張毅,毛寧波,何麗娟

(1.長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室,湖北 武漢 430100;2.中海石油(中國)有限公司 湛江分公司,廣東 湛江 524057)

0 引言

潿西南凹陷是南海西部油田原油勘探的主戰(zhàn)場，隨著勘探程度的提高，剩余構(gòu)造圈閉規(guī)模小、風(fēng)險大，巖性油藏勘探已成為下步增儲上產(chǎn)的重點領(lǐng)域。潿西南凹陷為陸相斷陷湖盆，巖性圈閉主要位于物源遠端富泥的沉積地層，具有砂體規(guī)模小，厚度薄的特點，而現(xiàn)有地震資料受分辨率限制，不能準(zhǔn)確識別巖性體的邊界，使已發(fā)現(xiàn)巖性油藏儲量規(guī)模計算困難。所以地震分辨率成為制約本區(qū)巖性油藏勘探的主要問題。

分析認為，地層對地震波的吸收作用是地震分辨率降低的主要原因[1]。針對這一原因，目前用于提高地震分辨率的方法主要有拓頻和提高主頻[2-6]，如反褶積、譜白化、分頻等方法，但由于缺乏約束條件和檢驗手段，這些處理方法經(jīng)常會因為：①高頻段原始信號的缺失；②拓頻和提頻數(shù)學(xué)模型中假定條件與實際不一致，而造成該部分的盲目處理，從而造成虛假信息，增加了勘探風(fēng)險。

眾所周知：隨著勘探目標(biāo)從構(gòu)造油藏轉(zhuǎn)向巖性油藏[7]，對地震資料分辨率提出了更高的要求，常規(guī)地震處理技術(shù)難以滿足勘探的需要。在地震處理中，地震疊加偏移通常都是整道進行全疊加，為了提高地震資料的信噪比，往往都還要增加疊加次數(shù)，為了壓制多次波，還要加大偏移距。而對于提高地震分辨率目的來講，疊加次數(shù)越高，地震分辨率越會被降低；偏移距越大，波傳播路徑越長，吸收越多，子波頻率越低；偏移距越大，動校拉伸越大，子波主頻越低。從此思路出發(fā)，為提高地震分辨率，試驗使用優(yōu)勢道疊加方法，即：在地震道集中，優(yōu)選能較好地反應(yīng)地質(zhì)巖性信息的部分偏移距的道進行疊加，來提高地震分辨率。該方法在不使用過多數(shù)學(xué)變換的前提下，最大限度地發(fā)掘地震資料高頻信息，在準(zhǔn)確落實巖性邊界中取得了較好的效果，為本區(qū)巖性油藏勘探提供了高品質(zhì)的地震資料。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況及問題

研究區(qū)WZA-7N油田處于南海北部灣盆地潿西南凹陷中部，處在盆地沉積中心。在流一段下層序時期，湖盆水體較深，區(qū)域上主要發(fā)育來自盆地邊緣的扇三角洲—湖底扇沉積體系，地層巖性組合為厚層中深湖相泥巖、頁巖與扇三角洲、湖底扇砂巖不等厚互層。研究表明，WZA-7N構(gòu)造靠近湖盆中心，處于物源末端，主要發(fā)育扇三角洲遠端的湖底扇砂體(圖1)；縱向上疊合連片[8]，蘊藏著豐富的油氣資源[9-10]，是形成巖性油藏的重要砂體類型之一[11]。由于儲層厚度薄，地震分辨低，巖性體邊界落實難度大，給巖性體預(yù)測、圈閉有效性分析、已發(fā)現(xiàn)油藏探明儲量計算三個方面帶來了困難，因此有必要開展針對性的研究。

圖2為研究區(qū)內(nèi)一口實鉆井正演道集與地震疊前道集對比剖面，近道中多次波產(chǎn)生了許多虛假地震信息，遠道中頻率較低，復(fù)合波較多，降低了分辨率，只有中等偏移距內(nèi)的地震道反應(yīng)砂巖頂面較為清晰。研究表明，疊前道集中，不同偏移距的地震道因地震波傳播距離和入射角度的差異，通常具有不同的反射特征，這些反射差異反映了不同級別(層序界面、沉積相邊界、巖性體邊界)、不同類型(巖性、流體)地質(zhì)信息的地震響應(yīng)。通常巖性體解釋使用的是全疊數(shù)據(jù)，是各種地質(zhì)信息的綜合反映，往往會掩蓋了許多反映巖性邊界的高頻信息，降低了巖性邊界識別精度。而優(yōu)勢道疊加的地震資料分辨率高，能夠很好地識別砂體和巖性尖滅點。為此采用優(yōu)勢道疊加技術(shù)進行地震資料優(yōu)化處理，對研究區(qū)的巖性尖滅點的識別非常有利。

圖1 WZA-7N構(gòu)造流一段下層序(T82-T83)沉積相連井剖面Fig.1 Sedimentary connected well section in the first member of the lower formation (T82-T83) of WZA-7N

圖2 實鉆井巖性正演道集與地震道集對比Fig.2 Comparison between lithologic positive gather and seismic gather of drilled well

2 優(yōu)勢道疊加方法及流程

2.1 優(yōu)勢道疊加方法

與全疊資料相比，優(yōu)勢道疊加是將一定角度范圍內(nèi)的地震數(shù)據(jù)疊加，可以有效避免弱相位及相位反轉(zhuǎn)等異?，F(xiàn)象在疊加中被抵消的缺陷，具有提高分辨率的特點[12-13]。

如何選擇優(yōu)勢道，具體方法需要對道集中不同偏移距或不同角道集各道的特點進行全面分析。近道數(shù)據(jù)的優(yōu)勢在于傳播距離小，高頻損失少，分辨率較高，能很好地反映沉積細節(jié)，適合于巖性體的刻畫；而缺點在于偏移距小，多次波難以壓制，存在虛假反射同相軸等；遠道數(shù)據(jù)由于傳播距離長，高頻吸收衰減大，分辨率較低，不適合巖性邊界的解釋，反而，由于偏移距較大，遠道數(shù)據(jù)中多次波易于壓制，信噪比較高，同相軸連續(xù)性較好，適合于區(qū)域?qū)有蚪缑娴慕忉尅Ｋ愿鶕?jù)不同的研究目的和不同偏移距地震道反映的地質(zhì)特征差異性，優(yōu)選地震道進行疊加，能夠更有針對性地解決特定的地質(zhì)問題。

2.2 優(yōu)勢道疊加處理流程

優(yōu)勢道疊加技術(shù)的核心思路就是根據(jù)不同的研究目的，從疊前地震道集上，選擇能反應(yīng)地下巖性特征部分道進行疊加，提高地震數(shù)據(jù)縱向分辨率和地質(zhì)體識別精度。優(yōu)勢道疊加技術(shù)的處理流程為：先將共偏移距道集轉(zhuǎn)換為角道集，再對不同角度范圍內(nèi)的道集進行分選和疊加；其次，分別對VSP走廊疊加道和合成地震記錄進行標(biāo)定；最后，對不同角度范圍的疊加道與VSP走廊疊加道進行波形對比，優(yōu)選與VSP走廊疊加道相似程度高、分辨率較高的部分疊加道(圖3)。

優(yōu)勢道疊加技術(shù)主要包括以下3個步驟：

1)道集轉(zhuǎn)換：將共偏移距道集轉(zhuǎn)換成角道集。由于在相同的偏移距條件下，地震波的入射角會隨著反射界面深度的增加而變小(圖4)，所以基于共偏移距道集的部分疊加結(jié)果不能反映出相同入射角范圍內(nèi)的地震道特征，還需要將共偏移距道集轉(zhuǎn)換成角道集。角道集的獲取不同于偏移距道集，它無法從波動方程偏移中直接獲得，而是由偏移距道集通過Radon變換獲得[14-15]。經(jīng)轉(zhuǎn)換后，角道集內(nèi)每一個地震道反映了具有相同入射角條件下各個地質(zhì)界面的地震波組特征(圖5)，包含了更加豐富的地下速度和巖性變化的信息[16-18]，更有利于優(yōu)勢道的選擇。

2)道集分區(qū)與疊加：把不同角度范圍內(nèi)的道集進行分選和疊加。在疊前角道集中，單道數(shù)據(jù)信噪較低，與走廊疊加道的對比性較差，不利于優(yōu)勢道的選擇，所以需將入射角度劃分為多個連續(xù)的角度范圍區(qū)間，并根據(jù)角度區(qū)間抽取地震道。在角道集數(shù)據(jù)抽取的基礎(chǔ)上， 通過部分角道集疊加得到多個部分疊加角道集數(shù)據(jù)體[19]，不僅提高了道集資料的信噪比，還突出了道集間的差異性，更有利于道集對比與優(yōu)選。根據(jù)研究區(qū)地震資料基本情況，CRP道集最大覆蓋次數(shù)為72次，有效偏移距范圍75～6 000m，最大入射角45°。在角度的區(qū)間劃分上，既要保持道集上近、中、遠地震特征的差異性，也要保證每一部分疊加都有足夠的信號以識別主要反射界面。通過多次試驗，最終將角度分為9個區(qū)間，分別為：0～5°，5°～10°，10°～15°，15°～20°，20°～25°，25°～30°，30°～35°，35°～40°，40°～45°，如圖6，不同角道集覆蓋次數(shù)為8次左右，經(jīng)過部分疊加后，不同角度地震道的反射差異性較為清晰，有利于優(yōu)勢道選取。

圖3 優(yōu)勢道疊加技術(shù)流程 圖4 共偏移距道集疊加示意Fig.3 Flow chart of advantage trace stack technique Fig.4 Diagram of common offset gather strack

圖5 WZA-7N構(gòu)造疊前偏移距道集(a)與角道集(b)對比Fig.5 Comparison between pre-stack offset gather(a) and angle gather(b)

圖6 WZA-7N構(gòu)造VSP走廊疊加道(a)與分角度道集疊加道(b)對比Fig.6 Comparison between VSP corridor stack traces(a) and angle-gather strack traces(b) of WZA-7N

3)道集優(yōu)選與疊加：將不同角度范圍的部分疊加道與VSP走廊疊加道進行地震波形特征的對比， 選擇與VSP走廊疊加道相似性好， 分辨率較高的部分疊加道，實現(xiàn)高分辨率地震資料處理的目的。對比圖5中不同角度道集和VSP走廊疊加道，由于VSP與三維地震處理流程、參數(shù)不一致性會造成一定的差異，其波組特征匹配存在一定的相位差，主要波組基本上可以匹配，所以在優(yōu)勢道選擇時，針對主要地震界面進行波形對比。

①大于30°的部分疊加道，在1.7 s(圖6紅箭頭)和1.85 s(圖6紅箭頭)反射界面處，振幅已經(jīng)很弱，無法有效識別波阻抗界面；

②介于20°～30°之間的部分疊加道，在1.77 s處(圖6紅箭頭)與前面相鄰的15°～20°相比，反射同相軸頻率明顯變低，分辨率較低；

③介于5°～10°范圍內(nèi)的部分疊加道，在 1.68 s 處(圖6紅箭頭)出現(xiàn)了虛假的多次波同相軸；在1.75 s處(圖6紅箭頭)出現(xiàn)復(fù)合波，降低了分辨率。

對比分析認為：角度為0°～5°、10°～15°、15°～20°部分疊加道與VSP走廊疊加道主要地震界面同相軸相似性好，分辨率較高，具有提高砂體分辨能力、能夠反映地質(zhì)特征的優(yōu)勢道，所以選取這三個角度區(qū)間的地震道進行了最終疊加，得到了優(yōu)勢道處理后的地震數(shù)據(jù)。

3 利用VSP與合成記錄選擇優(yōu)勢道

處理實踐表明，多道疊加具有壓制隨機干擾、減弱多次波影響、提高地震資料信噪比的作用。實踐表明：采用VSP和合成記錄相結(jié)合標(biāo)定方式來選擇優(yōu)勢道是比較合理的。其原則是：疊加剖面上無多次波，并能有效提高地震分辨率。

多道疊加具有壓制隨機干擾、減弱多次波影響、改善地震資料信噪比的作用，但會降低頻率。在部分疊加過程中，如果為了提高分辨率只用近道數(shù)據(jù)，會出現(xiàn)多次波干擾，形成虛假波組；如果為了保證地下阻抗界面的真實性和準(zhǔn)確性，利用中遠道疊加，又會降低分辨率。所以如何選擇不同偏移距的地震道組合，使其疊加效果既能保證分辨率高，又能兼顧阻抗界面真實性，是優(yōu)勢道疊加技術(shù)的關(guān)鍵。所以，在選擇時，通過使用聲波和密度曲線制作合成地震記錄和VSP走廊疊加數(shù)據(jù)進行分析。理論上，合成記錄能較為準(zhǔn)確地反應(yīng)地層的波組特征，是地震標(biāo)定的重要依據(jù)。但實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，合成記錄本身存在4個缺點：①在數(shù)據(jù)采集方式上與地震數(shù)據(jù)不同，雖然可以模擬地震記錄，但還是存在一定差異；②子波特征與實際情況相差大，制作合成記錄的子波是人為給定的，其振幅譜和相位譜不能模擬實際介質(zhì)中地震子波的時變特征；③制作合成記錄的波阻抗界面—反射系數(shù)是根據(jù)聲波測井和密度測井獲得的，其數(shù)值會受到泥漿污染和井壁結(jié)構(gòu)的影響[20]；④聲波曲線通常只針對主要目的層井段測量，沒有覆蓋整個井段，所以無法實現(xiàn)全井段的波形對比。

而VSP走廊疊加數(shù)據(jù)相對于合成地震記錄具3個優(yōu)點：①波形一致性好。VSP走廊疊加道與地震資料采集、處理過程基本一致，不僅與地震資料具有相同的反射系數(shù)，而且能反映出地震子波的時變特征，在波形上與井旁地震道可對比性強(圖7)。②信噪比高，多次波容易識別和壓制。常規(guī)VSP走廊疊加的處理過程為先對零井源距VSP資料經(jīng)過波場分離后的上行波做靜態(tài)時移，之后在靠近初至線附近選取一定寬度的數(shù)據(jù)范圍進行疊加，能夠有效壓制多次波，并提高信噪比[21]，與測井合成記錄的阻抗界面有很好的對應(yīng)關(guān)系(圖7、8)。③波組多解性少。VSP數(shù)據(jù)為全井段采集(圖7)，能夠?qū)崿F(xiàn)全井段所有地層的波組對比，排除多解性。

4 應(yīng)用效果分析

針對WZA-7N構(gòu)造內(nèi)WZA-7N-2、WZA-4N-6井區(qū)及相鄰目標(biāo)區(qū)進行了優(yōu)勢道疊加處理，取得了較好的效果。

WZA-4N-6井在主要目的層(圖9墨綠色箭頭處)鉆遇油層，其中油層標(biāo)定在波谷上(圖9墨綠色箭頭處)，通過分析井點油層段上下三組同相軸(油層波谷與上下相鄰波峰構(gòu)成的波組)橫向變化特征發(fā)現(xiàn)：①同相軸橫向連續(xù)性較好，沒有發(fā)現(xiàn)同相軸錯斷，地層產(chǎn)狀也未變化，不具備斷層發(fā)育特征。②油層段地震相特征變化明顯，其中低部位(WZA-7N-2井區(qū))與WZA-4N-6井點砂巖段地震相特征相似，均為中低頻、較連續(xù)、強振幅特征，推測為砂巖；而中部(圖9a紅色箭頭區(qū))表現(xiàn)為中高頻、連續(xù)性差、弱振幅反射特征，與砂巖段差異明顯，推測為泥巖，同相軸之間存在明顯的尖滅點(圖9a藍色箭頭處)，能有效封堵低部位的砂巖形成巖性圈閉。為了進一步擴大儲量規(guī)模，在WZA-4N-6井低部位鉆探了WZA-7N-2井，該井在主要目的層(圖9亮藍色箭頭區(qū))鉆遇砂巖但未見油層，鉆后失利原因不明。通過優(yōu)勢道疊加處理后， 發(fā)現(xiàn)從WZA-4N-6井與WZA-7N-2井對應(yīng)砂層段之間同相軸(圖9b亮藍色、 紅色、 綠色箭頭區(qū))地震相特征相似， 均表現(xiàn)為較連續(xù)、強振幅特征，為連續(xù)砂巖反射特征，原始資料中藍箭頭處弱振幅的砂巖尖滅點振幅變強，表明藍箭頭處也為砂巖特征，并不是砂巖尖滅點，假尖滅點被識別出來，如圖9所示。從而說明，優(yōu)勢道疊加技術(shù)提高了地震分辨率，為識別真假尖滅點提供了可靠的資料基礎(chǔ)。

圖7 VSP走廊疊加道、合成記錄與地震剖面對比Fig.7 Comparison among VSP corridor stack traces, synthetic record and seismic section

圖8 實鉆井合成記錄與VSP走廊疊加道標(biāo)定剖面Fig.8 Synthetic record of drilled well and demarcation section of VSP corridor stack traces

圖9 過WZA-7N-2井和WZA-4N-6井常規(guī)疊加剖面(a)與優(yōu)勢道疊加剖面(b)對比Fig.9 Comparison between conventional stack section(a) and advantage trace stack section(b) through WZA-7N-2 and WZA-4N-6

5 結(jié)論與建議

本文針對WZA-7N構(gòu)造流一段扇三角洲—湖底扇沉積體系，選擇優(yōu)勢道疊加處理技術(shù)，不僅有效提高了薄儲層的分辨能力，而且能夠精確落實巖性圈閉邊界。其特點如下：

1)地震偏移距的近、中、遠道包含的地下反射信息不同，充分利用這些信息，是解決地質(zhì)問題的一種途徑。不同角度的疊前地震道存在一定的反射特征差異，在處理不同的地質(zhì)問題上具有各自的優(yōu)缺點。近道數(shù)據(jù)分辨率高，有利于薄砂體識別；遠道數(shù)據(jù)連續(xù)性好，適合于區(qū)域?qū)有蚪缑娴慕忉?。常?guī)的疊加數(shù)據(jù)將所有角度地震道進行疊加，反映的是地下各種信息的綜合響應(yīng)，忽略了一些細節(jié)信息，對于解決不同類型的地質(zhì)問題存在局限性。

2)在選擇優(yōu)勢道時，參考VSP走廊疊加道和合成地震記錄進行標(biāo)定，有效去除了成像質(zhì)量低的地震道，將有利的、品質(zhì)高的地震道進行部分疊加。

3)針對薄儲層識別問題，選取了近、中道數(shù)據(jù)進行部分疊加，提高了地震分辨率和薄砂體識別能力。

總之，優(yōu)勢道疊加技術(shù)在不使用過多數(shù)學(xué)變換的前提下，充分發(fā)揮了多道地震疊加的優(yōu)勢，充分利用地震數(shù)據(jù)中的有效信息解決地質(zhì)問題，為地震資料的充分利用提供了多種途徑，具有一定的推廣意義。