柴達(dá)木盆地英雄嶺構(gòu)造帶小斷層和碳酸鹽巖縫洞體識(shí)別地震勘探關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)鍵詞：英雄嶺，碳酸鹽巖，縫洞體，小斷層，地震勘探關(guān)鍵技術(shù)

0 引言

柴達(dá)木盆地西部英雄嶺構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)了獅子溝、花土溝、油砂山、英東等多個(gè)新近系油氣田，目前探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量占柴達(dá)木盆地的60%[1?4]。該區(qū)地表山高（海拔3000～3700m）坡陡，地下碳酸鹽巖縫洞體和小斷層較為發(fā)育[5]。該區(qū)圍繞碳酸鹽巖縫洞體和小斷層識(shí)別的地震勘探大致經(jīng)歷了以下兩個(gè)階段。

（1）第一階段為2011—2018年，在以往二維地震勘探成果基礎(chǔ)上，把改善極低信噪比資料作為攻關(guān)目標(biāo)，從激發(fā)、接收和觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化等方面聯(lián)合壓制噪聲、提高信噪比和增強(qiáng)反射能量。在資料采集方面，采用高覆蓋、高密度觀測(cè)系統(tǒng)和激發(fā)、接收雙組合，實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定速度層中激發(fā)[6]。在資料處理方面，采用標(biāo)志層靜校正、疊前多域多步組合去噪和多信息復(fù)雜構(gòu)造建模等技術(shù)。該階段較好地解決了極低信噪比地區(qū)構(gòu)造成像難題[7]，有效識(shí)別了英雄嶺地區(qū)大斷層（斷距50m以上）的平面展布規(guī)律，明確了該區(qū)整體結(jié)構(gòu)特征。

（2）第二階段為2019—2022年，以突出深層（古近系下干柴溝組上段，埋深4000～6000m）、碳酸鹽巖縫洞體和小斷層為勘探目標(biāo)，形成了“立體勘探觀測(cè)、高精度采集處理”的技術(shù)系列。在資料采集方面，采用加寬觀測(cè)方位和長(zhǎng)排列的高密度三維觀測(cè)系統(tǒng)；優(yōu)化激發(fā)和接收方式，采用基于高精度影像數(shù)據(jù)的物理點(diǎn)均勻布設(shè)方法，解決了覆蓋次數(shù)分布不均的問(wèn)題，降低了最大空炮距離，彌補(bǔ)了炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)不均勻的不足。在資料處理方面，采用標(biāo)志層靜校正和分步約束表層建模的方法計(jì)算靜校正量，解決了強(qiáng)波阻抗界面橫穿地層成像的問(wèn)題；采用TTI疊前深度偏移處理技術(shù)，深層資料品質(zhì)得到了進(jìn)一步提升。在資料解釋方面，采用淺層復(fù)雜構(gòu)造精細(xì)解釋技術(shù)[8]和中深層鹽相關(guān)構(gòu)造多信息解釋技術(shù)[9]等，鹽下構(gòu)造形態(tài)逐漸得到落實(shí)，斷層識(shí)別精度提高至20m以內(nèi)，為下一步巖性勘探，特別是小斷層和碳酸鹽巖縫洞體的識(shí)別奠定了資料基礎(chǔ)。

經(jīng)過(guò)上述階段，地震資料品質(zhì)得到大幅提升，利用方差、相干和曲率等屬性識(shí)別斷層，落實(shí)了英雄嶺構(gòu)造帶斷層展布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)淺層構(gòu)造、深層構(gòu)造—巖性高豐度油氣藏[10]。但深層小斷層識(shí)別和碳酸鹽巖縫洞體精細(xì)刻畫仍然十分困難，原因是：①鹽下碳酸鹽巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，受組合混波影響，地震屬性不保真，影響了地震分辨率的提高[11]；②受觀測(cè)方位限制，難以滿足各向異性資料處理需求，不能對(duì)小斷塊和碳酸鹽巖縫洞體多角度觀測(cè)。

為了解決上述問(wèn)題，本文從數(shù)據(jù)采集觀測(cè)方位角、激發(fā)接收參數(shù)和數(shù)據(jù)處理、解釋方法等方面入手，通過(guò)模型正演和實(shí)際資料變觀處理確定影響小斷層和碳酸鹽巖縫洞體成像的關(guān)鍵因素，形成了一套有針對(duì)性的地震勘探關(guān)鍵技術(shù)。在資料采集方面，針對(duì)深層目標(biāo)，采用寬方位觀測(cè)、小組合激發(fā)接收且炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)均勻布設(shè)；在數(shù)據(jù)處理方面，采用高保真處理，改善子波一致性，有效拓寬資料頻帶；在資料解釋方面，開展各向異性分析、鹽下構(gòu)造準(zhǔn)確描述等關(guān)鍵技術(shù)。最終通過(guò)地震勘探關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，在柴達(dá)木盆地英雄嶺構(gòu)造帶小斷層和碳酸鹽巖縫洞體識(shí)別方面取得了較好的效果。

1 地震勘探關(guān)鍵技術(shù)及效果

1.1 資料采集

1.1.1 擴(kuò)大觀測(cè)方位

寬方位觀測(cè)是應(yīng)用橫縱比大于0.5的三維觀測(cè)系統(tǒng)，全方位觀測(cè)是應(yīng)用橫縱比為1的三維觀測(cè)系統(tǒng)，基于地質(zhì)需求的擴(kuò)大觀測(cè)方位技術(shù)可獲取多方位乃至全方位信息[12]。采集全方位的三維波場(chǎng)，能夠盡可能縮小因觀測(cè)系統(tǒng)造成面元間炮檢距與方位角分布差異帶來(lái)的振幅異常，進(jìn)而通過(guò)全三維數(shù)據(jù)偏移處理，得到地下介質(zhì)的真實(shí)影像。在方位各向異性介質(zhì)條件下，由于寬、窄方位角在炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)空間采樣特性不同，寬方位角成像空間連續(xù)性優(yōu)于窄方位角，有利于衰減相干噪聲，根據(jù)振幅隨炮檢距和方位角的變化而更具有識(shí)別不同方向裂隙的能力，成像分辨率因此更高[13]。

研究區(qū)新三維地震資料采集觀測(cè)系統(tǒng)最大炮檢距為5500m，橫縱比達(dá)到了0.8（圖1）。與以往資料相比，新資料深層成像清晰，信噪比高；受地下方位各向異性影響，不同方位角疊加剖面對(duì)斷層刻畫能力不同，其中150°～180°方位與斷層走向垂直，小斷層斷點(diǎn)（紅色箭頭處）更為清晰。

1.1.2 小組合激發(fā)和接收

根據(jù)檢波器組合各點(diǎn)為平面簡(jiǎn)諧波同相疊加的假設(shè)，一般將檢波器組合作為壓制噪聲、提高原始資料信噪比的一種重要手段[14]。但實(shí)際上，野外地震采集、地質(zhì)等因素難以滿足假設(shè)條件，組合輸出只是對(duì)每個(gè)檢波器輸出的簡(jiǎn)單疊加，組合內(nèi)檢波器之間耦合誤差、定位誤差、敏感度差異等因素都會(huì)引起組內(nèi)干擾，導(dǎo)致波形畸變和空間假頻，進(jìn)而影響信號(hào)振幅和頻率[15?16]。從不同組合基距進(jìn)行的模型正演結(jié)果（圖2）可以看出：采用大組合成像時(shí)，高角度斷層傾向與實(shí)際模型相反（圖2d紅色箭頭處），低角度斷層處成為正向構(gòu)造（圖2e黑色箭頭處），導(dǎo)致地質(zhì)結(jié)構(gòu)成像不準(zhǔn)確。

組合激發(fā)原理與組合接收相同，也會(huì)引起組內(nèi)干擾，導(dǎo)致輸出波形畸變和空間假頻，進(jìn)而影響信號(hào)振幅和頻率。研究區(qū)內(nèi)三維地震單點(diǎn)和組合線束試驗(yàn)結(jié)果（圖3）表明：?jiǎn)吸c(diǎn)激發(fā)資料子波分辨率精度高、物理點(diǎn)旅行時(shí)更加精確、中間層位弱信號(hào)較強(qiáng)、保幅性好，但組合激發(fā)資料信噪比相對(duì)較高。

研究區(qū)以往地震資料信噪比相對(duì)較低，故新采集資料采用小組合激發(fā)和小組合接收，兼顧了原始數(shù)據(jù)保真和有效反射能量增強(qiáng)。

1.1.3 炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)均勻布設(shè)

炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)不規(guī)則離散化分布會(huì)導(dǎo)致目的層照明強(qiáng)度分布、CMP面元疊加、偏移振幅和相位不均勻等，產(chǎn)生采集腳印[17]。物理點(diǎn)均勻布設(shè)可降低采集腳印的影響，為縫洞體、小斷層等準(zhǔn)確識(shí)別提供基礎(chǔ)資料。

基于高精度航拍的影像數(shù)據(jù)可為激發(fā)點(diǎn)位精準(zhǔn)自動(dòng)化布點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)物理點(diǎn)位優(yōu)化布設(shè)，覆蓋次數(shù)的均勻性可從優(yōu)化前的0.3提高到優(yōu)化后的0.6，波場(chǎng)連續(xù)性變好（圖4）。

1.2 數(shù)據(jù)處理

1.2.1 OVT域多維保真壓噪

應(yīng)用OVT域多維保真壓噪技術(shù)[18?19]，可以提高小斷層和碳酸鹽巖縫洞體發(fā)育區(qū)的地震資料信噪比及保真度，即：針對(duì)碳酸鹽巖各向異性強(qiáng)、資料信噪比低的特點(diǎn)，充分利用寬方位數(shù)據(jù)的多維信息，采用傾角掃描的方法制作地震數(shù)據(jù)五維相干譜，獲得最佳視傾角；沿最佳視傾角疊加建立可靠的五維譜解析模型道，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)噪聲與其他地震信號(hào)的分離（圖5）。由圖5可見(jiàn)，采用OVT域多維保真壓噪技術(shù)后，信噪比提高，同時(shí)更好地保留了道集數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，從而優(yōu)化了道集品質(zhì)，獲得了高保真、高信噪比數(shù)據(jù)，小斷層成像效果更佳。

1.2.2 巨厚表層Q補(bǔ)償處理

巨厚表層Q補(bǔ)償處理[20]可以增強(qiáng)高頻反射信息能量，改善子波一致性，即針對(duì)研究區(qū)巨厚（厚度達(dá)600m）低降速帶地震波吸收、衰減嚴(yán)重的特點(diǎn)，采用高精度表層速度模型建立時(shí)空變的表層Q場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。表層Q場(chǎng)建立過(guò)程中，充分利用工區(qū)內(nèi)的雙井微測(cè)井資料計(jì)算的絕對(duì)Q值約束近地表Q場(chǎng)的縱向變化趨勢(shì)，然后再利用近地表速度場(chǎng)同Q值的相對(duì)關(guān)系（擬合關(guān)系公式）確定近地表Q場(chǎng)的橫向變化趨勢(shì)，從而構(gòu)建高精度時(shí)空變的Q場(chǎng)。通過(guò)表層Q補(bǔ)償處理，可消除低降速帶地震子波的影響，有效拓寬目的層頻帶，提供高分辨率數(shù)據(jù)（圖6）。由圖6可見(jiàn)，目的層段頻寬由38Hz拓展至52Hz，為英雄嶺構(gòu)造帶深層湖相碳酸鹽巖儲(chǔ)層精細(xì)識(shí)別與描述奠定了基礎(chǔ)。

1.3 地震資料解釋

1.3.1 小斷層識(shí)別

研究區(qū)發(fā)育北東向構(gòu)造調(diào)節(jié)帶，調(diào)節(jié)帶內(nèi)小斷層（斷距多小于50m）非常發(fā)育。鉆井揭實(shí)斷層對(duì)儲(chǔ)層物性具有明顯的改善作用，但早期受地震資料的分辨能力所限，碳酸鹽巖地層中小斷層的準(zhǔn)確刻畫比較困難。

本文主要采用碳酸鹽巖儲(chǔ)層分方位小斷層預(yù)測(cè)技術(shù)[21?22]對(duì)OVT域數(shù)據(jù)開展分方位各向異性分析，優(yōu)選敏感方位數(shù)據(jù)；再利用曲率體屬性及螞蟻體追蹤優(yōu)勢(shì)，綜合預(yù)測(cè)微小斷層和裂縫發(fā)育帶[23]。

由圖7可見(jiàn)，常規(guī)CRP道集僅包含炮檢距信息，且能量不均衡，表現(xiàn)為近道與遠(yuǎn)道能量弱、中間道能量強(qiáng)的典型紡錘形特征；而OVT域螺旋道集通過(guò)噪聲壓制、數(shù)據(jù)插值及規(guī)則化、空間相對(duì)振幅校正等處理，近、中、遠(yuǎn)道能量一致且包含方位角信息，這為后續(xù)小斷層識(shí)別、各向異性分析等提供了資料基礎(chǔ)。

利用基于OVT域處理后的具有方位角信息螺旋道集資料，確定螺旋道集分方位疊加方案，定義主測(cè)線（圖8的AA′）方向?yàn)?°，獲得分別代表0°、30°、60°、90°、120°、150°六個(gè)方位－15°～15°、15°～45°、45°～75°、75°～105°、105°～135°、135°～165°等區(qū)間的疊加數(shù)據(jù)，然后在此基礎(chǔ)上開展小斷層及裂縫敏感方位分析。

從0°、150°、全方位的小斷層成像剖面（圖8）可以看出，150°方位疊加數(shù)據(jù)小斷層（圖8b黑色箭頭處）成像清晰，地震反射同相軸錯(cuò)斷明顯，可有效識(shí)別兩條斷層，而0°方位疊加數(shù)據(jù)小斷層（圖8a黑色箭頭處）成像不清楚，地震反射同相軸較為連續(xù)；全方位地震數(shù)據(jù)由于包含了各個(gè)方位地震信息，小斷層（圖8c黑色箭頭處）成像不清楚，地震反射同相軸錯(cuò)斷不明顯。因此，基于優(yōu)勢(shì)方位（150°）地震數(shù)據(jù)體能夠有效提升小斷層識(shí)別精度。

利用優(yōu)勢(shì)方位地震數(shù)據(jù)體可有效識(shí)別斷層平面展布規(guī)律，為提高斷層識(shí)別效率，本文采用人工智能斷層識(shí)別技術(shù)[24]快速識(shí)別斷層。

從圖9a可見(jiàn)，優(yōu)勢(shì)方位人工智能斷層識(shí)別的結(jié)果中，斷層走向?yàn)槟蠔|—北北走向，方位為60°；垂直研究區(qū)斷裂走向的150°是預(yù)測(cè)小斷層及裂縫的敏感方位；切片上W1井處發(fā)育小斷層，與鉆探結(jié)果相吻合，而根據(jù)常規(guī)地震數(shù)據(jù)的相干屬性未能識(shí)別該斷層。

1.3.2 縫洞體識(shí)別

鉆井揭示碳酸鹽巖地層中小斷層發(fā)育區(qū)裂縫和縫洞體比較發(fā)育。本文在新三維地震資料識(shí)別小斷層基礎(chǔ)上，利用各向異性的張量強(qiáng)度屬性預(yù)測(cè)縫洞體平面分布規(guī)律。由圖10可見(jiàn)，在150°方位地震數(shù)據(jù)體上，W1井張量強(qiáng)度屬性表現(xiàn)為高值區(qū)（紅色區(qū)），與該井揭示的縫洞體相吻合。另外，150°張量強(qiáng)度屬性與優(yōu)勢(shì)方位人工智能小斷層預(yù)測(cè)結(jié)果（圖9a）一致。

2 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)柴達(dá)木盆地英雄嶺構(gòu)造帶深層碳酸鹽巖縫洞體和小斷層識(shí)別，本文提出了配套的地震勘探關(guān)鍵技術(shù)。首先，從資料采集方面，擴(kuò)大觀測(cè)方位，采用小組合激發(fā)和接收，炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)均勻布設(shè)，可以提高小斷層的成像精度；在數(shù)據(jù)處理方面，采用OVT域多維保真壓噪技術(shù)和巨厚表層Q補(bǔ)償處理技術(shù)，可以提高地震資料信噪比、保真度，有效拓寬頻帶，提高分辨率；在資料解釋方面，利用分方位數(shù)據(jù)體和人工智能斷層識(shí)別技術(shù)，可有效識(shí)別小斷層，利用各向異性強(qiáng)度屬性可有效識(shí)別縫洞體。