涠西南凹陷是南海西部油田原油勘探的主战场,随着勘探程度的提高,剩余构造圈闭规模小、风险大,岩性油藏勘探已成为下步增储上产的重点领域。涠西南凹陷为陆相断陷湖盆,岩性圈闭主要位于物源远端富泥的沉积地层,具有砂体规模小,厚度薄的特点,而现有地震资料受分辨率限制,不能准确识别岩性体的边界,使已发现岩性油藏储量规模计算困难。所以地震分辨率成为制约本区岩性油藏勘探的主要问题。

分析认为,地层对地震波的吸收作用是地震分辨率降低的主要原因[1]。针对这一原因,目前用于提高地震分辨率的方法主要有拓频和提高主频[2,3,4,5,6],如反褶积、谱白化、分频等方法,但由于缺乏约束条件和检验手段,这些处理方法经常会因为:①高频段原始信号的缺失;②拓频和提频数学模型中假定条件与实际不一致,而造成该部分的盲目处理,从而造成虚假信息,增加了勘探风险。

众所周知:随着勘探目标从构造油藏转向岩性油藏[7],对地震资料分辨率提出了更高的要求,常规地震处理技术难以满足勘探的需要。在地震处理中,地震叠加偏移通常都是整道进行全叠加,为了提高地震资料的信噪比,往往都还要增加叠加次数,为了压制多次波,还要加大偏移距。而对于提高地震分辨率目的来讲,叠加次数越高,地震分辨率越会被降低;偏移距越大,波传播路径越长,吸收越多,子波频率越低;偏移距越大,动校拉伸越大,子波主频越低。从此思路出发,为提高地震分辨率,试验使用优势道叠加方法,即:在地震道集中,优选能较好地反应地质岩性信息的部分偏移距的道进行叠加,来提高地震分辨率。该方法在不使用过多数学变换的前提下,最大限度地发掘地震资料高频信息,在准确落实岩性边界中取得了较好的效果,为本区岩性油藏勘探提供了高品质的地震资料。

1、研究区地质概况及问题

研究区WZA-7N油田处于南海北部湾盆地涠西南凹陷中部,处在盆地沉积中心。在流一段下层序时期,湖盆水体较深,区域上主要发育来自盆地边缘的扇三角洲—湖底扇沉积体系,地层岩性组合为厚层中深湖相泥岩、页岩与扇三角洲、湖底扇砂岩不等厚互层。研究表明,WZA-7N构造靠近湖盆中心,处于物源末端,主要发育扇三角洲远端的湖底扇砂体(图1);纵向上叠合连片[8],蕴藏着丰富的油气资源[9,10],是形成岩性油藏的重要砂体类型之一[11]。由于储层厚度薄,地震分辨低,岩性体边界落实难度大,给岩性体预测、圈闭有效性分析、已发现油藏探明储量计算三个方面带来了困难,因此有必要开展针对性的研究。

图2为研究区内一口实钻井正演道集与地震叠前道集对比剖面,近道中多次波产生了许多虚假地震信息,远道中频率较低,复合波较多,降低了分辨率,只有中等偏移距内的地震道反应砂岩顶面较为清晰。研究表明,叠前道集中,不同偏移距的地震道因地震波传播距离和入射角度的差异,通常具有不同的反射特征,这些反射差异反映了不同级别(层序界面、沉积相边界、岩性体边界)、不同类型(岩性、流体)地质信息的地震响应。通常岩性体解释使用的是全叠数据,是各种地质信息的综合反映,往往会掩盖了许多反映岩性边界的高频信息,降低了岩性边界识别精度。而优势道叠加的地震资料分辨率高,能够很好地识别砂体和岩性尖灭点。为此采用优势道叠加技术进行地震资料优化处理,对研究区的岩性尖灭点的识别非常有利。

图1WZA-7N构造流一段下层序(T82-T83)沉积相连井剖面

图2实钻井岩性正演道集与地震道集对比

2、优势道叠加方法及流程

2.1优势道叠加方法

与全叠资料相比,优势道叠加是将一定角度范围内的地震数据叠加,可以有效避免弱相位及相位反转等异常现象在叠加中被抵消的缺陷,具有提高分辨率的特点[12,13]。

如何选择优势道,具体方法需要对道集中不同偏移距或不同角道集各道的特点进行全面分析。近道数据的优势在于传播距离小,高频损失少,分辨率较高,能很好地反映沉积细节,适合于岩性体的刻画;而缺点在于偏移距小,多次波难以压制,存在虚假反射同相轴等;远道数据由于传播距离长,高频吸收衰减大,分辨率较低,不适合岩性边界的解释,反而,由于偏移距较大,远道数据中多次波易于压制,信噪比较高,同相轴连续性较好,适合于区域层序界面的解释。所以根据不同的研究目的和不同偏移距地震道反映的地质特征差异性,优选地震道进行叠加,能够更有针对性地解决特定的地质问题。

2.2优势道叠加处理流程

优势道叠加技术的核心思路就是根据不同的研究目的,从叠前地震道集上,选择能反应地下岩性特征部分道进行叠加,提高地震数据纵向分辨率和地质体识别精度。优势道叠加技术的处理流程为:先将共偏移距道集转换为角道集,再对不同角度范围内的道集进行分选和叠加;其次,分别对VSP走廊叠加道和合成地震记录进行标定;最后,对不同角度范围的叠加道与VSP走廊叠加道进行波形对比,优选与VSP走廊叠加道相似程度高、分辨率较高的部分叠加道(图3)。

优势道叠加技术主要包括以下3个步骤:

1)道集转换:将共偏移距道集转换成角道集。由于在相同的偏移距条件下,地震波的入射角会随着反射界面深度的增加而变小(图4),所以基于共偏移距道集的部分叠加结果不能反映出相同入射角范围内的地震道特征,还需要将共偏移距道集转换成角道集。角道集的获取不同于偏移距道集,它无法从波动方程偏移中直接获得,而是由偏移距道集通过Radon变换获得[14,15]。经转换后,角道集内每一个地震道反映了具有相同入射角条件下各个地质界面的地震波组特征(图5),包含了更加丰富的地下速度和岩性变化的信息[16,17,18],更有利于优势道的选择。

2)道集分区与叠加:把不同角度范围内的道集进行分选和叠加。在叠前角道集中,单道数据信噪较低,与走廊叠加道的对比性较差,不利于优势道的选择,所以需将入射角度划分为多个连续的角度范围区间,并根据角度区间抽取地震道。在角道集数据抽取的基础上,通过部分角道集叠加得到多个部分叠加角道集数据体[19],不仅提高了道集资料的信噪比,还突出了道集间的差异性,更有利于道集对比与优选。根据研究区地震资料基本情况,CRP道集最大覆盖次数为72次,有效偏移距范围75～6000m,最大入射角45°。在角度的区间划分上,既要保持道集上近、中、远地震特征的差异性,也要保证每一部分叠加都有足够的信号以识别主要反射界面。通过多次试验,最终将角度分为9个区间,分别为:0～5°,5°～10°,10°～15°,15°～20°,20°～25°,25°～30°,30°～35°,35°～40°,40°～45°,如图6,不同角道集覆盖次数为8次左右,经过部分叠加后,不同角度地震道的反射差异性较为清晰,有利于优势道选取。

图3优势道叠加技术流程

图4共偏移距道集叠加示意

图5WZA-7N构造叠前偏移距道集(a)与角道集(b)对比

图6WZA-7N构造VSP走廊叠加道(a)与分角度道集叠加道(b)对比

3)道集优选与叠加:将不同角度范围的部分叠加道与VSP走廊叠加道进行地震波形特征的对比,选择与VSP走廊叠加道相似性好,分辨率较高的部分叠加道,实现高分辨率地震资料处理的目的。对比图5中不同角度道集和VSP走廊叠加道,由于VSP与三维地震处理流程、参数不一致性会造成一定的差异,其波组特征匹配存在一定的相位差,主要波组基本上可以匹配,所以在优势道选择时,针对主要地震界面进行波形对比。

①大于30°的部分叠加道,在1.7s(图6红箭头)和1.85s(图6红箭头)反射界面处,振幅已经很弱,无法有效识别波阻抗界面;

②介于20°～30°之间的部分叠加道,在1.77s处(图6红箭头)与前面相邻的15°～20°相比,反射同相轴频率明显变低,分辨率较低;

③介于5°～10°范围内的部分叠加道,在1.68s处(图6红箭头)出现了虚假的多次波同相轴;在1.75s处(图6红箭头)出现复合波,降低了分辨率。

对比分析认为:角度为0°～5°、10°～15°、15°～20°部分叠加道与VSP走廊叠加道主要地震界面同相轴相似性好,分辨率较高,具有提高砂体分辨能力、能够反映地质特征的优势道,所以选取这三个角度区间的地震道进行了最终叠加,得到了优势道处理后的地震数据。

3、利用VSP与合成记录选择优势道

处理实践表明,多道叠加具有压制随机干扰、减弱多次波影响、提高地震资料信噪比的作用。实践表明:采用VSP和合成记录相结合标定方式来选择优势道是比较合理的。其原则是:叠加剖面上无多次波,并能有效提高地震分辨率。

多道叠加具有压制随机干扰、减弱多次波影响、改善地震资料信噪比的作用,但会降低频率。在部分叠加过程中,如果为了提高分辨率只用近道数据,会出现多次波干扰,形成虚假波组;如果为了保证地下阻抗界面的真实性和准确性,利用中远道叠加,又会降低分辨率。所以如何选择不同偏移距的地震道组合,使其叠加效果既能保证分辨率高,又能兼顾阻抗界面真实性,是优势道叠加技术的关键。所以,在选择时,通过使用声波和密度曲线制作合成地震记录和VSP走廊叠加数据进行分析。理论上,合成记录能较为准确地反应地层的波组特征,是地震标定的重要依据。但实际应用发现,合成记录本身存在4个缺点:①在数据采集方式上与地震数据不同,虽然可以模拟地震记录,但还是存在一定差异;②子波特征与实际情况相差大,制作合成记录的子波是人为给定的,其振幅谱和相位谱不能模拟实际介质中地震子波的时变特征;③制作合成记录的波阻抗界面—反射系数是根据声波测井和密度测井获得的,其数值会受到泥浆污染和井壁结构的影响[20];④声波曲线通常只针对主要目的层井段测量,没有覆盖整个井段,所以无法实现全井段的波形对比。

而VSP走廊叠加数据相对于合成地震记录具3个优点:①波形一致性好。VSP走廊叠加道与地震资料采集、处理过程基本一致,不仅与地震资料具有相同的反射系数,而且能反映出地震子波的时变特征,在波形上与井旁地震道可对比性强(图7)。②信噪比高,多次波容易识别和压制。常规VSP走廊叠加的处理过程为先对零井源距VSP资料经过波场分离后的上行波做静态时移,之后在靠近初至线附近选取一定宽度的数据范围进行叠加,能够有效压制多次波,并提高信噪比[21],与测井合成记录的阻抗界面有很好的对应关系(图7、8)。③波组多解性少。VSP数据为全井段采集(图7),能够实现全井段所有地层的波组对比,排除多解性。

4、应用效果分析

针对WZA-7N构造内WZA-7N-2、WZA-4N-6井区及相邻目标区进行了优势道叠加处理,取得了较好的效果。

WZA-4N-6井在主要目的层(图9墨绿色箭头处)钻遇油层,其中油层标定在波谷上(图9墨绿色箭头处),通过分析井点油层段上下三组同相轴(油层波谷与上下相邻波峰构成的波组)横向变化特征发现:①同相轴横向连续性较好,没有发现同相轴错断,地层产状也未变化,不具备断层发育特征。②油层段地震相特征变化明显,其中低部位(WZA-7N-2井区)与WZA-4N-6井点砂岩段地震相特征相似,均为中低频、较连续、强振幅特征,推测为砂岩;而中部(图9a红色箭头区)表现为中高频、连续性差、弱振幅反射特征,与砂岩段差异明显,推测为泥岩,同相轴之间存在明显的尖灭点(图9a蓝色箭头处),能有效封堵低部位的砂岩形成岩性圈闭。为了进一步扩大储量规模,在WZA-4N-6井低部位钻探了WZA-7N-2井,该井在主要目的层(图9亮蓝色箭头区)钻遇砂岩但未见油层,钻后失利原因不明。通过优势道叠加处理后,发现从WZA-4N-6井与WZA-7N-2井对应砂层段之间同相轴(图9b亮蓝色、红色、绿色箭头区)地震相特征相似,均表现为较连续、强振幅特征,为连续砂岩反射特征,原始资料中蓝箭头处弱振幅的砂岩尖灭点振幅变强,表明蓝箭头处也为砂岩特征,并不是砂岩尖灭点,假尖灭点被识别出来,如图9所示。从而说明,优势道叠加技术提高了地震分辨率,为识别真假尖灭点提供了可靠的资料基础。

图7VSP走廊叠加道、合成记录与地震剖面对比

图8实钻井合成记录与VSP走廊叠加道标定剖面

图9过WZA-7N-2井和WZA-4N-6井常规叠加剖面(a)与优势道叠加剖面(b)对比

5、结论与建议

本文针对WZA-7N构造流一段扇三角洲—湖底扇沉积体系,选择优势道叠加处理技术,不仅有效提高了薄储层的分辨能力,而且能够精确落实岩性圈闭边界。其特点如下:

1)地震偏移距的近、中、远道包含的地下反射信息不同,充分利用这些信息,是解决地质问题的一种途径。不同角度的叠前地震道存在一定的反射特征差异,在处理不同的地质问题上具有各自的优缺点。近道数据分辨率高,有利于薄砂体识别;远道数据连续性好,适合于区域层序界面的解释。常规的叠加数据将所有角度地震道进行叠加,反映的是地下各种信息的综合响应,忽略了一些细节信息,对于解决不同类型的地质问题存在局限性。

2)在选择优势道时,参考VSP走廊叠加道和合成地震记录进行标定,有效去除了成像质量低的地震道,将有利的、品质高的地震道进行部分叠加。

3)针对薄储层识别问题,选取了近、中道数据进行部分叠加,提高了地震分辨率和薄砂体识别能力。

总之,优势道叠加技术在不使用过多数学变换的前提下,充分发挥了多道地震叠加的优势,充分利用地震数据中的有效信息解决地质问题,为地震资料的充分利用提供了多种途径,具有一定的推广意义。

参考文献:

[1]王姣,李红梅,李振春,等.基于GRNN振幅谱估计的井控提高地震分辨率技术[J].石油学报,2015,36(6):715-722.

[2]王丹,孙赞东,王迪,等.基于模型数据的不同反褶积方法保幅性分析[J].石油地球物理勘探,2013,48(3):359-365.

[3]陈传仁,周熙襄.小波谱白化方法提高地震资料的分辨率石油地球物理勘探[J].石油地球物理勘探,2000,35(6):703-709.

[4]高静怀,汪玲玲,赵伟.基于反射地震记录变子波模型提高地震记录分辨率[J].地球物理学报,2009,52(5):1289-1300.

[5]孟大江,王德利,冯飞,等.基于Curvelet变换的稀疏反褶积[J].石油学报,2013,34(1):107-114.

[6]陈志德,王成,刘国友,等.近地表Q值模型建立方法及其地震叠前补偿应用[J].石油学报,2015,36(2):188-196.

[7]苑书金.叠前地震反演技术的进展及其在岩性油气藏勘探中的应用[J].地球物理学进展,2007,22(3):879-880.

[8]邱桂强,王居峰,张昕,等.东营三角洲沙河街组三段中亚段地层格架初步研究及油气勘探意义[J].沉积学报,2001,19(40):569-574.

[9]冯有良,李思田.东营凹陷沙河街组三段层序低位域砂体沉积特征[J].地质论评,2001,47(3):278-286.

[10]王金铎,韩文功,于建国,等.东营凹陷沙三段浊积岩体系及油气勘探意义[J].石油学报,2003,30(5):123-126.

[11]方勇,邓宏文,MassimoSARTI,等.东营三角洲演化特征与岩性圈闭分布规律[J].石油勘探与开发,2003,30(5):123-126.

[12]郭栋,吴国忱.基于弹性波阻抗理论的岩性参数提取方法及应用[J].油气地球物理,2008,6(1):16-20.

[13]杨帅,陈洪德,陈安清,等.优势道角度叠加数据在复杂断块油田地震解释中的应用[J].成都理工大学学报:自然科学版,2014,41(2):145-146.

[14]沈鹏,SymesWW.角道集与偏移距道集在表象微分优化中的等价性[J].石油物探,2007,46(6):565-568.

[16]张宇.振幅保真的单程波方程偏移理论[J].地球物理学报,2006,49(5):1410-1430.

[17]王西文,杨孔庆,周立宏,等.基于小波变换的地震相干体算法研究[J].地球物理学报,2002,45(6):847-852.

[18]王西文,刘文卿,王宇超,等.共反射角叠前偏移成像研究及应用[J].地球物理学报,2010,53(11):2733-2734.

[19]沈向存,兰明杰,秦贞超,等.基于部分叠加角道集属性的含油薄层砂体预测[J].石油物探,2014,53(6):739-741.

[20]陈广军,张善文.对地震资料应用中几个常见问题的思考[J].石油地球物理勘探,2001,36(1):115-211.

[21]孟恩,赵彦青,徐刚,等.VSP走廊叠加倾角时差校正[J].石油地球物理勘探,2005,40(6):700-701.

张毅,毛宁波,何丽娟.优势道叠加技术在岩性油气藏识别中的应用[J].物探与化探,2020,44(03):499-506.

基金:“十三五”国家重大专项“南海西部海域低渗油藏勘探开发关键技术”(2016ZX05024-006).