萬 歡，朱江梅，梁立鋒，但志偉，任科英，劉秀娟＊

（1.中國海洋石油能源發(fā)展采技服鉆采工程研究院，天津 300452；2.中國海洋石油能源發(fā)展采技服鉆采工程研究院 地球物理研究所，廣東 湛江 524057；3.中國海洋石油湛江分公司，廣東 湛江 524057）

0 前言

AVO（Amplitude Versus Offset）技術(shù)是對反射波振幅隨炮檢距的變化關(guān)系進(jìn)行研究，以此檢測油氣儲層的一項(xiàng)技術(shù)［1］。目前，AVO技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，方法也日趨完善，且已影響到地震采集、處理及解釋各個(gè)方面，正日益受到人們的關(guān)注。由于不同的巖性和流體組合對應(yīng)于不同的AVO相應(yīng)特征，因此利用AVO正演模擬分析油、氣、水和巖性及其不同組合條件下的AVO特征，有助于了解巖性和油氣的地震響應(yīng)規(guī)律。此外，疊前AVO屬性反演資料包含了豐富的地震動力學(xué)信息，在井資料約束和地震保幅處理的基礎(chǔ)上，可以得到大量的烴類屬性，是目前利用地震資料進(jìn)行烴類檢測的有效方法之一［2－5］。

陵水凹陷位于瓊東南盆地，水深300m～1 700m屬深水凹陷。地質(zhì)研究表明，陵水凹陷為富生烴凹陷，儲層發(fā)育，鶯二段砂巖以泥質(zhì)粉砂巖及細(xì)砂巖為主。由于深水井很少，難以建立相對準(zhǔn)確的反演模型，因此利用疊前同步反演識別烴類具有很大風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，由陸架到陸坡之間的坡折這種特殊海底地貌的形成，為潮汐溝和沿岸流深切谷的形成創(chuàng)造了條件。這種復(fù)雜的海底地貌為地震資料處理制造了難點(diǎn)，表現(xiàn)在地震成像難、構(gòu)造歸位難等，由于AVO技術(shù)本身對數(shù)據(jù)體的敏感性，而地震數(shù)據(jù)處理是否保真保幅等，會對AVO分析造成很大的影響，因此在AVO處理之前需要尋求消除這些影響的方法。

針對研究區(qū)以上特點(diǎn)，作者在本文利用瓊東南盆地陵水凹陷油氣勘探階段的鉆孔資料及測井資料，應(yīng)用zoeppritz方程進(jìn)行射線數(shù)字模擬，研究該區(qū)典型的氣層及水層段的反射特征和AVO特征，對深水區(qū)坡折帶低信噪比資料進(jìn)行了保幅去噪及道集拉平處理，采用基于改進(jìn)的碳?xì)渲甘疽蜃訉δ繕?biāo)區(qū)進(jìn)行油氣預(yù)測，形成了一套完全適合該區(qū)的烴類檢測方法及流程。

1 AVO正演

AVO正演模擬是在已知層狀介質(zhì)縱波、橫波速度與密度等參數(shù)的前提下，求取入射縱波的地震響應(yīng)，由此可判斷已知井處油層、氣層的AVO異常類型，利用該異常類型檢測含油氣砂巖的分布范圍，有助于AVO資料的處理、解釋、鉆后油氣層位的標(biāo)定等。同時(shí)，也能為分析已知油氣層AVO異常的影響因素和變化規(guī)律提供可靠的依據(jù)［6－7］。

目前基于井?dāng)?shù)據(jù)的AVO正演模擬有幾種方式，如使用zoeppritz方程、或者應(yīng)用該方程的近似方程Shuey近似、彈性波方程等。針對同樣的測井?dāng)?shù)據(jù)，在0°～30°范圍內(nèi)，目標(biāo)層位的AVO曲線基本相同；大于30°后，AVO曲線略有差異，但對于計(jì)算AVO屬性（如截距（P）、梯度（G））影響不大。對于合成地震道集，拾取AVO曲線，計(jì)算AVO屬性等，目前的大型商業(yè)軟件（如jason、strata等）均具有這些功能，且功能都很完備。由于工區(qū)內(nèi)井少，且處于勘探階段，資料不全，因此作者優(yōu)選出具有典型地質(zhì)特征的深水區(qū)A井。該井資料齊全，且具有典型的水道砂巖特征，①主力氣層段與圍巖相比，具有低密度、低伽瑪特征、縱波速度略低、橫波速度差異不大；②水層段與圍巖相比，具有低密度、低伽瑪、略高縱波速度等特征。采用strata軟件對該井水層及氣層進(jìn)行AVO正演模擬。由于目的層的氣（水）層厚度均大于半波長，且上、下圍巖均為厚層泥巖，因此設(shè)計(jì)如圖1所示的氣（水）層模型，氣（水）層模型參數(shù)按表1選取，儲層厚度參照實(shí)際氣層及水層的厚度。

圖1 深水A井AVO正演模型Fig.1 AVO forward model of A well on deepwater area

圖2為氣層段頂界和水層段頂界AVO曲線，其中橫坐標(biāo)為角度，縱坐標(biāo)為振幅。正演成果表明，①氣層段AVO異常明顯，即隨著偏移距的增大地震振幅絕對值減弱現(xiàn)象明顯，其頂界面梯度異常特征表現(xiàn)為：較強(qiáng)的負(fù)截距異常和正梯度異常；②水層段AVO異常不明顯。另外對該點(diǎn)疊加表明，水層和氣層均會形成強(qiáng)振幅，即所說的亮點(diǎn)剖面，換句話講，該區(qū)常規(guī)的亮點(diǎn)剖面難以區(qū)分氣層和水層，而正演的道集上區(qū)別明顯，這也是利用疊前道集進(jìn)行AVO屬性反演的意義所在。

圖2 A井正演模型所對應(yīng)氣層及水層AVO曲線Fig.2 A well AVO curves of gas and water layer

前人的研究表明（見圖3），該區(qū)由陸架過度到坡折帶再到陸坡，物性差異較大，因此對該井氣層段改變孔隙度，孔隙度由13% 漸變到29%，間距為2%，之后進(jìn)行正演模擬，拾取AVO曲線，如圖3所示。氣層AVO響應(yīng)類型受儲層孔隙度影響較大，隨著孔隙度的增大，氣層AVO類型由第三類逐漸變?yōu)榈谒念?，第四類氣層的孔隙度要高于第三類氣層的孔隙度。因此，本區(qū)域儲層具有明顯第三類或第四類AVO異常的均有可能是含氣的響應(yīng)；水層的AVO異常則不明顯。

圖3 A井變孔隙度正演AVO曲線（據(jù)湛江分公司研究院）Fig.3 A well AVO curve with variable porosity（according to Zhanjiang branch research institute）

2 道集去噪及拉平處理

由于受深水區(qū)坡折帶及地震采集照明影響，研究區(qū)地震資料的低信噪比較低，處理后的CRP道集噪音較重，難以達(dá)到反演要求，常規(guī)的單一去噪方法難以達(dá)到理想的效果。因此針對該資料提出了保幅去噪及道集拉平處理流程：實(shí)現(xiàn)步驟：①利用AVO正演公式（如shuey、Fatti、Xu等），通過給定一個(gè)合理的入射角范圍，獲得一個(gè)簡單的不含噪音成份的有效波模型數(shù)據(jù)b，其中正演需要的縱波速度由地震解釋的速度提供，密度由gardner公式計(jì)算獲得，橫波速度通過泥巖背景趨勢線的斜率計(jì)算獲得；②用原始數(shù)據(jù)a減去該有效波模型數(shù)據(jù)b，獲得噪音數(shù)據(jù)c；③對噪音數(shù)據(jù)c進(jìn)行消除線性干擾及有效頻帶濾波等，獲得隨機(jī)噪音及部分有效信息d；④把隨機(jī)噪音及部分參與有效信息d回加到模型數(shù)據(jù)b，獲得數(shù)據(jù)e，即為去噪及拉平的結(jié)果。以上流程一般通過道集對比，目標(biāo)軸AVO曲線對比，疊加對比等手段進(jìn)行質(zhì)控。

圖4為去噪前、后的對比。從圖4可以看出，對于有效波，AVO特征保持較好，信噪比明顯提高，且不傷害有效波，波組特征明顯，可以達(dá)到后續(xù)的反演要求。

表1 深水A井AVO正演模型參數(shù)Tab.1 AVO forward model parameters of A well on deepwater area

圖4 過井位處道集處理前后對比Fig.4 The gathers contrast before and after processing at the well location

3 AVO屬性分析方法的改進(jìn)及應(yīng)用

針對含氣砂巖異常，根據(jù)Castagna［9］把含氣砂巖的AVO異常分為四類：第一類是正高阻抗差含氣砂巖；第二類是近零阻抗差含氣砂巖；第三類是G小于“0”的負(fù)高阻抗差含氣砂巖；第四類是G大于“0”的負(fù)高阻抗差含氣砂巖（見圖5（a））。該分類在早期只是作為含氣砂巖的分類，目前將其作為宏觀AVO異常的分類。為了在地震剖面及平面圖上更加直觀地描述上述異常，一般采用P、G交匯技術(shù)（如圖5（b）所示）。從圖5（b）可以看出，不同的異常類型會落到各自的象限空間，其中截距（P）、梯度（G）屬性可以直接通過道集反演獲得，其它屬性如P＊G可以通過數(shù)學(xué)運(yùn)算獲得［8－9］。應(yīng)用P與G交匯技術(shù)尋找AVO異常，如尋找第三類AVO異常，通常在P與G交匯圖上圈定第三象限所示區(qū)域，如圖6（a）所示。之后反投到地震P＊G剖面上，顯示的亮點(diǎn)即為第三類AVO異常（見圖（6（b））。作者在使用該方法過程中，發(fā)現(xiàn)不可避免地存在一些問題：①由于手工圈定區(qū)域（見圖6（a））受主觀因素影響，經(jīng)常會導(dǎo)致AVO異常（見圖6（b））“滿天星”現(xiàn)象，引起 AVO異常的假象，影響AVO解釋的準(zhǔn)確性；②根據(jù)AVO正演模擬結(jié)果（見圖2、圖3），針對研究區(qū)特殊的AVO異常特征，即在大三維區(qū)含氣砂巖可能同時(shí)具有第三類及第四類AVO異常，按照常規(guī)P與G交匯方法，難以同時(shí)顯示等問題，因此迫切需要改進(jìn)對AVO異常的刻畫。這類研究早有學(xué)者提出，如舒夢程［10］利用Hilbert變換校正P－G交會圖，使泥巖背景趨勢與異常有效分離。作者采用改進(jìn)的碳?xì)渲甘疽蜃覲＊G屬性描述AVO異常：

對于第三類AVO異常，可用P＜0、G＜0表示，則P＊G＞0，一般取正的極大值。

對于第四類AVO異常，可用P＜0、G＞0表示，則P＊G＜0，一般取負(fù)的極小值。

同時(shí)由于一般只分析油氣層段頂板的AVO特征，因此對于P＞0，即波峰，一般不分析其異常，因此在顯示時(shí)應(yīng)排除波峰顯示。為了在色表上同時(shí)描述出第三類AVO及第四類AVO異常，編程實(shí)現(xiàn)了上述過程，最終使第三類AVO及第四類AVO異常都顯示在負(fù)的絕對值極大值端。該方法的優(yōu)勢是（見圖7）：①克服旁瓣的影響，只顯示波谷的AVO效應(yīng)；②使第四類及第三類AVO異常用統(tǒng)一的色標(biāo)表示；③減少了常規(guī)的P與G交匯帶來的散點(diǎn)效應(yīng)。

圖8為對鶯二段某目標(biāo)層位提取的P＊G屬性圖，紅色為異常。圖9為過aaa測線的純波剖面，目標(biāo)層位亮點(diǎn)特征明顯。圖7為對應(yīng)該剖面的AVO異常顯示，可以看出，亮點(diǎn)部位并不全都對應(yīng)AVO異常，其中A點(diǎn)為第四類AVO異常（見圖10（a）），B 點(diǎn)為第三類 AVO 異常（見圖10（b））?；诟倪M(jìn)的P＊G屬性，能較好地同時(shí)刻畫第三類及第四類AVO異常。成果表明，該目標(biāo)區(qū)AVO異常明顯，即代表該目標(biāo)砂巖頂界面反射波振幅梯度曲線異常明顯，這與前期的地震地質(zhì)綜合研究相吻合。結(jié)合正演、反演的結(jié)果可以推測，位于構(gòu)造高部位的A 點(diǎn)（見圖7（b）及圖10（a）），可能物性更好，對于油氣勘探而言，第四類AVO異常（A點(diǎn)）甚至比第三類AVO異常（B點(diǎn)）更為有利。由于深水勘探成本太高，深水井少之又少，可利用的鉆井資料很少，因此以往很多都不經(jīng)過正演判別AVO類型尋找深水區(qū)含氣儲層，而是直接應(yīng)用第三類AVO異常尋找深水區(qū)含氣儲層，這樣往往忽略了第四類AVO異常，這對于深水勘探利用AVO技術(shù)識別含氣儲層是個(gè)很大的限制。綜合分析可以看出，深水A井氣層段（見圖2）及目標(biāo)區(qū)高部位（見圖10（a））均為第四類AVO異常，因此本次研究成果對于突破只用第三類AVO異常尋找氣層，具有很重要的意義。

4 結(jié)論

針對深水區(qū)低信噪比資料，開展烴類檢測難度較大，作者聯(lián)合開展AVO正演、反演在該區(qū)烴檢卓有成效。研究表明，本區(qū)AVO類型以第三類及第四類為主，針對低信噪比資料開展的去噪流程較好地滿足了后續(xù)的反演要求。基于改進(jìn)的P＊G屬性，能較好地同時(shí)刻畫第三類及第四類AVO異常，目標(biāo)區(qū)異常明顯，第四類AVO異常對于深水勘探有重要意義。

作者在本文應(yīng)用的P＊G屬性分析技術(shù)仍屬于定性分析，針對深水區(qū)鉆井較少情況，建議開展疊前同步反演建模技術(shù)研究，以此來提高數(shù)據(jù)的反演解釋精度，以實(shí)現(xiàn)半定量、定量解釋工作。

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