劉軍 ，劉道理 ，鄒雅銘 ，白海軍 ，張文珠 ，王清輝 ，王國權(quán)

1 中海石油深海開發(fā)有限公司，深圳 518054

2 中海石油(中國)有限公司深圳分公司，深圳 518054

3 中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與工程全國重點實驗室，北京 102249

4 中國石油大學(xué)（北京）CNPC物探重點實驗室，北京 102249

0 引言

我國南海珠江口盆地經(jīng)過多年的油氣勘探開發(fā)，是海上重要的油氣資源盆地，所發(fā)現(xiàn)的油田及含油構(gòu)造主要分布于惠州、恩平、陸豐、西江、白云等富烴凹陷及其周邊地區(qū)[1]。目前，急需向中深層開拓新的勘探領(lǐng)域，對于古潛山油氣藏的勘探，已經(jīng)成為珠江口盆地油氣勘探的重要目標(biāo)方向。此外，惠州凹陷已經(jīng)成功鉆遇到花崗巖潛山油藏，為下一步在古潛山進(jìn)行油氣勘探提供依據(jù)?；葜莅枷莸墓艥撋接蜌獠貎又饕獮榱芽p性儲層，發(fā)育有成組縫、網(wǎng)狀縫和孤立縫等不同類型的裂縫。但古潛山油藏埋藏深度大，已鉆遇井少，鉆井、測井等資料相對匱乏，對于潛山內(nèi)幕油氣藏勘探評價相當(dāng)不利，因此，如何充分利用地震資料開展裂縫發(fā)育的優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測以降低勘探風(fēng)險，成為古潛山油氣勘探重要的研究難點[2]。

古潛山內(nèi)幕成像最重要的特征是其明顯的雜亂復(fù)合反射特征，這與古潛山內(nèi)幕空間分布規(guī)律性差、橫向變化大有關(guān)，是受不同尺度斷裂帶空間展布特征所控制的。作為一種常見的油氣儲集空間和運移通道，裂縫引起的最重要的特征即是地震各向異性[3-6]，其強弱可用地震各向異性參數(shù)來表征[7]。針對地震各向異性的研究，早期Crampin等分析研究了方位各向異性的特征[8-11]。后來，Thomsen[12]，Hudson[13-15]和Schoenberg等[16-18]分別建立了能夠表征裂縫介質(zhì)的巖石物理模型，為研究疊前地震各向異性(Amplitude versus azimuth, AVAz)奠定了基礎(chǔ)。因此，通過利用疊前方位各向異性特征進(jìn)行疊前各向異性反演，可以針對裂縫性儲層進(jìn)行表征。Rüger給出了HTI介質(zhì)下弱各向異性參數(shù)表示的疊前反射系數(shù)近似方程[19-20]，該公式廣泛應(yīng)用于裂縫性儲層預(yù)測中。通過將HTI介質(zhì)下的Rüger公式進(jìn)行簡化，可以實現(xiàn)對于含噪地震數(shù)據(jù)中反演得到彈性參數(shù)及各向異性梯度項[21]。但Rüger近似方程存在兩點顯著的缺陷：一是反演獲得的各向異性梯度不能確定其正負(fù)號[21]；二是Rüger近似方程求解時會對其高階項忽略不計，這就導(dǎo)致反演得到的值僅僅是在小角度入射時的一個近似解。為了解決這一問題，一般采用付立葉分析技術(shù)對疊前地震反射數(shù)據(jù)進(jìn)行方位分解[22-23]，進(jìn)而得到表示為裂縫方位角和與各向異性強度相關(guān)的付立葉系數(shù)值。因此，可以利用該方法分析HTI介質(zhì)的疊前各向異性特征，并確定不同充填流體的裂縫參數(shù)與各向異性的響應(yīng)特征關(guān)系[24-26]。Downton等首先分析了付立葉系數(shù)的展開形式以及展開階數(shù)的幅值大小以削弱噪聲的影響，并研究了付立葉系數(shù)與各向異性的關(guān)系[27]。在利用付立葉系數(shù)展開得到各向異性參數(shù)的反演方法中，可采用兩步法疊前各向異性反演[25-26]，即在獲得分角度分方位彈性阻抗的基礎(chǔ)上，利用付立葉系數(shù)公式提取得到付立葉系數(shù)以表征地下裂縫密度的發(fā)育情況，該方法在實際數(shù)據(jù)應(yīng)用中與傳統(tǒng)方法相對比，取得了較好的效果。國內(nèi)外學(xué)者逐步將付立葉系數(shù)應(yīng)用于各向異性參數(shù)反演的流程中，使得它能夠反演得到一個穩(wěn)定的描述裂縫屬性的結(jié)果，為裂縫刻畫提供準(zhǔn)確的各向異性參數(shù)信息。

研究表明，利用疊前各向異性參數(shù)反演進(jìn)行裂縫性儲層預(yù)測，需要有相對較寬的疊前方位道集數(shù)據(jù)。但是，海上油氣勘探主要采用拖纜地震采集和成像處理[28]，通常成像處理后不輸出方位道集數(shù)據(jù)。同時，由于常規(guī)的海上拖纜地震數(shù)據(jù)屬于窄方位(橫縱比小于0.5)采集，對于后續(xù)進(jìn)行方位各向異性特征進(jìn)行反演和儲層表征，具有一定的難度[29-32]。因此，如何利用有限方位采集的地震資料進(jìn)行各向異性特征研究，為后續(xù)的裂縫預(yù)測提供可靠的數(shù)據(jù)成為亟需解決的問題。目前已有一些針對性的方法用于提高裂縫預(yù)測技術(shù)在窄方位地震數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果，主要包括了改善窄方位地震數(shù)據(jù)品質(zhì)和發(fā)展特定的窄方位角裂縫預(yù)測技術(shù)兩種思路。2015年蘇世龍等利用限炮檢距和五維插值的方法改善了窄方位資料中不同炮檢距和方位角分布不均勻的問題[29]。同年，羅輯等發(fā)展了一種只需兩組方位角和入射角的彈性阻抗反演方法，一定程度上降低了對方位角的要求，在裂縫型儲層中的流體識別取得了一定的應(yīng)用效果[30]。熊曉軍等提出了一種利用窄方位數(shù)據(jù)中AVO振幅的差異定量表征裂縫密度的方法，該方法規(guī)避了利用窄方位地震數(shù)據(jù)開展AVAz反演的不穩(wěn)定性，實現(xiàn)了利用振幅差異的統(tǒng)計特性定量表征地下裂縫分布[31]。在此基礎(chǔ)上，熊曉軍等又通過引入網(wǎng)格聚類方法，增強裂縫空間分布的連續(xù)性特征[32]。

為了解決上述問題，本文開展了基于窄方位海上拖纜數(shù)據(jù)的成像處理技術(shù)探索，利用基于成像點局部角度域成像處理增加窄方位拖纜地震數(shù)據(jù)的方位信息，并輸出得到角度域的全方位道集數(shù)據(jù)。輸出的全方位反射角道集的分析結(jié)果表明，處理后的地震資料方位角信息更加豐富，完全滿足利用疊前各向異性反演開展裂縫預(yù)測的要求。同時在基于HTI介質(zhì)模型的縱波反射系數(shù)方位各向異性特征理論分析的基礎(chǔ)上，選取珠江口盆地HZ目標(biāo)區(qū)進(jìn)行應(yīng)用研究，實現(xiàn)了利用各向異性梯度反演對地下裂縫密度的預(yù)測。

1 方法原理

制約海上窄方位地震資料開展裂縫預(yù)測的關(guān)鍵，在于特定的炮檢組合方式使得方位角集中于拖纜采集的方向。因此，從常規(guī)的疊前成像道集數(shù)據(jù)中很難觀察到AVAz特征。利用數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)(如五維插值)可以有效地改善因采集條件限制引起的地震數(shù)據(jù)空間分布能量差異問題。但是，對于利用海上拖纜采集得到的窄方位地震數(shù)據(jù)，由于地下地質(zhì)體只能接收到來自單方向的照明，數(shù)據(jù)規(guī)則化方法并不能從根本上解決缺失方位的成像問題。而且，目前獲得的分方位疊前地震資料中成像點信息受空間采樣率、偏移孔徑和偏移速度等因素的影響，可能并非來自地下同一成像點[33]。

1.1 局部角度域(LAD)成像處理方法

考慮到方位各向異性是針對地下同一成像點的特征，利用局部角度域(Local Angle Domain, LAD)對地下真實反射點進(jìn)行全方位成像，能在窄方位采集數(shù)據(jù)中挖掘出更豐富的方位信息?；贚AD的全方位成像技術(shù)是在利用全方位網(wǎng)格層析成像等方法獲得高精度速度模型的基礎(chǔ)上，通過射線追蹤技術(shù)將地面的炮檢關(guān)系映射到地下LAD域內(nèi)并實現(xiàn)全方位的成像。局部角度域的概念來自于局部坐標(biāo)系，由于地下介質(zhì)的復(fù)雜性，炮點-檢波器的相對位置(即傳統(tǒng)的全局域)并不能代表地下波場入射時的真實方位角，因此，描述成像點附近小范圍內(nèi)射線的入射和散射情況才能更有效地提升地震成像精度。在LAD域內(nèi)，入射射線和反射射線組成了射線對，射線對法線的傾角和方位角以及射線對夾角的開角和方位角都被唯一地記錄下來。

圖1 為地表震源和檢波器的相對位置關(guān)系映射到地下LAD域的示意圖，LAD域內(nèi)每個成像點可以根據(jù)由入射射線和反射射線組成的射線對所對應(yīng)的法線傾角、方位角、開角以及射線對所在平面的方位角唯一地確定。因此，基于LAD的全方位成像疊前道集中某一時刻t的地震數(shù)據(jù)，可以表示成4 個極坐標(biāo)分量，其與炮檢相對位置關(guān)系的映射系數(shù)表示為：

圖1 成像點局部角度域與地表炮檢相對位置關(guān)系映射示意圖Fig. 1 Mapping diagram of the relation between the local Angle domain of the imaging point and the relative location of surface detection

其中，B為地表炮檢相對位置關(guān)系劃分的地震數(shù)據(jù)，S和R表示地表震源和檢波器的位置，D為LAD域內(nèi)的成像結(jié)果，M為LAD域內(nèi)的成像點，σ1、σ2、φ1和φ2分別表示射線對的法線傾角、法線方位角、開角及射線對夾角的開方位角。

將全局坐標(biāo)映射到局部角度域的過程稱為LAD正變換， Koren和Ravve給出了詳細(xì)的討論[34]。LAD正變換是將之前由慢度方向定義的射線對轉(zhuǎn)換為LAD域的4 個角度信息，變換過程中除了射線對的夾角(即開角)在兩種坐標(biāo)系中保持不變外，其余3 個角度的表達(dá)均與坐標(biāo)變換后的結(jié)果有關(guān)。LAD域內(nèi)射線對夾角

其中，A為轉(zhuǎn)換矩陣，和分別表示全局坐標(biāo)域內(nèi)入射射線和反射射線的慢度方向，βin和βre表示對應(yīng)射線相速度和軸向縱波速度的比值。根據(jù)公式(2)可以確定射線對夾角法線的傾角和方位角，而射線對的開角不變，射線對夾角的開方位角余弦cosγ2可以表示為零方位角和開角偏移投影的內(nèi)積：

其中，Nloc為經(jīng)坐標(biāo)變換后LAD域中的正北向量，nrays為射線對法線，?p為開角偏移量。

目前的偏移類算法主要包括全波偏移和漸進(jìn)近似偏移，前者主要圍繞波動方程展開，如逆時偏移等；后者則以射線理論為基礎(chǔ)，如克?；舴蚱频萚33]?；贚AD域的全方位偏移成像方法仍是射線驅(qū)動的，同克?；舴蚱崎g的差別并不如全波偏移和漸進(jìn)近似偏移之間的差異顯著?；贚AD域的全方位偏移成像在由全局坐標(biāo)映射到LAD域的過程同樣依賴于射線追蹤。傳統(tǒng)的克?；舴蚱品椒ㄊ窃诖_定地表炮點和檢波點的位置后，通過射線追蹤技術(shù)對未偏移的道集數(shù)據(jù)計算每個設(shè)定的散射點成像時間，并輸出最終的成像結(jié)果。該方法主要是沿著繞射波軌跡對振幅求和，將同一個偏移距域內(nèi)的道集數(shù)據(jù)疊加生成偏移剖面。這種做法導(dǎo)致的一個明顯的問題是，在將CMP道集分選成共偏移距域后，雖然不同偏移距數(shù)據(jù)間相互是獨立的，但在同一個偏移距域的道集數(shù)據(jù)，其射線路徑也是有顯著區(qū)別的。在大多數(shù)情況下，克?；舴蚱埔罁?jù)最大能量標(biāo)準(zhǔn)選擇一條射線作為炮檢間能量傳播的路徑，這種做法明顯忽略了地震波傳播的多路徑特性。因此，利用傳統(tǒng)偏移方法獲得的OVT道集，其方位角的定義并非根據(jù)地下成像點所對應(yīng)的入射射線的方位，而是根據(jù)地表的炮檢相對關(guān)系直接定義的，來自地表的方位信息也并不能真實地反映地下成像點所對應(yīng)方位角的變化特征。

如圖2 所示，圍繞地下同一成像點的兩對炮檢組合S1-R1和S2-R2具有相同的偏移距，且代表方位角的相對位置關(guān)系也完全相同，在傳統(tǒng)的OVT道集定義中會被分入同一扇區(qū)內(nèi)。但是，從圖2 中可以看出，在成像點附近兩對炮檢組合在LAD域內(nèi)其方位角存在著較大的差異，存在φ1>φ2的關(guān)系。假設(shè)在成像點附近S2-R2對應(yīng)的射線對所在的平面平行于x方向，即LAD域中的方位角φ2與根據(jù)地表相對位置關(guān)系定義的方位角相同，那么利用全方位偏移成像后的數(shù)據(jù)中完全有能力提取更大方位角的地震數(shù)據(jù)。

圖2 反射點角度和地表炮檢關(guān)系對方位的定義差別Fig. 2 Reflection point Angle and surface detection are related to the difference in the definition of each other’s location

由于地下的每一個成像點，都在射線追蹤后存儲了關(guān)于該深度位置的全局坐標(biāo)和LAD域內(nèi)的4 個角度信息共七個變量，對于海量的地震數(shù)據(jù)而言，這會耗費大量的計算機資源。為了降低地震成像的運算要求，一般會通過積分運算減少參數(shù)，通過對不同角度的積分可以選擇偏移成像輸出共反射角道集或共傾角道集的結(jié)果，其原理如下：

其中，Dσ和Dφ分別代表映射結(jié)果分解后的全方位傾角道集和全方位反射角道集，W為對應(yīng)的積分權(quán)重，L為經(jīng)過預(yù)處理后的輸入數(shù)據(jù)，H為傾斜因子。公式(4)即為LAD域中全方位偏移成像的過程，這與克?；舴蚱浦械寞B加原理相似[34]。

輸出的全方位傾角道集，是對開角和開方位角積分得到的，是關(guān)于射線對法線傾角和方位角的函數(shù)。在傾角道集中，每個同相軸對應(yīng)的射線都具有相同的視反射面和不同的開角，因此同時包含了鏡像能量和散射能量，其中鏡像能量主要突出地層的連續(xù)性特征，而散射能量主要突出地下繞射點的能量。因此，通過調(diào)整兩種能量的加權(quán)方式，即可突出這兩種能量在地震成像中的作用，分別加強連續(xù)性地層和斷層、斷裂等地質(zhì)結(jié)構(gòu)的成像特征。利用從疊后偏移數(shù)據(jù)中提取的傾角、方位角等構(gòu)造屬性，即可實現(xiàn)對共傾角道集中反射和散射能量的分離。鏡像加權(quán)和散射加權(quán)成像的結(jié)果可以表示為：

其中，f(M,σ1,σ2)為權(quán)重因子。

而利用全方位偏移成像輸出的共反射角道集，有著更加豐富的方位角和反射角信息，是真正意義上的三維道集，可以實現(xiàn)各向異性疊前反演及裂縫預(yù)測，解決窄方位拖纜數(shù)據(jù)中傳統(tǒng)方位角定義對寬方位振幅分析的限制。此外，在全方位反射角道集中提取的剩余時差信息還可以作為網(wǎng)格層析的輸入數(shù)據(jù)以開展高精度的深度域速度建模，此處不再贅述。

1.2 HTI介質(zhì)各向異性特征

Rüger系統(tǒng)地闡述了HTI介質(zhì)反射系數(shù)公式，通過上、下層介質(zhì)縱橫波速度、密度、各向異性參數(shù)以及入射角、方位角等信息來直觀展現(xiàn)反射系數(shù)受儲層參數(shù)的影響[20]，其公式如下：

式中，θ和?分別代表入射角和方位角；定義Z=ρV P0，因此，上述公式中?X、X(X為α、β、G等參數(shù))具有相同的運算法則。式中，α，β和G是與縱橫波直接關(guān)聯(lián)的參數(shù)項，有如下表達(dá)形式：

Downton等人將縱波反射系數(shù)近似公式可以整理成的付立葉級數(shù)的形式[21]：

同時，結(jié)合Rüger近似方程在小角度入射的情況下，可以舍棄高階項，整理為兩項Rüger公式，其具體形式如下：

其中，g=μ b/(λb+2μb)，r= 1 -2g。對于反射系數(shù)的付立葉級數(shù)形式的可行性，已有多位學(xué)者進(jìn)行分析，本文在此不做贅述。下面僅考慮裂縫型儲層的各向異性參數(shù)、裂縫密度與入射角、方位角之間的關(guān)系，具體的參數(shù)信息可以參見表1。

表1 模型參數(shù)Table 1 Model parameters

根據(jù)不同的各向異性參數(shù)模型組合建立單界面模型，通過模擬得到了方位角分別為0°、45°、90°和135°的PP 波反射系數(shù)的變化規(guī)律，如圖3 所示。圖3 中的模擬結(jié)果表明，當(dāng)方位角不發(fā)生改變時，縱波反射系數(shù)隨入射角的變化而改變，其總體的變化趨勢受到各向異性參數(shù)組合所決定。同時，在不同的方位角下，隨著偏移距的增加，縱波反射系數(shù)之間的差異也會逐漸增大，可觀察到大角度入射的情況下各向異性特征較為明顯。且入射的方位角與90°方位呈現(xiàn)軸對稱現(xiàn)象，即45°和135°的縱波反射系數(shù)相重合。

圖3 P波反射系數(shù)隨入射角變化圖Fig. 3 P-wave reflection coefficient versus incident angle

為了分析縱波反射系數(shù)隨方位角的變化規(guī)律，同樣采用上文表中的單界面模型進(jìn)行模擬，通過固定入射角分別為0°、10°、20°、30°，得到如圖4 所示的結(jié)果。從圖4 中可以看出，當(dāng)入射角為定值時，縱波反射系數(shù)在方位角為0°、90°和180°處出現(xiàn)極值。這一特征能夠有效地尋求儲層裂縫的空間展布，從而實現(xiàn)對裂縫型儲層的進(jìn)一步描述。

圖4 P波反射系數(shù)隨方位角變化圖Fig. 4 P-wave reflection coefficient versus azimuth

為模擬HTI介質(zhì)AVAz響應(yīng)，采用表1 中的縱橫波速度、密度參數(shù)，設(shè)定各向異性參數(shù)均為0.1，其響應(yīng)特征隨入射角、方位角的變化趨勢如圖5 所示。由模擬結(jié)果可知，當(dāng)任選一個方位角入射時，縱波反射系數(shù)隨著入射角增加受到HTI介質(zhì)的影響越大；當(dāng)入射角為一定值時，縱波反射系數(shù)在方位角0°-360°呈現(xiàn)周期性的變化特征。以一個周期內(nèi)的變化為例，方位角在0°至90°時，縱波反射系數(shù)的強度是逐漸減弱的，方位角在90°至180°時，縱波反射系數(shù)的強度是逐漸增強的。因此，地震數(shù)據(jù)采集過程中，由于不同的方位角和不同的入射角對HTI介質(zhì)儲層的響應(yīng)有所不同，因而通過對多方位地震數(shù)據(jù)分析并提取不同入射角、方位角下的響應(yīng)特征，有助于后續(xù)對巖石彈性特征、裂縫走向、裂縫密度及流體性質(zhì)等諸多目標(biāo)儲層特征加以預(yù)測分析。

圖5 HTI介質(zhì)地震AVAZ響應(yīng)Fig. 5 The response of AVAz with HTI medium

Hudson理論與線性滑動模型是目前描述裂縫介質(zhì)最常見的兩種巖石物理模型。Hudson理論通過引入包裹體定義了裂縫密度這一概念，但很難直接與各向異性參數(shù)產(chǎn)生聯(lián)系，因此，一般借助Schoenberg模型來建立這一關(guān)系。Schoenberg模型通過引入法向弱度?N和切向弱度?T的概念來描述平行和垂直于裂縫面的彈性差值。根據(jù)Shaw和Sen的理論，在裂縫為干裂縫或完全含氣的狀態(tài)下，Schoenberg模型的裂縫參數(shù)同裂縫密度間的關(guān)系可以表示為：

其中，e為裂縫密度，g為橫縱波速度比的平方。在含油或水的狀態(tài)下，

根據(jù)Thomsen弱各向異性理論和Schoenberg模型的彈性矩陣表達(dá)，可以進(jìn)一步獲得各向異性參數(shù)與法向弱度和切向弱度的關(guān)系：

據(jù)此，可以大致得到各向異性參數(shù)同裂縫密度間的線性關(guān)系。

結(jié)合Hudson薄硬幣狀裂隙模型和Schoenberg線性滑動模型，圖6 展示了不同裂縫密度對HTI介質(zhì)地震AVAz響應(yīng)的影響。圖6 中a～d分別代表了裂縫密度為0.005，0.05，0.1 和0.15 時的縱波反射系數(shù)AVAz響應(yīng)特征情況。由圖所示，儲層各向異性特征隨著裂縫密度增加而增大，小角度入射時縱波反射系數(shù)受到各向異性參數(shù)影響較小，基本不隨方位角產(chǎn)生周期性變化規(guī)律；大角度入射時縱波反射系數(shù)受到各向異性參數(shù)影響更為明顯，展現(xiàn)出隨方位角變化的周期性規(guī)律。

圖6 HTI介質(zhì)不同裂縫密度的地震AVAz響應(yīng)Fig. 6 The response of AVAz under different fracture densities in HTI medium

目標(biāo)儲層裂縫通常被認(rèn)為是流體的運移通道，有效提高了儲層的滲透率。因此考慮對裂縫型儲層進(jìn)行勘探時，詳細(xì)分析裂縫的空間展布顯得尤為重要，這與裂縫型儲層的產(chǎn)量有直接聯(lián)系。早期借用地震勘探手段來探尋裂縫的多是定性的預(yù)測，主要以裂縫的不連續(xù)性為基礎(chǔ)，采用疊前地震繞射波成像方法或疊后幾何地震屬性的方式。隨著勘探精度的不斷深入，根據(jù)地震方位各向異性來預(yù)測中尺度裂縫逐漸成為裂縫型儲層的必經(jīng)之路，包括利用橢圓擬合獲得裂縫密度和方向，進(jìn)一步探究方位各向異性屬性，以及利用方位疊前地震資料定量反演裂縫參數(shù)等。近年來，結(jié)合Schoenberg 線性滑動模型理論開展的一系列各向異性反演在儲層的裂縫預(yù)測中取得了良好的應(yīng)用效果。

2 實際數(shù)據(jù)應(yīng)用

下面以實際工區(qū)數(shù)據(jù)為例，說明本文方法的有效性。研究區(qū)位于南海北部珠江口盆地，現(xiàn)有的地質(zhì)認(rèn)識表明該區(qū)域成藏條件優(yōu)越，在上構(gòu)造層珠江珠海組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個油氣田，同時研究區(qū)潛山圈閉發(fā)育，毗鄰生烴超壓帶，成藏條件優(yōu)越，因此具有很大的勘探潛力[35]。該工區(qū)的疊加地震數(shù)據(jù)剖面如圖7 所示，剖面中潛山上覆層響應(yīng)較為連續(xù)，成層狀結(jié)構(gòu)明顯，但中深層潛山內(nèi)幕響應(yīng)復(fù)雜，常表現(xiàn)為連接潛山內(nèi)部與潛山頂?shù)牟灰?guī)則的折線，且在橫向上區(qū)域性特征明顯，既有大面積的、較強的地震雜亂反射響應(yīng)區(qū)，也有無明顯構(gòu)造響應(yīng)的弱反射帶分布其中。通過圖7 可以看出，潛山頂與上覆巖層之間的界面間存在明顯的強反射，且表現(xiàn)出一個“復(fù)波”特征；同時潛山內(nèi)部地震反射特征在橫向上看連續(xù)性較低，表現(xiàn)為“雜亂”的地震同相軸特征。

圖7 潛山頂部地震反射特征Fig. 7 Seismic reflection characteristics at the top of buried hill

由測井?dāng)?shù)據(jù)獲得的X1 井綜合柱狀圖如圖8a所示。目標(biāo)潛山處的巖性主要以花崗巖、閃長巖、淺變質(zhì)巖和片麻巖等幾類巖性為主。結(jié)合圖8a、b可以看出，Z2 層位處的潛山頂界面附近主要為風(fēng)化裂縫帶，以低頻、強振幅，較為連續(xù)的反射呈現(xiàn)，Z2 層位下的潛山內(nèi)幕裂縫帶，主要以低頻、中強振幅、雜亂反射為主；基底多為中酸性侵入巖花崗巖類，對應(yīng)Z2層位下的透明地震相，也存在傾角較陡的連續(xù)層狀地震相[36]。圖8(b)為潛山內(nèi)幕裂縫帶的成像測井資料，通過分析對比能夠了解到，連續(xù)縫主要為構(gòu)造成因，不連續(xù)縫主要為成巖成因，一般由侵入巖體中的流體混入后冷凝收縮導(dǎo)致的。從成像資料中不難判斷，潛山內(nèi)幕儲層裂縫較為發(fā)育，淺中層以流體侵入導(dǎo)致的不連續(xù)縫為主，深層以構(gòu)造運動導(dǎo)致的連續(xù)縫為主要類型。

圖8 X1 井測井?dāng)?shù)據(jù) (a) X1 井綜合柱狀圖；(b) 潛山內(nèi)幕成像測井資料Fig. 8 Well X1 logging data (a) composite columnar section; (b) imaging logging data

為了更好的理解目標(biāo)區(qū)古潛山的地震數(shù)據(jù)響應(yīng)特征，需結(jié)合測井?dāng)?shù)據(jù)對其進(jìn)行有效的劃分。在測井資料中，古潛山界面下不同相帶的縱波速度及密度仍表現(xiàn)出了明顯的差異，但地震資料中潛山內(nèi)地震反射特征表現(xiàn)為橫向連續(xù)性差，沒有明顯的分界面。根據(jù)井上趨勢分析并結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造認(rèn)識，可以將趨勢異常段劃分為5 部分，其中Ⅳ定義為潛山頂，V定義為潛山內(nèi)幕，潛山內(nèi)幕中綠色框內(nèi)的P波阻抗異?？梢砸暈轱L(fēng)化帶與內(nèi)幕裂縫帶的分界面。這是由于風(fēng)化淋濾帶對原狀地層的剝蝕明顯，容易發(fā)生擴徑，井徑曲線表現(xiàn)為異常增大，而在新鮮基巖帶內(nèi)，由于花崗巖成分的穩(wěn)定，測井曲線的形態(tài)均較為平直。具體劃分結(jié)果如圖9 所示，其中的黑線為井上數(shù)據(jù)隨深度變化的一般趨勢，紅線為X1 井中P波阻抗隨深度的變化趨勢。井震聯(lián)合分析結(jié)果表明X1 井的波阻抗數(shù)據(jù)隨深度變化趨勢并不是簡單的線性增加，在某些深度范圍內(nèi)存在明顯的異常，這對于潛山內(nèi)幕儲層特征的整體認(rèn)識很有幫助。

圖9 潛山構(gòu)造劃分Fig. 9 Structural division of buried hill

由于常規(guī)的海上拖纜地震數(shù)據(jù)屬于窄方位采集，其特定的炮檢組合方式使得方位角集中于拖纜采集的方向，海上數(shù)據(jù)資料的特殊性限制了開展裂縫預(yù)測的實際效果。對于后續(xù)利用方位各向異性特征進(jìn)行反演和儲層表征時，同樣存在一定的難度。因此，在傳統(tǒng)的處理流程中，從常規(guī)的疊前成像道集數(shù)據(jù)中很難觀察到明顯的AVAz特征。為了對后續(xù)裂縫預(yù)測提供可靠的數(shù)據(jù)，本文針對目標(biāo)區(qū)地震數(shù)據(jù)資料，利用有限方位采集的地震資料進(jìn)行各向異性特征研究。利用基于成像點局部角度域成像處理增加窄方位拖纜地震數(shù)據(jù)的方位信息，以此為基礎(chǔ)輸出得到角度域全方位道集數(shù)據(jù)。利用全方位偏移成像輸出的共反射角道集，有著更加豐富的方位角和反射角信息，是真正意義上的三維道集，可以實現(xiàn)各向異性疊前反演及裂縫預(yù)測。具體的技術(shù)流程如圖10 所示。

圖10 處理技術(shù)思路及流程圖Fig. 10 Processing technical and flow charts

圖11 展示的為全方位網(wǎng)格層析成像剩余譜效果對比[37]，圖11a為層析成像前剩余譜，圖11b為層析成像后剩余譜。圖12 為偏移參數(shù)測試及全方位速度場更新后的結(jié)果。利用圖12 得到的結(jié)果進(jìn)行全方位道集處理，處理后的結(jié)果如圖13 所示。圖13b中按30°的間隔劃分為12 個不同方位的扇區(qū)，其中每個扇區(qū)的地震道又按反射角從小到大排列，顯示范圍為0°～60°。觀察所有12 個扇區(qū)的分方位地震數(shù)據(jù)，不難發(fā)現(xiàn)其成像結(jié)果基本對稱，符合各向異性的反射振幅特征變化。圖13c～d分別為全方位偏移成像輸出的全方位反射角道集和分反射角顯示的結(jié)果，反射角每5°劃分為一個扇區(qū)，扇區(qū)內(nèi)道集按方位角排列。觀察圖13d可知，全方位偏移處理后深層的反射角不超過30°，且隨著反射角增大，方位角信息缺失也愈加嚴(yán)重，這是因為窄方位采集導(dǎo)致原始地震數(shù)據(jù)的照明范圍集中在拖纜方向，根據(jù)全方位偏移成像的原理，在小傾角尚能保持完整的方位信息，但隨著照明深度增加，傾角變大，垂直于拖纜方向的方位角范圍內(nèi)射線傳播難免受限。圖14 為基于局部角度域的全方位偏移成像處理后工區(qū)內(nèi)地震數(shù)據(jù)方位信息的變化，其中圖14a為原始地震數(shù)據(jù)的玫瑰圖，方位角和偏移距分別為第一和第二關(guān)鍵字，可以明顯觀察到原始地震數(shù)據(jù)的方位角集中在拖纜方向；圖14b為處理后地震數(shù)據(jù)的圖，需注意的是，由于全方位偏移成像是在傾角域處理的，因此方位角和傾角分別是第一和第二關(guān)鍵字，處理后方位角明顯拓寬，各向異性特征明顯，成像道集已經(jīng)具備分析VVAz和AVAz的能力。

圖11 全方位層析成像效果對比Fig. 11 Comparison of the effect about azimuth tomography

圖12 偏移參數(shù)測試及全方位速度場更新Fig. 12 Test offset parameter and update the azimuth velocity field

圖13 全方位道集處理結(jié)果Fig. 13 Azimuth angle traces processing results

圖14 基于LAD域的成像處理前后地震數(shù)據(jù)方位信息的變化Fig. 14 Changes of azimuth before and after processing based on LAD domain

為了更好的驗證本文方法的有效性，將處理后的全方位傾角道集數(shù)據(jù)輸出疊加地震剖面，同傳統(tǒng)的克?；舴蚱平Y(jié)果對比如圖15 所示。重處理前后地層深部構(gòu)造成像并未發(fā)生大的變化，但可以明顯觀察到處理后的地震剖面上斷點更為清晰，斷距更加明顯，假斷裂成像基本消除，潛山內(nèi)幕成像特征更清晰。

圖15 不同方法的成像結(jié)果對比Fig. 15 Comparison of imaging results of different methods

圖13 ～圖15 的分析已經(jīng)驗證了基于LAD域的全方位偏移成像處理可以有效拓寬窄方位地震數(shù)據(jù)的方位角方位，并且有效提升成像效果。利用寬方位的地震反射道集數(shù)據(jù)，開展各向異性反演對潛山內(nèi)幕的裂縫發(fā)育進(jìn)行評估，以降低后續(xù)勘探風(fēng)險。圖16a為全方位道集數(shù)據(jù)疊加地震剖面，圖16b為反演獲得的裂縫密度結(jié)果?；贏VAz的裂縫預(yù)測結(jié)果與前期井震聯(lián)合分析的結(jié)果較為一致，即潛山內(nèi)幕裂縫發(fā)育多集中在風(fēng)化淋濾帶，屬于優(yōu)勢儲層發(fā)育帶，這對于拓展珠江口盆地勘探空間具有極為重要的意義。

圖16 全方位道集數(shù)據(jù)疊加剖面和裂縫密度反演剖面Fig. 16 Azimuth angle traces stack profile and the inversion result of fracture density

3 結(jié)論與認(rèn)識

海洋拖纜地震數(shù)據(jù)受限于其采集方式，往往不能得到良好的寬方位地震數(shù)據(jù)信息。本文選取珠江口盆地潛山油氣藏勘探區(qū)的實際數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用研究，針對拖纜采集的固有缺陷，開展了地下成像點局部角度域的成像處理技術(shù)探索。利用基于成像點局部角度域成像處理技術(shù)，有效增加了窄方位拖纜地震數(shù)據(jù)的方位信息，全方位反射角度道集上由各向異性引起的剩余時差明顯，能夠有效應(yīng)用于后續(xù)的裂縫型儲層表征。研究表明，處理后的全方位道集數(shù)據(jù)極大地提升了現(xiàn)有窄方位地震數(shù)據(jù)對目標(biāo)裂縫型潛山儲層的勘探能力，有效規(guī)避了前期的勘探風(fēng)險。同時，地下成像點局部角度域成像處理結(jié)果對潛山裂縫發(fā)育區(qū)具有清晰的成像效果，利用角度域全方位道集數(shù)據(jù)能夠反演得到有效表征裂縫發(fā)育情況的參數(shù)，進(jìn)而確定裂縫發(fā)育的優(yōu)質(zhì)目標(biāo)區(qū)。但該方法相較于傳統(tǒng)的克?；舴蚱?，計算成本較高，而玫瑰圖的分析結(jié)果也表明，深層的方位角拓寬仍受限于實際的射線傳播路徑。