隱蔽河道砂體地震識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)
——以四川盆地中江氣田中侏羅統(tǒng)沙溪廟組為例

鄭公營(yíng) 呂其彪 趙 爽 彭 鑫 徐守成

中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院

0 引言

中江氣田位于四川盆地川西坳陷東部斜坡帶，中侏羅統(tǒng)沙溪廟組是其主要產(chǎn)層，以三角洲平原—前緣分流河道沉積為主。沙溪廟組氣藏勘探始于1995年，氣藏構(gòu)造復(fù)雜、河道寬度窄、砂體厚度薄、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，勘探開(kāi)發(fā)難度大，勘探開(kāi)發(fā)初期未能實(shí)現(xiàn)有效建產(chǎn)。2012年轉(zhuǎn)變勘探開(kāi)發(fā)思路，通過(guò)實(shí)施氣藏河道砂巖精細(xì)刻畫(huà)、水平井部署以及分段壓裂改造技術(shù)，突破了產(chǎn)能關(guān)，氣井單井產(chǎn)氣量大幅度提高，實(shí)現(xiàn)了該氣藏規(guī)模效益開(kāi)發(fā)。該期間針對(duì)氣藏致密河道砂巖地震預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展大致經(jīng)歷了3個(gè)階段[1-4]：第一階段為勘探發(fā)現(xiàn)及前期評(píng)價(jià)階段（1995—2010年），該階段缺乏高品質(zhì)連片地震資料，主要用“強(qiáng)振幅”亮點(diǎn)模式定性描述河道砂體，但河道展布特征不清；第二階段為勘探開(kāi)發(fā)一體化評(píng)價(jià)階段（2010—2012年），該階段川西坳陷實(shí)現(xiàn)了三維全覆蓋，以“強(qiáng)振幅”亮點(diǎn)模式為基礎(chǔ)，多屬性分析定性刻畫(huà)相帶，高分辨、儲(chǔ)層反演等處于深化認(rèn)識(shí)階段，預(yù)測(cè)精度逐漸提高，但河道疊置關(guān)系、儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)、含氣性、產(chǎn)狀認(rèn)識(shí)不清，水平井實(shí)施效果不理想；第三階段為持續(xù)滾動(dòng)評(píng)價(jià)上產(chǎn)階段（2012—2020年），面向斜坡區(qū)復(fù)雜、窄、薄層河道砂巖氣藏，持續(xù)深化地球物理預(yù)測(cè)技術(shù)攻關(guān)，攻克基礎(chǔ)資料采集處理解釋、相帶精細(xì)刻畫(huà)、儲(chǔ)層精準(zhǔn)描述等多項(xiàng)技術(shù)瓶頸，開(kāi)發(fā)建產(chǎn)取得突破性進(jìn)展，氣藏持續(xù)快速增產(chǎn)，但此階段河道砂體識(shí)別手段仍以疊后地震資料為主，對(duì)復(fù)雜隱蔽河道識(shí)別還是有一定的局限性。

2020年前，該氣藏研究對(duì)象主要集中于厚層、低波阻抗河道砂體，地球物理響應(yīng)模式為“低頻、強(qiáng)振幅、亮點(diǎn)反射”，橫切河道剖面反射特征為“短軸透鏡狀”，平面上河道形態(tài)特征明顯，易于識(shí)別刻畫(huà)[5-7]。近年來(lái)，針對(duì)該氣藏部署實(shí)施的一系列評(píng)價(jià)井、開(kāi)發(fā)井鉆遇了多套地震反射無(wú)明顯異常特征、未識(shí)別的砂體，測(cè)井曲線為箱形河道砂體特征（筆者稱該類型河道砂體為隱蔽河道砂體），油氣顯示活躍，測(cè)試效果較好。但此類河道砂體地震剖面反射異常特征不明顯，平面上河道發(fā)育的位置或者河道特征不清晰，如何有效識(shí)別此類河道，刻畫(huà)河道砂體平面展布范圍，評(píng)價(jià)增儲(chǔ)上產(chǎn)潛力是急需解決的問(wèn)題。為此，筆者聚焦于隱蔽河道砂體，開(kāi)展地球物理基礎(chǔ)攻關(guān)研究，從辨識(shí)機(jī)理上剖析其響應(yīng)特征，提出優(yōu)勢(shì)道集疊加、譜反演高分辨處理、波形指示高分辨反演及巖性指示因子構(gòu)建等關(guān)鍵技術(shù)，并應(yīng)用于川西坳陷中江氣田沙溪廟組河道識(shí)別，實(shí)現(xiàn)了隱蔽河道砂體精細(xì)刻畫(huà)，有效地指導(dǎo)了氣藏的井位部署，支撐了中江氣田千億立方米探明儲(chǔ)量的開(kāi)發(fā)。該研究成果及思路可為類似隱蔽型儲(chǔ)層的地球物理識(shí)別刻畫(huà)提供參考。

1 隱蔽河道砂體特征及地震響應(yīng)機(jī)理

川西坳陷東部斜坡帶沙溪廟組自上而下劃分為J2s1、J2s2、J2s3共3段，基于高分辨率層序地層學(xué)分析和巖性組合，沙溪廟組又細(xì)分出15套砂組。其中，J2s1有 4 套砂組（J2s11、J2s12、J2s13、J2s14），J2s2有 5 套砂組，J2s3有 6 套砂組[8-9]。 主力氣層主要分布在J2s2和J2s3（圖1-a）。

沙溪廟組河道砂體巖石類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以殘余原生孔和粒間溶孔為主，其次為粒內(nèi)溶孔，發(fā)育少量的晶間微孔、微裂隙等，低孔、低滲，非均質(zhì)性較強(qiáng)。河道砂體厚度薄，主要介于5～30 m，平均值15 m；儲(chǔ)層孔隙度主要介于7.00%～13.00%，平均值為8.66%；剔除裂縫影響，砂巖基質(zhì)滲透率主要介于0.04～0.30 mD，平均值為0.21 mD，屬于薄層、低孔、低滲致密儲(chǔ)層[10]。

近年來(lái)，在沙溪廟組氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，部分井在非目的層段鉆遇油氣顯示好的砂體，通過(guò)井震標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)這些砂體總體表現(xiàn)為“暗點(diǎn)型”弱反射異常，與常規(guī)河道強(qiáng)波谷“亮點(diǎn)型”反射差異大。與大套厚層物性較好的河道砂體相比，這類砂體波阻抗與泥巖波阻抗差異小且疊置，砂體厚度普遍低于地震縱向分辨率，地球物理響應(yīng)特征不明顯，具有物性隱蔽、厚度隱蔽特征。

1.1 物性隱蔽特征河道砂體地震響應(yīng)機(jī)理

物性隱蔽指測(cè)井上與圍巖相比，河道砂體的聲波、密度與圍巖差異小，表現(xiàn)為“中等聲波、中等密度、中等波阻抗”特征（圖1-b）。合成地震記錄上砂體頂、底與圍巖組合呈弱反射特征，橫向上與整套泥巖發(fā)育層段的弱反射特征基本一致（圖1-c、d）。

圖1 中江氣田沙溪廟組巖性柱狀圖及典型井合成地震記錄標(biāo)定圖

隱蔽河道砂體的弱反射特征可以從地震波動(dòng)力學(xué)反射機(jī)理和疊加原理上進(jìn)行剖析。對(duì)于不同物性的河道砂體，Rutherford等[11]、Castagna等[12]基于砂巖與上覆介質(zhì)的波阻抗差和上覆介質(zhì)的特征兩方面對(duì)含氣砂巖進(jìn)行了劃分，明確了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類AVO特征砂巖的反射系數(shù)隨入射角的變化趨勢(shì)（圖 2-a）。

根據(jù)中江氣田已鉆井資料分析可知，工區(qū)范圍內(nèi)主要存在Ⅰ類（高波阻抗砂體）、Ⅱ類（中等波阻抗砂體，又分Ⅱa類和Ⅱb類）和Ⅲ類（低波阻抗砂體）3種AVO特征砂體類型，Ⅳ類不具有典型性。因此，筆者針對(duì)常見(jiàn)的3種AVO特征砂體類型的砂體開(kāi)展AVO正演分析。表1為依據(jù)工區(qū)內(nèi)井資料建立的AVO正演模型參數(shù)，圖2-b為正演模擬的振幅隨入射角（偏移距）的變化關(guān)系，反射系數(shù)曲線的計(jì)算采用了Zoeppritz方程，從AVO正演結(jié)果可看出，工區(qū)內(nèi)AVO特征砂體類型與理論AVO特征砂體分類和反射特征一致。

表1 中江氣田沙溪廟組AVO特征砂體類型正演模擬參數(shù)表

圖2 理論砂巖與中江氣田沙溪廟組砂巖頂面反射系數(shù)曲線對(duì)比圖

圖3為不同AVO特征砂體類型正演疊前道集與疊加剖面（重復(fù)65道）。從圖上可以直觀地看到Ⅰ類和Ⅱa類AVO砂體的接觸類型，砂體頂近道為波峰反射（正反射系數(shù)），反射振幅隨入射角（偏移距）的增大而減弱，隨著入射角的不斷增大發(fā)生極性反轉(zhuǎn)，過(guò)零點(diǎn)從正的反射系數(shù)向負(fù)的反射系數(shù)變化，最終形成疊加剖面上振幅呈弱波峰或弱波谷的反射特征。這是中江氣田沙溪廟組部分河道在疊后剖面上隱蔽的原因之一。同時(shí)可以看出Ⅱb類AVO砂體頂近道為弱波谷反射，隨入射角增大，負(fù)振幅（波谷）增強(qiáng)，疊加后可以形成中等振幅，疊加的振幅強(qiáng)弱與最大入射角有關(guān)，理論認(rèn)為最大入射角超過(guò)30°才能形成較強(qiáng)反射振幅。Ⅲ類AVO砂體頂近道為中強(qiáng)波谷反射，隨入射角增大，負(fù)振幅（波谷）增強(qiáng)，疊加后可以形成較強(qiáng)的振幅，表現(xiàn)為“亮點(diǎn)反射”，疊后容易被識(shí)別。但Ⅱb類AVO砂體疊加形成的中等振幅容易被Ⅲ類AVO砂體的亮點(diǎn)特征所遮蓋，形成識(shí)別陷阱，導(dǎo)致不能被正確認(rèn)識(shí)，具有一定的隱蔽性。

圖3 中江氣田沙溪廟組AVO砂體類型正演疊前道集與疊加剖面圖

通過(guò)AVO正演模擬分析，“物性隱蔽河道”形成原因主要是該類砂巖具有中高波阻抗，疊前道集上表現(xiàn)為Ⅰ類及Ⅱ類AVO特征，在道集上呈現(xiàn)出近道或遠(yuǎn)道極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，加之疊加平均效應(yīng)，導(dǎo)致疊加后能量相互抵消而減弱，形成中弱反射特征。同時(shí)，砂體的這種疊加隱蔽性，具有疊前AVO（振幅隨偏移距的變化）特征，這為針對(duì)不同類型的砂體開(kāi)展AVO分析與識(shí)別奠定了理論基礎(chǔ)。

1.2 厚度隱蔽特征河道砂體地震響應(yīng)機(jī)理

根據(jù)Widess[13]楔形模型理論，地球物理中的調(diào)諧效應(yīng)表現(xiàn)為地質(zhì)體的厚度和地震頻率（波長(zhǎng)）之間的關(guān)系，地震分辨的極限即調(diào)諧厚度為1/4波長(zhǎng)，地層視厚度大于1/4波長(zhǎng)時(shí)地震上可分辨其厚度；地震識(shí)別的極限是1/8波長(zhǎng)，地層視厚度介于1/4波長(zhǎng)～1/8波長(zhǎng)時(shí)，厚度大小無(wú)法分辨，但地震上可識(shí)別地質(zhì)異常體的存在；在地層視厚度小于1/8波長(zhǎng)后，理論上在地震上是難以識(shí)別的。一些新的理論研究證明，在上下地層波阻抗差異較大時(shí)或者采用先進(jìn)的提高分辨率處理技術(shù)能突破1/8波長(zhǎng)[14-15]。

小于1/4波長(zhǎng)的單個(gè)薄層砂體具有調(diào)諧效應(yīng)，由不同巖性組成的薄互層也具有明顯的調(diào)諧效應(yīng)[16]。筆者所謂的厚度隱蔽指單層河道砂體厚度較薄，薄于地震調(diào)諧厚度，或者縱向上發(fā)育多層砂泥巖組合，互層振幅調(diào)諧，形成不明顯的地震反射特征，砂體厚度無(wú)法通過(guò)地震有效識(shí)別、預(yù)測(cè)。

對(duì)于厚度隱蔽砂體，除了上述理論模型典型的“泥包砂”情況，研究區(qū)內(nèi)還發(fā)育一種“砂包泥”情況。以J2s33-1砂組為例，鉆井揭示J2s33-1砂組普遍發(fā)育兩套砂體夾一套泥巖，上部發(fā)育一套厚度約10 m的高波阻抗砂巖，下部發(fā)育一套厚度約20 m的砂巖。該砂組總體屬于中高波阻抗砂巖，兩套砂體所夾泥巖厚度有變化。

建立楔狀模型，模型參數(shù)為：泥巖速度為4 200 m/s，密度為2.50 g/cm3，上部高波阻抗砂巖速度為4 800 m/s，密度為2.60 g/cm3，下部中等波阻抗砂巖速度為4 300 m/s，密度為2.55 g/cm3。采用30 Hz主頻地震子波開(kāi)展正演，正演結(jié)果表明泥巖頂（上部砂體底）為波谷反射，泥巖底（下部砂體頂）為波峰反射，調(diào)諧厚度為35 m（1/4波長(zhǎng)）處振幅最強(qiáng)，小于調(diào)諧厚度振幅先逐漸減弱為弱波谷，后隨泥巖減薄到一定程度（小于5 m），變成上部砂體頂與下部砂體頂?shù)慕M合調(diào)諧響應(yīng)為中強(qiáng)波峰；大于調(diào)諧厚度振幅先減弱，直到大于1/2波長(zhǎng)（70 m）后，振幅平穩(wěn)無(wú)變化。鑒于研究區(qū)泥巖夾層基本介于10～20 m，小于調(diào)諧厚度。因此，在小于調(diào)諧厚度的情況下，泥巖夾層越厚，泥巖頂?shù)渍穹綇?qiáng)，這種泥巖夾層帶來(lái)的振幅調(diào)諧變化，影響了砂巖的真實(shí)響應(yīng)特征，造成厚度及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的多解性（圖4）。

圖4 中江氣田沙溪廟組正演模擬圖

2 隱蔽河道砂體地震識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)

AVO研究地震反射振幅隨炮檢距的變化，疊前數(shù)據(jù)較全疊加數(shù)據(jù)信息更豐富[17]，疊前道集質(zhì)量的好壞是疊前AVO分析和疊前反演的關(guān)鍵。中江氣田疊前道集覆蓋次數(shù)較高（88次），分布均勻，達(dá)到了疊前預(yù)測(cè)的要求。圖5為W5井測(cè)井曲線、井旁AVO正演模擬角度道集、道集優(yōu)化后角度道集和原始角度道集對(duì)比結(jié)果，對(duì)角度道集入射角范圍進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以看到目的層段的最大入射角可達(dá)45°，滿足疊前預(yù)測(cè)對(duì)角度的需求。同時(shí)，可以看到正演道集和實(shí)際道集能量和波形上有一定的差異，這是因?yàn)闇y(cè)井曲線的采樣率可以達(dá)到約0.1 m的分辨率。該氣田地震資料主頻約30 Hz，按照4000 m/s的地震速度，地震能分辨的最小砂體厚度約為30 m，厚度低于30 m會(huì)受到AVO調(diào)諧和地震分辨率的影響，造成實(shí)際地震資料與正演結(jié)果的差異，但AVO趨勢(shì)是一致的，不影響疊前AVO分析。

圖5 中江氣田W5井AVO正演模擬角度道集、道集優(yōu)化后角度道集和原始角度道集對(duì)比圖

從圖5可以看到，W5井J2s33-1砂組下部砂體（紫色箭頭位置）具有比泥巖略高的中等波阻抗和明顯低縱橫波速度比特征，近道表現(xiàn)為弱波峰，隨著入射角（偏移距）增大，地震極性反轉(zhuǎn)成波谷，在遠(yuǎn)角度產(chǎn)生強(qiáng)波谷AVO異常；J2s33-2砂組下部砂體（藍(lán)色箭頭位置）具有比泥巖略低的中等波阻抗和明顯低縱橫波速度比特征，近道表現(xiàn)為弱波谷，隨著入射角（偏移距）增大振幅增強(qiáng)，在遠(yuǎn)角度產(chǎn)生強(qiáng)波谷AVO異常。利用遠(yuǎn)道強(qiáng)波谷特征可以進(jìn)行此類隱蔽砂體識(shí)別。W5井J2s33-1砂組上部砂體（紅色箭頭位置）具有高波阻抗和較低縱橫波速度比特征，近道為強(qiáng)波峰，隨著入射角（偏移距）增大振幅減弱（實(shí)際道集遠(yuǎn)道有一定的拉伸畸變），因此，利用近道強(qiáng)波峰特征可以進(jìn)行此類砂體識(shí)別。

綜上所述，分別利用近道（偏移距道或角度道）部分疊加數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)道部分疊加數(shù)據(jù)識(shí)別高波阻抗和中等波阻抗兩種類型砂體，可實(shí)現(xiàn)物性隱蔽特征河道砂體識(shí)別。

針對(duì)薄層識(shí)別，Portniaguine等[18]探討了一種疊后譜反演方法，該方法可以解決小于調(diào)諧厚度的薄層預(yù)測(cè)問(wèn)題，該方法利用反射系數(shù)的奇偶分量來(lái)提高識(shí)別薄層的分辨能力[19]。

基于地震波形特征指示的高分辨反演技術(shù)是近年來(lái)興起的高分辨反演新技術(shù)，已取得了較好的應(yīng)用效果。該反演技術(shù)與常規(guī)反演技術(shù)相比，具有更高的分辨率，能夠更準(zhǔn)確地反映出砂體厚度，并且能夠增強(qiáng)地層橫向連續(xù)性[20-21]。

綜上分析認(rèn)為，將譜反演應(yīng)用到地震數(shù)據(jù)的拓頻處理中，可以在拓頻處理后的高分辨地震數(shù)據(jù)上實(shí)現(xiàn)薄、窄河道砂體的精細(xì)描述以及對(duì)疊置河道進(jìn)行分期剝離刻畫(huà)。在拓頻處理后的地震數(shù)據(jù)上開(kāi)展波形指示高分辨反演，能更精確地反映出砂體厚度，增強(qiáng)地層橫向連續(xù)性，指導(dǎo)水平井跟蹤和軌跡優(yōu)化調(diào)整，提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率，最終實(shí)現(xiàn)厚度隱蔽特征河道砂體精細(xì)描述。

2.1 優(yōu)勢(shì)道集疊加技術(shù)

為了突出隱蔽河道砂體地震異常特征，避免全道集數(shù)據(jù)疊加帶來(lái)的反射特征弱化，在地震道集高保真目標(biāo)處理的基礎(chǔ)上，需要結(jié)合隱蔽性河道砂體的偏移距（入射角）范圍，優(yōu)選能夠最大程度上體現(xiàn)疊加異常振幅的優(yōu)勢(shì)偏移距道或者角度道進(jìn)行分偏移距或者分角度疊加成像。

2.1.1 高保真道集優(yōu)化處理技術(shù)

疊前道集保幅處理使道集保持可靠和符合規(guī)律的AVO特征，是AVO反演分析中極其重要的一步。由于地震波反射能量受地震采集激發(fā)/接受條件、觀測(cè)系統(tǒng)、吸收衰減、薄層調(diào)諧、噪音干擾、地層橫向各向異性等因素影響，這些因素會(huì)導(dǎo)致地震信號(hào)的振幅、頻率和相位產(chǎn)生畸變，造成疊前道集品質(zhì)偏低（如：道集不平、能量不均衡和子波拉伸畸變等），嚴(yán)重影響疊前反演和AVO分析質(zhì)量。為了確保AVO特征的正確性，必須盡可能地消除影響振幅的非地質(zhì)因素[22]。

2.1.1.1 疊前道集噪音壓制

疊前道集中的噪音主要包括相干噪音（規(guī)則干擾，如線性噪音、面波、多次波等）、隨機(jī)噪音（不規(guī)則干擾），壓制噪音同時(shí)還需保持振幅的相對(duì)關(guān)系。

對(duì)于相干噪音，采用高精度Radon（τ-P域）域疊前去噪技術(shù)，該技術(shù)根據(jù)時(shí)間—空間域（T-X域）的有效信號(hào)和相干噪聲在τ-P域的不同表達(dá)形式，將T-X域的地震數(shù)據(jù)變換到τ-P域，通過(guò)濾波算子對(duì)相干噪音進(jìn)行分離去除，去除相干噪音的同時(shí)也保護(hù)了有效信號(hào)。

對(duì)于隨機(jī)噪音，采用最新的疊前投影去隨機(jī)噪音技術(shù)，該技術(shù)將T-X域的地震數(shù)據(jù)變換到頻率—波數(shù)域（F-X域），然后應(yīng)用投影濾波算子去除隨機(jī)噪音。相比傳統(tǒng)的F-X域去噪技術(shù)，該技術(shù)在去除隨機(jī)噪音的同時(shí)保護(hù)了有效信號(hào)。

2.1.1.2 保AVO特征道集拉平

疊前時(shí)間偏移處理后的CRP道集上有很多地震同相軸沒(méi)有拉平的現(xiàn)象，速度分析不準(zhǔn)、地層橫向速度變化等都可能是造成這種現(xiàn)象的因素。這些現(xiàn)象給地震疊加處理、AVO屬性分析和地震疊前反演等帶來(lái)了困難，需要開(kāi)展道集拉平處理。筆者采用可變時(shí)窗波形匹配互相關(guān)技術(shù)拉平由于速度精度不夠產(chǎn)生的不平道集，滿足疊前反演和AVO屬性分析基本要求，可以不受極性反轉(zhuǎn)影響，適用于各類型AVO道集拉平處理[23]。其具體步驟是：①選擇隨機(jī)噪音小、靠近小偏移距（角度）的一組道進(jìn)行部分疊加形成參考道；②選擇一個(gè)對(duì)于所有偏移距至少包含一個(gè)波組的時(shí)窗，將該時(shí)窗內(nèi)的所有道與參考道進(jìn)行互相關(guān)，求得每道最大相關(guān)系數(shù)所對(duì)應(yīng)的時(shí)移量；③根據(jù)相關(guān)系數(shù)的門檻值和時(shí)移量門檻值剔除異常時(shí)移值，得到各道的校正時(shí)移量，將校正時(shí)移量應(yīng)用于該時(shí)窗數(shù)據(jù)；④時(shí)窗沿時(shí)間方向滑動(dòng)至道尾完成一個(gè)道集的處理，逐道集處理完成整個(gè)工區(qū)道集拉平處理。

2.1.1.3 子波拉伸校正

動(dòng)校正將會(huì)引起子波拉伸、使頻譜向低頻移動(dòng)，導(dǎo)致遠(yuǎn)道數(shù)據(jù)頻率低于近道數(shù)據(jù)，產(chǎn)生反射波調(diào)諧，降低了地震分辨率，這些因素不利于AVO分析和疊前反演。拉伸量與反射角度有明顯聯(lián)系，在地震角道集上，可以方便地求得拉伸校正因子進(jìn)而達(dá)到子波拉伸校正的目的[24]。該技術(shù)為反余弦濾波技術(shù)，采用反余弦濾波技術(shù)對(duì)動(dòng)校子波拉伸進(jìn)行校正，可以提高遠(yuǎn)偏移距道集分辨率，消除遠(yuǎn)道畸變。

2.1.2 優(yōu)勢(shì)偏移距（角度）道集分選疊加技術(shù)

不同偏移距（入角度）范圍道集部分疊加體現(xiàn)不同類型砂體的AVO信息，可以指示不同類型的砂體地震響應(yīng)特征，因此，可以利用AVO特征優(yōu)選出能夠反應(yīng)不同類型砂體的優(yōu)勢(shì)道集（偏移距道集或角度道集）范圍，根據(jù)分選出來(lái)的優(yōu)勢(shì)道集疊加特征來(lái)開(kāi)展不同類型隱蔽河道砂的識(shí)別描述。①為了便于AVO分析，把偏移距道集轉(zhuǎn)換為角度道集。在疊前道集和正演道集上分析不同類型砂體的AVO特征，通過(guò)觀察和分角度（偏移距）疊加試驗(yàn)，確定高波阻抗砂體從近道到遠(yuǎn)道振幅減弱的最佳高截角度、確定中等波阻抗砂體從近道到遠(yuǎn)道振幅增強(qiáng)的最佳低截角度；②在確定了遠(yuǎn)道和近道疊加最佳截止角度后，通過(guò)近道最佳高截角度以下的道集疊加識(shí)別高波阻抗砂體，通過(guò)遠(yuǎn)道最佳低截角度以上的道集疊加識(shí)別中等波阻抗砂體。對(duì)于中江氣田沙溪廟組來(lái)說(shuō)，近道疊加角度一般介于0°～10°或者0°～15°，遠(yuǎn)道疊加角度依據(jù)地震數(shù)據(jù)實(shí)際最大角度，一般介于20°～30°或者30°～40°。需要注意的是，由于遠(yuǎn)道道集一般存在雜亂、道集數(shù)據(jù)缺損、拉伸畸變等現(xiàn)象，必要時(shí)需做切除處理。

圖6為通過(guò)全疊加（疊后）數(shù)據(jù)和疊前遠(yuǎn)道（偏移距道或者角度道）部分疊加數(shù)據(jù)提取的中江氣田HXC—FG地區(qū)J2s33-1砂組下部中等波阻抗砂體對(duì)應(yīng)的地震最大波谷振幅屬性。從圖6-a可以看到，全疊加屬性圖中北部發(fā)育一條高阻抗細(xì)河道（鉆井證實(shí)為J2s33-1砂組上部高波阻抗砂體），由于兩套砂距離很近，疊后屬性受到上部高波阻抗波峰旁瓣的調(diào)諧影響，不能完全消除，而遠(yuǎn)道疊加屬性則消除了它的影響（6-b）。究其原因：在疊前道集上，上部高波阻抗砂體表現(xiàn)為近道波峰、遠(yuǎn)道振幅減弱的特征，下部中等波阻抗砂體表現(xiàn)為近道波谷、遠(yuǎn)道振幅增強(qiáng)的特征，通過(guò)遠(yuǎn)道疊加，減弱了上部高波阻抗砂體波峰旁瓣的影響，增強(qiáng)了下部中等波阻抗砂體波谷響應(yīng)，因此，遠(yuǎn)道疊加屬性能夠消除它的影響。可見(jiàn)，疊前遠(yuǎn)道疊加最大波谷屬性可以清晰地刻畫(huà)出Js3-123砂組主力河道的空間展布，河道更加清晰連續(xù)，河道邊界的刻畫(huà)更加清楚，消除了泥巖陷阱，砂泥巖的區(qū)分度更高，且與實(shí)鉆吻合，而全疊加最大波谷振幅屬性難以準(zhǔn)確刻畫(huà)主力河道的空間展布特征。

圖6 中江氣田HXC—FG地區(qū)J2s33-1砂組下部中等波阻抗砂體最大波谷振幅對(duì)比圖

圖7為通過(guò)全疊加（疊后）數(shù)據(jù)和疊前近道部分疊加數(shù)據(jù)提取的中江氣田HXC—FG地區(qū)J2s33-1砂組上部高波阻抗砂體對(duì)應(yīng)的地震最大波峰振幅屬性。從圖7中可以看出，全疊加數(shù)據(jù)刻畫(huà)高波阻抗河道不夠清楚，并且還受到下部中低波阻抗砂體的影響，而近道疊加數(shù)據(jù)清晰刻畫(huà)出一些類似網(wǎng)狀河的細(xì)小河道，且與實(shí)鉆吻合。

圖7 中江氣田HXC—FG地區(qū)J2s33-1砂組上部高波阻抗砂體最大波峰振幅對(duì)比圖

2.2 高分辨處理及反演技術(shù)

2.2.1 譜反演高分辨處理技術(shù)

在優(yōu)勢(shì)道集部分疊加地震數(shù)據(jù)上可以實(shí)現(xiàn)隱蔽河道砂的識(shí)別描述，如果在這種數(shù)據(jù)上進(jìn)一步開(kāi)展高分辨（拓頻）處理，能夠消除薄互層調(diào)諧效應(yīng)（厚度隱蔽），從而進(jìn)一步提高隱蔽河道砂的識(shí)別能力和精度。

譜反演是一種采用先驗(yàn)信息和譜分解技術(shù)來(lái)提高小于調(diào)諧厚度的薄層成像地震處理技術(shù)[25-26]。其操作步驟為：①反射系數(shù)奇偶分解。通過(guò)奇分量和偶分量的分辨率分析研究?jī)烧邔?duì)薄層的識(shí)別能力，為反演目標(biāo)函數(shù)的建立和反演過(guò)程提供依據(jù)。②目標(biāo)函數(shù)建立。目標(biāo)函數(shù)由變換到頻率域的地震子波、反射系數(shù)的奇偶分量、原始地震數(shù)據(jù)組成。反演過(guò)程中，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小，作為判斷反演結(jié)果正確與否的依據(jù)。③譜反演非線性反演方法選擇。建立目標(biāo)函數(shù)后，采用模擬退火或蒙特卡洛等非線性反演方法，通過(guò)全局尋優(yōu)的方法得到最佳的結(jié)果。

通過(guò)譜反演拓頻處理，地震資料頻帶得到拓寬，拓頻前地震剖面頻帶寬度介于10～45 Hz，拓頻后頻帶寬度擴(kuò)大至8～65 Hz，主頻從30 Hz提高到40～50 Hz。在拓頻處理后的地震資料上開(kāi)展精細(xì)解釋，河道形態(tài)刻畫(huà)取得重大進(jìn)展。如圖8所示，在拓頻前，地震資料上解釋的J2s23砂組河道展布形態(tài)不清晰、連續(xù)性較差，通過(guò)在譜反演拓頻處理后的地震資料上開(kāi)展重新解釋，該層的河道連續(xù)性變好，河道走向清晰，并且消除了其他層河道的影響。

圖8 中江氣田DP地區(qū)J2s23砂組拓頻前后地震資料河道刻畫(huà)對(duì)比圖

2.2.2 波形指示高分辨反演技術(shù)

波形特征指示高分辨反演方法是在傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。該技術(shù)體現(xiàn)了“相控”的思想，具有反演結(jié)果精度高、隨機(jī)性小的特點(diǎn)，反演結(jié)果從完全隨機(jī)到逐步確定，并且適用于不均勻分布井位，可以為開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)階段薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供更可信的定量預(yù)測(cè)結(jié)果。筆者采用“地震波形驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)化表征”方法[27-28]，其基本思想是：①利用地震波形的橫向變化信息取代變差函數(shù)來(lái)表征空間結(jié)構(gòu)的變異性，根據(jù)地震相似性和空間距離兩個(gè)因素優(yōu)選樣本，然后根據(jù)樣本井曲線確定儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)；②利用優(yōu)選樣本統(tǒng)計(jì)波形與儲(chǔ)層組合結(jié)構(gòu)的關(guān)系；③在貝葉斯框架下模擬初始模型的高頻成分，模擬結(jié)果符合地震中頻成分和井曲線結(jié)構(gòu)特征（條件分布概率），在保證反演結(jié)果與原始地震一致的前提下，反演結(jié)果既能在空間上體現(xiàn)地震相約束的意義，又能在平面上更加符合地質(zhì)沉積規(guī)律，最終提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度和可靠性。

在高分辨處理后的地震資料上開(kāi)展波形特征指示高分辨反演，可以進(jìn)一步提高分辨率，實(shí)現(xiàn)河道砂體的縱向高分辨刻畫(huà)及厚度精準(zhǔn)定量預(yù)測(cè)。W211井從井深3 053 m開(kāi)始鉆遇粉砂質(zhì)泥巖，后確認(rèn)出砂體底部，從常規(guī)反演波阻抗剖面來(lái)看井軌跡位于異常中下部（圖9-a），說(shuō)明常規(guī)反演波阻抗反演砂體厚度偏厚（20 m）。而從波形特征指示高分辨反演剖面上來(lái)看，軌跡位于異常底部（圖9-b），這與實(shí)鉆出砂底基本吻合。進(jìn)一步說(shuō)明波形特征指示高分辨反演結(jié)果也能很好地反映砂體厚度橫向變化情況。

圖9 中江氣田W211井常規(guī)反演波阻抗剖面與波形特征指示高分辨反演波阻抗剖面對(duì)比圖

結(jié)合實(shí)鉆結(jié)果，對(duì)比常規(guī)反演與波形指示高分辨反演結(jié)果，證實(shí)波形指示高分辨反演能更準(zhǔn)確地識(shí)別砂體厚度，特別是厚度10 m左右的薄砂體也被能準(zhǔn)確地識(shí)別，并且對(duì)砂體厚度的橫向變化也有很好地反應(yīng)，這為薄砂體厚度定量預(yù)測(cè)提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。

2.2.3 巖性指示因子構(gòu)建技術(shù)

疊前反演可以反演出縱波速度、橫波速度、密度，用這3個(gè)參數(shù)可以計(jì)算出很多彈性參數(shù)，利用這些彈性參數(shù)開(kāi)展巖性、物性、流體預(yù)測(cè)。通常利用交會(huì)圖，對(duì)計(jì)算好的各種彈性參數(shù)制作交會(huì)圖，再在眾多交會(huì)圖中尋找對(duì)巖性、物性、流體有區(qū)分度的彈性參數(shù)或組合。如果利用反演的彈性屬性能夠構(gòu)建一種巖性敏感因子用來(lái)指示巖性特征，將會(huì)帶來(lái)極大的變革。筆者采用了便捷、高效、敏感性高的敏感因子構(gòu)建方式，該構(gòu)建方式將縱波波阻抗與橫波波阻抗相結(jié)合，再融入角度因子形成一個(gè)新的變量[29]。該變量的表達(dá)式為：

式中I表示構(gòu)建的指示因子；AI表示縱波波阻抗，（g/cm3）·（m/s）；SI表示橫波波阻抗，（g/cm3）·（m/s）；Ф表示角度，（°）。

式（1）是對(duì)縱橫波波阻抗進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，找到對(duì)某一屬性特征區(qū)分度最高的最佳旋轉(zhuǎn)角度，不同的角度可以代表不同的彈性參數(shù)，如：0°對(duì)應(yīng)縱波波阻抗，90°對(duì)應(yīng)橫波波阻抗，315°對(duì)應(yīng)縱橫波速度比等。

針對(duì)主力產(chǎn)氣層J2s33-1砂組，掃描不同角度下指示因子與自然伽馬曲線的相關(guān)性可以得到與巖性相關(guān)度最好的角度，用該角度計(jì)算的指示因子可以認(rèn)為是巖性指示因子（圖10），研究區(qū)巖性指示因子最佳角度為298°。

圖10 中江氣田沙溪廟組不同角度巖性指示因子與自然伽馬關(guān)系圖

以疊前角道集數(shù)據(jù)作為輸入，測(cè)井地質(zhì)模型為約束，開(kāi)展疊前三參數(shù)同時(shí)反演，得到縱波波阻抗、橫波波阻抗及密度；以構(gòu)建的巖性指示因子為依據(jù)，開(kāi)展巖性識(shí)別。圖11為中江氣田GM地區(qū)J2s33-1砂組疊后最大波谷振幅與疊前巖性指示因子反演結(jié)果對(duì)比圖。從圖11中可見(jiàn)，疊后最大波谷振幅難以準(zhǔn)確地刻畫(huà)砂體的空間展布特征，而從疊前巖性指示因子反演結(jié)果中可以清晰看出砂體的空間展布特征，河道邊界更為清晰，河道更連續(xù)，消除了泥巖陷阱，砂泥巖區(qū)分度更高。

圖11 中江氣田GM地區(qū)J2s33-1砂組疊后最大波谷振幅與疊前巖性指示因子屬性對(duì)比圖

3 結(jié)論

1）中江氣田沙溪廟組隱蔽河道砂體主要屬于中高波阻抗，地震上主要表現(xiàn)為“暗點(diǎn)型”中弱振幅，平面上主要表現(xiàn)為局部隱形、點(diǎn)狀或段狀不連續(xù)，常規(guī)振幅難以準(zhǔn)確識(shí)別河道邊界及河道展布。其地震響應(yīng)機(jī)理為該類砂巖單層厚度普遍小于地震分辨率極限，具有明顯的地震調(diào)諧效應(yīng)，在疊前道集上表現(xiàn)為Ⅰ類及Ⅱ類AVO特征砂體，呈現(xiàn)出近道或遠(yuǎn)道極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致疊加后能量相互抵消而減弱，形成中弱地震反射特征。

2）通過(guò)疊前優(yōu)勢(shì)道集疊加技術(shù)使隱蔽河道砂體響應(yīng)振幅增強(qiáng)，泥巖響應(yīng)振幅基本不變，突出了砂巖響應(yīng)特征，使砂泥巖區(qū)分度更高，刻畫(huà)的河道更連續(xù)、河道邊界更清楚，更好地識(shí)別河道平面展布特征。隱蔽河道在疊前優(yōu)勢(shì)角度道或偏移距道部分疊加振幅屬性上局部振幅增強(qiáng)的部位為較好的有利目標(biāo)區(qū)域，可作為下一步部署的方向。

3）譜反演高分辨處理可以獲得高分辨率反射系數(shù)，呈現(xiàn)許多地質(zhì)現(xiàn)象的細(xì)節(jié)，對(duì)儲(chǔ)層的精細(xì)評(píng)價(jià)有著重要作用。波形指示高分辨反演技術(shù)比常規(guī)反演技術(shù)有更高的分辨率，能更精確地反映出砂體厚度，地層橫向連續(xù)性也得到增強(qiáng)。在譜反演拓頻處理后的地震資料上開(kāi)展波形特征指示高分辨反演，可以進(jìn)一步提高分辨率，能識(shí)別10 m厚度的砂體，實(shí)現(xiàn)了河道砂體的縱向高分辨刻畫(huà)及厚度精準(zhǔn)定量預(yù)測(cè)。

4）巖性指示因子與自然伽馬曲線有較好的線性相關(guān)性，是很好的巖性解釋彈性參數(shù)。用單一指示因子區(qū)分砂巖和泥巖，增大了區(qū)分度和識(shí)別率，為后續(xù)砂體雕刻及精細(xì)解釋提供便利。利用指示因子構(gòu)建理論，可進(jìn)一步構(gòu)建與孔隙度相關(guān)性最好的物性指示因子、與含氣飽和度相關(guān)性最好的流體指示因子，開(kāi)展氣藏綜合評(píng)價(jià)。