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扶杨油层河道砂体地震识别技术

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油层 河道 地震 识别 技术
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2009年28卷第5期 大庆石油地质与开发 2009 8 0.3969/J.000—3754.2009.05.049 扶杨油层 尔华 宋永忠 李 昂 沈加刚 关晓巍 (大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163712) 摘要:松辽盆地扶杨油层储层以河道砂体为主,河道砂体的准确识别是勘探的关键。由于河道规模小,河道砂 体厚度薄,远远小于地震分辨率极限,河道砂体识别也是难题。以扶杨油层河道砂体地震准确识别为目标,开 展了地震处理解释方法研究。形成了以相对保持振幅与波形特征的高分辨率处理为基础,以处理解释一体化为 手段,以基于参考标准层的层拉平解释、有效属性优选、三维可视化砂体雕刻技术为特点的陆相地震沉积学河 道砂体地震识别技术。河道砂体地震识别技术在肇源南地区应用见到明显效果,河道和点砂坝得到了清晰刻画, 为扶杨油层精细勘探提供了有效手段。 关键词:扶杨油层;河道砂体;地震识别;相对保持振幅处理;处理解释一体化;陆相地震沉积学 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1000—3754(2009)05N r—I 637 1 2,is o is a it is to of of is of at of er,on ca~on of a of of is by of D to by of an by 稿日期:20098 作者简介:张尔华,男,1962年生,高级工程师,在读博士,从事地震资料解释及方法研究。 E—28卷第5期 张尔华等:扶杨油层河道砂体地震识别技术 ·289· 松辽盆地北部中浅层剩余石油资源的40%分 布在扶杨油层,扶杨油层是增储上产的重要领域。 河道砂体是扶杨油层主要储集层,河道砂体的准确 识别是勘探的关键。由于特定的地质一沉积条件, 扶杨油层河道规模小,河道砂体厚度薄(一般小 于5 111),远小于地震分辨率极限。由于河道不断 改道、摆动迁移,分流河道相互交织呈网状,使砂 体在平面上错叠连片,纵向上与泥岩成薄互层 。 沉积相分带不明显,砂岩粒度细,泥质含量高,造 成了砂泥岩波阻抗差异小,致使河道砂体地震响应 弱,特征不明显。上述河道砂体薄、窄、叠 (置)、弱(物性差异)的特点,成为地震识别的 主要难题 。 从实际地震分辨率问题和地质解释问题出发, 制定了进一步提高纵向分辨率、最大限度实现保真 处理,充分挖潜有效地震信息、利用好横向分辨 率,通过地震地质综合识别河道砂体的研究对策和 思路。形成了以相对保持振幅和波形特征的高分辨 率处理为基础的陆相地震沉积学河道砂体地震识别 技术。 河道砂体地震识别,资料处理是基础,关键是 提高分辨率并最大限度保留和提升薄层河道砂体有 效地震信号。相对保持振幅和波形特征高分辨率处 理,以最大限度地提高保真度和纵向分辨率为目 标,主要包含保持相对振幅与波组关系的补偿处理 与能量监控、叠前提高分辨率处理与子波监控、叠 前保真去噪与高频干扰监控和表层数据库模型约束 组合静校正与静校正分析监控等技术环节。技术特 点是处理全过程的严格透明化的定量质量控制 J, 处理解释一体化。相对保持振幅高分辨率处理资料 分辨率比常规处理提高15~2O 备高分辨率 和相对保持振幅特性,为河道砂体地震识别奠定了 基础。 河道砂体地震识别,资料解释是关键,目的 是对资料进行深化分析,充分挖潜有效地震信 号,使其变成地质信息。地震沉积学是将地震技 术与沉积学研究相结合,利用三维地震信息进行 沉积相分析的研究方法,即根据地层切片的变化 分析地震相,进而从沉积演化的角度研究层序单 元内的沉积结构、沉积体系、沉积相平面展布以 及沉积发育史。针对扶杨油层砂体厚度薄,横向 变化快,地震反射连续性差、能量变化大、难以 对比追踪等特点,利用地震沉积学基本理论,采 用了基于参考标准层的层拉平解释、顶底层序界 面约束等比例切片、有效属性优选和全三维可视 化砂体雕刻等地震解释的新技术,形成了陆相地 震沉积学河道砂体识别方法。 河道砂体地震识别技术在肇源南地区应用见到 良好效果,见到了清晰的河道和点砂坝,实现了地 震技术对河道砂体的精确描述与刻画。 1研究区地质概况 研究区位于松辽盆地北部中央坳陷朝阳沟阶 地的肇源鼻状构造与朝阳沟构造之间,勘探目的 层为扶杨油层,主要含油层位是扶一、扶二油 层。 本区扶余油层主要受南部保康一怀德沉积体系 影响,扶二油层组至扶一油层组中部主要是以三角 洲分流平原亚相沉积,扶一油层组上部为三角洲前 缘亚相。主要沉积微相类型有曲流河道、决口河道 和决口扇等。河道砂体是本区主要的储集砂体,岩 性主要为细砂岩和粉细砂岩,单砂层厚度集中于 2.0~5.0 m。砂体是成藏主控因素,区内断裂发 育,断层是油气垂向运移主要通道,油藏类型以断 层一岩性和岩性一断层油气藏为主 J。河道砂体 准确识别是勘探开发的关键和难题。 2相对保持振幅与波形特征的高分辨 率处理技术 薄层河道砂体识别要求地震资料有更高的保 真度,能够充分保持具有微小变化的地质体异常在 空间上的相关性和边界上的不连续性,在提高分辨 率的同时不能破坏波组特征,这就是相对保持振幅 处理。为达到保幅处理的目的,采取地表一致性处 理技术,消除近地表因素引起的原始资料能量不均 的问题,并强化不同处理环节的质量监控,应用 维激发能量、激发子波分析技术,以点、线、面方 式对每一步处理结果进行监控 J。通过分析各处 理阶段激发能量和激发子波的一致性,保证所选择 的处理方法和参数能够相对保持有效信号的振幅特 征。 2.1相对保持振幅与波形特征的补偿处理 在常规处理中一般采用球面扩散、地表一致性 振幅补偿等技术。本文认为地震数据处理的重点在 关注提高地震数据成像分辨率的同时,应尽可能地 消除非储层因素引起的地震信息的空间变化,同时 达到保持储层空间相对信息的变化。基于此在常规 ·290· 大庆石油地质与开发 2009定 能量补偿方法的基础上,研究应用了时频空间域球 面发散与吸收衰减补偿技术(,见到了好的 效果。 下面以研究区实际资料为例,从补偿前后激发 能量平面分布特征来监控补偿效果。图1给出了研 究区三维数据时间l 500[率30 后的激发能量监控结果。对比图1补偿前、后的 激发能量监控图可以看出,由于受近地表的影响, 原始数据的激发能量归一化值差异在0到1之间变 化。而经过补偿后,整个三维数据的激发能量差异 减小为0.1到0.4之问,显然经过时频空间域球面 发散与吸收衰减补偿,消除了近地表引起的70% 激发能量差异。 能革分布 (a)补偿前 O【{0.45 能量分布 1 O.75 蜓 o·。 f g 0_25 O .375 遥 0.25 O·12.5 O (b)补偿后 。 图1时频补偿前、后激发能量监摔 以上的激发能量显示结果分析可以比较清 楚地给出时频空间域球面发散与吸收衰减补偿后的 效果。同时也可以看出,该方法在补偿近地表和大 地吸收衰减的同时,具有较好的相对保持振幅的能 力。此外,随时间和频率的振幅补偿可以比较好地 消除激发能量空间变化和吸收衰减影响,同时可以 补偿部分激发子波的差异(图2)。 2.2叠前提高分辨率处理 在近地表和大地吸收衰减得到了较好的补偿 1. _ Il 0 ■ 二二 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 子波分布 85 趔 曾 曜 55皿 4 95 5 器 :H< 35盖 . _… 一一.… .…….~J…川。 0■ , ■ ■■一 (1.10 0.:{5 0.55 0.75 0.95 子波分布 (b)补偿后 图2时频补偿前、 子波统计分析 of ,时间和频率域的振幅差异基本被消除了。但振 幅差异的消除和补偿不能完全消除激发子波差异。 其原因是:激发子波的形态除了决定于频带宽窄 外,相位和虚反射差异是主要的影响因素。相位和 虚反射的空间变化主要来自近地表的风化层厚度和 潜水面变化的影响。因此,实际采集中的空间激发 子波变化是剧烈的,需要通过反褶积处理来进一步 解决由于近地表条件变化导致的激发子波在空间上 的不一致性问题,同时也达到了提高分辨率的目 的。由于炮点和检波点产生的虚反射存在周期差 异,因此单一的地表一致性反褶积无法提供合适的 参数来消除在炮点和检波点产生的虚反射。为满足 薄层河道砂体识别对资料的保真性要求,本文研究 应用了两步法炮点和检波点统计反褶积和地表一致 性与预测组合反褶积 。在确定了反褶积参数后, 需要进一步通过空间的质量监控对整个三维数据的 反褶积质量进行分析。图3是经过两步法统计预测 反褶积后的平面激发能量质量监控图,与图1(b) 对比可以看出,通过两步法统计预测反褶积处理 后,空间的激发能量从时频补偿后的0.1—0.4进 一步缩小为0.15~0.35,又减小了30%的激发能 第28卷第5期 张尔华等:扶杨油层河道砂体地震识别技术 ·29 1· 量差异。 _l●●-·... .. ….~…… O.3 0.4 0.5 能量分布 图3时频补偿+两步法反褶积后激发能量监控 4给出两步法反褶积前后的三维平面子波监 控的结果对比。与处理前(图2(b))的子波监 控结果的对比可以看出,经过两步法统计反褶积, 三维数据子波的一致性得到进一步改善。 0 9 K 0 7 0一- ■ ■ ~ _ ■■ ■ 一 0 65 0 7 0 75 0 8 0 85 0 9 0 95 子波分布 图4时频补偿+两步法反褶积后子波统计分析 of .3叠后处理 2.3.1速度拾取 在叠前相对保持振幅和波形的提高分辨率处理 后,另一个影响相对保持振幅和波形并且影响成像 分辨率的重要因素是成像速度。其原因是:如果速 度存在10%的误差,则会引起叠加成像的沿层地 震属性的空间变化,它引起的误差往往大于储层变 化的影响。因此严格的沿层高精度的速度拾取仍是 十分重要的。在实际速度拾取中,本次研究采用了 严格的沿层速度拾取和局部放大的高精度速度拾 取,即:首先结合速度控制线的叠加剖面沿层拾取 宏观速度场,确保速度之间平稳过渡,尽量避免速 度突变点;然后对于主要目的层附近进行放大精细 速度解释,提高速度解释的精度。 2.3.2叠后偏移成像处理 研究区扶余油层埋深变化很大,最深处在1.5 最浅处只有0.5 S±,且断层发育,空间 速度场变化很大。为提高成像效果,本次研究采用 了规想获得 正确的成像位置,叠后偏移成像处理是重要的成像 步骤。叠后偏移方法很多,根据实际研究地质目标 的特点应用偏移方法是十分重要的。考虑到研究区 目的层变化较大,并且存在深部的陡倾角地层,本 次研究采用了空间能够变速成像的差分陡倾角偏移 算法。该方法能够使绕射波得到很好地收敛,断点 和陡倾角断面成像清晰,断点干脆,得到了最佳偏 移成像效果。 图5是相对保持振幅与波形特征的高分辨率处 理与常规处理效果对比。可以看出,相对保持振幅 与波形特征高分辨率处理剖面分辨率明显提高,层 间信息丰富,波形特征明显。通过目的层段频谱分 析对比,保幅处理比常规处理有效频带拓宽了 20 a)常规处理剖面 (b)保幅处理剖面 图5常规处理剖面与保幅处理剖面对比 of 。 O O O O ·292· 大庆石油地质与开发 2009正 3陆相地震沉积学河道砂体地震识别 技术 近年来,国外出现了一种新的、地震地质综 合沉积相解释方法,即地震沉积学方法。其技术思 路是,在研究地层单元等时地层格架内形成等时地 震属性切片即地层切片,根据地层切片的变化分析 地震相,进而从沉积演化的角度研究沉积相,技术 关键是建立高频层序内等时地层格架和地层切片。 曾洪流等人在墨西哥湾北部层高频层序研究中发现:四级层序的地震响应是 一系列沉积界面的组合,包括层序的顶、底及在地 震剖面上难以识别的内部界面,直接用地震剖面简 单追踪的方法已经不能划分这样的四级层序边界和 体系域。针对这种情况,曾洪流等人提出了基于地 震沉积学的高频层序解释方法:首先在平面上分析 低级层序(二、三级层序)地层格架中高分辨率 沉积要素;然后在垂向上和三维视图中研究高频层 序地层。其最大的理论突破在于对地震同相轴的重 新认识,即“等时是相对的,不等时是绝对 的” 。9O。相位转换、地层切片和分频解释是其 核心技术 ’ⅢJ。 松辽盆地扶杨油层以陆相河流、三角洲沉积体 系为主,砂体厚度薄,横向变化快。由于地震分辨 率的限制,大部分地震反射连续性差,能量变化 大,空间分布非常不稳定,在细分层序单元内 (一般是四级或四级以上层序)等时对比追踪每一 个层序界面是困难的。针对扶杨油层具体地质条件 和问题,利用地震沉积学基本理论,研究提出了基 于参考标准层的层拉平解释方法,提高了层序界面 的解释精度。陆相沉积河道在地质历史的变迁中不 断变动和改造,单纯用二维地层切片很难识别和研 究它,为此提出了利用三维视图动态演化河道解释 方法,最终形成了陆相地震沉积学河道砂体识别方 法。工作流程见图6。 3.1 90。相位旋转技术 常规地震处理的最终成果是零相位地震数据, 解释人员用这类地震数据进行解释,零相位地震数 据用作解释的优点包括子波对称中心瓣(最大振 幅)与反射界面一致,且具有较高的分辨率。但 是只有在海底、主要不整合面、厚层块状砂岩顶面 等单一反射界面得到的地震反射零相位数据才具有 这些优点¨ J。而相位转换技术是将地震相位旋 图6地震沉积学解释基本流程 90。使反射波主瓣提到薄层中心,以此来克服零 相位波的缺点。转换后地震反射的峰(或谷)对 应于地层,地震同相轴与地质上限定的砂岩层一 致,解释工作也就变得相对容易些,经9O。相位调 整后的地震数据使地震道近似于波阻抗剖面,从而 提高了剖面的可解释性。 在零相位地震剖面上,砂体与地震同相轴之间 没有直接的对应关系(图7(a)),而在90。相位 的地震剖面上,所有的砂岩层几乎都对应于地震波 峰地震道,砂层与反射同相轴具有更好的对应关系 (图7(b)),即地震解释追踪的反射同相轴就是 追踪的砂体,从而赋予了地震反射同相轴更强的地 质意义。 3.2基于参考标准层的层拉平解释技术 有了90。相位旋转的剖面,需要2个特征比较 明显的三级层序界面作为顶底参考标准层。对松辽 盆地扶杨油层而言,T 是层序边界,是稳定的等 时沉积界面,大部分地区可以连续追踪对比,可以 作为顶部参考标准层。通过对比发现,虽然扶余油 层范围内地震反射连续性差,能量变化大,但扶一 油层组的底部还是相对比较稳定的,可以作为底部 参考标准层(图8(a))。 传统的层位解释是在不拉平的剖面上进行的, 这样可以在追踪层位的同时对区域构造特征有一个 大体的了解。但对起伏比较大的地层来说,追踪层 位往往需要在空间上对同相轴波形变化、构造变化 进行精确判断,这样就不可避免造成解释上的失 误。而利用层拉平技术则可以克服这一缺点。对于 目的层来讲,内部层序是相对平行的,如果可以找 到一个比较稳定的界面,追踪它,然后利用它作拉 平界面,则对其他的层位解释将是很大的帮助。在 本研究中,利用为层拉平层面,对底界面进 第28卷第5期 张尔华等:扶杨油层河道砂体地震识别技术 ·293· (b)9O。相位剖面 图7零相位地震剖面与90。相位调整剖面对比 of 0。了精细解释,对比来看拉平后解释起来要更直 观、更方便(图8(b))。 (b)拉平剖面 图8沿T,层拉平与不拉平剖面解释对比 of 2 un—.3等比例地层切片技术 地层切片是地震沉积学研究的有力工具。沿等 时沉积界面(地质时间界面)提取各类综合属性 (振幅+频率+相位),并通过属性优化可客观地 反映地震工区内沉积体系的展布范围,这样的地震 切片就是地层切片。地层切片是盆地分析和储层粗 略描述中的一项有用的新办法,它使沉积相成图工 作变得比较简单,并极大地减缓了穿时问题。目前 常用的切片方法包括等时切片、沿层切片和等比例 地层切片(或地层切片),各种切片方法都有其适 用条件,根据不同的地质情况应选用不同的方法。 假如地层是席状且平卧的,就可采用等时切片;假 如地层是席状但并非平卧状态,则沿层切片更合 适;假如地层既不是席状的也不呈平卧状,则必须 选等比例地层切片,等比例地层切片比时问切片和 沿层切片更接近于地质时间界面。从本区的曲流河 点砂坝例子可以看到,在点砂坝发育的位置,仅从 层序界面或上下沿层切片,其位置往往穿越同相轴 (图9(a)虚线),不能切过点坝砂体,因此不能 真正刻画点坝砂体的平面分布;而地层切片采用等 比例内插的方法,其切片位置与反射同相轴更加吻 合(图9(b)实线),更接近于等时界面。 (b)地层切片 图9研究区典型测线不同切片方式对比 of in in .4属性三维可视化砂体雕刻技术 通过地层切片的方法来确定四级层序界面,虽 然在一定程度上克服了穿时的问题,但要完全避免 穿时是不可能的,这是由于河流相沉积时空间相变 快、垂向厚度变化不均所致。为增加稳定性,实际 应用时通过2个等时地层切片形成变时窗提取属 性。具体做法是:首先通过对不同属性对比分析来 优选最佳属性,以清晰刻画砂体边界为准;然后对 目的层上下地层切片作逐层演化分析,扫描最佳成 像范围,确定该层顶、低地层切片位置;最后采用 三维可视化技术对顶低地层切片之间的层段进行砂 体雕刻。 3.5地震沉积学解释 本区扶余油层主要受南部沉积体系控制,属于 三角洲分流平原亚相沉积。扶一油层组中部主要沉 积微相类型有曲流河道、决口河道和决口扇。从地 层切片可以清晰地看出,全区曲流河点砂坝沉积特 ·294· 大庆石油地质与开发 2009仨 征非常明显,在研究区自西南向东北可以清楚地追 踪出2条完整的曲流河形态,局部可见废弃河道及 决口扇(图10),与地质沉积微相认识是一致的。 从河道的地质演化过程来看,由于受到南部强物源 的影响,河道在南部较发育,砂岩厚度较大,物性 较好。从地层切片上也可以看出,在南部发育了高 弯度曲流型分流河道,河道侧向加积形成较大规模 的点坝砂体。这些在地层切片上所揭示的点砂坝已 被钻井证实,在地震揭示的点坝位置,皆钻遇较厚 的河道砂体。 图0 in in 结 论 (1)松辽盆地扶杨油层河道砂体尺度远小于 地震分辨率极限,提高地震资料分辨率,最大限度 实现保真处理,是地震识别薄层河道砂体的关键。 地震数据处理的重点在关注提高地震数据成像分辨 率的同时,应尽可能地消除非储层因素引起的地震 信息的空间变化,达到相对保持储层有效信息的目 的。 (2)以突出河道砂体地质特征为目标,以相 对保持振幅与波形特征的补偿处理、叠前提高分辨 率处理为核心技术,以处理解释一体化和处理过程 监控为手段的相对保持振幅、相位和波形特征的高 分辨率处理技术和流程,适用于岩性勘探高分辨率 处理,可以推广应用。 (3)根据松辽盆地扶杨油层地震地质特点, 对地震沉积学进行发展,形成了以相对保持振幅高 分辨率处理为基础,以基于参考标准层的层拉平解 释、有效属性优选、三维可视化砂体雕刻等技术为 特点的陆相地震沉积学河道砂体地震识别技术。在 实际应用中见到良好效果,可以进一步推广应用。 参考文献: [1]李延平,陈树民,宋永忠,等.大庆长垣及以东泉三、四段扶 杨油层浅水湖泊一三角洲体系沉积特征[J].大庆石油地质 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