宋亞民, 戴朝強(qiáng), 姜 建, 周清波, 吳 成

(中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，深圳 518000)

0 引言

斷層陰影帶指斷層下盤三角形區(qū)域地震成像“盲區(qū)”，通常表現(xiàn)為地震同相軸的扭曲、錯(cuò)斷、地層產(chǎn)狀失真等地震假象，為斷層陰影帶的地震解釋帶來(lái)諸多陷阱[1-2]。受斷裂帶及斷層上、下盤速度差異等因素影響，斷層附近橫向速度變化快、地震繞射波發(fā)育，疊前時(shí)間偏移地震資料不能真實(shí)刻畫構(gòu)造形態(tài)，準(zhǔn)確構(gòu)建偏移速度場(chǎng)難度大，疊前深度偏移成像精度受到制約。為斷層陰影帶構(gòu)造圈閉落實(shí)帶來(lái)較大困難，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估圈閉資源潛力，不利于潛在目標(biāo)的評(píng)價(jià)鉆探及開發(fā)動(dòng)用。國(guó)內(nèi)、外學(xué)者從地震資料采集、處理等方面關(guān)于提高地下地質(zhì)體照明度、改善復(fù)雜構(gòu)造成像效果開展了大量研究及實(shí)踐，包括寬方位三維地震資料采集和處理[3-8]、層位和斷層約束的網(wǎng)格層析偏移速度建模[9-12]等，均有利于改善斷層陰影帶地震資料品質(zhì)，提高偏移成像精度。在地震解釋階段，也有通過(guò)地震正演模擬揭示斷層陰影特征并指導(dǎo)構(gòu)造解釋的成功例子[13-14]。但斷層陰影帶構(gòu)造圈閉的精細(xì)落實(shí)是關(guān)乎地震資料采集、處理、解釋的系統(tǒng)工程，單一環(huán)節(jié)的改良及方法技術(shù)均存在一定局限性。

針對(duì)南海東部地區(qū)地震資料情況及斷層陰影帶地質(zhì)特點(diǎn)，分析了陰影帶構(gòu)造圈閉落實(shí)面臨的主要技術(shù)難點(diǎn)，介紹了針對(duì)性的采集、處理關(guān)鍵技術(shù)，著重介紹了地震正演研究指導(dǎo)下的斷層陰影帶構(gòu)造解釋成圖方法，并結(jié)合勘探開發(fā)實(shí)踐提出了地震資料采集、處理、解釋一體化研究策略。結(jié)合南海東部A油田不同階段斷層陰影帶構(gòu)造落實(shí)實(shí)例，首先分析了基于地震正演技術(shù)的斷層陰影帶構(gòu)造成圖應(yīng)用效果，進(jìn)而分析了基于老三維采集地震數(shù)據(jù)在正確構(gòu)造導(dǎo)向約束下,更新偏移速度場(chǎng)對(duì)疊前深度偏移成像的改善，最后分析了利用新、老不同方位角采集的地震數(shù)據(jù)，通過(guò)建立方位各向異性速度場(chǎng)及開展兩批次地震數(shù)據(jù)融合處理，實(shí)現(xiàn)斷層陰影帶疊前深度偏移準(zhǔn)確成像的效果。通過(guò)不同階段針對(duì)性技術(shù)的應(yīng)用及一體化研究，油田構(gòu)造認(rèn)識(shí)逐漸趨近真實(shí)，斷層陰影帶構(gòu)造圈閉形態(tài)及油田儲(chǔ)量規(guī)模得以落實(shí)。

圖1 南海東部地區(qū)X區(qū)塊早期斷裂和晚期斷裂分布圖Fig.1 Early and later fault distribution of block X in the east of south China sea(a)早期斷裂分布圖；(b)晚期斷裂分布圖

1 斷層陰影帶構(gòu)造圈閉落實(shí)難點(diǎn)

南海海域珠江口盆地的勘探實(shí)踐表明，斷裂系統(tǒng)發(fā)育對(duì)圈閉形成、油氣運(yùn)聚起到重要控制作用，斷層圈閉亦是常見(jiàn)的圈閉類型。受斷層陰影影響，斷層圈閉的精細(xì)落實(shí)難度較大?？碧皆u(píng)價(jià)階段，斷層陰影帶的構(gòu)造假高點(diǎn)常導(dǎo)致勘探鉆井失利，增加勘探風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，斷層陰影帶構(gòu)造認(rèn)識(shí)不清也使部分潛力構(gòu)造被低估、忽略。在油田開發(fā)階段，斷層陰影帶較大的鉆井深度誤差，常給油田構(gòu)造形態(tài)及儲(chǔ)量規(guī)模認(rèn)識(shí)帶來(lái)巨大改變，不利于油田開發(fā)方案的合理部署。斷層陰影帶構(gòu)造圈閉落實(shí)受地震資料采集、處理、解釋多方因素影響，主要難點(diǎn)如下：

1)我國(guó)海上地震資料的采集以單船拖纜采集為主，采集方位角窄。老三維地震資料采集時(shí)間較早，受采集設(shè)備制約，震源能量較弱，覆蓋次數(shù)較低，且采集方向多垂直于文昌組早期發(fā)育的控制洼陷結(jié)構(gòu)的大斷裂(圖1(a))，以更好呈現(xiàn)盆地區(qū)域構(gòu)造特征。新近系沉積時(shí)期，構(gòu)造主應(yīng)力方向發(fā)生改變，斷裂系統(tǒng)走向也相應(yīng)發(fā)生了較大改變(圖1(b))，晚期斷裂走向多與早期大斷裂呈大角度相交(>45°)，部分地區(qū)近似正交，即與老三維地震資料采集方向小角度相交或近乎平行，垂直于晚期斷層走向方向照明不足，不利于晚期斷層陰影帶的成像。

2)斷層陰影帶橫向速度變化快，常規(guī)偏移速度建模難以構(gòu)建準(zhǔn)確的速度場(chǎng)，地震資料疊前深度偏移方法對(duì)速度場(chǎng)敏感，難以獲得準(zhǔn)確的深度偏移成果。且斷層兩盤地層受埋深和沉積環(huán)境差異影響，通常具有明顯的層速度差異，沿?cái)鄬幼呦蚝蛢A向方向速度各向異性特征突出，如圖2(a)、圖2(b)所示相同位置新、老兩批次不同方位采集地震數(shù)據(jù)的速度譜特征差異明顯(南海東部A油田實(shí)例)，單方位采集地震資料不利于各向異性速度場(chǎng)構(gòu)建，制約了疊前深度偏移成像精度。

3)地震資料解釋過(guò)程中，對(duì)斷層陰影帶地震成像“假象”認(rèn)識(shí)不足，常規(guī)構(gòu)造解釋成果難以為地震資料處理過(guò)程中速度場(chǎng)構(gòu)建提供正確的構(gòu)造導(dǎo)向約束，不利于構(gòu)建精細(xì)的偏移速度場(chǎng)。

2 關(guān)鍵技術(shù)及一體化研究策略

2.1 二次三維地震資料采集

勘探實(shí)踐及研究表明，南海東部地區(qū)晚期斷裂對(duì)新近系圈閉形成及油氣運(yùn)移均起到重要控制作用。隨著勘探程度提高，勘探重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向斷層控制的小型圈閉等隱蔽圈閉，改善斷層陰影帶成像質(zhì)量、準(zhǔn)確落實(shí)圈閉形態(tài)成為勘探開發(fā)亟待解決的難題。寬方位三維地震數(shù)據(jù)在復(fù)雜斷裂帶成像方面的優(yōu)勢(shì)已得到實(shí)踐證實(shí)，通過(guò)兩批次不同方位采集的三維地震數(shù)據(jù)融合處理間接形成寬方位地震數(shù)據(jù)體的方法，已在珠江口盆地勘探實(shí)踐中得到應(yīng)用[15-18]，并較好地改善了復(fù)雜斷裂帶的成像效果?；诖?，在油氣分布的有利區(qū)帶，近年來(lái)陸續(xù)開展了二次三維地震采集，采集方向垂直于晚期斷裂系統(tǒng)，即與老三維地震資料采集方向近似正交，彌補(bǔ)了老資料在垂直于晚期斷層走向方向采樣不足的缺陷，增強(qiáng)了斷層陰影帶照明度，為改善斷層陰影帶地震成像提供借鑒。

圖2 相同位置新、老兩批次不同方位采集地震數(shù)據(jù)速度譜Fig.2 Velocity spectrum of seismic data acquired from new and old survey in different azimuth at the same location(a)北東方向新采集三維地震數(shù)據(jù)速度譜；(b)近東西向采集老三維地震數(shù)據(jù)速度譜

2.2 速度建模及雙方位地震資料融合處理

研究及實(shí)踐應(yīng)用表明，基于構(gòu)造導(dǎo)向約束的速度建模方法通過(guò)加入層位、斷層的約束，能更客觀地描述斷層兩側(cè)地層橫向速度突變特點(diǎn)，提高斷層附近速度場(chǎng)精度，從而改善斷層陰影帶疊前深度偏移成像效果。雙方位地震資料融合處理是在對(duì)不同方位地震數(shù)據(jù)精細(xì)匹配處理基礎(chǔ)上，首先基于常規(guī)各向同性速度模型進(jìn)行疊前深度偏移，以獲取兩個(gè)方位的角道集數(shù)據(jù)；然后基于雙方位角道集數(shù)據(jù)分別求取剩余時(shí)差，并結(jié)合鉆井?dāng)?shù)據(jù)聯(lián)合求解適合于雙方位地震資料的方位各向異性速度場(chǎng)；最后利用方位各向異性速度場(chǎng)對(duì)雙方位融合地震道集開展疊前偏移處理。將構(gòu)造導(dǎo)向約束的速度建模方法融入雙方位地震資料的融合處理中，可以充分發(fā)揮構(gòu)造導(dǎo)向約束精細(xì)速度建模的優(yōu)勢(shì)和雙方位地震數(shù)據(jù)照明度及方位各向異性分析優(yōu)勢(shì)，從而改善斷層陰影帶地震成像效果。

2.3 斷層陰影帶構(gòu)造解釋成圖

針對(duì)斷層陰影帶的精確深度偏移成像，關(guān)鍵在于準(zhǔn)確構(gòu)建斷層附近的偏移速度場(chǎng)，基于構(gòu)造約束的速度建模方法，彌補(bǔ)了常規(guī)速度建模不能精細(xì)刻畫斷層附近速度突變的缺陷，可提高斷層附近的速度場(chǎng)精度。但相對(duì)合理的構(gòu)造解釋成果，是基于構(gòu)造導(dǎo)向約束構(gòu)建客觀、真實(shí)精細(xì)速度場(chǎng)的前提。因此，在斷層陰影帶地震資料疊前深度偏移處理過(guò)程中，先驗(yàn)構(gòu)造認(rèn)識(shí)越準(zhǔn)確越有利于偏移速度場(chǎng)的合理構(gòu)建，進(jìn)而提高深度偏移成像精度。換言之，斷層陰影帶構(gòu)造解釋和地震資料處理是相輔相成的兩個(gè)過(guò)程。

地震正演研究指導(dǎo)的斷層陰影帶構(gòu)造成圖方法，是在綜合分析區(qū)域地震、地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，基于對(duì)速度場(chǎng)精度依賴度相對(duì)較低的疊前時(shí)間偏移地震數(shù)據(jù)，通過(guò)井、震資料結(jié)合開展地震正演研究，定量揭示斷層陰影帶時(shí)間域地震資料畸變特征，并通過(guò)構(gòu)建校正量網(wǎng)格或校正解釋的方式，對(duì)斷層陰影帶速度變化導(dǎo)致的構(gòu)造成像畸變進(jìn)行校正，以提供更真實(shí)的構(gòu)造形態(tài)，為精細(xì)速度建模提供合理的構(gòu)造約束。具體流程如下：

1)正演地質(zhì)模型構(gòu)建：地質(zhì)模型應(yīng)客觀真實(shí)，符合實(shí)際地質(zhì)情況。斷層陰影帶地震成像精度通常較低，已鉆井合成地震記錄標(biāo)定效果通常較差，可選取位于斷層陰影帶范圍之外的鉆井作為標(biāo)準(zhǔn)井，采用已鉆井時(shí)深關(guān)系數(shù)據(jù)將疊前時(shí)間偏移地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到深度域。依據(jù)區(qū)域主要三級(jí)層序界面，沿垂直斷層走向方向過(guò)構(gòu)造主體部位的深度域地震剖面等比例構(gòu)建深度地質(zhì)模型。為便于準(zhǔn)確求取斷層陰影帶

圖3 南海東部地區(qū)A油田地質(zhì)模型和正演時(shí)間剖面Fig.3 Geological model and forward modeled seismic profile in time domain of A oilfield in the east of south China sea(a)地質(zhì)模型；(b)正演時(shí)間剖面

的時(shí)間域構(gòu)造畸變量，在地層傾角較小的情況下，可采用簡(jiǎn)化的水平層狀地質(zhì)模型，模型上、下盤層速度參數(shù)參考標(biāo)準(zhǔn)井結(jié)合埋深壓實(shí)校正取值，地質(zhì)模型如圖3(a)所示。

2)地震正演模擬：可采用自激自收的方式開展地震正演模擬，以避免采集、處理因素帶來(lái)的不確定性，正演時(shí)間地震剖面如圖3(b)所示，可直觀揭示斷層陰影帶構(gòu)造畸變總體特征。通過(guò)統(tǒng)計(jì)正演地震剖面斷層陰影帶各層界面地震同相軸反射時(shí)間相對(duì)于陰影帶范圍外的水平同相軸時(shí)間差，可進(jìn)一步明確斷層陰影帶內(nèi)各層的時(shí)間域構(gòu)造畸變量。

3)構(gòu)造成圖：基于上述方法過(guò)構(gòu)造主體部位構(gòu)建多條模型剖面開展地震正演，可揭示斷層陰影帶范圍內(nèi)時(shí)間域構(gòu)造畸變量平面分布特征和變化趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)畸變量散點(diǎn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行平面插值建立各層時(shí)間域構(gòu)造畸變量網(wǎng)格，用該網(wǎng)格對(duì)相應(yīng)層位的疊前時(shí)間偏移解釋成果進(jìn)行校正，并采用標(biāo)準(zhǔn)井的時(shí)深關(guān)系數(shù)據(jù)對(duì)各層校正后的時(shí)間域構(gòu)造網(wǎng)格進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，即可得到消除斷層陰影影響的深度域構(gòu)造。實(shí)際構(gòu)造解釋工作中，也可參照斷層陰影帶時(shí)間構(gòu)造畸變量正演分析結(jié)果，結(jié)合地層產(chǎn)狀趨勢(shì)開展陰影帶構(gòu)造校正解釋，然后基于校正解釋結(jié)果采用標(biāo)準(zhǔn)井時(shí)深關(guān)系進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換。

2.4 采集、處理、解釋一體化技術(shù)策略

斷層陰影帶的構(gòu)造落實(shí)需要找準(zhǔn)關(guān)鍵問(wèn)題，將采集、處理、解釋關(guān)鍵技術(shù)有機(jī)結(jié)合。在南海東部地區(qū)油氣勘探開發(fā)實(shí)踐中，針對(duì)斷層陰影帶構(gòu)造落實(shí)難點(diǎn)，建立了一體化的技術(shù)流程(圖4)，工作中可根據(jù)現(xiàn)有地震資料情況分階段有序開展：

1)基于疊前時(shí)間偏移成果地震數(shù)據(jù)，實(shí)際工作中，通常是老三維成果數(shù)據(jù)或二次三維處理的階段性成果數(shù)據(jù)，開展構(gòu)造解釋。并通過(guò)井、震資料結(jié)合開展地震正演研究，定量揭示斷層陰影帶時(shí)間構(gòu)造畸變特征，初步落實(shí)斷層陰影帶構(gòu)造形態(tài)，為后續(xù)地震資料處理提供相對(duì)合理的構(gòu)造趨勢(shì)約束，以提高偏移速度場(chǎng)精度。

2)在對(duì)現(xiàn)有老三維地震資料品質(zhì)分析基礎(chǔ)上，結(jié)合斷裂系統(tǒng)展布特征，設(shè)計(jì)二次三維采集方位及采集參數(shù)，以彌補(bǔ)老資料照明度低、信噪比低等問(wèn)題，開展二次三維地震資料采集。

3)對(duì)二次三維地震資料做去噪、鬼波壓制、去多次波、面元規(guī)則化等前置處理后與老三維地震資料結(jié)合，開展能量、時(shí)差、相位、頻率匹配處理，并將新、老兩批次資料進(jìn)行共中心點(diǎn)道集融合。然后基于層位、斷層約束開展偏移速度建模，并對(duì)雙方位融合地震資料開展偏移處理和剩余多次波衰減，最后通過(guò)雙方位剩余時(shí)差聯(lián)合分析對(duì)偏移速度場(chǎng)進(jìn)行修正，并結(jié)合井、震標(biāo)定反復(fù)迭代修正速度場(chǎng)，最終得到能同時(shí)滿足兩個(gè)方位道集拉平的各向異性速度場(chǎng)及融合資料疊前深度偏移成果。

圖4 采集、處理、解釋一體化技術(shù)流程Fig.4 Integrated technical process of seismic data acquisition, processing and interpretation

圖5 A油田M油層不同階段構(gòu)造成果圖Fig.5 Structural results of M reservoir in A oilfield at different stages(a)老三維地震資料構(gòu)造解釋成果圖；(b)地震正演研究指導(dǎo)下構(gòu)造成果圖；(c)老三維重處理地震資料構(gòu)造解釋成果圖；(d)雙方位融合處理地震資料構(gòu)造解釋成果圖

3 一體化技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

A油田是南海東部地區(qū)受斷層陰影影響較典型的油田之一，老資料疊前深度偏移處理過(guò)程中，基于常規(guī)時(shí)間域解釋層位約束構(gòu)建速度模型，斷層陰影帶地震同相軸的扭曲、錯(cuò)斷特征明顯，近斷層部位表現(xiàn)為同相軸總體下拉的趨勢(shì)(圖6(a))。該油田所在區(qū)域勘探開發(fā)實(shí)踐證實(shí)，斷層陰影帶上述地震反射特征均可能是地震假象。因斷層陰影帶老資料疊前深度偏移成果精度較低，采用對(duì)速度場(chǎng)精度相對(duì)不敏感的疊前時(shí)間偏移數(shù)據(jù)及解釋成果，井、震資料結(jié)合，在地震正演研究指導(dǎo)下開展陰影帶的構(gòu)造成圖。

圖6 老三維地震資料重處理前、后地震剖面Fig.6 Seismic section before and after reprocessing of old 3D seismic data(a)老三維地震資料重處理前地震剖面；(b)老三維地震資料重處理后地震剖面

圖7 新老資料處理成果剖面對(duì)比Fig.7 Seismic section comparison of new and old seismic data processing (a)老三維重處理地震資料成果剖面；(b)二次三維地震資料成果剖面；(c)雙方位融合處理地震資料成果剖面

基于老資料疊前深度偏移成果資料解釋得到構(gòu)造圖(圖5(a))，靠近斷層部位構(gòu)造下傾，地震正演研究指導(dǎo)的斷層陰影帶構(gòu)造成圖如圖5(b)所示，靠近斷層部位構(gòu)造抬升，儲(chǔ)量規(guī)模有擴(kuò)大的潛力。基于此，2017年在靠近斷層部位部署了X2井以落實(shí)斷層陰影帶構(gòu)造，該井實(shí)鉆證實(shí)構(gòu)造抬升，M主力油層X(jué)2井實(shí)鉆深度相對(duì)于疊前深度偏移老資料解釋成果偏淺22 m，相對(duì)于地震正演研究指導(dǎo)的構(gòu)造成圖成果偏深僅2 m?？梢?jiàn)基于地震正演研究指導(dǎo)的構(gòu)造成圖方法可基本落實(shí)斷層陰影帶總體構(gòu)造形態(tài)，為后續(xù)地震資料的處理提供相對(duì)合理的構(gòu)造導(dǎo)向約束。

為落實(shí)油田構(gòu)造，2018年初基于老三維地震采集數(shù)據(jù)，對(duì)A油田及周邊幾個(gè)鄰近的油田進(jìn)行了疊前深度偏移重處理。重處理過(guò)程中，基于正演研究指導(dǎo)下的階段性相對(duì)合理的構(gòu)造研究成果，采用層位、斷層約束更新偏移速度場(chǎng)，一定程度改善了斷層陰影帶疊前深度偏移成像效果，陰影帶同相軸扭曲、錯(cuò)斷和下拉假象都明顯減弱，過(guò)A油田構(gòu)造高部位老三維地震資料重處理前、后地震剖面如圖6所示。

為進(jìn)一步落實(shí)區(qū)域勘探潛力，2018年在A油田所在二級(jí)構(gòu)造帶采集了二次三維地震數(shù)據(jù)，采集方向與區(qū)域晚期控圈斷裂走向近似垂直，同時(shí)優(yōu)化了電纜長(zhǎng)度、震源能量等采集參數(shù)。采用與老三維地震資料重處理相同的處理流程，對(duì)二次三維采集地震數(shù)據(jù)開展了疊前深度偏移處理。同時(shí)結(jié)合老三維地震資料，采用上述方法將新、老兩批次不同方位采集的地震數(shù)據(jù)融合并開展了疊前深度偏移處理。二次三維成果資料較老資料重處理成果信噪比更高，深層地震反射波組特征更清晰，同相軸更連續(xù)，斷層陰影帶地震成像明顯改善。融合處理資料結(jié)合了兩批資料的優(yōu)點(diǎn)，斷層陰影帶和深層局部成像較二次三維資料又有一定改善(圖7)。對(duì)比老三維重處理地震資料和雙方位融合處理地震資料M油層解釋成果(圖5(c)、圖5(d))可見(jiàn)，靠近斷層部位陰影帶構(gòu)造抬升，兩者總體構(gòu)造形態(tài)一致。X2井實(shí)鉆深度相對(duì)于老資料重處理解釋成果偏深3 m，相對(duì)于雙方位融合處理解釋成果偏深1 m，表明雙方位融合處理對(duì)構(gòu)造細(xì)節(jié)的落實(shí)更趨真實(shí)，為油田儲(chǔ)量評(píng)價(jià)及開發(fā)方案部署提供借鑒。

4 結(jié)論

1)南海東部地區(qū)部分區(qū)帶老三維地震資料采集方位與新近系控圈斷層走向方向近似平行，垂直于斷層走向方向照明度不足，沿?cái)鄬幼呦蚝蛢A向方向速度各向異性特征突出，斷層陰影帶地震偏移成像受采集照明度和偏移速度場(chǎng)精度制約，難以呈現(xiàn)真實(shí)構(gòu)造特征。

2)針對(duì)目標(biāo)的地震正演研究可揭示斷層陰影帶構(gòu)造畸變特點(diǎn)，落實(shí)構(gòu)造趨勢(shì)，為斷層陰影帶偏移速度場(chǎng)構(gòu)建提供正確的構(gòu)造導(dǎo)向約束，提高偏移場(chǎng)速度精度，從而改善疊前深度偏移成像效果。

3)垂直于新近系控圈斷層走向方向開展二次三維地震資料采集可顯著提高斷層陰影帶照明度，與老三維地震資料聯(lián)合，通過(guò)新、老兩批次采集的三維地震數(shù)據(jù)融合處理，可有力改善斷層陰影帶成像效果，進(jìn)一步提高陰影帶疊前深度偏移成像精度，落實(shí)構(gòu)造細(xì)節(jié)。