鄧吉鋒,王改衛(wèi),潘 永,李 才

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院,天津300459)

隨著渤海油田勘探的深入,油氣勘探領(lǐng)域逐漸從簡單的構(gòu)造油氣藏轉(zhuǎn)向巖性油氣藏,精細(xì)儲層預(yù)測及流體檢測是巖性勘探急需解決的關(guān)鍵問題,這對地震資料保幅處理的精度提出了更高要求[1]。近10年來,國內(nèi)外疊前屬性技術(shù)和疊前反演技術(shù)得到長足的發(fā)展,對CRP道集的優(yōu)化處理越來越受到重視,因?yàn)镃RP道集的信噪比、子波一致性、入射角范圍及道集不平等問題對疊前反演有很大的影響[2]。許多地球物理工作者對疊前道集優(yōu)化處理及疊前反演進(jìn)行了系統(tǒng)論述[3-12],如熊曉軍等[3]系統(tǒng)闡述了疊前道集技術(shù)及其使用效果,余振等[11]利用疊前AVA同步反演和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的高分辨率反演進(jìn)行流體預(yù)測,張繁昌等[12]以疊前優(yōu)化道集為基礎(chǔ)完成AVA多頻信息同時反演,劉力輝等[13]利用優(yōu)化處理后的CRP道集進(jìn)行巖性預(yù)測,都取得了不錯的效果。國內(nèi)陸上油田勘探程度高、鉆井多,巖性勘探相對成熟,利用疊前資料進(jìn)行儲層預(yù)測及流體檢測經(jīng)驗(yàn)豐富。海上油田地震資料品質(zhì)相對于陸地較差,且?guī)r性勘探尚處于起步階段,陸上烴類檢測的一些技術(shù)和方法值得借鑒。目前非常有必要參考陸上油田勘探經(jīng)驗(yàn),基于海上油田資料特點(diǎn),嘗試開展疊前反演研究,探索一種適合海上油田儲層預(yù)測及烴類檢測的有效方法。

本次研究的靶區(qū)為KL9構(gòu)造區(qū),該區(qū)疊后地震資料橫向分辨率雖高,但縱向分辨率有限,無法滿足薄儲層流體精細(xì)預(yù)測要求[14]。為此,本文從原始CRP道集入手,經(jīng)過一系列的優(yōu)化處理,得到高質(zhì)量的CRP道集并開展疊前AVA同步反演,得到與儲層及流體相關(guān)的一些參數(shù),結(jié)合地質(zhì)分析,進(jìn)行精細(xì)儲層及流體預(yù)測,在勘探實(shí)踐中取得了良好效果。

1 地質(zhì)概況

KL9構(gòu)造位于渤海海域萊西構(gòu)造帶、墾東凸起北部斜坡帶。沉積研究結(jié)果表明,構(gòu)造區(qū)新近系明化鎮(zhèn)組沉積特征為典型河流相沉積。鉆井資料揭示,明上段地層多為薄互層,相鄰薄互層與周邊泥巖形成“泥包砂”地層組合,在地震剖面上表現(xiàn)為強(qiáng)反射特征;明下段中上部,砂巖含量明顯增加,單層砂體變厚,但橫向可對比性差;明下段中上部儲層橫向變化快,砂巖含量整體偏低,較上部略低,砂體的含油氣性差異明顯。整體而言,主力含油層段的地震響應(yīng)特征不清。

2 技術(shù)思路

目前,疊前AVA同步反演技術(shù)已廣泛應(yīng)用于儲層預(yù)測和烴類檢測[15]。相對于疊后波阻抗反演,疊前彈性反演巖性預(yù)測及流體檢測的精度除了受反演方法影響外,還受輸入數(shù)據(jù)的影響,如地震數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)以及地質(zhì)數(shù)據(jù),尤其是地震數(shù)據(jù),其質(zhì)量直接影響疊前AVA反演結(jié)果。本文的技術(shù)思路是:對OBC數(shù)據(jù)偏移后的CRP地震道集進(jìn)行多次波衰減、道集精細(xì)拉平處理、振幅能量補(bǔ)償、殘余噪聲衰減等處理,得到質(zhì)量高且相對保真的地震資料,同時,對研究區(qū)測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行巖石物理分析、橫波速度計(jì)算、AVO正演模擬,以此對高保真地震資料進(jìn)行約束,得到高質(zhì)量的CRP道集,以高質(zhì)量的CRP道集為基礎(chǔ)進(jìn)行疊前AVA反演,得到一系列和儲層、流體有關(guān)的彈性參數(shù),進(jìn)行儲層及流體綜合預(yù)測。其技術(shù)流程如圖1 所示。

圖1 基于CRP道集優(yōu)化處理的疊前AVA同步反演技術(shù)流程

3 CRP道集優(yōu)化處理技術(shù)

分析KL9構(gòu)造區(qū)疊前CRP道集資料發(fā)現(xiàn),地震資料原始道集存在隨機(jī)干擾,近道能量弱,存在殘余多次波干擾,道集未拉平,這些都是后續(xù)AVO分析及反演的主要影響因素。

3.1 多次波和噪聲壓制

疊前去噪主要目的是提高道集的信噪比,不同類型的干擾波使疊加剖面連續(xù)性、信噪比、波組特征變差。針對弱隨機(jī)噪聲可能會成為強(qiáng)能量干擾團(tuán)等問題,采用分頻處理方法,在動校正后的共偏移距域壓制隨機(jī)噪聲,得到壓制了隨機(jī)噪聲后的CRP道集,地震資料具有高保真度[16]和高信噪比[17]的特征。其實(shí)現(xiàn)方法為:對輸入的t-x域數(shù)據(jù)的各道做傅里葉變換,得到f-x域數(shù)據(jù),然后在f-x域中對地震數(shù)據(jù)的每個頻率成分沿x方向進(jìn)行預(yù)測濾波,從原始信號中減去可預(yù)測的部分,得到資料的噪聲[18-19]。

針對道集中存在的殘余多次波,采用高精度Radon變換和τ-p正反變換衰減道集中殘余的多次波和離散噪聲。高精度Radon變換的方法與偏移前方法一樣,只是門檻值不一樣;τ-p正反變換噪聲衰減是在將地震數(shù)據(jù)從t-x域變換到τ-p域,再將數(shù)據(jù)變回到t-x域的過程中對道集中的斜干擾和離散噪聲進(jìn)行壓制,最終達(dá)到去除離散噪聲、提高道集信噪比的目的(圖2)。

圖2 道集去噪前、后數(shù)據(jù)對比a 原始道集; b 噪聲壓制后的道集; c 道集去噪前、后的數(shù)據(jù)差值

3.2 道集拉平處理

疊前偏移后的CRP道集同相軸因受噪聲干擾、速度誤差以及各向異性等因素影響,往往出現(xiàn)上翹或下彎等現(xiàn)象,這會降低有效信號的分辨率和信噪比。針對這種現(xiàn)象,應(yīng)做道集拉平處理,首先,在道對道映射的基礎(chǔ)上,建立校正函數(shù);然后,沿同相軸(子波)估算零偏移距道的每個樣點(diǎn)的動校函數(shù);最后,計(jì)算出道間靜態(tài)時移[20]。因同相軸向上或向下彎曲,當(dāng)其中一個道偏離之后,相鄰兩道互相關(guān)不一定以t為中心,采用在一個合適的相關(guān)時窗內(nèi)追蹤同相軸的方法進(jìn)行處理。對于其它的近偏移距t0時間,重復(fù)同樣的處理,即可完成輸入道集的NMO校正函數(shù)的計(jì)算,道集拉平處理前、后對比如圖3所示。

3.3 振幅能量補(bǔ)償

針對地震資料能量不均衡的特點(diǎn),在目的層段分別提取某一個時窗內(nèi)的振幅能量,計(jì)算出兩者之間的補(bǔ)償系數(shù),利用這個系數(shù)來補(bǔ)償?shù)兰谄矫嫔系牟痪庑?分析發(fā)現(xiàn),KL9構(gòu)造區(qū)CRP道集明顯存在中間能量強(qiáng),兩邊能量弱的現(xiàn)象,采用基于模型AVO背景趨勢面能量補(bǔ)償方法,統(tǒng)計(jì)一定時窗內(nèi)不同偏移距道集的振幅能量變化,分析比較AVO模型趨勢與實(shí)際AVO趨勢,求取振幅能量隨偏移距變化的刻度因子,最后將刻度因子用于實(shí)際道集,利用測井?dāng)?shù)據(jù)正演的道集趨勢對原始道集趨勢進(jìn)行校正[13],實(shí)現(xiàn)目的層背景趨勢意義下的偏移距振幅能量補(bǔ)償。

KL9構(gòu)造區(qū)道集AVO特征表現(xiàn)為近道能量整體較弱而中遠(yuǎn)道能量較強(qiáng),主要原因是原始資料為海底電纜采集,淺層近道信息存在一定的缺失。為了彌補(bǔ)這種缺失,采用道集域測井約束能量補(bǔ)償方法,利用工區(qū)內(nèi)已鉆的6口井測井曲線,正演目的層段的模擬道集,分析泥巖層的AVO特征,提取實(shí)際道集泥巖段的AVO特征趨勢,計(jì)算出兩者之間的趨勢校正系數(shù),利用該系數(shù)對實(shí)際道集進(jìn)行AVO校正,最終保證校正后的道集趨勢與測井正演趨勢基本一致。圖4為AVO校正前、后的道集對比,可以看出,校正后的道集近道能量得到了合理的補(bǔ)償。

圖3 道集拉平處理前(a)、后(b)對比

圖4 采用道集域測井約束能量補(bǔ)償方法的模擬道集的AVO特征a 正演AVO曲線; b 實(shí)際地震AVO曲線

針對工區(qū)內(nèi)局部地層受淺層亮點(diǎn)或者氣層影響能量較弱的狀況,進(jìn)行局部補(bǔ)償處理,其做法是先在單個偏移距數(shù)據(jù)體上進(jìn)行局部能量調(diào)整,算出能量補(bǔ)償系數(shù),再合并形成偏移距道集,最終實(shí)現(xiàn)疊前道集域的能量補(bǔ)償。本區(qū)域地震振幅能量補(bǔ)償前后對比及能量補(bǔ)償系數(shù)見圖5。

圖5 本區(qū)域地震振幅能量補(bǔ)償前后對比及能量補(bǔ)償系數(shù)a 原始均方根振幅; b 能量補(bǔ)償后均方根振幅; c 補(bǔ)償系數(shù)

3.4 處理效果分析

對比原始道集數(shù)據(jù)與優(yōu)化處理后的道集數(shù)據(jù)(圖3,圖4,圖5)可以看出,經(jīng)過優(yōu)化處理的道集信噪比得到了較大提高,剩余多次波得到了有效壓制,道集拉平效果較好,近道能量得到了較好的補(bǔ)償,近、中、遠(yuǎn)道能量趨勢較為合理。對比疊前、疊后井震標(biāo)定結(jié)果可以看出,疊后地震記錄與井合成記錄吻合度高(圖6),說明處理結(jié)果是保真保幅的;泥巖段和水層段標(biāo)定效果較好,說明優(yōu)化處理能量補(bǔ)償效果是有效的,經(jīng)過優(yōu)化處理的CRP道集(圖7)可用來開展疊前AVA反演研究。

圖6 井震標(biāo)定結(jié)果

圖7 道集質(zhì)量優(yōu)化前、后對比a 原始CRP道集; b 優(yōu)化處理后道集

4 疊前AVA同步反演

疊前地震同步反演是利用不同炮檢距道集數(shù)據(jù)以及縱波速度、橫波速度、密度等測井資料同步反演,得到與巖性、含油氣性相關(guān)的多種彈性參數(shù),綜合判別儲層物性及含油氣性的一種技術(shù)。因此,首先要準(zhǔn)備地震數(shù)據(jù)和全波列測井?dāng)?shù)據(jù)。在優(yōu)化處理的高質(zhì)量、高保真CRP道集資料的基礎(chǔ)上,針對不同入射角提取地震子波,進(jìn)行縱、橫波同步反演[21-22]。

4.1 巖石物理參數(shù)分析

4.1.1 測井響應(yīng)與巖性關(guān)系

分析研究區(qū)內(nèi)6口井資料發(fā)現(xiàn),KL9構(gòu)造區(qū)砂巖具有低密度(ρ)、低縱橫波速度比(vP/vS)、低泊松比(σ)、低泊松阻抗(IP)特征,泥巖具有高密度、高縱橫波速度比、高泊松比、高泊松阻抗的特征。

從多井單屬性分析來看,密度、縱橫波速度比、泊松阻抗區(qū)分砂泥巖效果較好,密度雖有一定的壓實(shí)趨勢,但不能用一個門檻值進(jìn)行劃分,而縱波阻抗(ZP)區(qū)分砂泥巖性效果較差,二者重疊較多;多井雙屬性交會分析結(jié)果顯示,密度與縱橫波速度比區(qū)分巖性效果較好,如圖8所示。

4.1.2 測井響應(yīng)與儲層含油氣性關(guān)系

鉆井資料揭示,KL9構(gòu)造區(qū)中多數(shù)探井主要含油層系地層較薄,局部少量產(chǎn)氣,分析研究區(qū)內(nèi)6口井的常規(guī)10種彈性屬性交會結(jié)果,發(fā)現(xiàn)這10種屬性中,縱橫波速度比、泊松比、密度和泊松阻抗區(qū)分油氣效果較好,其中最好的是縱橫波速度比和泊松比。雙屬性交會方面,縱波阻抗(ZP)和橫波阻抗(ZS)、縱波阻抗和縱橫波速度比、密度和縱橫波速度比等交會屬性區(qū)分油氣效果較好,其中最好的是縱波阻抗和縱橫波速度比屬性交會(圖8),油氣層相對含水儲層主要表現(xiàn)為低縱波阻抗、低縱橫波速度比的特征,油水同層與水層在交會圖上重疊區(qū)域較大,區(qū)分難度較大。

圖8 雙屬性對流體敏感性交會分析結(jié)果

4.1.3 橫波預(yù)測

研究區(qū)內(nèi)部分井缺少橫波資料,需用“Xu-White”模型法來優(yōu)化和預(yù)測橫波。研究區(qū)內(nèi)KL9-X1井有橫波資料,在相對較好的層段建立巖石物理模型,以此反演橫波,用實(shí)測橫波對預(yù)測橫波進(jìn)行校正,優(yōu)化模型參數(shù);以此類推,用優(yōu)化后的模型對KL9-X2井進(jìn)行橫波預(yù)測,用KL9-X2井實(shí)測橫波校正預(yù)測橫波,進(jìn)一步優(yōu)化巖石物理模型;利用該巖石物理模型對KL9-X3井進(jìn)行橫波預(yù)測,這樣直至預(yù)測完區(qū)內(nèi)沒有橫波資料的所有井。可以看出,在油巖段,預(yù)測橫波比實(shí)測橫波正演的道集更合理(圖9a),預(yù)測橫波和實(shí)測橫波總體趨勢也比較一致,但預(yù)測橫波的第三類AVO特征較明顯(振幅隨著偏移距的增大而增大),符合含油儲層的地震響應(yīng)特征(圖9b),以上兩點(diǎn)說明橫波預(yù)測是成功的,可以為巖石物理分析和疊前反演提供有力的基礎(chǔ)資料。

圖9 橫波預(yù)測結(jié)果a 預(yù)測橫波正演模擬; b 預(yù)測橫波和實(shí)測橫波的趨勢對比

4.2 子波提取及井震標(biāo)定

在優(yōu)化處理后的CRP道集基礎(chǔ)上生成了角道集資料,利用地震角道集資料,從不同角度范圍(4°～16°,16°～28°,28°～40°)分別提取3個不同的零相位子波,由圖10可以看出,3個子波的主頻幅度值有一些差異,但差別不大,隨著角度增大,不同角度提取的子波主頻減小,各個子波形態(tài)較好。利用最終提取的地震統(tǒng)計(jì)子波對工區(qū)內(nèi)參與反演的6口井進(jìn)行精細(xì)的井震標(biāo)定,合成記錄與實(shí)際記錄頻帶一致,與實(shí)際地震記錄波組特征對應(yīng)關(guān)系良好,標(biāo)定結(jié)果可靠。

圖10 疊后(a)和疊前(b)子波統(tǒng)計(jì)

4.3 反演參數(shù)優(yōu)化

使用疊前同步反演方法反演縱波阻抗、橫波阻抗和密度3個參數(shù)時,需要重新建立縱波與橫波、縱波與密度的關(guān)系。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),縱波與橫波呈非常好的線性關(guān)系,且標(biāo)準(zhǔn)方差值小,說明該區(qū)巖石物理規(guī)律性較強(qiáng)。

充分考慮曲流河沉積的地質(zhì)特點(diǎn),分別以低頻、中頻和高頻3種不同頻率的初始模型作為輸入數(shù)據(jù),比較反演結(jié)果可知,影響反演效果的往往是初始模型的頻率選擇。低頻模型保證了反演結(jié)果的橫向分辨率,但縱向分辨率較低,達(dá)不到分辨薄層的目的;高頻模型保證了反演結(jié)果的縱向分辨率,但橫向分辨率會下降,反映不出地質(zhì)體的橫向變化。最終我們選擇了一個中頻帶的初始模型,既能保證反演結(jié)果具有一定的薄儲層識別能力,又能使得儲層的空間分布規(guī)律較為可靠。

4.4 反演效果及分析

對比CRP道集優(yōu)化處理前、后反演的縱橫波速度比屬性連井剖面(圖11,圖12)發(fā)現(xiàn),利用優(yōu)化處理后的道集進(jìn)行疊前AVA同步反演,其結(jié)果比優(yōu)化處理前的結(jié)果可靠。從圖12中可以看出,優(yōu)化處理后得到的縱橫波速度比能較好地識別井上鉆遇油層,且油層橫向變化自然,符合實(shí)際地質(zhì)規(guī)律。在儲層預(yù)測研究中,反演結(jié)果的精度主要通過盲井來檢驗(yàn),選擇研究區(qū)內(nèi)兩口井作為盲井,其余4口井作為控制井開展建模約束反演,預(yù)測結(jié)果與實(shí)際盲井A1、A2的測井趨勢較為吻合,井上鉆遇的含油砂體與預(yù)測結(jié)果對應(yīng)較好,說明反演結(jié)果的可靠程度較高。

從已鉆井的測井特征上看,油層縱波速度相對于水層和圍巖層的縱波速度略小,縱橫波速度比屬性區(qū)分油層和泥巖層、油層和水層的效果均較好,油層的縱橫波速度比相對泥巖和水層更低,門檻值在2.4左右,低于2.4可區(qū)分出大多數(shù)油層(圖13)。從實(shí)際過井的反演結(jié)果可知,利用縱橫波速度比能識別出井上鉆遇的大部分含油層。

圖11 利用優(yōu)化處理前CRP道集反演的縱橫波速度比屬性連井剖面

圖12 利用優(yōu)化處理后CRP道集反演的縱橫波速度比屬性連井剖面

圖13 油氣在測井曲線上的響應(yīng)特征

5 結(jié)論及建議

采用基于CRP道集優(yōu)化處理的疊前AVA同步反演方法,對KL9構(gòu)造的油氣檢測進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用,取得了以下結(jié)果:

1) 經(jīng)過去噪、道集拉平、能量補(bǔ)償?shù)葍?yōu)化處理后的CRP道集質(zhì)量比原始資料有大幅度提高,最大可能地剔除了影響疊前AVA反演的不穩(wěn)定因素,提高了預(yù)測精度;

2) 在能量補(bǔ)償處理中,采用道集域測井約束補(bǔ)償方法,利用研究區(qū)所有井的測井曲線,正演出目的層段的模擬道集,分析泥巖層的AVO特征,提取實(shí)際道集泥巖段的AVO特征趨勢,算出兩者之間的趨勢校正系數(shù),利用該系數(shù)對實(shí)際道集進(jìn)行AVO校正,取得了良好效果;

3) 基于優(yōu)化處理的CRP道集資料,開展疊前AVA同步反演,得到了縱波阻抗、橫波阻抗和密度屬性,通過計(jì)算得到了縱橫波速度比、泊松比和密度等巖性和流體敏感的彈性參數(shù),實(shí)現(xiàn)流體的識別。

本文方法在渤海油田KL9構(gòu)造巖性勘探中得到驗(yàn)證,比較適合河流相儲層的油氣檢測,預(yù)測精度較高,對其它類似地區(qū)具有推廣意義。