王建民，關(guān)昕，王維紅，王麗娜，王元波

（中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

縱橫波聯(lián)合屬性分析方法應(yīng)用

王建民，關(guān)昕，王維紅，王麗娜，王元波

（中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

利用大慶長(zhǎng)垣LMD地區(qū)的三維三分量地震資料，開展縱波和轉(zhuǎn)換波聯(lián)合解釋方法研究。在解釋過程中，研發(fā)了轉(zhuǎn)換波合成記錄制作方法，解決了縱波與轉(zhuǎn)換波資料的層位標(biāo)定問題。利用全波測(cè)井資料分析儲(chǔ)層的敏感參數(shù)，分析縱波與轉(zhuǎn)換波對(duì)地下介質(zhì)的不同響應(yīng)特征，進(jìn)行儲(chǔ)層識(shí)別，消除單純縱波地震勘探的多解性，提高復(fù)雜非均質(zhì)氣藏勘探開發(fā)的成功率。

縱波；轉(zhuǎn)換波；屬性分析

松遼盆地北部中淺層油氣勘探主要集中在大慶長(zhǎng)垣及其兩側(cè)，勘探程度相對(duì)較高。其主要鉆探目標(biāo)是地層巖性圈閉，而分辨率和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度是影響地震勘探技術(shù)在老油區(qū)應(yīng)用的主要瓶頸。在這種復(fù)雜的地質(zhì)條件下，僅靠縱波單一勘探方法，對(duì)地層巖性圈閉的預(yù)測(cè)精度還不能滿足油田勘探開發(fā)的要求，必須采用綜合勘探方法，三維三分量地震勘探技術(shù)即是綜合勘探方法中的前沿技術(shù)。

在國(guó)外，多分量地震勘探首先在海上石油勘探中取得成功。海底地震記錄法是挪威國(guó)家石油公司于80年代開發(fā)的技術(shù)專利，它具有靈活的觀測(cè)方式，可在海上平臺(tái)等廣泛分布有障礙物的區(qū)域、硬海底、淺層氣、氣云、數(shù)據(jù)質(zhì)量低劣地區(qū)及水陸連片地震測(cè)量等方面發(fā)揮有效的作用。隨著數(shù)字檢波器、處理技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了多波勘探由海到陸的轉(zhuǎn)移，陸上多分量成為研究熱點(diǎn)，并在致密砂巖氣藏描述以及高孔高滲油藏監(jiān)測(cè)中取得良好的應(yīng)用效果。

國(guó)內(nèi)各家大油田都在積極開展多波多分量地震勘探技術(shù)研究工作，東方地球物理公司開展多分量地震技術(shù)研究試驗(yàn)較早，長(zhǎng)慶油田也完成了三維三分量的采集處理解釋工作，四川石油管理局在其氣田采集了多塊多分量資料，研究工作一直在進(jìn)行之中。中國(guó)石油大學(xué)、上海同濟(jì)大學(xué)等單位，都在開展多波多分量勘探研究工作[1-5]。劉洋等[6]對(duì)陸上轉(zhuǎn)換波質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，伍志明等[7]對(duì)多分量資料在碳酸鹽巖裂縫性氣藏氣水識(shí)別進(jìn)行了研究和應(yīng)用，石建新等[8]對(duì)多分量地震資料處理解釋方法進(jìn)行了探索，取得了新的認(rèn)識(shí)。

為了探索多波地震勘探技術(shù)在大慶油田的應(yīng)用潛力，在油田開發(fā)的主體部位喇嘛甸油田采集了100 km2三維三分量地震資料。主要針對(duì)長(zhǎng)垣油田特殊的地震地質(zhì)條件，開展數(shù)字檢波器縱波高分辨率處理和轉(zhuǎn)換波處理解釋技術(shù)攻關(guān)，形成一套適合于松遼盆地中淺層的3D3C地震資料處理解釋技術(shù)，并探索了縱波和轉(zhuǎn)換波聯(lián)合解釋技術(shù)。聯(lián)合應(yīng)用縱橫波屬性，在油田氣藏識(shí)別應(yīng)用中，突出了油藏構(gòu)造高點(diǎn)的含氣區(qū)，減少了氣藏解釋的多解性，對(duì)氣藏識(shí)別起到關(guān)鍵作用。在全波測(cè)井的基礎(chǔ)上，分析與儲(chǔ)層敏感參數(shù)，并進(jìn)行儲(chǔ)層橫向預(yù)測(cè)，提高井間的砂體預(yù)測(cè)精度。

1 層位對(duì)比和波形識(shí)別方法

應(yīng)用處理后的多波資料，正確識(shí)別同一地質(zhì)層位的縱、橫反射波是多波地震資料正確解釋的先決條件，也是多波綜合解釋的目的之一。層位識(shí)別涉及到地質(zhì)、地震、測(cè)井等多方面的基礎(chǔ)資料和技術(shù)方法，與單波同相軸對(duì)比原則相比，多波層位對(duì)比有其特殊性，且難度大、綜合性強(qiáng)。本次多波資料解釋過程中，在充分了解試驗(yàn)區(qū)的分布、構(gòu)造特征、沉積特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，參考單波對(duì)比的一些原則，充分考慮多波多分量地震特點(diǎn)基礎(chǔ)上，采用以下原則進(jìn)行層位對(duì)比。

1）地質(zhì)構(gòu)造特征不變性對(duì)比原則。

2）反射層深度和厚度一致性對(duì)比原則。

3）地層層序不變性原則。

4）地震相特征一致性對(duì)比原則。

5）微細(xì)異常結(jié)構(gòu)特征一致性對(duì)比原則。

根據(jù)以上層位對(duì)比原則，為了準(zhǔn)確確定地震反射層位關(guān)系，結(jié)合研究區(qū)的資料狀況，在層位標(biāo)定方面主要做了以下工作。

1.1 縱、橫波速度特征分析

速度是認(rèn)識(shí)地震反射特征重要的因素，無論縱波反射還是橫波反射都是如此。為此，利用全波列測(cè)井資料對(duì)各層段的地層縱、橫波速度進(jìn)行了詳細(xì)研究。圖1是利用L8-PS831全波測(cè)井資料，求取的縱橫、波速度、密度以及橫波速度比等參數(shù)圖。

從物性參數(shù)結(jié)果，可以得到以下兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

圖1 L8-PS831全波測(cè)井物性參數(shù)分析Fig.1 Logging physical property parameter analysis of L8-PS831 full wave

1）對(duì)于超層序地質(zhì)界面，縱波與轉(zhuǎn)換波都顯示為較強(qiáng)的波阻抗界面，在縱波和轉(zhuǎn)換波剖面上反射層有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，容易相互標(biāo)定，因此，縱橫波聯(lián)合解釋時(shí)，首先要解決標(biāo)志層的標(biāo)定問題，在此基礎(chǔ)上再開展層間層位對(duì)比。

2）橫、縱波速度比與地層巖性有密切的關(guān)系而與地層埋深關(guān)系不大，這一點(diǎn)與單一縱波速不同。各主要層段的速度比見表1，求出各層段速度比參數(shù)，為資料處理和解釋過程中的層位標(biāo)定提供了依據(jù)。

表1 橫波與縱波速度比參數(shù)Table 1 Velocity ratio parameters of transverse wave and longitudinal wave

1.2 轉(zhuǎn)換波合成地震記錄

與單一縱波解釋一樣，合成地震記錄是連接地震地質(zhì)層位的最有效的橋梁之一。與縱波合成地震記錄不同的是，對(duì)于轉(zhuǎn)換波來說，垂直入射角沒有反射，也不能像縱波一樣直接做合成地震記錄。

對(duì)轉(zhuǎn)換波來說，由于P-SV轉(zhuǎn)換波反射點(diǎn)并不位于同一水平面上的震源和檢波點(diǎn)的中點(diǎn)，而且一般在較大炮檢距情況下接收，轉(zhuǎn)換波反射系數(shù)不象縱波一樣滿足某一個(gè)遞推關(guān)系，直接使用Zoeppritz方程求取轉(zhuǎn)換波反射系數(shù)，不僅計(jì)算速度慢，而且難以理解轉(zhuǎn)換波反射系數(shù)與速度、密度等巖性參數(shù)之間的關(guān)系。

本文采用西北大學(xué)馬勁風(fēng)[9]推導(dǎo)的轉(zhuǎn)換波反射系數(shù)遞推公式制作轉(zhuǎn)換波合成記錄。轉(zhuǎn)換波反射系數(shù)可表示為：

其中

Rpsj為轉(zhuǎn)換波反射系數(shù)；ρj+1與ρj分別為反射界面上下巖層的密度，g/cm3；Vsj與Vsj+1分別為反射界面上下巖層的橫波速度，m/s；cj、dj為指數(shù)系數(shù)；p為射線參數(shù)，s/m；α為界面上下巖層縱波速度平均值，m/s；β為界面上下巖層轉(zhuǎn)換波速度平均值，m/s；θ為縱波入射角與透射角的平均值，（°）；φ為轉(zhuǎn)換波入射角與透射角的平均值，（°）；θ1與θ2分別為界面上下巖層縱波的入射角與透射角，（°）；φ1與φ2分別為界面上下巖層轉(zhuǎn)換波的反射角與透射角，（°）；Vp1、Vp2為反射界面上下巖層的縱波速度，m/s；Vs1、Vs2分別為反射界面上下巖層的轉(zhuǎn)換波速度，m/s。

圖2是工區(qū)內(nèi)全波測(cè)井L8-PS831的縱波和轉(zhuǎn)換波的合成地震記錄。從全波井的合成地震記錄上看，縱波與井的匹配程度非常高，合成地震記錄與地震的波組特征基本一致，轉(zhuǎn)換波合成地震記錄在S0、SⅠ、SⅡ這三個(gè)強(qiáng)阻抗界面對(duì)應(yīng)很好，SⅢ、PⅠ、PⅡ、GⅠ等層對(duì)應(yīng)關(guān)系相對(duì)差一些。從北北塊22口井的縱波、轉(zhuǎn)換波合成地震記錄與地震道的相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果上看，這22口井與地震道的相關(guān)系數(shù)非常高，大都能夠達(dá)到0.8以上，顯示出很好的標(biāo)定結(jié)果。

1.3 主要地震反射層位波阻特征

根據(jù)標(biāo)定的結(jié)果，進(jìn)行轉(zhuǎn)換波層位的追蹤。追蹤的過程如下。

1）分別制作縱波與轉(zhuǎn)換波合成地震記錄，獲得目標(biāo)層井點(diǎn)位置的縱波與轉(zhuǎn)換波的時(shí)深關(guān)系。

2）建立縱波與轉(zhuǎn)換波速度模型，將轉(zhuǎn)換波壓縮到縱波時(shí)間。

3）參考縱波解釋的層位進(jìn)行轉(zhuǎn)換波層位的拾取。

在解釋完成SⅠ、SⅡ和T2三個(gè)主要目標(biāo)層后，進(jìn)行轉(zhuǎn)換波壓縮剖面，并進(jìn)行縱波與轉(zhuǎn)換波壓縮剖面的對(duì)比。

轉(zhuǎn)換波剖面反射波組特征與縱波剖面特征基本相同，反射波能量強(qiáng)，波形穩(wěn)定，易于準(zhǔn)確地對(duì)比追蹤，剖面視頻率低于縱波剖面。

2 聯(lián)合屬性分析

圖2 L8-PS831縱波與轉(zhuǎn)換波合成地震記錄Fig.2 Synthetic seismogram of L8-PS831 longitudinal wave and converted wave

振幅屬性能反映反射系數(shù)（速度和密度）和儲(chǔ)層孔隙中流體的變化，是用于直接描述儲(chǔ)層變化十分重要的地震屬性之一。在疊后提取振幅屬性有很多種方法，如均方根振幅、平均振幅、絕對(duì)振幅、峰值振幅、反射能量等。結(jié)合縱波轉(zhuǎn)換波振幅對(duì)地下巖性的不同特征，可以更好地識(shí)別儲(chǔ)層。

2.1 氣層反射特征對(duì)比

儲(chǔ)層砂體含氣后，砂體速度明顯減小，使含氣砂體與上下圍巖之間的波阻抗差異減小，地震剖面上均形成反射，在波阻抗剖面上具有明顯的低阻抗特征，而轉(zhuǎn)換波剖面不受氣的影響，反映儲(chǔ)層骨架。

圖3是工區(qū)Inline349線縱波與轉(zhuǎn)換波在SII氣頂位置的含氣特征對(duì)比，可以看到，縱波反射變?nèi)?，頻率發(fā)生變化，而轉(zhuǎn)換波剖面不變。

由于儲(chǔ)層含氣，使縱波速度降低，在儲(chǔ)層界面上形成弱波阻抗差，造成縱波弱反射成像。而轉(zhuǎn)換波資料中的橫波速度不受儲(chǔ)層含氣的影響，故在儲(chǔ)層界面上依然存在界面本身的強(qiáng)波阻抗差，造成在轉(zhuǎn)換波剖面形成亮點(diǎn)反射，以此實(shí)現(xiàn)含氣儲(chǔ)層的識(shí)別。如果單純依靠縱波資料識(shí)別氣層，因?yàn)楹瑲鈨?chǔ)層和巖性變化都可造成縱波弱反射現(xiàn)象，存在多解性。

圖3 SⅡ縱波和轉(zhuǎn)換波剖面含氣特征對(duì)比Fig.3 Gas-bearing characteristics contrast of SII longitudinal wave and converted wave profile

圖4 SI頂縱波和轉(zhuǎn)換波振幅切片對(duì)比Fig.4 Amplitude slice contrast of longitudinal wave and converted wave in SI top layer

圖5 SI含氣與含水砂巖測(cè)井曲線對(duì)比Fig.5 logging curve contrast of SI gas and water bearing sand

圖6 SI含氣砂巖厚度分布圖與縱波屬性切片對(duì)比Fig.6 Thickness distribution of SI gas bearing sand and longitudinal wave attribute slice contrast

圖7 SⅡ縱波和轉(zhuǎn)換波聯(lián)合分頻振幅屬性分析Fig.7 Joint frequency division amplitude attribute analysis of SII longitudinal wave and converted wave

2.2 縱波與轉(zhuǎn)換波屬性對(duì)比

圖4為縱波和轉(zhuǎn)換波在SI層頂?shù)恼穹鶎傩郧衅?。從縱波屬性圖上可以看到，順流河道的特征非常明顯，河流從北部向南流過，在南部形成典型的三角洲沉積。對(duì)比轉(zhuǎn)換波振幅屬性圖，也能夠清晰看到河流的走向，南部沉積特征與縱波有一些變化，能夠更清楚顯示三角洲前緣的沉積特征。

圖5是工區(qū)Inline274線上的兩口井，L6-1827在氣頂部位，SI含氣的砂巖厚度達(dá)到13 m，而L10-PS1832不含氣，含水。對(duì)比這兩口井的測(cè)井曲線特征，可以發(fā)現(xiàn)，縱波含氣后速度減低。SI層砂巖主要集中在SI3-5號(hào)小層。含水砂巖儲(chǔ)層的縱波速度大約在2 900 m/s，而含氣后，縱波速度大約在2 700 m/s左右，速度有200 m/s的降低。因此，含氣后SI3-5小層的反射能量會(huì)降低。同時(shí)，SI到SⅡ之間的雙程旅行時(shí)變長(zhǎng)。從圖6可以看到，SI到SⅡ之間的時(shí)差越大，含氣越多。從縱波的均方根振幅屬性上也反映出，儲(chǔ)層含氣后，相對(duì)圍巖速度降低，造成均方根振幅屬性低值，這種低值對(duì)應(yīng)含氣儲(chǔ)層的位置。

2.3 振幅比屬性含氣響應(yīng)

SII層分頻振幅屬性（圖7）對(duì)應(yīng)氣藏關(guān)系良好，基本與氣藏邊界（圖中玫紅色線劃定區(qū)域）對(duì)應(yīng)。而轉(zhuǎn)換波振幅屬性由于不受氣的影響，反映的是巖石骨架的信息，在氣藏區(qū)和非氣藏區(qū)基本變化不大。分析縱波與轉(zhuǎn)換波的振幅比屬性圖，可以看到，在縱波振幅屬性左上角的強(qiáng)振幅消失了，油田東部的強(qiáng)振幅區(qū)也消失了，基本突出了喇嘛甸油藏構(gòu)造高點(diǎn)的含氣區(qū)，消除了邊界非氣藏區(qū)的異常區(qū)，減少了氣藏解釋的多解性。

3 結(jié)論

1）應(yīng)用開發(fā)井已知資料，驗(yàn)證了三維三分量地震比單純縱波具有優(yōu)勢(shì)，儲(chǔ)層含氣，使縱波速度降低，在儲(chǔ)層界面上形成弱波阻抗差，造成縱波弱反射成像。而橫波速度不受儲(chǔ)層含氣的影響，故在儲(chǔ)層界面上依然存在界面本身的強(qiáng)波阻抗差，造成在轉(zhuǎn)換波剖面形成亮點(diǎn)反射，以此實(shí)現(xiàn)含氣儲(chǔ)層的識(shí)別。在松遼盆地淺層氣、中部組合巖性識(shí)別和扶楊油層河道砂體識(shí)別等方面具有應(yīng)用前景。

2）對(duì)喇嘛甸三維三分量地震資料進(jìn)行解釋，識(shí)別、發(fā)現(xiàn)了豐富的地質(zhì)現(xiàn)象，這對(duì)長(zhǎng)垣油田開發(fā)和油區(qū)外薩、葡、高油層和深層的扶楊油層勘探具有重要指導(dǎo)意義。

3）綜合利用縱波和轉(zhuǎn)換波對(duì)儲(chǔ)層和流體識(shí)別是目前轉(zhuǎn)換波應(yīng)用的難題，傳統(tǒng)的屬性分析方法只是利用單一的屬性來識(shí)別，沒有綜合考慮各種屬性對(duì)儲(chǔ)層和流體的影響，聯(lián)合應(yīng)用轉(zhuǎn)換波和縱波可以減少解釋的多解性，有效劃分巖性邊界。

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（編輯：尹淑容）

Application on P-wave and converted-wave joint attribute analysis method

Wang Jianmin,Guan Xin,Wang Weihong,Wang Lina and Wang Yuanbo
（Research Institute of Exploration and Development,Daqing Oilfield,PetroChina,Daqing,Heilongjiang 163712,China）

∶By 3D3C seismic data in Daqing LMD oilfield,the P-wave and converted wave joint interpretation approach was ana?lyzed.In the interpretation process,converted wave synthetic seismogram was developed to solve the problems of horizon calibra?tion of P-wave and converted wave seismic data.Sensitivity parameters of reservoir were analyzed from full waveform logging data. Meanwhile,the different response characteristics of subsurface media between P-wave and converted wave were analyzed for recog?nizing the reservoir,eliminating multiple solutions purely by P-wave seismic exploration,and increasing the success rate in compli?cated and heterogeneity gas exploration and development.

∶P-wave,converted-wave,attribute analysis

P631.4

A

2014-01-03。

王建民（1960—），男，教授級(jí)高工，地震資料處理解釋技術(shù)研究。