基于疊前地震資料AVO信息在東勝氣田隱蔽河道識別的應用

歸平軍，高照普，曹紹賀，溫立峰

(1.中國石化華北油氣分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006；2.中國石化石油勘探開發研究院，北京 100083)

東勝氣田位于鄂爾多斯盆地北部，橫跨伊盟隆起、伊陜斜坡和天環坳陷3個構造單元。什股壕氣區位于伊盟隆起的杭錦旗斷階上，南接伊陜斜坡，位于泊爾江海子斷層北部，總體呈北東高南西低的單斜特征。該區處于古地貌高部位，基底起伏變化大，且構造活動較強，發育北東-南西向的小型鼻狀構造，幅度為5～25 m，面積為0.5～1.0 km2，研究層位屬于二疊系下石盒子組盒2、盒3段，受沉積期古地理影響，發育多條近南北向限制性河道，河道窄(300～1 000 m)，河道中心砂體為縱向多期疊置，自然伽馬以箱形為主(圖1)。氣藏類型為低幅度巖性-構造氣藏[1]，地震剖面響應為透鏡狀亮點特征，地震振幅屬性平面為“條帶狀”，砂體越厚，其特征越明顯。

圖1 X68井綜合柱狀圖

近年來，隨著勘探開發的逐漸深入，5～8 m的薄儲層及隱蔽性更強的窄河道是下步勘探開發的重點。現在使用的疊后地震資料為全偏移距疊加數據，目的層段主頻為25 Hz，有效頻帶為8～40 Hz，對薄儲層、窄河道識別難度較大，河道地質信息被較強的“片狀”振幅屬性掩蓋，河道邊界模糊。同時，受各種類型干擾波影響，全偏移距疊加地震資料中存在各種干擾波信息，掩蓋了部分地質體真實的地震響應。

在深化認識疊前資料基礎上，提出了基于疊前共反射點(CRP)道集優化，利用地震振幅隨偏移距變化(AVO)差異性，通過不同偏移距道集疊加體的優選，確定有效的地震解釋數據，進一步挖掘了地震資料信息，提高了地質信息識別能力[2-4]。優勢道集相比全道疊加數據在巖性邊界落實方面具有較好的效果，為隱蔽性河道識別提供了相對保真地震資料。通過相關技術研究，建立了適合本區薄儲層、隱蔽窄河道識別方法，提高了鉆井成功率。

1 地震資料品質概況

什股壕氣區地震資料采集于2011年，三維地震觀測系統設計為16線4炮112道接收，滿疊覆蓋次數64次，最大炮檢距3 191 m。地表類型以草場、沙漠為主。目的層段信噪比高，干擾波主要為面波，視速度較低，最大視速度為1 300 m/s，能量強，頻率在14 Hz以下，隨著傳播距離的增大而形成“掃帚狀”，即發生頻散。該類干擾在研究區較為發育，其近道能量強，隨著偏移距的增大，地震波傳播距離長，能量吸收快，衰減大。盡管資料處理階段已進行干擾波壓制，但在不同偏移距范圍內仍存在不同程度殘留，影響河道成像效果及地震解釋精度。通過單炮分析，根據面波傳播規律，通過不同偏移距內道集疊加體優選，選擇資料品質及保真度較高的基礎數據開展相應的河道及砂體的預測，即疊前“優勢”道集的優選。

什股壕氣區目的層段下石盒子組埋深2 300～2 900 m。速度譜分析圖顯示，速度變化正常，超道集疊加剖面中，目的層段同相軸平緩，遠道3 200 m處剩余時差小，無明顯的畸變異常特征(圖2)。地震觀測系統設計合理，最大偏移距長度較為合適，整體地震資料保真度較高，不會因為遠道地震信息畸變造成假的地質現象。基于疊前CRP道集數據，通過道集優化去噪，AVO分析以及疊前道集優選，挖潛地震資料地質信息，利用較為成熟的地震解釋方法開展一系列工作，刻畫河道空間展布。

圖2 什股壕氣區三維地震速度分析

2 疊前道集優化及AVO分析

2.1 疊前道集優化

在應用疊前道集數據之前，需分析其品質情況。原始CRP道集信噪比低，成像效果差，需要對疊前道集進行精細優化處理。通過帶通濾波去除高頻噪音，拉東變換去除隨機噪音，重點開展了道集拉平消除疊前偏移后CRP道集中的剩余時差，確保了遠道地震資料的真實性及可用性。在保證反射波振幅相對強弱關系的同時，采用3×3超道集疊加，可提高CRP道集近、中、遠信噪比(圖3)。

圖3 什股壕地區CRP道集噪音壓制前后對比

2.2 AVO分析

研究區盒2、盒3段河道中心砂體縱向疊置，砂體厚度為10～20 m，儲層物性較好，孔隙度為6%～18%，滲透率0.2×10-3～6.0×10-3μm2，以“泥包砂”和自然伽馬“箱型”為主的河流相心灘。地震響應為寬緩強波谷、透鏡狀“亮點”特征，砂體厚度5～8 m，其地震響應較弱，造成了薄砂體識別難度大。

對研究區100余口井統計分析，將盒2、盒3段不同砂體組合及AVO響應總結分類，主要分為四種(表1)，I類和II類砂體厚(大于10 m)，以疊置心灘為主，AVO振幅隨偏移距的增加而增加，線性規律性明顯，該類型河道通過疊后振幅也較容易識別，地震振幅屬性平面為強振幅“亮條帶”，III類和IV類砂體厚度薄(小于10 m)，AVO變化是振幅先變小，后發生反轉，疊前響應特征不明顯，該類型河道及砂體隱蔽性較強。疊后全道集疊加體振幅平面屬性為中弱響應，厚度薄、寬度窄的河道隱蔽在較為雜亂的強振幅下，平面地震屬性呈現零星、點狀分布，規律性較差，在井位部署中風險較大[5-7]。

表1 什股壕氣區盒2+3段地震-地質綜合解釋

常規疊后地震屬性較難識別薄儲層，可利用含氣儲層在近、中、遠道地震差異性來進行刻畫。基于疊前地震資料AVO的特性，通過不同數據體之間的數學運算，產生相關的一系列衍生地震數據體，可識別部分隱蔽河道。

3 疊前優勢道集優選

優勢道集選擇的原則是地震資料保幅性較好，信噪比高，有效信息豐富，分辨率相對較高。最常用的地震資料分析手段為頻譜分析，將時域信號變換至頻率域加以分析，分析一定時窗內地震資料主頻、頻寬及頻率變化特征，頻率的變化是反映一個地區地震資料的信息豐富程度的指標之一。“優勢道集”是利用疊前AVO理論特性，根據疊前最大入射角度，將疊前CRP道集按不同入射角(或者偏移距)地震數據進行疊加，選取保真度高，保幅性好，低頻信息保持好，頻帶較寬的地震資料開展相應的地震解釋工作。

研究區三維地震采集設計橫縱比為0.57，目的層段最大入射角為40°，屬于寬方位地震數據，能夠滿足AVO解釋所需。研究區目的層段深度(2 500～2 900 m)與最大偏移距差異較小，最大偏移距為3 200 m。綜合AVO分析及滿足地震數據均勻分布情況，分為近偏移(133～1 158 m)、中偏移(1 158～2 183 m)和遠偏移(2 183～3 190 m)三種數據。進一步對比分析后，選擇河道識別能力強的數據為優勢道集。

對分偏移距得到的近、中、遠疊加體及全道集疊加體目的層段進行頻譜分析，結果見圖4及表2。全疊加體在多次疊加后，各種類型的干擾波信息存在不同程度的殘留，地震響應模式不清，儲層邊界模糊，難以清晰刻畫。研究表明，低頻地震信息在儲層預測中至關重要，低頻信息的缺失會影響地震橫向保真性，成像效果差，井震一致性差，窄頻帶容易造成儲層厚度、巖性的解釋不精確。

表2 各種數據類型頻譜統計

圖4 什股壕氣區分各種數據譜分析

在綜合分析基礎上，研究區遠道疊加數據體的低頻信息保持較好，頻帶較寬，AVO響應特征明顯，為河道的邊界刻畫提供了更為保真的地震數據，為研究區識別隱蔽河道的“優勢道集”。

4 河道儲層預測

研究表明，東勝氣田什股壕氣區盒2、盒3河道地震響應在地震波組T9f～T9e之間，不同砂體組合及其規模地震響應具有一定的差異性，一個同相軸有可能為多個不同砂體地震綜合響應。使用固定時窗進行地震屬性分析時，無論是從盒3頂T9f往下還是底T9e往上開固定時窗提取屬性，都容易造成不同期次河道砂體的橫向“串層”[8-10]。實鉆證實，部分井段含氣砂巖與高聲波時差泥巖相當，其地震波阻抗大小基本一致，地震響應相似，地震屬性平面表現為橫向串層的窄亮條帶振幅響應的“假河道”，如不能準確地對比識別，易造成鉆井失利。

基于疊前優勢道集疊加數據，通過典型井特征分析，利用空間相對分辨率的地層切片技術，實現河道精細識別。

4.1 優勢道集地震響應特征

通過實鉆井的進一步驗證以及不同地震數據體分析對比，采用遠偏移距疊加數據體刻畫河道，河道地震響應更加清晰。實鉆X33井不同類型的疊加剖面對比(圖5a、圖5b、圖5c、圖5d)顯示，目的層盒3段砂體厚度7 m，氣層厚度4 m，泥巖夾層多，地震響應在不同疊加體上具有一定的差異性。全疊加體上河道邊界模糊，從近道疊加體到遠道逐漸清晰，遠偏移距疊加體上“透鏡狀”地震響應更加明顯(T9e上部波谷特征)，更加容易識別有效儲層，能夠剝離強振幅“片狀”屬性區干擾信息。

圖5 過典型井不同疊加類型地震響應對比

4.2 隱蔽河道識別

為了進一步刻畫窄、細河道，提高河道表征能力，解決橫向河道“串層”問題，提高儲層預測精度，需要對河道進行預測。

基于空間相對分辨率的地震切片技術，通過井-震結合的層位精細解釋，在地震相對等時面確定的前提下，給出地質等時格架，根據地層厚度及河道空間變化將下石盒子組等分為多個地層切片體，通過沉積演化分析，可實現不同期次、規模河道空間的刻畫[11-14]。

利用優勢道集疊加體，在地質模式認識的基礎上，應用地層切片技術，提取地震數據相對振幅屬性可進一步識別出盒2、盒3段具有振幅“亮條帶狀”的地質體。應用優勢道集的地層切片識別的盒2段與全疊加切片屬性相對比(圖6a)，平面上的河道“條帶狀”面連續，隱藏河道外部輪廓清晰，符合沉積規律(圖6b)。對厚5～10 m及寬300～800 m的河道預測，經過多井分析顯示有效。鉆井證實，振幅強弱與河道砂體厚度呈相關性，砂體越厚，振幅越強，振幅平面“亮條帶”越明顯，可進一步判斷每期河道砂體厚度及其規模。

圖6 盒2段河道刻畫前后對比

基于含氣層在不同疊加體上的差異性，以及地震分辨率的局限性，可利用多個數據體之間數學運算，產生一系列衍生數據體，再利用地層切片技術，識別隱蔽河道。經過研究區內170余口實鉆井驗證，地震振幅屬性平面呈現“窄亮條帶狀”為限制性河道，其振幅越強，砂體越厚。因此，識別河道最終體現為增強地震振幅的平面表征能力，提出了地震衍生體，其具體做法為：分別定義近、中、遠偏移數據體為A、B、C三種，可得到類似為，A+B、A+C，C-A及C/A、C/B等多個衍生數據體。利用含氣層在遠近道之間AVO的差異性，在盡可能不丟失有用地震信息前提下，進一步增強識別隱蔽河道的能力，增強河道輪廓邊界。選取四種類型數據地層切片進行對比，中-近偏疊加體相減數據體(B-A)(圖7a)和遠-中偏疊加體相減數據體刻畫的窄河道均較為模糊(圖7b)。遠-近偏疊加相減數據體(C-A)在部分區域能夠識別砂體厚度小于8 m，寬100～200 m物性較好、平面條帶狀較為明顯的隱蔽河道(圖7c)。遠偏移距數據體信噪比高，雖然在河道規模及整體評價效果較好，但采用遠道部分數據，容易丟失部分薄儲層的地震信息(圖7d)。

圖7 衍生地震數據體識別隱蔽河道地層切片屬性

與優勢道集刻畫河道相比較，地震地層切片屬性平面特征，在局部范圍內應用性較強，能夠凸顯受地震分辨率的影響而難以識別的河道，為薄層的河道心灘預測提供了依據[15-19]。

5 結論

(1)疊前地震資料保幅性處理是地震解釋的關鍵，頻譜分析是資料評價的重要手段，低頻保護是評價資料保幅效果的指標之一。

(2)依據地質-地震綜合分析，應用基于地震空間相對分辨率的地層切片技術，能夠精確落實有效河道邊界，可識別不同期次、規模河道空間展布。

(3)利用疊前地震數據，有針對性地提取地震數據中的有效信息來解決地質問題，達到“去偽存真”的目的，實現河道精細描述的需求。