基于地質目標的巖性油氣藏地震資料處理解釋一體化方案

張 明 孫夕平 崔興福 張 昕 李凌高 杜文輝

(中國石油勘探開發研究院，北京 100083)

0 引言

中國陸相盆地巖性油氣藏具有儲層薄、圈閉面積小且分散、邊界條件復雜、賦存狀態隱蔽等特征[1-3]，為了有效識別和刻畫復雜勘探目標，在不斷發展地震技術的同時，需要轉變地震儲層預測的研究思路，由過去處理與解釋分割管理轉變為統一運作管理，開展地震資料處理解釋一體化的研究[4-7]。多年來，人們在如何實現一體化運作方面開展了大量研究工作，并獲得了寶貴經驗。陳興盛等[8]通過在吐哈盆地的實踐，指出處理解釋一體化應該包括處理人員和解釋人員的一體化、處理過程和解釋過程的一體化、處理方法和解釋方法的一體化；趙賢正等[9]在華北油田勘探開發過程中積極探索地震采集、處理、解釋一體化的管理模式，提出了解釋工作向處理延伸，聯合進行速度分析；冉建斌等[10]認為處理解釋一體化運作要加強運用解釋手段對資料處理過程的質量監控，該措施在中國西部某油田取得了良好的應用效果。目前，大多一體化研究能夠將處理、解釋人員聯合在一起，較好地實現了人員的一體化[11-19]。然而，研究過程和方法的一體化仍處在不斷探索當中，也較少見到相關的研究文獻。筆者通過近年來在地震資料處理、解釋一體化過程和方法方面進行的多種嘗試與探索，以松遼盆地南部某工區的應用研究為例，提出一種基于地質目標的地震資料處理解釋一體化方案，旨在處理、解釋人員協同工作的基礎上，探索建立更加有效的一體化方法，從而更好地實現處理、解釋技術的有機融合，取得了良好的應用效果。

1 研究思路

在地震資料處理解釋一體化研究中，地震資料處理是基礎，也是研究能否成功的關鍵。資料處理一般包括靜校正、振幅補償、反褶積、偏移成像等步驟，其中任一步驟的偏差，均會影響最終用于解釋的地震資料品質。因此，需要通過一定的技術手段驗證每一步處理方法和參數的選擇是否合適，通常處理人員會根據質控圖件及自身的處理經驗優選出最佳處理方案。然而對于復雜巖性油氣藏，雖然不同處理方法和參數的選擇對目的層的解釋結果有很大影響，但對于處理人員而言，整體地震剖面顯示差異并不明顯，于是造成處理人員在得到解釋人員信息反饋之前，對所選處理方法和參數的效果難以準確把握。針對該問題，本文提出以地質目標為導向，處理人員與解釋人員始終協同工作，把過去的“單向串聯”工作模式變為“雙螺旋并聯”工作模式，即在研究初期的規劃階段，處理和解釋人員共同明確地質目標，論證達到地質目標所需的解釋技術以及對地震資料相應的品質要求，進而明確相應的地震資料處理、解釋關鍵技術，形成處理解釋一體化的技術流程。在處理、解釋階段，針對每一個處理環節，解釋人員需要動態分析其對刻畫地質目標的影響，實時反饋到處理流程中，處理人員及時對處理方法和參數選擇做出相應調整，最終獲得滿足巖性油氣藏儲層預測需求的高品質地震資料。在儲層精細描述階段，基于該地震資料開展各類儲層預測解釋工作，能夠更精準地刻畫巖性油氣藏儲層。

2 應用實例

2.1 規劃階段

研究區位于松遼盆地南部，地質目標是扶余油層致密砂巖中孔隙度較高、物性較好的河道砂體。解釋人員通過正演模擬得到地質模型及地震記錄，當地震主頻達到45Hz時，優質河道砂體在地震剖面上表現出弱波峰反射，波峰能量越強代表河道砂體越厚(圖1)。同時研究區巖石物理分析結果表明，密度對巖性差別最敏感，優質河道砂體表現為明顯的低密度特征(圖2)。這兩點認識為該區儲層預測指明了技術方向，即利用振幅屬性預測河道砂體橫向分布，利用疊前反演得到的密度信息精細刻畫河道砂體的縱向位置及物性。基于此認識對資料處理提出了明確要求：首先，資料處理過程需要做到兩個保幅，一是保護地震剖面上振幅的橫向變化，確保利用振幅屬性預測河道砂體分布的可靠性；二是要保護地震道集中振幅隨炮檢距變化的特征，為疊前密度反演提供可靠的數據基礎。其次，在保幅的前提下盡量提高分辨率，使地震資料主頻達到45Hz。基于這兩點要求，處理人員建立了以保幅為核心、以提高地震分辨率為目的的處理方案，采用處理解釋一體化的方式，解釋人員全程參與靜校正、振幅補償、反褶積、疊前偏移與道集處理等環節，共同開展質量監控和參數優選。

圖1 地質模型及加入5%噪聲的正演地震記錄

圖2 縱波阻抗與密度交會圖

2.2 處理解釋階段

2.2.1 振幅補償處理

研究區內的振幅類屬性能夠反映優質河道砂體的分布，因此消除地表條件對振幅的影響非常重要。由于研究區地表條件包含水塘、農田、草地等復雜情況，應用常規地表一致性振幅補償處理難以完全消除地表因素和激發、采集條件帶來的能量差異，因而在地表一致性振幅補償的基礎上，處理人員選用近地表吸收補償技術進一步改善能量一致性問題[20]。解釋人員對補償處理后的數據提取目的層振幅屬性，并與近地表低降速帶厚度圖進行相關性對比(圖3)。可見，近地表低降速帶較厚區域在屬性圖中沒有明顯異常，表明振幅補償基本消除了低降速帶引起的能量差異。

2.2.2 提高分辨率處理

提高分辨率處理是提高薄儲層預測精度的關鍵步驟，為了滿足研究區地質需求，制定了地表一致性反褶積、預測反褶積、譜調諧反褶積等技術流程逐步提高地震資料分辨率。圖4顯示，不同預測步長參數對地表一致性反褶積的處理結果影響比較微弱，易造成處理人員在參數選擇時面臨困難。因此，需要解釋人員采用合成記錄標定及平面屬性圖為處理人員提供參數選擇的依據。

首先，在工區中選取測井曲線質量較好且遠離斷層的井，通過褶積生成正演合成記錄，并與不同步長參數的反褶積處理結果進行對比(圖5)。可見，目的層(黑色橢圓標識內)合成地震記錄為復波結構，而實際地震資料目的層波形在反褶積前為單峰結構，采用不同參數處理后，其中步長為16ms的處理結果與合成記錄吻合度較高。

圖3 振幅補償后平均振幅屬性(左)和近地表低降速帶厚度圖(右)對比

圖4 不同步長反褶積處理剖面(上)及自相關(下)(a)反褶積前； (b)20ms； (c)16ms； (d)12ms

圖5 不同步長反褶積處理與合成記錄對比(a)反褶積前； (b)20ms； (c)16ms； (d)12ms密度、阻抗、速度單位分別是g/cm3、103m/s*g/cm3、103m/s

解釋人員利用振幅屬性再次進行驗證。采用20ms步長處理結果的平均振幅屬性(圖6b)與反褶積之前振幅屬性(圖6a)差異不大，對刻畫河道特征改善不明顯。采用12ms步長處理結果的振幅屬性(圖6d)在工區東部出現強能量異常，鉆井及前期地質認識表明，工區東部優質河道砂體不發育，因此判斷該強振幅屬于處理參數選擇不當引起。采用16ms步長處理結果的振幅屬性圖上，振幅橫向變化自然，整體趨勢與反褶積之前沒有大的變化，同時在河道刻畫的細節之處有了一定改善(圖6c)。反褶積處理前預測的河道形態主要為南東—北西走向，反褶積處理后(圖6c)預測結果顯示工區北部河道分為兩個方向，分別呈北西走向和北東走向，鉆井結果也揭示在北東走向的區域內鉆遇河道砂體。因此，合成記錄標定和振幅屬性對比，均證實采用16ms步長參數進行反褶積處理是比較合適的。

為了進一步提高地震資料分辨率，在地表一致性反褶積后采用了預測反褶積和譜調諧反褶積處理。在這些環節中，仍然采用合成記錄標定和振幅屬性分析選擇處理參數，以保證提高地震資料分辨率的同時不會破壞振幅的橫向變化關系。

經過一系列反褶積處理后，地震資料分辨率得到明顯提高。圖7為反褶積處理前、后地震資料的對比，圖中A井為干井，目的層位于1500ms左右強反射軸之下。反褶積處理前地震資料(圖7上)上顯示井旁道與橢圓標識處地震同相軸沒有明顯變化，表現為同一套連續地層；新資料(圖7下)上橢圓標識處強波峰下方出現了一組弱反射，模型正演結果表明該弱反射對應優質河道砂巖的地震響應，這組弱反射在靠近A井處逐漸消失，表明對應的河道砂巖向A井方向逐漸尖滅，保幅高分辨率處理結果很好地解釋了這一地質現象。

2.2.3 CRP道集優化處理

保幅優化處理的CRP道集是進行疊前反演的必要條件。解釋人員依據縱橫波速度、密度測井曲線及地震子波，應用Zoeppritz方程得到井點處的CRP正演道集，并與優化處理前、后實際CRP道集進行對比(圖8)，分析振幅隨炮檢距變化(AVO)是否具有相似性[21]。圖8a正演道集中1400ms處的標志層振幅具有隨炮檢距的增加而降低的趨勢，屬于Ⅰ類AVO特征；圖8b中優化前地震道集與正演道集有相似的AVO特征，但信噪比太低，難以滿足疊前反演需求；圖8c是采用剩余時差校正以及隨機噪聲衰減處理后的地震數據，可以看出，優化處理后的道集信噪比顯著提高，標志層的AVO規律與正演道集更吻合。之后，解釋人員仍然采用提取振幅屬性的分析方法，驗證CRP道集優化處理是否會對疊后數據振幅造成影響。

圖6 不同步長反褶積處理前、后平均振幅屬性對比(a)反褶積前； (b)20ms； (c)16ms； (d)12ms

圖7 反褶積處理前(上)、后(下)過A井地震資料對比

從以上過程可以看出，采用振幅屬性對每個關鍵處理環節的階段性處理成果進行快速效果分析，檢驗處理方法和選用參數是否對振幅造成破壞，能夠實現處理流程的全程質量控制，確保最終得到符合巖性油氣藏儲層預測需求的高品質地震資料。

圖9顯示了振幅屬性的應用效果，從最初振幅補償處理開始，通過地表一致性反褶積、剩余靜校正、預測反褶積等一系列道集優化處理環節，到最后驗證優化處理方法對疊后數據振幅造成的影響，均采用振幅屬性進行分析。由圖可知，振幅屬性的能量分布始終沒有大的變化，而河道砂體的特征則越來越清晰。

圖8 正演道集(a)與優化處理前(b)、后(c)道集對比

圖9 資料處理各環節采用平均振幅屬性進行處理效果分析

2.3 儲層精細描述階段

通過上述地震資料處理、解釋一體化工作流程完成了地震資料處理工作，目標地質體河道砂體的定性預測也同步完成。地震資料品質有了明顯提高，頻帶拓寬至7～93Hz，主頻達到45Hz，地震剖面上優質河道砂體的地震響應特征突出(圖10中紅色橢圓內)，更有利于開展巖性刻畫。地震屬性預測的河道砂體分布情況與鉆井結果吻合程度高，統計的20口井中，有18口井吻合，吻合率達到90%(圖11)。

圖10 沿扶余油層頂拉平顯示連井地震剖面

應用疊前彈性參數反演等預測方法，進一步揭示巖性油氣藏儲層內部特征。圖12為應用本文方法得到的CRP道集進行密度反演的剖面，B井為水平井，將該井的自然伽馬曲線與密度反演剖面疊合進行對比分析，二者砂泥巖對應吻合率達到88%。密度反演結果表明，該井前段和中段優質儲層較為發育，末段優質儲層較薄，且鉆井軌跡(紫色虛線表示)偏離了儲層發育位置，因此在末段多鉆遇泥巖。

圖11 優質河道砂體分布預測圖

圖12 密度反演剖面與B井伽馬曲線疊合圖

3 結論

本文提出了一種基于地質目標的地震資料處理解釋一體化方案。在該方案中，處理、解釋人員始終協同工作，地震處理與解釋同步開展，相互指導，螺旋上升，實現了處理、解釋技術的有機融合，在巖性油氣藏勘探實際應用中取得了良好效果。該方案具有以下特點：

(1)在研究初期的規劃階段，以地質目標為導向，分析儲層預測對地震資料品質的要求，明確相應的地震資料處理與解釋關鍵技術，形成處理與解釋整體技術流程；

(2)在處理、解釋階段，通過合成記錄標定、屬性分析等技術手段，動態分析各處理環節對刻畫地質目標的影響，實時反饋到處理流程中，及時調整相應處理方法和參數，最終獲得滿足巖性油氣藏儲層預測需求的高品質地震資料；

(3)在儲層精細描述階段，結合區域地質資料進一步開展儲層預測工作，對巖性油氣藏儲層做出更精細的判斷；

(4)整個流程中處理和解釋工作沒有明確的時間銜接節點，解釋工作時間前移，與資料處理同步開展，處理周期較常規處理過程有所增加；在某些處理環節，處理方法或參數的選取不當可能會引起處理效果變差，解釋人員通過井震標定及地質規律約束及時發現問題并及時反饋，處理人員在此基礎上進行方法和參數的優化調整，實現提高地震資料品質、提升巖性目標預測精度的目標。