遠近道差異屬性在瓊東南盆地深水區AVO 分析中應用

劉仕友，張迎朝，李洋森，閆安菊，張海洋

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

瓊東南盆地是南海深水勘探的重要領域，利用AVO 技術已經在該區取得較好的成效，先后發現陵水17-2、陵水18-1 等多個商業氣藏[1-2]。這主要由于AVO 技術充分考慮地震振幅隨偏移距的變化規律，提取的屬性參數對流體信息更加敏感，可以有效減少油氣檢測的多解性，避免特殊巖性體導致的假亮點陷阱，并在深水區(鉆孔少)得到廣泛應用[3]。但在利用AVO 屬性交會圖和AVO 衍生屬性刻畫含氣砂巖異常時，易受動校正、振幅恢復和噪聲的影響，存在含氣砂巖異常連續性差，不同AVO 類型交替出現，甚至出現“滿天星”現象，導致AVO 解釋存在多解性，因此，亟需研究新的AVO 屬性分析技術以滿足實際生產的需要。

目前，對AVO 技術研究基礎理論和屬性分析都相對成熟。W.J.Ostrander[4]最早提出了利用反射系數隨入射角變化識別亮點型含氣砂巖，從而為烴類檢測提供了新的研究方法。K.Aki 等[5]、R.T.Shuey[6]、G.C.Smith 等[7]在不同假設條件下，給出了不同彈性參數相對變化的有關反射系數近似公式，奠定了AVO 技術研究理論基礎，并根據近似公式提出截距和梯度屬性的概念。在此基礎上，為了更好利用截距–梯度屬性來識別地層巖性和烴類檢測，S.R.Rutherford 等[8]建立了3 類含氣砂巖模型，并把AVO 異常分為3 類；J.P.Castagna 等[9]后來又將其推廣至4 類AVO 異常，明確了地層含油氣性和AVO 異常之間的關系。根據不同AVO 類型的象限位置關系，J.Fatti 等[10]、C.P.Ross[11]利用截距梯度屬性交會分析方法定性識別含氣砂巖AVO 異常，后又通過截距梯度衍生屬性(如P×G、P-G屬性)定量描述含氣砂巖AVO 異常。由此可見，在AVO 異常解釋和參數反演中準確求取AVO 梯度和截距顯得非常重要。但在AVO 分析中，反射系數公式本身帶有截斷誤差，加上地震資料信噪比低的干擾，導致截距和梯度屬性存在很大誤差，甚至出現錯誤的計算結果。為此，D.N.Whitecombe 等[12]提出利用坐標系旋轉來穩定AVO 梯度的方法；熊定鈺等[13]提出了用曲線擬合來改善AVO 截距、梯度估算方法；張奎等[14]提出穩健估算方法替代最小二乘算法，可比較準確地估算AVO 截距和梯度。

筆者主要從提高疊前道集信噪比角度出發，利用疊前部分疊加體構建遠近道差異屬性，可以較好取代P×G屬性在AVO 分析中的應用，提高含氣砂巖AVO 異常連續性和穩定性，并有效應用于瓊東南盆地深水區烴類檢測。

1 技術原理

1.1 遠近道差異屬性定義

借助超道集提高信噪比的研究思路[15]，考慮能否從部分疊加上提取AVO 屬性信息，為此提出了遠近道差異屬性(圖1)。由于近道部分疊加體相當于AVO 截距屬性，遠近道部分疊加體的變化程度相當于AVO 梯度屬性，因此，綜合兩者就構建出遠近道差異屬性。遠近道差異屬性相比P×G屬性具有明顯的優勢，一方面部分疊加數據相比單道道集信噪比明顯提高；另一方面差異屬性中近道疊加反映截距屬性、近遠道差值反映梯度屬性，兩者的乘積近似相當于P×G屬性，因此，該屬性可以近似取代實際P×G屬性應用于AVO 分析。其具體表達式可表示為：

式中an和af分別為近道、遠道振幅的疊加；θn、θf和θmax分別為限定的近角孔徑、遠角孔徑以及最大有效角度孔徑。

圖1 Ⅲ類和Ⅳ類AVO 關系示意圖Fig.1 The diagram of AVO curve for Ⅲ type and Ⅳ type

遠近道差異屬性提取的具體流程步驟如下。

a.疊前道集優化處理 根據實際疊前道集存在的問題，諸如拉伸畸變、剩余動校時差、遠道能量欠補償等，通過疊前道集修飾性處理獲得更符合地下實際AVO 關系的高信噪比、高保幅、高保真角度道集。

b.角道集部分疊加 根據疊前道集有效角度確定近角孔徑θn、遠角孔徑θf以及最大有效角度孔徑θmax。其角度孔徑劃分需滿足以下條件：不同角度孔徑疊加體的AVO 特征相對疊前道集沒有改變，能反映目的層的AVO 變化特征；不同角度孔徑疊加體應具有較高的信噪比。在此基礎上，分別求取近道部分疊加體、遠道部分疊加體

c.遠近道差異屬性提取 在獲得近、遠角度部分疊加體的基礎上，根據式(1)的遠近道部分疊加體關系計算遠近道差異屬性。

1.2 遠近道差異屬性正演分析

為了驗證遠近道差異屬性識別AVO 類型的可靠性，這里設計不同AVO 類型和AVO 異常的模型提取遠近道差異屬性進行分析與驗證，其中AVO正演主要通過Aki-Richard 近似方程計算其反射系數，再利用30 Hz 雷克子波進行褶積獲得AVO 道集，同時加入 30%的高斯隨機噪聲，以測試該屬性的穩定性。

首先，在AVO 類型識別方面，分別設計Ⅲ類和Ⅳ類AVO 模型進行分析，其具體彈性參數見表1。從提取的遠近道差異屬性結果上發現(圖2)，當為Ⅲ類AVO 異常時，遠近道差異屬性表現為明顯的正異常特征；當為Ⅳ類AVO 異常時，遠近道差異屬性表現為明顯的負異常特征，且與P×G屬性分析結果一致。因此，遠近道差異屬性同P×G屬性類似，可以有效識別Ⅲ類和Ⅳ類AVO 特征。

表1 不同AVO 類型正演參數及其屬性估計Table 1 Forward modeling parameters of different AVO types and their attribute estimation

圖2 不同類型AVO 遠近道差異屬性對比Fig.2 Comparison of far and near trace attributes with different AVO types

其次，在AVO 異常強弱辨識方面，分別設計不同截距梯度、不同流體性質的強、弱Ⅲ類AVO進行分析，其具體彈性參數見表2。從提取的遠近道差異屬性結果上發現(圖3)，遠近道差異屬性與P×G屬性在表征 AVO 異常強弱關系方面基本一致，并且對于強、弱AVO 異常也有較好的區分。在弱AVO 異常識別方面，因疊加提升信噪比使得遠近道差異屬性更靈敏。綜合認為，遠近道差異屬性可以取代P×G屬性應用于實際地震資料的AVO 屬性分析。

表2 不同AVO 類型正演參數及其屬性估計Table 2 Forward modeling parameters of different AVO types and their attribute estimation

圖3 遠近道差異屬性和P×G 屬性對比分析Fig.3 Comparison and analysis of far and near trace attribute and P×G attribute

2 深水區某氣藏應用實例

南海北部瓊東南盆地是中國重要的深水油氣勘探區之一，具有優越的石油地質條件和成藏條件，發育濁積水道砂與海底扇大型儲集體，儲層物性優良，是目前南海西部天然氣勘探增儲上產的重要勘探領域。通過對本區的不同深度段砂巖儲層的AVO類型統計發現(圖4)，深水區含氣砂巖既有Ⅲ類AVO異常，又有Ⅳ類AVO 異常，氣水差異比較明顯，其中含水砂巖多表現為Ⅳ類AVO 特征，少數Ⅲ類AVO含水砂巖接近于泥巖基線。因此，可以采用傳統的AVO 交匯分析、P×G屬性分析有效刻畫該區含氣砂巖異常空間展布，但由于受地震資料信噪比限制，屬性結果常受隨機噪聲干擾，甚至出現“滿天星”的現象。

圖4 深水區不同流體砂巖AVO 特征統計Fig.4 AVO characteristics of sandstone with different fluid in deep water area

為了驗證遠近道差異屬性可以取代深水區傳統P×G屬性分析方法，在部分疊加體上提取遠近道差異屬性，這主要考慮部分疊加可以有效提高資料的信噪比，從而有效解決深水區低信噪比 AVO分析問題。圖5 為過深水區Y-8 井近、遠道部分疊加體及其提取的不同AVO 屬性。從提取不同AVO屬性上看，受道集噪聲的影響P×G屬性存在滿天星現象(圖5c)，在Y-8 井構造高部位AVO 特征不明顯，Ⅲ類和Ⅳ類AVO 異常交替出現。而利用本文遠近道差異屬性(圖5d)，可以有效解決P×G屬性分析中的滿天星現象，氣水界面AVO 特征比較明顯：在氣水界面以上，含氣砂巖以Ⅲ類AVO 特征為主；而在氣水界面以下，AVO 異常以Ⅳ類AVO 特征為主。為了進一步驗證該屬性的可靠性，在過Y-8井構造高部位及氣水界面位置分別選取2 個單點道集進行分析(圖5d 中的位置1、2)，目的層砂巖均為Ⅲ類AVO 異常，構造底部異常更明顯，這與疊前部分疊加體的遠近道振幅特征以及單道AVO 分析結果也比較吻合(圖6)，從而為信噪比相對較低地震資料的AVO 屬性分析提供新的研究途徑。

圖5 深水區過Y-8 井AVO 屬性對比分析Fig.5 Comparison and analysis of AVO attributes across well Y-8 in deep water area

圖6 疊前單道AVO 分析(位置見圖5)Fig.6 Single-channel prestack AVO analysis(location in Fig.5)

3 結論

a.根據遠近道部分疊加體的相對關系，構建類似P×G屬性的遠近道差異屬性因子，其中近道疊加反映截距屬性、近遠道疊加差值反映梯度屬性，并通過理論模型驗證其可以取代P×G屬性應用于實際地震資料的AVO 分析。

b.在實際應用過程中，由于受道集噪聲的影響P×G屬性存在滿天星現象，III 類和IV 類AVO 異常交替出現。而利用遠近道差異屬性可以有效解決AVO 屬性分析中的滿天星現象，從而為AVO 屬性分析提供新的更有效的方法。