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南海东部深水地震资料成像影响因素分析与定量研究

2023-11-17 76 上传者：管理员

摘要：地震成像问题一直制约着南海东部深水勘探进程，勘探实践认为模糊成像问题与浅层异常体、地层沉积与断层断裂影响以及底辟影响有关，但三者对成像影响的机制以及主次关系不够清晰，不利于进一步的研究与攻关。选取问题典型的南海东部LW-A工区作为研究靶区，通过建立高精度地质模型，着重突出浅层气的物性特征、分布范围及厚度变化，充分刻画地质断裂体系及深部底辟特征。在此基础上，开展正演模拟研究，对正演结果进行属性对比分析。结果表明，该工区模糊成像问题是由浅层气、断裂体系及底辟共同作用导致的，浅层气对工区模糊成像问题的贡献相对较大，约占65%；地质断裂体系及底辟影响为次要因素，约占35%，且底辟自身含气。一方面明确该区域成像问题的主控因素为浅层气影响，另一方面深化具体了LW地区关于底辟结构的认识，研究认为该区域并非简单的泥底辟结构，而是砂-泥-气混合结构，后续进行资料处理时，需要采用差异化处理手段进行针对性的处理。

关键词：
地质断裂体系
地震资料处理
底辟
模糊成像
正演模拟
浅层异常体
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1、前言

BY凹陷是中海油深圳分公司天然气勘探的主战场，发育大型鼻状构造和岩性复合圈闭群，围绕其已发现天然气三级地质储量约3000×108m3，该区域是天然气勘探的突破口[1,2]。LW-A工区位于BY凹陷，现有资料为2006～2008年采集的三维地震资料，从处理结果看该区发育多种断裂，且受浅层异常体影响，造成较大面积的地震资料模糊区域，地震成像问题非常典型，具有区域代表性。

为解决模糊区成像问题，一方面深圳分公司于2014年和2018年前后两次对该工区资料进行重处理，重处理剖面质量显著提高，但模糊区影响范围依然存在。模糊区内地层解释存在不确定性，对构造落实、岩性目标边界刻画存在较大困难，亟需更高质量和品质的采集资料进行补充。另一方面，通过多轮采集处理后评估以及区域地质研究和实钻分析评价，认为该区域模糊成像问题可能与浅层异常体、模糊区自身地层沉积和断裂影响以及底辟影响有关[3,4]，但对于这三者是否都对地层成像有影响及其对成像影响的主次关系不够明确。此外，目前业界对底辟的研究主要集中在底辟的成因、底辟对天然气气藏的贡献等方面，关于底辟区域成像的研究，更多是聚焦于后期处理中针对底辟区域成像模糊区成像改善技术攻关对策方面，而开展地球物理定量研究成像影响因素的基础研究几乎没有。

本文充分抓住地震属性(振幅与信噪比)与成像的关联关系，求取实际资料地震属性，定量对比分析各因素在地震属性上的响应，初步明确了主控因素。然后建立可控干扰问题的高精度地质模型，开展正演模拟研究，对正演结果进行地震属性分析定量评价，进一步佐证实际资料分析结果，明确成像问题主控因素，剖析该区域新的地质沉积模式，为后续采集、处理一体化对策的制定提供指导依据。

2、成像问题影响因素分析

2.1 浅层异常体屏蔽吸收对成像的影响

LW-A工区目前已有钻井LW-A-1井，在浅层钻遇净厚度6.5m气层，实钻证实工区存在浅层气。从工区测线A原始资料和时频谱中可以看出，浅层气下覆地层，地震波吸收散射严重，模糊区有效反射非常弱，主频由50Hz降低至十几赫兹，能量降低约30d B左右(见图1)。同时将海底以下330ms振幅切片(浅层气所在位置)和目的层相干切片进行对比分析，可以看出模糊区范围和海底以下强振幅区域一致(见图2)，因此认为这种模糊区的形成是由浅层气屏蔽造成的。

选取地震剖面中有代表性的两个位置进行地震属性分析，位置1以上无浅层异常体，位置2以上有浅层异常体(见图3)。分别对位置1和位置2进行频谱分析，发现位置2(求得频宽18～60Hz)相比位置1(求得频宽8～70Hz)频带宽度明显变窄，频率主频下降，且异常体和下覆模糊区地震反射能量相差30d B，模糊区和周边地层能量相差10～15d B左右。

图1 测线A原始资料及时频谱分析图

图2 330ms振幅切片与3600ms相干切片图

图3 浅层气对下覆地层屏蔽影响剖面及属性分析

综上表明，浅层气对下覆地层存在明显的屏蔽影响，导致下覆地层能量迅速降低，信噪比和分辨率明显降低，制约下覆地层成像[5]。

另一方面，选取工区测线B的不同位置(见图4中蓝色方框)进行地震属性分析，结果见表1。(1)与(2)、(4)对比说明，下覆地层受浅层气屏蔽影响的区域，无论振幅还是信噪比都迅速降低；(2)和(4)对比可见，浅层气对下覆地层成像影响程度大小与厚度息息相关，厚度增加1倍，信噪比降低约64%；按照此规律，(2)与(3)对比，浅层气厚度增加76%，可推测浅层气造成的信噪比降低约为35%，而模拟测得信噪比降低约51%，故可推测断裂体系造成的信噪比降低大约为16%；且通过(3)与(4)对比可知，当浅层气厚度变化比较小时，信噪比及能量变化趋缓。

图4 工区测线B地震剖面

表1 靶区不同位置属性分析结果统计

综上所述，浅层气对该测线下覆地层成像的影响占主导，为主控因素；而断层和断裂体系对成像确实也有贡献，但是贡献比较小，为工区成像问题的次要矛盾。

2.2 复杂断裂对成像的影响

随机从工区选取某条测线C，对应的地震剖面如图5所示。可以发现，工区发育浅层气且范围比较广，浅层气下覆地层存在断裂且不够发育，虽然能量较弱，但是基本可以成像。分析认为这种现象主要是因为上层浅层气的屏蔽影响，造成下覆地层频带变窄，能量减弱。而断裂体系对成像的影响主要是导致反射杂乱，继而造成成像困难。目的层相干切片(见图6)表明，工区断层主要呈西北—东南走向，断裂不够发育，边界和轮廓比较干脆，基本能够成像。综上认为，断层断裂对模糊区成像问题有一定影响，但影响相对局限。

图5 测线C地震剖面

图6 目的层相干切片断裂体系展示

2.3 底辟及自身含气对成像的影响

根据现有的地质认识，工区发育大型火山底辟(即岩浆岩底辟)，然而已有钻井证实模糊区内存在波阻抗差异，模糊区内砂泥岩具备阻抗界面，推断底辟自身含气。且南海西部莺歌海盆地的勘探研究与实践也证实，几乎每个底辟浅层都可见浅层气，底辟的塌陷幅度与含气量有很大关系[6,7]，进一步佐证了工区底辟自身含气的判断。

3、定量评价研究

结合对工区的地质认识以及周边井的资料，建立适当的假设模型，进行正演模拟研究。模型包含以下假设：假设一浅层无浅层气；假设二浅层含浅层气(含气，设置不同吸收参数)，着重突出浅层气异常体的分布范围和厚度变化(0～250m)；假设三浅层有异常体且存在气底辟。考虑有和无浅层气模型的主要差别就是浅层异常体的刻画，二者共用一套模型，正演时适当调整参数设置即可，如图7所示。

图7 LW-A工区成像影响定量研究模型(假设一和假设二)

3.1 浅层气与断裂体系影响正演模拟定量研究

根据井资料以及区域地质认识，就有和无浅层气两种模型设置合适的物理参数，进行正演模拟放炮，并对数据进行处理，获得两种模型正演模拟成果剖面对比。假设浅层气异常体的吸收值与海底到T30之间的吸收值相同，含浅层气与不含浅层气异常体的地震剖面对比见图8。

直观上含气与不含浅层气异常体相比，含气异常体地层下覆成像信噪比明显降低，能量减弱，且不同厚度的浅层气对下覆地层影响不同，成像上表现为浅层异常越厚，下覆地层成像越差，进一步佐证了前文的分析。

图8 不含浅层气与含浅层气(Q=50)正演模拟剖面对比

另外，选取与图4中(3)相同区域范围进行属性分析。从分析结果(见表2)来看，浅层含气与不含气比较，浅层气对下覆地层的屏蔽影响比较大，具体表现为使下覆地层能量衰减19%左右，频带宽度从8～50Hz变窄为9～45Hz，主频少许降低。

表2 浅层气对下覆地层影响属性分析统计

设置不同的吸收Q值，进一步进行正演模拟测试，正演成果如图9所示。结果表明，Q值越小，浅层气异常体对下覆地层的屏蔽影响越大，成像越差。选取与图4中(3)相同区域范围进行地震属性分析，结果见表3。可以看出，浅层气吸收Q值与下覆地层的振幅和主频呈正比。

而当Q=20时，下覆地层能量与不受浅层异常影响时能量的比值与实际地震资料结果相近，推断该靶区浅层异常体的吸收值约为20，此时，下覆地层的能量相对不受浅层异常影响的能量降低65%，主频降低约1/3。因此认为，靶区下覆地层成像模糊问题的主要矛盾为浅层气影响，地质构造和断裂影响成像及其他因素只占35%权重。

图9 不同Q值正演模拟结果对比

表3 不同Q值正演剖面属性分析

3.2 底辟自身含气影响定量研究

众多的国内外学者研究证实，浅层气在弹性介质中分为均匀分布和斑状饱和分布两种状态，浅层气物理分布状态的差异，将导致地震波速响应存在明显的差异[8,9]。利用实钻W17井数据估算靶区浅层气饱和度(见图10)，结果表明，W17井实测数据与游离气块状分布正演值更吻合(K=2)，说明底辟气主要为游离气。此时，靶区气饱和度基本在30%左右，计算吸收参数在28左右，而前文已证实吸收值达到20左右时，正演结果与实际地震分析结果一致，因此推断除了受浅层气吸收影响以外，还受气底辟(自身含气)的影响。

图1 0 W17井实际数据估算游离气分布图

4、结论

(1) LW靶区发育大规模底辟模糊区，该模糊区的形成是浅层气、断裂及地质构造、底辟三者综合作用的结果，其中浅层气影响是造成下覆地层成像模糊的主控因素，其他因素为次要因素。

(2) LW靶区地质构造复杂，受沉积及地质演化作用影响发育大量的断裂体系，这些断裂体系对深层成像造成一定影响，主要表现为影响深层能量强度，但是构造边界及接触关系整体比较清晰，对构造的落实影响相对有限。

(3) LW靶区底辟模糊区内砂泥互层，且发育浅层气，形成一种典型的砂-泥-气混合结构，这与常规的底辟结构有些差异。后续进行资料处理时，需要考虑这种特殊结构，采用差异化处理手段进行针对性的处理。

参考文献:

[1]张向涛,李军,向绪洪,等.珠江口盆地深水区白云凹陷超压成因机制及其勘探意义[J].石油学报,2022,43(1):41-57.

[2]田立新,张忠涛,庞雄,等.白云凹陷中深层超压发育特征及油气勘探新启示[J].中国海上油气,2020,32(6):1-11.

[3]任婷,邓勇,黎孝璋,等.莺歌海盆地浅层气地震资料成像改善研究[C]//中国石油学会2019年物探技术研讨会论文集.2019:1142-1145.

[4]丘斌煌,晏红艳,常坤.模糊区地震数据处理技术[J].海洋地质前沿,2014,30(12):46-52.

[5]曹盛,高军,邹振,等.大规模浅层气云区地震成像探讨[C]//SPG/SEG南京2020年国际地球物理会议论文集(中文).2020:1179-1182.

[6]邓勇,潘光超,李辉,等.莺歌海盆地底辟模糊区成因分析及成像对策[J].中国海上油气,2020,32(3):59-68.