“兩寬一高”地震資料在呼和湖凹陷的應用

李 超 劉劍倫 潘曉璐 胡曉丹 倪 紅

(東方地球物理勘探有限責任公司研究院地質研究中心,河北 涿州072750)

1 研究背景

呼和湖凹陷位于海拉爾盆地東南部,面積為2500km2,主要目的層為南屯組,資源量0.97×108t(三次評級)。呼和湖凹陷的整體勘探程度較低,由于大磨拐河組和南屯組發育多套煤層,地震資料層間多次波十分發育,且受煤層強反射屏蔽,導致基底成像不清、深層能量弱,地震資料分辨率低,斷點不清楚等缺陷。為嘗試解決以上難題,在呼和湖凹陷采集了滿覆蓋面積50km2“兩寬一高”三維地震資料。

2“兩寬一高”三維資料特點

“兩寬一高”三維地震資料泛指野外采集中使用寬頻帶的激發震源,寬方位的觀測排列和高密度的空間采樣獲得的三維地震資料[1]。呼和湖凹陷“兩寬一高”三維地震資料為低頻可控震源激發,激發頻帶1.5-96Hz,倍頻程達到6,地震資料整體縱橫比由0.2 增加到了0.84,面元由原來的25x25 提高到10x10,覆蓋密度由2 萬次/km2提高到64 萬次/km2,覆蓋次數由小于50次提高到大于1040 次。與原常規地震資料對比,呼和湖凹陷“兩寬一高”三維地震資料有效頻寬從6-51Hz 提高到了3-58Hz。相比老資料地質現象更為豐富,為后續地震地質研究工作奠定了較好的資料基礎。

3“兩寬一高”地震資料應用技術

呼和湖凹陷構造運動頻繁,發育多套斷裂體系,多期斷層相互切割。大磨拐河組以及南二段地層發育多套薄煤層,其對下伏層地震信號具有一定的屏蔽作用。常規地震資料在該區斷裂精細識別及儲層預測方面難度較大。基于“兩寬一高”地震資料的優勢,在呼和湖凹陷斷裂識別解釋、儲層預測等方面采用了一系列針對性的技術。

3.1 OVT 域處理

OVT(Offset Vector Tile),通常譯為“共偏移距共方位角面元”,指的是帶方向的矢量偏移距,方位角作為偏移距的矢量方向[2]。OVT 是十字排列道集內的一個數據子集,在一個十字排列中按炮線距和檢波線距等距離劃分得到許多小矩形,每個矩形就是一個OVT 偏移距矢量面元。OVT 道集由具有大致相同的炮檢距和方位角的地震道組成,有利于數據規則化和偏移處理。而利用方位角信息分析地震波在各向異性介質中傳播的旅行時、速度、振幅、頻率和相位差異,能夠更好的識別斷裂和裂縫發育特征[3]。OVT 域的寬方位地震數據處理步驟為數據預處理、OVT 域處理、OVT 域偏移、OVT 道集處理。即先抽取OVT 道集,然后得到OVT 偏移后的CRP 道集,并呈現“蝸牛道”現象,利用非剛性匹配技術校平“蝸牛道”,最終得到OVT 域處理后的疊加剖面[4]。

3.2 斷裂識別技術

3.2.1 分方位角疊加數據識別斷層

OVT 偏移的“蝸牛”道集保幅性更好,保障分方位部分疊加的每一個數據體都有一定的信噪比,隨著分方位疊加個數增加,數據體信噪比降低。依據區域斷裂及主應力方向特征確定疊加方位,研究區優勢方位角疊加數據應以北北西向為主。按照每45°方位角疊加為一個數據體,0-180°方位角道集數據疊加為4個方位數據體。

對四個方位角道集數據進行相干分析,從相干切片上可見,垂直于斷層走向的135-180°方位疊加數據對斷層的刻畫更為清楚(圖1)。

圖1 分方位角道集疊加數據相干切片

3.2.2 敏感方位自適應疊加數據識別斷層

分方位角疊加數據是對固定方位角范圍的道集數據進行疊加,只能反映對該固定方位角范圍敏感方向的斷層,對其它走向斷層的識別能力相對較弱,為進一步提高斷層識別能力,應用了敏感方位自適應疊加技術。

同一工區不同位置具有不同的敏感方位,通過特定的算法計算不同位置的敏感方位,再對該方位的道集進行疊加,獲得敏感方位疊加數據體。利用同相軸振幅、時差隨方位角的變化,提取敏感方位(振幅、剩余時差的極值方位)自適應調整方位角,重構數據形成敏感方位地震數據。根據算法不同,包括剩余時差校正、最大時差、最小時差、最大振幅、最小振幅、最大時差振幅和最小時差振幅等幾種敏感方位自適應疊加地震數據。

通過地震剖面特征對比和對不同算法得到的敏感方位自適應疊加數據析認為,剩余時差校正法獲得的敏感方位自適應疊加數據對不同走向的斷層反映均較清楚,因此可用該數據進一步指導斷層解釋。

通過以上方法的綜合應用,對呼和湖凹陷“兩寬一高”三維區內的斷裂進行了精細識別,明確了斷裂展布特征,相比常規地震資料,“兩寬一高”資料在斷點位置、斷裂的平面組合關系更符合地質規律,斷裂識別精度更高,在主要目的層T22 反射層較利用常規資料多識別斷層18 條。

3.3 低頻寬方位地震反演技術

理論研究表明,地震數據的頻帶寬度不低于兩個倍頻程才能保證獲得較高精度的成像效果[5]。頻帶越寬,地震成像精度越高。

地震反演數據的低頻范圍主要由初始模型決定,反演數據的中頻范圍主要由地震數據本身決定,而反演數據的高頻范圍主要由初始模型和地震數據決定。因此,低頻信息的準確性決定了反演結果中低頻和高頻成分的準確性,也就決定了波阻抗反演數值的準確性和分辨率[6]。常規采集地震數據低頻起跳一般在8-10hz 之間,低頻地震數據缺失嚴重,反演時通常采用測井數據和地震解釋層位信息計算出初始波阻抗進行插值得到初始低頻模型。其缺點是嚴重依賴測井數據,數據缺失處采用插值外推。對于測井資料較少、平面分布不均地區,該方法獲得的低頻模型在空間上存在較多不確定性,繼而反演結果產生多解性。

呼和湖“兩寬一高”三維地震低頻數據從1.5hz 起跳,低頻信息豐富,為波阻抗反演提供了與地質構造相一致的低頻分量模型；通過構造模型約束條件,使井間的權重分布遵從地震數據、構造模型的變化,從而根據參數模型中的權重、層位、地層接觸關系等建立更真實的低頻模型。這樣可降低反演結果的多解性,使反演結果更趨于真實地質情況,構造和巖性刻畫的細節更豐富[7]。呼和湖凹陷“兩寬一高”地震反演結果表明利用地震低頻信息建立低頻模型獲得的波阻抗與鉆井吻合度更高(圖2)。

圖2 利用地震低頻(上)和測井信息(下)反演波阻抗剖面

結束語

通過應用“兩寬一高”針對性技術,基本解決了前期面臨的微小斷裂識別、優質儲層預測等地質難題,并取得了較好的效果,為該區石油勘探奠定了堅實的資料基礎。

“兩寬一高”高精度地震勘探技術目前已在國內外多個探區推廣應用,也被越來越多的油公司所接受。實踐證明,這項技術在復雜油氣藏勘探開發中效果較好,發展潛力較大。