寬頻寬方位數(shù)據(jù)同時反演及應用實例

張大海，張 紀，劉 苗，蔣 涔，王慧欣，楊雨松，巢 越

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

隨著勘探技術(shù)的不斷提高，Y 工區(qū)開展了寬頻寬方位的三維地震資料采集處理，雙寬地震資料的信噪比、分辨率以及成像精度均大幅提高。利用資料的寬頻及寬方位特點有助于深部儲層的描述，結(jié)合疊前同時反演結(jié)果，對深部儲層邊界及縱、橫向不均質(zhì)性進行精細的識別與刻畫，尋找深部致密砂層中的“甜點”，為后期挖掘西湖凹陷深部儲層油氣潛力奠定基礎(chǔ)。

1 工區(qū)概況

東海Y 工區(qū)位于西湖凹陷中北部，根據(jù)已鉆井資料分析，工區(qū)內(nèi)主要含油氣構(gòu)造花港組砂巖分布廣泛，砂體厚度穩(wěn)定，受沉積微相與巖石粒度影響，儲層連續(xù)性差，物性變化快，非均質(zhì)性強。

Y 工區(qū)5 口井都有油氣顯示，其中Y1 井最好，H3～H9 氣測顯示共328.25 m/22 層，5 口井分別在H3、H5～H7 及H9 砂層組進行了4 層DST 測試，在Y1 井和Y5 井H3 層測試獲得成果，日產(chǎn)氣分別為20×104m3/d 和1.1×104m3/d。從這5 口井的鉆探來看，Y 地區(qū)砂體發(fā)育，但物性差異較大，而氣層影響最大的因素是儲層物性。

從鉆井揭示的儲層物性來看，H3 層儲層物性相對較好，但橫向上存在較強的非均質(zhì)性，各井厚度變化范圍在140～195 m 之間，巖性包含細砂巖，含礫砂巖以及中砂巖，孔隙度變化范圍在2%～11%，Y1、Y4、Y5 井含有油氣層；縱向上H4 及以下砂層組偏致密，為特低孔超低滲儲層，局部發(fā)育甜點。因此，有利儲層的預測是Y 地區(qū)勘探的關(guān)鍵因素，主力氣層H3 整體表現(xiàn)為中低和特低滲儲層，“甜點”相對發(fā)育，孔隙度與滲透率相關(guān)性較高，因此，尋找深部致密砂層中的“甜點”、減少優(yōu)質(zhì)儲層厚度預測誤差是推動Y 工區(qū)深部含氣構(gòu)造評價的關(guān)鍵。

2 寬頻寬方位地震數(shù)據(jù)

寬頻數(shù)據(jù)對低頻信息的補充使儲層研究中的彈性阻抗及AVO 響應更準確，顯著提高了對巖性-流體的分布及孔隙度的預測可靠性[1-3]。寬方位采集主要有三個優(yōu)點：寬角度的照明有利于復雜結(jié)構(gòu)下的成像；高覆蓋，高信噪比，多次波干擾得到壓制；豐富的方位角信息使獲得可靠的速度模型成為可能。寬頻寬方位角采集的特點對數(shù)據(jù)處理也提出了更高的要求。

圖1 分別展示了處理后數(shù)據(jù)在淺層及深層對頻帶的拓寬結(jié)果。斜纜寬頻的采集方式以及有效的三維去鬼波處理方式提高了數(shù)據(jù)中低頻信號的信噪比，對斷層成像和反演穩(wěn)定性的提高都有極大幫助，同時有效拓展了數(shù)據(jù)頻帶，提升了數(shù)據(jù)分辨率。

圖1 雙寬地震（藍色）與常規(guī)地震（紅色）頻譜對比圖Fig.1 Spectrum comparison of double-wide seismic (blue) and conventional seismic (red)

3 寬頻寬方位地震反演

Y 工區(qū)雙寬數(shù)據(jù)疊前同步反演流程和常規(guī)地震數(shù)據(jù)疊前反演流程基本一致，為了更好地挖掘雙寬數(shù)據(jù)潛力，同時兼顧提高反演精度，在子波的計算及選取和低頻模型的約束試驗等關(guān)鍵流程的處理環(huán)節(jié)采取了不同的處理方法，這些方法的應用直接影響到反演結(jié)果的可靠性和有效性[4-6]。Y 工區(qū)雙寬數(shù)據(jù)方位角分布較窄，范圍0°～89°，入射角范圍0°～45°，選取有效范圍為3°～39°，分別分為3°～15°、15°～25°、25°～39°三個部分疊加。

3.1 寬頻子波估算

作為聯(lián)系地震與測井紐帶的合成地震記錄，其中子波求取的準確性直接影響到地質(zhì)層位的標定結(jié)果以及反演結(jié)果的精度，因而合適子波的求取是決定反演成敗的重要影響因素。因此只有通過子波反演和層位標定多次迭代才能獲取合適的子波以及標定。

寬頻地震帶寬2.5～50 Hz，應用寬頻地震估算振幅譜子波，為了加強疊前地震道集信噪比及最大可能地保留疊前道集信息，通過井上正演分析，分別提取了近角度、中角度和遠角度子波，子波長度則為300 ms，如圖2 為300 ms 寬頻地震子波與104 ms 長度常規(guī)地震子波對比。

圖2 分角度疊加體提取子波對比圖Fig.2 Comparison diagram of the extraction of wavelets by an angle-stacking seismic

層位標定選擇了工區(qū)內(nèi)測井優(yōu)化處理后的曲線來進行，首先根據(jù)實際地震資料目標層附近的有效頻帶寬度，選取寬頻數(shù)據(jù)地震子波，單井的分角度疊加數(shù)據(jù)標定結(jié)果（圖3）顯示，測井曲線上存在的巖性界面與地震剖面上同相軸的對應關(guān)系基本一致。

圖3 Y1 井合成地震記錄標定圖Fig.3 Calibration diagram of synthetic seismic records of Well Y1

從圖3 的地震合成記錄標定結(jié)果可以看出，主要目的層段正演合成地震與原始地震相關(guān)系數(shù)較高，地震波組對應關(guān)系一致性較好，振幅能量也基本匹配，不同角道集數(shù)據(jù)標定中原始地震記錄與合成地震記錄的相關(guān)系數(shù)都比較高，其中近道均超過了0.7；遠角度稍低，在0.4 左右，原因在于遠角度地震數(shù)據(jù)相對近、中角度本身品質(zhì)較低。相比以往常規(guī)數(shù)據(jù)的標定相關(guān)性，雙寬數(shù)據(jù)標定中相關(guān)系數(shù)更高，標定過程的不確定性更小。

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3.2 低頻模型搭建

針對Y 研究區(qū)儲層橫向變化快的特點，利用測井曲線構(gòu)建低頻模型方法通常存在不適應性，地層橫向上井控影響太大。因此同時可以考慮引入地震數(shù)據(jù)中能夠提供的振幅信息和速度信息來改善低頻模型。通過地震處理獲得的地震速度，能較好地反映沉積的變化趨勢。因此，采取多屬性融合的思路建立低頻模型，結(jié)合壓實趨勢、構(gòu)造格架、地震速度、測井曲線、巖石物理關(guān)系等多種屬性信息融合建立高精度低頻趨勢模型，為高質(zhì)量疊前反演打下基礎(chǔ)。結(jié)合層位、速度體和測井曲線同時構(gòu)建初始低頻模型。

地震速度不僅能夠提供低頻信息，而且是疊前地震反演的重要輸入，用于將偏移距域道集轉(zhuǎn)化到入射角域。原始的地震速度一般都存在局部速度異常、與井速度存在一定差異的問題。應用之前進行了精細的地震速度優(yōu)化工作，主要包括層速度轉(zhuǎn)化及空間插值、低通濾波、用井速度校正層速度等，盡量減少速度異常值對速度譜的影響，為低頻模型建立提供合理的約束條件。

低頻模型能夠反映實際的地質(zhì)趨勢，儲層反演的作用之一是消除子波調(diào)諧影響，能真實反映一定厚度的地層特征，但實際操作中反演結(jié)果仍然受調(diào)諧的影響。為了盡可能降低調(diào)諧的影響，優(yōu)化構(gòu)建低頻模型，從而保證精確求取反演彈性參數(shù)值。 基于上述特點，本次低頻模型建立過程中，借助JASON 軟件包中EMFT 模塊功能，充分融合地震速度、測井以及地質(zhì)模型信息，通過迭代的方法求取低頻模型，使低頻模型盡可能符合實際的地下沉積特征，為儲層預測反演提供良好的支持，圖4 為研究區(qū)速度約束的測井曲線插值縱波阻抗聯(lián)井剖面圖，可見低頻趨勢合理，無明顯牛眼現(xiàn)象，利于后續(xù)反演研究。

圖4 速度體約束縱波阻抗低頻模型聯(lián)井對比剖面圖Fig.4 Well correlation profile velocity volume constrained P-wave impedance low-frequency model

3.3 疊前同時反演

寬頻地震子波提取、精細井震標定、建立以精細構(gòu)造模型為基礎(chǔ)并以速度體做約束的低頻模型是本次雙寬數(shù)據(jù)疊前同步反演區(qū)別于常規(guī)數(shù)據(jù)反演的特點。圖5 具體顯示了本次疊前同時反演中關(guān)鍵流程。

圖5 寬頻地震疊前同時反演的流程圖Fig.5 Flow chart of broadband seismic simultaneous inversion

通過疊前同時反演，可以得到縱橫波阻抗、Vp/Vs、密度及E/LAMDA 等彈性參數(shù)?；趲r石物理分析結(jié)果，反演得到的Vp/Vs對巖性具有較好區(qū)分能力，泥巖表現(xiàn)為中高Vp/Vs值，砂巖表現(xiàn)為中低Vp/Vs值，相比與應用常規(guī)地震反演，寬頻地震反演對薄、厚層地質(zhì)體均有較高分辨率，砂巖、泥巖疊置層次清晰（圖6）。

圖6 疊前反演Vp/Vs 對比聯(lián)井剖面Fig.6 Prestack inversion Vp/Vs well correlation profile

4 反演結(jié)果討論

本次巖石物理分析遵循了“嵌套”識別的原則，首先進行砂、泥巖巖性的區(qū)分，在此基礎(chǔ)上進一步區(qū)分物性較好的深部“甜點”儲層。

根據(jù)巖性劃分結(jié)果，對H3 儲層進行了精細的巖石物理交匯分析。

圖7 顯示，Y 工區(qū)H3 主力儲層巖性可用縱橫波速度比參數(shù)進行區(qū)分，其中泥巖Vp/Vs＞1.68（藍色部分），砂巖Vp/Vs＜1.68（紅色部分）；在砂巖已識別的基礎(chǔ)上，甜點儲層的識別可通過縱波阻抗與E/LAMDA 彈性參數(shù)組合進行，縱波阻抗及E/LAMDA雙參數(shù)的嵌套識別法與實測結(jié)果吻合度較高。

圖7 井上巖石物理參數(shù)交會圖Fig.7 Crossplot of petrophysical parameters on the well

根據(jù)Y 構(gòu)造H3 儲層巖石物理分析結(jié)果，以Vp/Vs＜1.68 為標準，進行砂體的識別。

圖8 為根據(jù)反演結(jié)果提取的H3 儲層段Vp/Vs最小值屬性圖，圖9 則是Vp/Vs＜1.68 砂體樣點累計時間厚度圖，圖示H3 砂體全區(qū)發(fā)育，其中Y1 井以南的研究區(qū)中部存在低Vp/Vs區(qū)域，同時砂體樣點累計時間厚度也較厚，推測該部位砂體非常發(fā)育，同時該部位斷層西側(cè)也有較好砂體分布。結(jié)合已鉆井分析，Y1、Y2 井位于該砂體，而Y4、Y5 井則位于該砂體以外；工區(qū)西北部Y3 井Vp/Vs值較高，同時厚度減小，推測其性質(zhì)不同于工區(qū)中部砂體。

圖8 Y 構(gòu)造H3 層砂體分布平面圖Fig.8 Distribution map of sand body in H3 layer of Y structure

圖9 Y 構(gòu)造H3 層砂體時間厚度圖Fig.9 Time thickness map of sand body in H3 layer of Y structure

圖10 為H3 砂體聯(lián)井剖面對比圖，通過該段砂體與實測砂體厚度的對比，本次砂體的厚度預測基本符合實測結(jié)果（圖中測井H3 色段與背景反演結(jié)果對比），其中Y1、Y2、Y3 井與反演結(jié)果吻合度較高，而Y5 井稍有差異，分析認為該井H3 段下部砂巖Vp/Vs反演值稍高于門檻值。

圖10 Y 構(gòu)造H3 砂體聯(lián)井對比剖面圖Fig.10 Comparison profile of H3 sand-body joint well constructed in Y structure

在砂體刻畫的基礎(chǔ)上，進一步利用E/LAMDA+AI（縱波阻抗）彈性參數(shù)組合刻畫H3 的“甜點”儲層。根據(jù)前述甜點儲層的地質(zhì)特征，在深部致密砂體中尋找物性較好的“甜點”儲層首先是要界定其沉積微相為河道主體部位（心灘、河道砂壩），上述H3 砂體顯示其河道主體部位特征，繼續(xù)應用巖石物理分析結(jié)論，結(jié)合E/LAMDA 高值區(qū)+縱波阻抗低值區(qū)預測本研究區(qū)H3 深部“甜點”儲層的可能分布。

本次定量解釋的依據(jù)主要是以Y1 井H3 甜點儲層參數(shù)范圍，其中E/LAMDA＞3.3，縱波阻抗范圍為10 000～11 800 kg/cm3·m/s，圖11 為根據(jù)上述敏感彈性參數(shù)組合解釋得到的H3“甜點”儲層頂面構(gòu)造圖，圖12 則是H3“甜點”儲層時間厚度圖。由圖可見，甜點儲層主要發(fā)育于工區(qū)中部大斷裂兩側(cè)構(gòu)造高部位，其中井間的差異性有較好的體現(xiàn)（Y1 井、Y2 井鉆遇低滲氣層，其余三口井并無甜點儲層），另發(fā)現(xiàn)Y4井E/LAMDA 值偏高，如用Y1 井的參數(shù)進行解釋會增加預測風險，因此“甜點”儲層的預測受井控影響較大，需反復對比以確定適用范圍。

圖11 Y 構(gòu)造H3 甜點儲層頂面構(gòu)造圖Fig.11 Top layer map of Y-structure H3 sweetness reservoir

圖12 Y 構(gòu)造H3 甜點儲層時間厚度圖Fig.12 Time thickness map of Y-structure H3 dessert reservoir

圖13 Y 構(gòu)造預測甜點儲層空間分布圖Fig.13 Spatial distribution of Y structure prediction sweetness reservoir

根據(jù)定量解釋“甜點”儲層與實測的對比結(jié)果，H3“甜點”儲層的預測給出了有利目標區(qū)，3D 圖顯示了H3“甜點”儲層的空間展布（圖中紅色范圍所示），顯示其潛力較大。

5 結(jié)論

（1）通過雙寬數(shù)據(jù)與常規(guī)數(shù)據(jù)的子波、低頻模型、反演剖面、平面的對比，充分顯示了雙寬數(shù)據(jù)具備的優(yōu)勢，以及雙寬數(shù)據(jù)反演的穩(wěn)定性及可靠性。

（2）通過對Y 工區(qū)雙寬數(shù)據(jù)進行疊前同時反演，獲得了與井吻合度較高的反演結(jié)果，表明寬頻地震數(shù)據(jù)有效提高了疊前反演質(zhì)量，標定準確，儲層邊界清晰，儲層內(nèi)部差異明顯，在此基礎(chǔ)上刻畫了Y 構(gòu)造H3 主力儲層砂體和“甜點”儲層的展布，結(jié)果顯示甜點儲層識別與實測井吻合。

（3）Y 工區(qū)雙寬數(shù)據(jù)在疊前反演中的應用效果比較顯著，疊前反演得到的彈性參數(shù)體與井的吻合度較高，儲層的邊界及內(nèi)部的差異都更清楚，隨著更多雙寬數(shù)據(jù)的應用，其優(yōu)勢也將得到更多的驗證，將為西湖凹陷深部儲層的進一步開發(fā)提供更多的數(shù)據(jù)支撐。