深度偏移、強(qiáng)反射伴隨相位消除及斷裂系統(tǒng)精細(xì)刻畫等技術(shù)為核心。依托地震勘探技術(shù)的進(jìn)步，以西北緣車探1井、腹部石西16井為代表的一批探井相繼在火山巖中獲得油氣發(fā)現(xiàn)。

1 原生韻律型火山巖地震勘探關(guān)鍵技術(shù)

1.1 技術(shù)思路

2005年，在準(zhǔn)噶爾盆地石炭系原生韻律型火山巖中發(fā)現(xiàn)克拉美麗大氣田。該類火山巖主要發(fā)育于盆地腹部深層的上石炭統(tǒng)，距石炭系頂面垂向距離大于350m?；鹕綆r巖性多為中酸性，發(fā)育爆發(fā)相火山角礫巖等有利儲(chǔ)集巖相，儲(chǔ)集空間以原生基質(zhì)孔隙為主。儲(chǔ)層分布通常受火山機(jī)構(gòu)和噴發(fā)旋回聯(lián)合控制。

原生韻律型火山巖油氣藏在地震勘探過程中主要面臨以下難點(diǎn)：①地表以沙漠、戈壁為主，火山巖埋藏較深(普遍深度>4000m)，地震資料的高頻信息衰減嚴(yán)重，原始信號(hào)低頻部分缺失，信噪比較低；②火山巖巖石類型復(fù)雜，既有以火山角礫巖為代表的火山熔巖，也有玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖等火山碎屑巖，還有次火山巖、火山沉積巖等，不同巖性組合之間的界限不清，無(wú)法精準(zhǔn)刻畫火山機(jī)構(gòu)及巖相分布規(guī)律；③火山巖儲(chǔ)層橫向變化快、成層性差，現(xiàn)有基于層狀碎屑巖儲(chǔ)層的反演方法不能完全適用，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度低。

針對(duì)上述難點(diǎn)，在火山巖油氣勘探實(shí)踐中逐漸形成了一套有效的深層原生韻律型火山巖儲(chǔ)層定量預(yù)測(cè)技術(shù)系列(圖1)。首先，在地震資料采集方面，采用大噸位低頻可控震源與長(zhǎng)排列、小道距組合，有效提升深層原始地震資料品質(zhì)；其次，在地震資料處理方面，采用疊前保幅多域逐級(jí)去噪、VSP約束下的低頻能量補(bǔ)償和基于SRME(Surface-Related Multiple Elimination，去除地表相關(guān)多次波)的多次波綜合壓制等技術(shù)，提高地震資料相對(duì)分辨率，使火山巖內(nèi)幕結(jié)構(gòu)更加清晰；然后，在地震資料解釋方面，采用多屬性融合技術(shù)識(shí)別火山巖相、相控反演技術(shù)預(yù)測(cè)優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層及進(jìn)行含油氣檢測(cè)等。通過上述技術(shù)的應(yīng)用，準(zhǔn)噶爾盆地腹部石西—滴南地區(qū)鉆井成功率從56%提升到83%，探明儲(chǔ)量由少于400萬(wàn)噸增至近8000萬(wàn)噸。本文以石西—滴南地區(qū)為例，對(duì)其中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行論述。

圖1 原生韻律型火山巖儲(chǔ)層定量預(yù)測(cè)技術(shù)流程

1.2 低頻可控震源采集與補(bǔ)償處理技術(shù)

以往地震資料采集以炸藥震源為主，作業(yè)成本較高，頻率不可調(diào)控，導(dǎo)致地震資料品質(zhì)無(wú)法滿足石炭系火山巖成像需求，從而制約了火山巖油氣勘探進(jìn)程。

可控震源可提供低頻信號(hào)。與中、高頻信號(hào)相比，低頻信號(hào)穿透能力強(qiáng)，更有利于深層火山巖地震反射成像。低頻端信號(hào)的擴(kuò)展可以改變地震相關(guān)子波形態(tài)，更有利于提高深層地震資料的空間分辨率。低頻信號(hào)常具有低頻伴影現(xiàn)象，更有利于疊前資料的含油氣檢測(cè)。

準(zhǔn)噶爾盆地是中國(guó)第一個(gè)開展可控震源高效采集試驗(yàn)的含油氣盆地。該技術(shù)為深層原生韻律型火山巖油氣勘探由“粗放型”轉(zhuǎn)向“精細(xì)型”提供了資料基礎(chǔ)。

可控震源采集技術(shù)主要包括以下4項(xiàng)關(guān)鍵措施：①在使用大噸位低頻可控震源的基礎(chǔ)上，優(yōu)化掃描頻率、長(zhǎng)度及低頻線性長(zhǎng)斜坡設(shè)計(jì)，確保了在機(jī)械性能穩(wěn)定的前提下增加低頻信息和下傳能量，拓展了常規(guī)可控震源缺失的低頻信息；②采用長(zhǎng)排列和低頻單點(diǎn)數(shù)字檢波器接收，實(shí)現(xiàn)了“原生態(tài)”地震波采集，保證了低頻信息的接收效果；③采用優(yōu)化后的高密度、寬方位觀測(cè)系統(tǒng)，滿足了深層偏移成像對(duì)完整空間采樣的需求，大幅度提升了火山巖內(nèi)幕信噪比；④采用動(dòng)態(tài)滑動(dòng)掃描和基于航測(cè)影像的數(shù)字化地形特征提取等輔助手段，提高了可控震源施工效率，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的高效采集。

以石西—滴南地區(qū)石炭系火山巖為例，可控震源采集的地震資料起始掃描頻率由3Hz降低至1.5Hz，覆蓋次數(shù)從72次提升至1458次，觀測(cè)方位(橫縱比)從0.46擴(kuò)大到0.82，炮道密度從3.5×105/km2躍升至5.3×106/km2。

石西—滴南地區(qū)石炭系火山巖的地震反射優(yōu)勢(shì)頻帶在30Hz以下，因此除了激發(fā)條件的改變外，低頻能量補(bǔ)償也很重要。低頻能量的補(bǔ)償方法是：在地震正演的基礎(chǔ)上，通過VSP資料提取子波，利用傅里葉變換將子波變換到頻率域，進(jìn)而通過譜白化對(duì)振幅譜的低頻端能量進(jìn)行加強(qiáng)，最后將補(bǔ)償后的零相位子波作為期望輸出，求取補(bǔ)償因子并將其應(yīng)用于實(shí)際數(shù)據(jù)。相對(duì)于直接進(jìn)行譜白化處理，該方法補(bǔ)償?shù)牡皖l能量為有效的反射信息，有效解決了石炭系地震反射低頻能量不足和低頻段信噪比低等問題，提高了石炭系內(nèi)幕成像質(zhì)量和保真度。頻帶由3～25Hz拓寬到8～46Hz(圖2)。經(jīng)鉆井驗(yàn)證，井震吻合率從原來的65%提高至85%。

圖2 石西—滴南地區(qū)石炭系火山巖常規(guī)三維地震剖面低頻補(bǔ)償前(a)、后(b)效果對(duì)比

1.3 基于擴(kuò)展SRME的多次波綜合壓制技術(shù)

準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育侏羅系煤層、三疊系/二疊系區(qū)域不整合面等多套強(qiáng)地震反射界面，導(dǎo)致石炭系內(nèi)幕多次波發(fā)育、火山巖巖體成像不清晰。

SRME方法[15]預(yù)測(cè)多次波場(chǎng)本質(zhì)上就是空間褶積求和，將SRME擴(kuò)展到層間多次波預(yù)測(cè)，就是波場(chǎng)的向上延拓(相關(guān))和向下延拓(褶積)的組合。擴(kuò)展SRME的多次波壓制技術(shù)[16]則是把自由表面多次波作為層間多次波的一個(gè)特殊情況，從而壓制各種層間多次波。因此，在疊后壓制多次的基礎(chǔ)上，利用共聚焦點(diǎn)(CFP)道集，將表面多次波壓制技術(shù)應(yīng)用到地下地層反射，可以有效壓制層間多次波。

近幾年來，采用基于擴(kuò)展SRME的疊后多次波模型相減法壓制多次波，石炭系內(nèi)幕全程多次波與層間多次波均得到較好的壓制，CRP道集(圖3紅框區(qū)域)質(zhì)量與偏移成果(圖4橢圓區(qū)域)的資料品質(zhì)均明顯提高。

圖3 石西—滴南地區(qū)石炭系火山巖多次波壓制前(左)、后(右)CRP道集對(duì)比

圖4 石西—滴南地區(qū)石炭系火山巖多次波壓制前(上)、后(下)偏移剖面對(duì)比

1.4 基于多屬性融合的火山機(jī)構(gòu)與巖相精細(xì)識(shí)別技術(shù)

火山機(jī)構(gòu)識(shí)別是火山巖巖相研究的基礎(chǔ)，其中火山口是火山機(jī)構(gòu)最為明顯的識(shí)別標(biāo)志。準(zhǔn)噶爾盆地石炭系火山巖噴發(fā)模式屬中心—裂隙復(fù)合式[17]。

火山機(jī)構(gòu)是指火山通道、火山口、火山錐、放射狀和環(huán)狀巖墻群等與火山作用有關(guān)的巖石構(gòu)造體[10]?；鹕綑C(jī)構(gòu)識(shí)別方法為：①確定地震資料成像優(yōu)勢(shì)頻帶，突出火山機(jī)構(gòu)成像特征。分頻掃描結(jié)果表明，與全頻帶、10Hz低通濾波剖面相比，在20Hz低通濾波地震剖面上石炭系成像精度更高，內(nèi)幕反射特征更清楚。而在30Hz高通濾波地震剖面上，石炭系基本沒有有效信號(hào)。②在20Hz低通濾波數(shù)據(jù)體上，通過地震反射層位拉平的數(shù)據(jù)體切片、沿層相干屬性以及地震剖面綜合識(shí)別火山口位置。

一般來說，中心式噴發(fā)火山口在地震剖面上表現(xiàn)為火山口周緣地層呈近似對(duì)稱分布和雜亂反射特征，在相干體切片或時(shí)間切片上表現(xiàn)為環(huán)形、圓形或者橢圓形特征；裂隙式噴發(fā)的火山巖漿沿?cái)嗔焉嫌浚秩雵鷰r，火山口平面分布與基底斷裂帶延伸方向大體一致，在相干體切片或時(shí)間切片上表現(xiàn)為火山巖沿?cái)嗔褞С孰s亂分布特征。由圖5可見，利用優(yōu)勢(shì)頻帶地震數(shù)據(jù)刻畫火山機(jī)構(gòu)，黑色虛線圓圈代表火山口，在D101井附近表現(xiàn)為中心式噴發(fā)火山口；在 DX34井東南向附近表現(xiàn)為裂隙式火山口特征。

圖5 不同數(shù)據(jù)石炭系頂界向下30ms沿層相干屬性上為全頻帶數(shù)據(jù)，下為優(yōu)勢(shì)頻帶數(shù)據(jù)

在火山機(jī)構(gòu)識(shí)別的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步開展火山期次與巖相刻畫，為后續(xù)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)[18-19]。由于準(zhǔn)噶爾盆地火山巖巖性種類繁多，井間巖性劃分標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，這導(dǎo)致巖性解釋不一致，給鉆井的巖相劃分與優(yōu)勢(shì)巖相預(yù)測(cè)帶來困難。

在開展巖相識(shí)別前，必須首先利用巖石薄片、取心資料，并結(jié)合常規(guī)測(cè)井與成像測(cè)井(FMI)開展巖性復(fù)查，確?；A(chǔ)資料可靠；然后選取典型井的火山巖段，開展不同類型火山巖測(cè)井曲線矩陣交會(huì)分析，優(yōu)選自然伽馬與密度作為敏感測(cè)井曲線并用于巖性識(shí)別；最后建立適用于本區(qū)的火山巖巖性測(cè)井解釋圖板，重新確定巖性。

準(zhǔn)噶爾盆地原生韻律型火山巖巖性大致可分為三個(gè)區(qū)：火山角礫巖區(qū)、過渡巖區(qū)和火山熔巖區(qū)。從火山碎屑巖到火山熔巖密度依次增大；從基性、中性到酸性火山巖自然伽馬逐漸增大。同質(zhì)的火山碎屑巖的自然伽馬值明顯低于火山熔巖(圖6)。

圖6 石西—滴南地區(qū)石炭系原生韻律型火山巖測(cè)井巖性識(shí)別圖板

根據(jù)測(cè)井巖性識(shí)別圖板進(jìn)行單井火山巖相劃分；再根據(jù)合成地震記錄可以確定不同火山巖相的地震響應(yīng)特征。

爆發(fā)相表現(xiàn)為中—弱反射振幅、低頻特征，同相軸反射雜亂，丘狀外形；溢流相表現(xiàn)為中—弱反射振幅、中低頻特征，同相軸較連續(xù)，外部形態(tài)為席狀、楔狀、層狀；火山沉積相表現(xiàn)為強(qiáng)反射振幅、中頻特征，同相軸連續(xù)性好，層狀外形。

由于利用任何一種單一地震屬性均難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)火山巖巖相，因此采用熵值分析法對(duì)振幅、連續(xù)性、頻率和紋理等四大類46種屬性進(jìn)行敏感性排序，最終優(yōu)選出振幅絕對(duì)值、峰值振幅、反射強(qiáng)度×相位余弦、紋理體—相關(guān)度、紋理體對(duì)比度等5類屬性體進(jìn)行加權(quán)融合，以識(shí)別火山巖巖相。

該技術(shù)在KM1井區(qū)應(yīng)用效果較好?；鹕綆r巖相預(yù)測(cè)符合率由應(yīng)用單一屬性時(shí)的64%提高到89%。圖7為KM1井區(qū)典型地震巖相預(yù)測(cè)剖面，在該剖面上共識(shí)別火山機(jī)構(gòu)2個(gè)、火山噴發(fā)旋回3套，不同旋回期次與不同巖相之間界限清晰。其中，火山爆發(fā)相(黃、紅黃色過渡區(qū))表現(xiàn)為中弱振幅、低頻、雜亂反射特征；火山沉積相(紅色區(qū))表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、中頻、連續(xù)反射特征；溢流相(綠色區(qū))表現(xiàn)為中弱振幅、中低頻、連續(xù)反射特征。同一火山機(jī)構(gòu)內(nèi)部，近火山口為爆發(fā)相，火山口兩翼逐漸過渡為溢流相或火山沉積相。

圖7 KM1井區(qū)原生韻律型火山巖優(yōu)勢(shì)屬性融合巖相預(yù)測(cè)剖面

1.5 火山巖巖相控優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)

現(xiàn)有的地震波阻抗反演方法主要是針對(duì)常規(guī)碎屑巖儲(chǔ)層。低頻約束模型是以均勻介質(zhì)為基礎(chǔ)，再對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行線性內(nèi)插。火山巖儲(chǔ)層多為塊狀、非均質(zhì)性，很難利用線性模型約束[20]。因此，在準(zhǔn)噶爾盆地原生韻律型火山巖的勘探實(shí)踐中，采用基于火山巖巖相約束的相控反演技術(shù)預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

火山巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布受火山巖巖相控制，各相帶內(nèi)部?jī)?chǔ)層物性特征存在明顯差異。因此，首先在巖相的基礎(chǔ)上進(jìn)行敏感參數(shù)的交會(huì)分析，火山巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層表現(xiàn)為低阻抗、低密度的特征，其中爆發(fā)相火山巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層密度≤2.55g/cm3，縱波阻抗≤12000m/s·g/cm3；溢流相優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層密度≤2.55g/cm3，縱波阻抗≤13500m/s·g/cm3。然后以火山巖垂向噴發(fā)期次作為一維垂向約束，以爆發(fā)相、溢流相等火山巖巖相帶為二維側(cè)向約束，以多屬性融合巖相體作為三維約束，建立相控初始地震地質(zhì)模型(低頻模型)，該初始模型更符合地質(zhì)規(guī)律(圖8)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地震波阻抗反演，得到具有巖相背景的波阻抗數(shù)據(jù)體。從最終反演結(jié)果來看，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布明顯受火山巖巖相控制，且縱向上波阻抗變化趨勢(shì)合理(圖9)。其中，爆發(fā)相內(nèi)部?jī)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要為低波阻抗、塊狀分布，具丘狀、雜亂地震反射特征；溢流相內(nèi)部?jī)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要為中低波阻抗、近層狀分布，具較連續(xù)地震反射特征；火山沉積相為非儲(chǔ)層，波阻抗值最低。應(yīng)用該技術(shù)使盆地腹部火山巖儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)結(jié)果與鉆探結(jié)果的平均符合率由65%提高至81%。

圖8 石西—滴南地區(qū)石炭系原生韻律型火山巖井內(nèi)插低頻模型(上)與相控約束低頻模型(下)對(duì)比

圖9 石西—滴南地區(qū)石炭系原生韻律型火山巖地震剖面(上)與相控反演波阻抗剖面(下)對(duì)比

2 風(fēng)化殼型火山巖地震勘探關(guān)鍵技術(shù)

2.1 技術(shù)思路

準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)化殼型火山巖多分布于西北緣逆掩斷裂帶上盤的下石炭統(tǒng)，距石炭系頂面垂向距離小于350m，基巖為中基性火山巖，發(fā)育新生古儲(chǔ)型油藏。風(fēng)化殼型火山巖受后期抬升、剝蝕作用，儲(chǔ)層物性更多地由風(fēng)化淋濾時(shí)間和斷裂帶控制，儲(chǔ)集空間主要為粒間溶孔和微裂縫。從空間分布趨勢(shì)來看，距離石炭系頂界風(fēng)化面越近、距離大斷裂越近，火山巖儲(chǔ)層滲流能力越好。

準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)化殼型火山巖油氣藏在地震勘探過程中主要面臨以下難點(diǎn)：①鄰近山前帶，地表存在高程差異，且淺層砂礫巖低降速帶橫向速度變化大，縱向地層厚度變化大，靜校正問題嚴(yán)重；②火山巖傾角大，風(fēng)化殼頂界及內(nèi)部地層成像質(zhì)量差，火山巖分布難以準(zhǔn)確落實(shí)；③控制斷階展布的逆掩斷裂的地震資料偏移歸位不準(zhǔn)確，多解性強(qiáng)；④火山巖裂縫具控藏作用，但分布規(guī)律難以預(yù)測(cè)。

針對(duì)上述難點(diǎn)，在火山巖油氣勘探實(shí)踐中逐漸形成了一套有效的風(fēng)化殼型火山巖地震勘探技術(shù)系列(圖10)。在地震資料采集方面，采用高密度、寬方位觀測(cè)系統(tǒng)，并且利用大折射和表層調(diào)查資料，進(jìn)行近地表綜合建模，有效提升原始地震資料品質(zhì)；在地震資料處理方面，以續(xù)至波綜合壓制、高精度速度建場(chǎng)、“真”地表TTI疊前深度偏移技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造、地層和斷裂精細(xì)成像；在地震資料解釋方面，開展關(guān)鍵期古地貌恢復(fù)與多屬性斷裂精細(xì)識(shí)別，為落實(shí)有利目標(biāo)區(qū)及井位部署提供技術(shù)支撐。

圖10 風(fēng)化殼型火山巖地震定量預(yù)測(cè)流程

2.2 續(xù)至波綜合壓制技術(shù)

在遇到強(qiáng)波阻抗界面時(shí)，下伏地層中往往發(fā)育一套與強(qiáng)反射界面地層產(chǎn)狀相同、頻率較低、振幅較強(qiáng)的同相軸。該同相軸為續(xù)至波，影響下伏地層的真實(shí)成像。

在地震資料處理過程中，通常采用串聯(lián)反褶積壓縮子波，這是基于地震信號(hào)是最小相位的假設(shè)條件。

然而實(shí)際地震信號(hào)是混合相位，在經(jīng)過預(yù)測(cè)反褶積處理后，會(huì)帶有一定延續(xù)時(shí)間的低頻伴隨相位。它與不整合、強(qiáng)波阻抗界面(風(fēng)化殼頂面)下伏地層反射波發(fā)生干涉，具有頻率低、振幅強(qiáng)、與不整合界面地層產(chǎn)狀一致等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響火山巖成像。

基于地震信號(hào)分析，根據(jù)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)中的續(xù)至波，明確低頻續(xù)至波的地震響應(yīng)特征，再通過層位解釋建立地層模型，對(duì)頻率特征和地層產(chǎn)狀進(jìn)行約束，開展基于地質(zhì)層位約束的衰減噪聲預(yù)測(cè)。該方法在F-X域?qū)崿F(xiàn)，根據(jù)實(shí)際地震資料有效信號(hào)的頻率、地層的產(chǎn)狀與續(xù)至波頻率、產(chǎn)狀的區(qū)別，對(duì)強(qiáng)波阻抗界面進(jìn)行層位解釋，建立空間模型，并根據(jù)模型預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的低頻續(xù)至噪聲，通過與原始數(shù)據(jù)最小二乘法濾波，達(dá)到衰減續(xù)至波的目的。

石炭系頂面為強(qiáng)地震反射界面。鉆井揭示，H181井火山巖傾角為45°～55°；H891井火山巖傾角為55°～70°。續(xù)至波壓制后(圖11)，火山巖內(nèi)幕反射結(jié)構(gòu)、地層接觸關(guān)系、尖滅點(diǎn)更加清楚，資料品質(zhì)改善明顯。

圖11 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣石炭系頂面續(xù)至波壓制前(左)、后(右)對(duì)比

2.3 “真”地表TTI各向異性疊前深度偏移技術(shù)

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地表高低起伏，以山地、山前沖溝和沙漠為主，淺表層速度變化快，特別是礫巖分布不均衡，難以建立準(zhǔn)確的速度模型。此外，受深層逆掩推覆構(gòu)造的影響，石炭系火山巖傾角大，并且由于測(cè)井資料分布不均衡，在橫向上很難精確地填充速度，難以建立準(zhǔn)確的速度場(chǎng)。

以往采用CMP平滑面作為偏移基準(zhǔn)面，很難準(zhǔn)確拾取靜校正量，靜校正誤差會(huì)導(dǎo)致速度畸變，從而影響成像精度。本文利用地表高程數(shù)據(jù)對(duì)全區(qū)高程進(jìn)行適當(dāng)?shù)男∑交幚?平均半徑為300m)，得到一個(gè)近似“真”地表的高程平滑面。將它作為統(tǒng)一的偏移基準(zhǔn)面，可有效解決以往人為改變傳播路徑所導(dǎo)致的波場(chǎng)畸變。

需要注意的是，由于“真”地表疊前深度偏移建模需要嵌入層析反演的表層速度，因此高程平滑需要與層析反演的面元平滑尺寸保持一致。在此基礎(chǔ)上，利用超深微測(cè)井層析反演淺表層模型，綜合測(cè)井、露頭、構(gòu)造模式等信息建立深度域構(gòu)造模型，將初至波層析靜校正反演獲取的淺表層速度場(chǎng)嵌入表層速度，并利用測(cè)井速度等信息約束速度場(chǎng)，完成初始速度場(chǎng)的構(gòu)建；然后通過多輪層析反演得到精確的各向同性速度場(chǎng)和高質(zhì)量的疊前深度偏移數(shù)據(jù)體；再通過井震結(jié)合求取TTI介質(zhì)的各向異性參數(shù)(如ε、δ、各向異性速度等)數(shù)據(jù)體，基于數(shù)據(jù)體提取的傾角、方位角等屬性體進(jìn)行TTI各向異性深度偏移，多輪迭代各項(xiàng)異性參數(shù)，得到各向異性偏移結(jié)果。

在偏移過程中，首先通過地震數(shù)據(jù)體的連續(xù)性參數(shù)評(píng)價(jià)地震資料高、低信噪比區(qū)域；然后分區(qū)進(jìn)行迭代，針對(duì)較高信噪比區(qū)域利用剩余速度分析、網(wǎng)格層析反演等進(jìn)行迭代，針對(duì)低信噪比區(qū)域則采用速度百分比掃描獲取精準(zhǔn)的VTI各向異性速度場(chǎng)；最終基于TTI介質(zhì)的各向異性傾角和方位角參數(shù)的迭代完成TTI各向異性疊前深度偏移(圖12)。與疊前時(shí)間偏移數(shù)據(jù)(PSTM)相比，高陡區(qū)石炭系火山巖地震成像效果明顯改善，斷點(diǎn)更加清楚、地層成像更清晰(圖13)。

圖12 “真”地表TTI各向異性疊前深度偏移技術(shù)流程

圖13 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣石炭系火山巖疊前時(shí)間偏移(左)與“真”地表TTI疊前深度偏移(右)地震剖面對(duì)比

2.4 古地貌恢復(fù)技術(shù)

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣斷裂帶上盤石炭系火山巖經(jīng)歷了約84Ma的沉積間斷，發(fā)育風(fēng)化殼儲(chǔ)集層。風(fēng)化淋濾期的古地貌和成藏期的古構(gòu)造是風(fēng)化殼火山巖規(guī)模成藏的主控因素。前者影響火山巖剝蝕和風(fēng)化淋濾的差異化強(qiáng)度，進(jìn)而控制風(fēng)化改造后的有效儲(chǔ)層空間分布；后者與現(xiàn)今構(gòu)造一起共同決定油氣二次運(yùn)移后的匯聚和保存。

目前常用的古地貌恢復(fù)法主要有印模法、V字填圖法及殘余厚度法等?？紤]到火山巖為事件沉積，且火山巖體多呈塊狀、橫向變化極快，因此優(yōu)選印模法，利用深度域數(shù)據(jù)恢復(fù)古地貌單元。該方法以補(bǔ)償沉積原理為基礎(chǔ)，風(fēng)化侵蝕面至其上覆穩(wěn)定洪泛面的厚度反映古地貌，地貌單元大致可劃分為高地、斜坡帶、風(fēng)蝕殘丘和洼地四類(圖14)。其中，印模厚度較小的高地與殘丘儲(chǔ)層風(fēng)化改造條件最為有利，斜坡其次，洼地最差。

圖14 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣石炭系火山巖風(fēng)化淋濾期古地貌刻畫結(jié)果(沿上烏爾禾組拉平)

2.5 斷裂系統(tǒng)精細(xì)刻畫技術(shù)

在壓扭應(yīng)力作用下，準(zhǔn)噶爾盆地西北緣發(fā)育多排逆沖斷層。斷層作為大氣淡水、深部熱液的垂向輸導(dǎo)通道，可與風(fēng)化殼組成溶蝕網(wǎng)絡(luò)體系。斷裂附近的風(fēng)化殼儲(chǔ)層改造程度更高。鉆探揭示，大斷裂附近火山巖有效儲(chǔ)層距離風(fēng)化殼頂面的距離可超過1000m。此外，逆沖斷層附近常伴生構(gòu)造型裂縫發(fā)育帶。裂縫發(fā)育帶位于主斷裂附近1000～1500m范圍，油井的滲流半徑多超過500m，裂縫對(duì)儲(chǔ)層滲流能力具明顯的控制作用。

基于寬方位、高密度地震數(shù)據(jù)的分方位—分頻—多屬性融合技術(shù)可以精細(xì)刻畫風(fēng)化殼火山巖斷層。該技術(shù)以構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、剪切應(yīng)變橢球體理論為依據(jù)，在初步判斷斷層分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，選擇敏感方位角數(shù)據(jù)，利用不同方位地震數(shù)據(jù)識(shí)別不同走向斷裂；然后對(duì)比相干、方差、邊緣檢測(cè)及曲率等屬性，確定不同地震屬性對(duì)不同尺度斷裂識(shí)別的能力。一般來說，相干屬性能夠反映較大尺度的斷裂，而曲率屬性對(duì)同相軸錯(cuò)斷或者扭動(dòng)更敏感，包含更多尺度較小的斷裂信息；同時(shí)，由于不同尺度斷層對(duì)頻率的響應(yīng)特征不同，因此針對(duì)不同尺度的斷層可以通過優(yōu)勢(shì)頻帶選取，以增強(qiáng)斷裂固有頻率信號(hào)的成分特征，突出斷層信息，減少噪聲影響；最終采用核主成分分析屬性壓縮法，將基于不同方位、不同頻帶、不同屬性的多尺度斷層預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合，可實(shí)現(xiàn)斷層精細(xì)刻畫(圖15)。由圖15可見，斷裂刻畫更加清楚，大斷裂附件伴生的局部微小斷裂也清晰可見。

圖15 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣H18井區(qū)石炭系頂面相干屬性(左)與多屬性融合(右)對(duì)比

風(fēng)化殼型火山巖的裂縫預(yù)測(cè)已經(jīng)由利用疊后地震資料轉(zhuǎn)向疊前，橢圓擬合是目前最主要的方法。但受火山巖強(qiáng)非均質(zhì)性影響，用于利用疊前資料預(yù)測(cè)的原始OVT道集資料信噪比普遍偏差，且能量不均衡，如何改進(jìn)道集品質(zhì)，提高橢圓擬合準(zhǔn)確度是關(guān)鍵。

針對(duì)這一問題，首先開展不同炮檢距疊加方案的優(yōu)選。以H18井區(qū)三維地震資料為例，相比近、中、遠(yuǎn)炮檢距和全炮檢距道集，800～4000m炮檢距疊加道集信噪比高、能量更均衡。在此資料基礎(chǔ)上可進(jìn)一步開展橢圓擬合預(yù)測(cè)裂縫。其次按照不同的方案對(duì)方位角進(jìn)行疊加、優(yōu)選，在固定炮檢距800～4000m后，對(duì)原始道集按照12、24、36、48、180、360道和全數(shù)據(jù)疊加。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，按照36道疊加時(shí)資料信噪比相對(duì)更高，同時(shí)能量均衡也更合理，因此優(yōu)選800～4000m炮檢距、方位角按照36道疊加的方案作為最終OVT疊加方案用于疊前資料的裂縫預(yù)測(cè)。最終預(yù)測(cè)裂縫的分布趨勢(shì)與上述多屬性融合的斷層刻畫結(jié)果高度一致，且距大斷層越近，裂縫密度越大。

3 認(rèn)識(shí)與展望

本文以準(zhǔn)噶爾盆地石炭系火山巖為例，將火山巖油氣藏分為原生韻律型和風(fēng)化殼型兩大類，分別論述地震勘探關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于原生韻律型火山巖，按照巖性油氣藏的思路，采用低頻可控震源采集、井控低頻補(bǔ)償以及層間多次波壓制處理技術(shù)，大幅度提高了深層地震資料的保真度與空間分辨率；以多屬性融合技術(shù)預(yù)測(cè)的火山巖相為約束，再通過疊后相控反演，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的定量預(yù)測(cè)。對(duì)于風(fēng)化殼型火山巖，按照后期改造型油氣藏的思路，通過強(qiáng)反射界面續(xù)至波壓制、“真”地表TTI疊前深度偏移以及古地貌恢復(fù)與斷裂預(yù)測(cè)等技術(shù)，開展地層與斷裂精細(xì)成像與刻畫。

火山巖油氣藏勘探關(guān)鍵是有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，在地震資料采集、處理方面均應(yīng)注重火山巖低頻成像技術(shù)研究；在解釋方面要從微觀巖石物理分析出發(fā)，構(gòu)建適用于火山巖的巖石物理模型。另外，基于深度學(xué)習(xí)的地震屬性融合、反演及各向異性裂縫預(yù)測(cè)是未來火山巖油氣藏地震勘探技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。