純縱波提取技術在大民屯凹陷砂礫巖體儲層預測中的應用

徐振旺，王曉光，雷文文

朱孔斌，郭峰，劉太偉

(中石油遼河油田分公司勘探開發研究院，遼寧 盤錦 124010)

大民屯凹陷位于遼河坳陷東北部，面積約為800km2，是一個“小而肥”的富油氣凹陷[1,2]。在凹陷發育早期(古近系沙河街組四段(以下簡稱“沙四段”)沉積時期)，西側隆起區物源入湖，在湖盆邊緣凹槽區形成了一系列朵狀扇三角洲，由南向北依次為前進、平安堡、安福屯、興隆堡和三臺子5大扇體。扇體直接入湖，與烴源巖緊密接觸，優勢巖相有利于油藏的形成[3]。沙四段是大民屯凹陷最主要的生油層系，一直以來都是勘探工作的重點，廣泛分布的暗色泥巖和油頁巖為沙河街組三段及潛山的油氣成藏提供了堅實的生油基礎，同時也為沙四段的砂礫巖儲層形成自生自儲型巖性油藏提供了有利條件。研究人員總結出了“陡岸控砂、相帶控儲、物性控藏”[4]的油氣成藏認識，將沙四段劃分為上、下2個亞段，并將沙四下亞段巨厚砂礫巖體儲層劃分為3個期次。多年的勘探證實，該地區的砂礫巖體具有近源混雜堆積的特點，砂體分布縱向厚度大,橫向變化快，且地震資料的品質較差，給儲層預測帶來較大困難，嚴重影響了后續勘探工作的開展。

研究區以往采用的是水平疊加后的地震純波資料進行后續的儲層預測工作，但是經過長期的實踐證實，水平疊加技術存在一些缺陷[5]。水平疊加的目的是為了提高地震資料的信噪比，但是在構造復雜、動較正速度不準確、偏移距太大等情況下，動校正之后的疊前道集常常存在一定的剩余時差，因而水平疊加會使得地震資料的頻率降低和振幅失真，即使疊前道集完全平直，流體或者巖性差異產生的AVO(振幅隨偏移距的變化)效應也會降低地震資料的分辨率和準確度，所以疊后地震資料并不是真正意義上的“自激自收”[6,7]。

純縱波提取技術能夠克服地震純波資料水平疊加后的缺點，有效去除AVO效應，獲取零炮檢距的地震資料，為后續地震反演提供高分辨率的地震資料，提高地震反演的精度，從而使儲層預測的結果更加真實可靠[8～16]。為此，筆者利用純縱波提取技術對大民屯凹陷砂礫巖體進行了儲層預測。

1 純縱波提取技術基本原理及模型驗證

1.1 基本原理

目前，主要利用全疊加數據進行地震解釋、反演、屬性分析等，通常是將偏移后的CRP(共反射點)道集運用道集平均或者加權平均方法來獲得全疊加地震數據，具體計算公式為：

(1)

式中：y為全疊加地震數據；n為角道集個數；S(θ′)為某一反射點的CRP道集的振幅；θ′為縱波入射角；k為道集權重因子；下標i為角道集序號。

從式(1)中可以看出，全疊加地震資料具有一定的平均效應，雖然會提高地震資料的信噪比，但是全疊加地震資料并不是真正的零炮檢距地震資料，會降低地震資料的分辨率，從而影響后續地震解釋和分析的準確性。

Aki&Richards縱波反射系數Rpp(θ)的近似方程為：

(2)

對式(2)進行簡化，可得：

(3)

通常縱波垂直入射的反射系數Rp為：

(4)

所以式(4)可以表示為：

(5)

同理，橫波垂直入射的反射系數Rs為：

(6)

將式(5)和式(6)代入式(3)，可得：

(7)

然后將疊前CRP道集直接當作Rpp(θ)，從而得到純縱波提取的計算公式：

(8)

式中：Spp(θ)為疊前CRP道集；Sp=Rp×Wt為純縱波數據；Ss=Rs×Wt為橫波數據；Sd=Rd×Wt為密度數據;Rd=Δρ/ρ；Wt為地震子波。

(9)

圖1 模型試驗及結果

在已知3個角度的地震疊加道集的基礎上，可以將確定的Sp轉化成線性代數中的正定問題，即可求得準確的Sp。由于在計算過程中，沒有去掉地震子波，所得到的Sp為真正的縱波數據，并且去除了AVO效應的干擾，以及不存在任何人為因素，所以純縱波數據比傳統的全疊加數據效果更好，分辨率更高。

1.2 模型驗證

為了驗證純縱波提取技術的有效性，該次研究引入了Jason公司的wedge模型(見圖1(a))及其正演數據，利用純縱波提取技術對近、中、遠道疊加數據進行處理，得到純縱波地震數據。處理后的全疊加數據剖面與純縱波數據剖面(見圖1(b)、(c))進行對比，純縱波地震資料的頻帶明顯變寬，剖面的分辨率也得到明顯提高；通過與原始速度模型(時間域)(見圖1(a))對比可以發現，純縱波數據可以克服疊加調諧效應，一些原本相互干涉而無法識別的尖滅點(黑色箭頭處)的地震反射被分開，剖面上展現出了更多的構造細節，并且較清晰地體現在地震剖面上。

2 實際資料處理

2.1 純縱波提取技術處理

研究區目的層段的地震資料主頻為20Hz，速度約為2750m/s，理論分辨率約為34.375m，屬于典型的低分辨率、低信噪比地震資料。上述特征導致砂礫巖體及有效儲層的刻畫難度非常大(見圖2(a)、圖3(a))，因此需要提高原始地震資料的主頻，拓寬頻帶，為后續地震反演提供高分辨率的地震資料，從而提高儲層預測的精度。通過道集切除、殘余多次波去除、隨機噪聲去除、剩余時差校正、部分疊加等處理后，再利用純縱波提取技術對3個角度的疊加道集進行處理，得到純縱波地震剖面(見圖2(b)、圖3(b))。可以看出，純縱波地震剖面具有更高的地震分辨率，同相軸能量更強，構造細節刻畫更精細；其頻譜比原始地震剖面的主頻更高，頻帶更寬(見圖2(c)、(d)，圖3(c)、(d))。

圖2 主測線10890剖面處理前后及其頻譜對比

圖3 聯絡測線6444剖面處理前后及其頻譜對比

2.2 反演效果分析

傳統的波阻抗反演雖然能夠有效預測出砂礫巖體，但對有效儲層的預測存在很大難度。該研究選用了基于小波變換的擬聲波重構技術，重構的擬聲波考慮了地層背景速度的低頻信息，能夠真實地反映地層信息[11～16]。實際研究發現，自然電位對研究區儲層的含油性有較好的響應。因此，從原始自然電位曲線出發，經過基值漂移-消除異常值-環境校正-回歸分析-標準化處理等一系列處理后，利用基于小波變換的擬聲波重構技術對研究區的測井曲線進行重構，得到擬聲波曲線；再利用擬聲波曲線對沙四下亞段進行地震反演，得到擬聲波阻抗反演剖面。原始波阻抗反演剖面(見圖4(a))垂向分辨率較低，只能識別出大套的、相對較厚的砂礫巖體；而擬聲波阻抗反演剖面(見圖4(b))分辨率明顯較高，可以精細刻畫出目的層的儲層特征，提高了儲層預測的精度。另外，從單井波阻抗反演剖面上對比發現，擬聲波阻抗反演結果更加符合巖性規律和油氣顯示。

圖4 波阻抗反演剖面對比

圖5 反演預測砂體厚度與鉆井資料統計的實際砂體厚度的交會圖

圖6 研究區沙四下亞段預測砂體厚度圖

2.3 砂體厚度預測

利用純縱波提取技術得到的高分辨率地震資料，對目的層頂、底界面進行重新精細構造解釋，結合擬聲波阻抗與巖性的交會圖分析得到砂巖儲層的阻抗臨界值，然后在構造解釋層位的約束下計算出時間域的砂體厚度，最后根據目的層段的平均速度計算出砂體的實際厚度。圖5為多口重點井的反演預測砂體厚度與鉆井資料統計的實際砂體厚度的交會圖，可以看出，預測結果與實鉆結果基本符合，兩者的相關性較好，相關系數達0.95。

2.4 平面展布特征

經過多年的勘探開發研究發現，大民屯凹陷陡岸砂礫巖體自南向北呈條帶狀展布，扇三角洲前緣物性和含油性好于扇三角洲平原。S263井位于扇三角洲平原，S358井位于扇三角洲前緣。通過已鉆井揭露的情況來看，S358井的顯示含油級別、有效儲層厚度均優于S263井。從擬聲波阻抗反演預測的沙四下亞段預測砂體厚度圖(見圖6)可以看出，S358井的砂體厚度大于S263井；大民屯凹陷砂礫巖有利區主要分布在S351井、S358井及S268井附近，呈朵葉狀分布，反映出物源總體上來自西側，但存在多支，有“溝谷控扇、相帶控藏”的特點。

3 結語

從模型試驗和實際應用可以看出，純縱波提取技術明顯提高了地震資料的分辨率，為地震反演提供了較好的基礎資料。另外，還需優選出對儲層巖性、含油氣性較為敏感的曲線進行擬聲波曲線的重構，提高儲層的識別能力。利用純縱波提取技術和擬聲波重構技術對大民屯凹陷砂礫巖體進行儲層預測，結果表明，砂體厚度預測精度較高，準確刻畫出了砂礫巖體的有利儲層相帶。