基于疊前地震資料AVO信息在東勝氣田隱蔽河道識(shí)別的應(yīng)用

歸平軍，高照普，曹紹賀，溫立峰

(1.中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006；2.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

東勝氣田位于鄂爾多斯盆地北部，橫跨伊盟隆起、伊陜斜坡和天環(huán)坳陷3個(gè)構(gòu)造單元。什股壕氣區(qū)位于伊盟隆起的杭錦旗斷階上，南接伊陜斜坡，位于泊爾江海子斷層北部，總體呈北東高南西低的單斜特征。該區(qū)處于古地貌高部位，基底起伏變化大，且構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)，發(fā)育北東-南西向的小型鼻狀構(gòu)造，幅度為5～25 m，面積為0.5～1.0 km2，研究層位屬于二疊系下石盒子組盒2、盒3段，受沉積期古地理影響，發(fā)育多條近南北向限制性河道，河道窄(300～1 000 m)，河道中心砂體為縱向多期疊置，自然伽馬以箱形為主(圖1)。氣藏類型為低幅度巖性-構(gòu)造氣藏[1]，地震剖面響應(yīng)為透鏡狀亮點(diǎn)特征，地震振幅屬性平面為“條帶狀”，砂體越厚，其特征越明顯。

圖1 X68井綜合柱狀圖

近年來，隨著勘探開發(fā)的逐漸深入，5～8 m的薄儲(chǔ)層及隱蔽性更強(qiáng)的窄河道是下步勘探開發(fā)的重點(diǎn)?，F(xiàn)在使用的疊后地震資料為全偏移距疊加數(shù)據(jù)，目的層段主頻為25 Hz，有效頻帶為8～40 Hz，對薄儲(chǔ)層、窄河道識(shí)別難度較大，河道地質(zhì)信息被較強(qiáng)的“片狀”振幅屬性掩蓋，河道邊界模糊。同時(shí)，受各種類型干擾波影響，全偏移距疊加地震資料中存在各種干擾波信息，掩蓋了部分地質(zhì)體真實(shí)的地震響應(yīng)。

在深化認(rèn)識(shí)疊前資料基礎(chǔ)上，提出了基于疊前共反射點(diǎn)(CRP)道集優(yōu)化，利用地震振幅隨偏移距變化(AVO)差異性，通過不同偏移距道集疊加體的優(yōu)選，確定有效的地震解釋數(shù)據(jù)，進(jìn)一步挖掘了地震資料信息，提高了地質(zhì)信息識(shí)別能力[2-4]。優(yōu)勢道集相比全道疊加數(shù)據(jù)在巖性邊界落實(shí)方面具有較好的效果，為隱蔽性河道識(shí)別提供了相對保真地震資料。通過相關(guān)技術(shù)研究，建立了適合本區(qū)薄儲(chǔ)層、隱蔽窄河道識(shí)別方法，提高了鉆井成功率。

1 地震資料品質(zhì)概況

什股壕氣區(qū)地震資料采集于2011年，三維地震觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)為16線4炮112道接收，滿疊覆蓋次數(shù)64次，最大炮檢距3 191 m。地表類型以草場、沙漠為主。目的層段信噪比高，干擾波主要為面波，視速度較低，最大視速度為1 300 m/s，能量強(qiáng)，頻率在14 Hz以下，隨著傳播距離的增大而形成“掃帚狀”，即發(fā)生頻散。該類干擾在研究區(qū)較為發(fā)育，其近道能量強(qiáng)，隨著偏移距的增大，地震波傳播距離長，能量吸收快，衰減大。盡管資料處理階段已進(jìn)行干擾波壓制，但在不同偏移距范圍內(nèi)仍存在不同程度殘留，影響河道成像效果及地震解釋精度。通過單炮分析，根據(jù)面波傳播規(guī)律，通過不同偏移距內(nèi)道集疊加體優(yōu)選，選擇資料品質(zhì)及保真度較高的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開展相應(yīng)的河道及砂體的預(yù)測，即疊前“優(yōu)勢”道集的優(yōu)選。

什股壕氣區(qū)目的層段下石盒子組埋深2 300～2 900 m。速度譜分析圖顯示，速度變化正常，超道集疊加剖面中，目的層段同相軸平緩，遠(yuǎn)道3 200 m處剩余時(shí)差小，無明顯的畸變異常特征(圖2)。地震觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，最大偏移距長度較為合適，整體地震資料保真度較高，不會(huì)因?yàn)檫h(yuǎn)道地震信息畸變造成假的地質(zhì)現(xiàn)象?；诏B前CRP道集數(shù)據(jù)，通過道集優(yōu)化去噪，AVO分析以及疊前道集優(yōu)選，挖潛地震資料地質(zhì)信息，利用較為成熟的地震解釋方法開展一系列工作，刻畫河道空間展布。

圖2 什股壕氣區(qū)三維地震速度分析

2 疊前道集優(yōu)化及AVO分析

2.1 疊前道集優(yōu)化

在應(yīng)用疊前道集數(shù)據(jù)之前，需分析其品質(zhì)情況。原始CRP道集信噪比低，成像效果差，需要對疊前道集進(jìn)行精細(xì)優(yōu)化處理。通過帶通濾波去除高頻噪音，拉東變換去除隨機(jī)噪音，重點(diǎn)開展了道集拉平消除疊前偏移后CRP道集中的剩余時(shí)差，確保了遠(yuǎn)道地震資料的真實(shí)性及可用性。在保證反射波振幅相對強(qiáng)弱關(guān)系的同時(shí)，采用3×3超道集疊加，可提高CRP道集近、中、遠(yuǎn)信噪比(圖3)。

圖3 什股壕地區(qū)CRP道集噪音壓制前后對比

2.2 AVO分析

研究區(qū)盒2、盒3段河道中心砂體縱向疊置，砂體厚度為10～20 m，儲(chǔ)層物性較好，孔隙度為6%～18%，滲透率0.2×10-3～6.0×10-3μm2，以“泥包砂”和自然伽馬“箱型”為主的河流相心灘。地震響應(yīng)為寬緩強(qiáng)波谷、透鏡狀“亮點(diǎn)”特征，砂體厚度5～8 m，其地震響應(yīng)較弱，造成了薄砂體識(shí)別難度大。

對研究區(qū)100余口井統(tǒng)計(jì)分析，將盒2、盒3段不同砂體組合及AVO響應(yīng)總結(jié)分類，主要分為四種(表1)，I類和II類砂體厚(大于10 m)，以疊置心灘為主，AVO振幅隨偏移距的增加而增加，線性規(guī)律性明顯，該類型河道通過疊后振幅也較容易識(shí)別，地震振幅屬性平面為強(qiáng)振幅“亮條帶”，III類和IV類砂體厚度薄(小于10 m)，AVO變化是振幅先變小，后發(fā)生反轉(zhuǎn)，疊前響應(yīng)特征不明顯，該類型河道及砂體隱蔽性較強(qiáng)。疊后全道集疊加體振幅平面屬性為中弱響應(yīng)，厚度薄、寬度窄的河道隱蔽在較為雜亂的強(qiáng)振幅下，平面地震屬性呈現(xiàn)零星、點(diǎn)狀分布，規(guī)律性較差，在井位部署中風(fēng)險(xiǎn)較大[5-7]。

表1 什股壕氣區(qū)盒2+3段地震-地質(zhì)綜合解釋

常規(guī)疊后地震屬性較難識(shí)別薄儲(chǔ)層，可利用含氣儲(chǔ)層在近、中、遠(yuǎn)道地震差異性來進(jìn)行刻畫?；诏B前地震資料AVO的特性，通過不同數(shù)據(jù)體之間的數(shù)學(xué)運(yùn)算，產(chǎn)生相關(guān)的一系列衍生地震數(shù)據(jù)體，可識(shí)別部分隱蔽河道。

3 疊前優(yōu)勢道集優(yōu)選

優(yōu)勢道集選擇的原則是地震資料保幅性較好，信噪比高，有效信息豐富，分辨率相對較高。最常用的地震資料分析手段為頻譜分析，將時(shí)域信號(hào)變換至頻率域加以分析，分析一定時(shí)窗內(nèi)地震資料主頻、頻寬及頻率變化特征，頻率的變化是反映一個(gè)地區(qū)地震資料的信息豐富程度的指標(biāo)之一?！皟?yōu)勢道集”是利用疊前AVO理論特性，根據(jù)疊前最大入射角度，將疊前CRP道集按不同入射角(或者偏移距)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，選取保真度高，保幅性好，低頻信息保持好，頻帶較寬的地震資料開展相應(yīng)的地震解釋工作。

研究區(qū)三維地震采集設(shè)計(jì)橫縱比為0.57，目的層段最大入射角為40°，屬于寬方位地震數(shù)據(jù)，能夠滿足AVO解釋所需。研究區(qū)目的層段深度(2 500～2 900 m)與最大偏移距差異較小，最大偏移距為3 200 m。綜合AVO分析及滿足地震數(shù)據(jù)均勻分布情況，分為近偏移(133～1 158 m)、中偏移(1 158～2 183 m)和遠(yuǎn)偏移(2 183～3 190 m)三種數(shù)據(jù)。進(jìn)一步對比分析后，選擇河道識(shí)別能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)為優(yōu)勢道集。

對分偏移距得到的近、中、遠(yuǎn)疊加體及全道集疊加體目的層段進(jìn)行頻譜分析，結(jié)果見圖4及表2。全疊加體在多次疊加后，各種類型的干擾波信息存在不同程度的殘留，地震響應(yīng)模式不清，儲(chǔ)層邊界模糊，難以清晰刻畫。研究表明，低頻地震信息在儲(chǔ)層預(yù)測中至關(guān)重要，低頻信息的缺失會(huì)影響地震橫向保真性，成像效果差，井震一致性差，窄頻帶容易造成儲(chǔ)層厚度、巖性的解釋不精確。

表2 各種數(shù)據(jù)類型頻譜統(tǒng)計(jì)

圖4 什股壕氣區(qū)分各種數(shù)據(jù)譜分析

在綜合分析基礎(chǔ)上，研究區(qū)遠(yuǎn)道疊加數(shù)據(jù)體的低頻信息保持較好，頻帶較寬，AVO響應(yīng)特征明顯，為河道的邊界刻畫提供了更為保真的地震數(shù)據(jù)，為研究區(qū)識(shí)別隱蔽河道的“優(yōu)勢道集”。

4 河道儲(chǔ)層預(yù)測

研究表明，東勝氣田什股壕氣區(qū)盒2、盒3河道地震響應(yīng)在地震波組T9f～T9e之間，不同砂體組合及其規(guī)模地震響應(yīng)具有一定的差異性，一個(gè)同相軸有可能為多個(gè)不同砂體地震綜合響應(yīng)。使用固定時(shí)窗進(jìn)行地震屬性分析時(shí)，無論是從盒3頂T9f往下還是底T9e往上開固定時(shí)窗提取屬性，都容易造成不同期次河道砂體的橫向“串層”[8-10]。實(shí)鉆證實(shí)，部分井段含氣砂巖與高聲波時(shí)差泥巖相當(dāng)，其地震波阻抗大小基本一致，地震響應(yīng)相似，地震屬性平面表現(xiàn)為橫向串層的窄亮條帶振幅響應(yīng)的“假河道”，如不能準(zhǔn)確地對比識(shí)別，易造成鉆井失利。

基于疊前優(yōu)勢道集疊加數(shù)據(jù)，通過典型井特征分析，利用空間相對分辨率的地層切片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)河道精細(xì)識(shí)別。

4.1 優(yōu)勢道集地震響應(yīng)特征

通過實(shí)鉆井的進(jìn)一步驗(yàn)證以及不同地震數(shù)據(jù)體分析對比，采用遠(yuǎn)偏移距疊加數(shù)據(jù)體刻畫河道，河道地震響應(yīng)更加清晰。實(shí)鉆X33井不同類型的疊加剖面對比(圖5a、圖5b、圖5c、圖5d)顯示，目的層盒3段砂體厚度7 m，氣層厚度4 m，泥巖夾層多，地震響應(yīng)在不同疊加體上具有一定的差異性。全疊加體上河道邊界模糊，從近道疊加體到遠(yuǎn)道逐漸清晰，遠(yuǎn)偏移距疊加體上“透鏡狀”地震響應(yīng)更加明顯(T9e上部波谷特征)，更加容易識(shí)別有效儲(chǔ)層，能夠剝離強(qiáng)振幅“片狀”屬性區(qū)干擾信息。

圖5 過典型井不同疊加類型地震響應(yīng)對比

4.2 隱蔽河道識(shí)別

為了進(jìn)一步刻畫窄、細(xì)河道，提高河道表征能力，解決橫向河道“串層”問題，提高儲(chǔ)層預(yù)測精度，需要對河道進(jìn)行預(yù)測。

基于空間相對分辨率的地震切片技術(shù)，通過井-震結(jié)合的層位精細(xì)解釋，在地震相對等時(shí)面確定的前提下，給出地質(zhì)等時(shí)格架，根據(jù)地層厚度及河道空間變化將下石盒子組等分為多個(gè)地層切片體，通過沉積演化分析，可實(shí)現(xiàn)不同期次、規(guī)模河道空間的刻畫[11-14]。

利用優(yōu)勢道集疊加體，在地質(zhì)模式認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用地層切片技術(shù)，提取地震數(shù)據(jù)相對振幅屬性可進(jìn)一步識(shí)別出盒2、盒3段具有振幅“亮條帶狀”的地質(zhì)體。應(yīng)用優(yōu)勢道集的地層切片識(shí)別的盒2段與全疊加切片屬性相對比(圖6a)，平面上的河道“條帶狀”面連續(xù)，隱藏河道外部輪廓清晰，符合沉積規(guī)律(圖6b)。對厚5～10 m及寬300～800 m的河道預(yù)測，經(jīng)過多井分析顯示有效。鉆井證實(shí)，振幅強(qiáng)弱與河道砂體厚度呈相關(guān)性，砂體越厚，振幅越強(qiáng)，振幅平面“亮條帶”越明顯，可進(jìn)一步判斷每期河道砂體厚度及其規(guī)模。

圖6 盒2段河道刻畫前后對比

基于含氣層在不同疊加體上的差異性，以及地震分辨率的局限性，可利用多個(gè)數(shù)據(jù)體之間數(shù)學(xué)運(yùn)算，產(chǎn)生一系列衍生數(shù)據(jù)體，再利用地層切片技術(shù)，識(shí)別隱蔽河道。經(jīng)過研究區(qū)內(nèi)170余口實(shí)鉆井驗(yàn)證，地震振幅屬性平面呈現(xiàn)“窄亮條帶狀”為限制性河道，其振幅越強(qiáng)，砂體越厚。因此，識(shí)別河道最終體現(xiàn)為增強(qiáng)地震振幅的平面表征能力，提出了地震衍生體，其具體做法為：分別定義近、中、遠(yuǎn)偏移數(shù)據(jù)體為A、B、C三種，可得到類似為，A+B、A+C，C-A及C/A、C/B等多個(gè)衍生數(shù)據(jù)體。利用含氣層在遠(yuǎn)近道之間AVO的差異性，在盡可能不丟失有用地震信息前提下，進(jìn)一步增強(qiáng)識(shí)別隱蔽河道的能力，增強(qiáng)河道輪廓邊界。選取四種類型數(shù)據(jù)地層切片進(jìn)行對比，中-近偏疊加體相減數(shù)據(jù)體(B-A)(圖7a)和遠(yuǎn)-中偏疊加體相減數(shù)據(jù)體刻畫的窄河道均較為模糊(圖7b)。遠(yuǎn)-近偏疊加相減數(shù)據(jù)體(C-A)在部分區(qū)域能夠識(shí)別砂體厚度小于8 m，寬100～200 m物性較好、平面條帶狀較為明顯的隱蔽河道(圖7c)。遠(yuǎn)偏移距數(shù)據(jù)體信噪比高，雖然在河道規(guī)模及整體評價(jià)效果較好，但采用遠(yuǎn)道部分?jǐn)?shù)據(jù)，容易丟失部分薄儲(chǔ)層的地震信息(圖7d)。

圖7 衍生地震數(shù)據(jù)體識(shí)別隱蔽河道地層切片屬性

與優(yōu)勢道集刻畫河道相比較，地震地層切片屬性平面特征，在局部范圍內(nèi)應(yīng)用性較強(qiáng)，能夠凸顯受地震分辨率的影響而難以識(shí)別的河道，為薄層的河道心灘預(yù)測提供了依據(jù)[15-19]。

5 結(jié)論

(1)疊前地震資料保幅性處理是地震解釋的關(guān)鍵，頻譜分析是資料評價(jià)的重要手段，低頻保護(hù)是評價(jià)資料保幅效果的指標(biāo)之一。

(2)依據(jù)地質(zhì)-地震綜合分析，應(yīng)用基于地震空間相對分辨率的地層切片技術(shù)，能夠精確落實(shí)有效河道邊界，可識(shí)別不同期次、規(guī)模河道空間展布。

(3)利用疊前地震數(shù)據(jù)，有針對性地提取地震數(shù)據(jù)中的有效信息來解決地質(zhì)問題，達(dá)到“去偽存真”的目的，實(shí)現(xiàn)河道精細(xì)描述的需求。