纯纵波提取技术在大民屯凹陷砂砾岩体储层预测中的应用

徐振旺，王晓光，雷文文

朱孔斌，郭峰，刘太伟

(中石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010)

大民屯凹陷位于辽河坳陷东北部，面积约为800km2，是一个“小而肥”的富油气凹陷[1,2]。在凹陷发育早期(古近系沙河街组四段(以下简称“沙四段”)沉积时期)，西侧隆起区物源入湖，在湖盆边缘凹槽区形成了一系列朵状扇三角洲，由南向北依次为前进、平安堡、安福屯、兴隆堡和三台子5大扇体。扇体直接入湖，与烃源岩紧密接触，优势岩相有利于油藏的形成[3]。沙四段是大民屯凹陷最主要的生油层系，一直以来都是勘探工作的重点，广泛分布的暗色泥岩和油页岩为沙河街组三段及潜山的油气成藏提供了坚实的生油基础，同时也为沙四段的砂砾岩储层形成自生自储型岩性油藏提供了有利条件。研究人员总结出了“陡岸控砂、相带控储、物性控藏”[4]的油气成藏认识，将沙四段划分为上、下2个亚段，并将沙四下亚段巨厚砂砾岩体储层划分为3个期次。多年的勘探证实，该地区的砂砾岩体具有近源混杂堆积的特点，砂体分布纵向厚度大,横向变化快，且地震资料的品质较差，给储层预测带来较大困难，严重影响了后续勘探工作的开展。

研究区以往采用的是水平叠加后的地震纯波资料进行后续的储层预测工作，但是经过长期的实践证实，水平叠加技术存在一些缺陷[5]。水平叠加的目的是为了提高地震资料的信噪比，但是在构造复杂、动较正速度不准确、偏移距太大等情况下，动校正之后的叠前道集常常存在一定的剩余时差，因而水平叠加会使得地震资料的频率降低和振幅失真，即使叠前道集完全平直，流体或者岩性差异产生的AVO(振幅随偏移距的变化)效应也会降低地震资料的分辨率和准确度，所以叠后地震资料并不是真正意义上的“自激自收”[6,7]。

纯纵波提取技术能够克服地震纯波资料水平叠加后的缺点，有效去除AVO效应，获取零炮检距的地震资料，为后续地震反演提供高分辨率的地震资料，提高地震反演的精度，从而使储层预测的结果更加真实可靠[8～16]。为此，笔者利用纯纵波提取技术对大民屯凹陷砂砾岩体进行了储层预测。

1 纯纵波提取技术基本原理及模型验证

1.1 基本原理

目前，主要利用全叠加数据进行地震解释、反演、属性分析等，通常是将偏移后的CRP(共反射点)道集运用道集平均或者加权平均方法来获得全叠加地震数据，具体计算公式为：

(1)

式中：y为全叠加地震数据；n为角道集个数；S(θ′)为某一反射点的CRP道集的振幅；θ′为纵波入射角；k为道集权重因子；下标i为角道集序号。

从式(1)中可以看出，全叠加地震资料具有一定的平均效应，虽然会提高地震资料的信噪比，但是全叠加地震资料并不是真正的零炮检距地震资料，会降低地震资料的分辨率，从而影响后续地震解释和分析的准确性。

Aki&Richards纵波反射系数Rpp(θ)的近似方程为：

(2)

对式(2)进行简化，可得：

(3)

通常纵波垂直入射的反射系数Rp为：

(4)

所以式(4)可以表示为：

(5)

同理，横波垂直入射的反射系数Rs为：

(6)

将式(5)和式(6)代入式(3)，可得：

(7)

然后将叠前CRP道集直接当作Rpp(θ)，从而得到纯纵波提取的计算公式：

(8)

式中：Spp(θ)为叠前CRP道集；Sp=Rp×Wt为纯纵波数据；Ss=Rs×Wt为横波数据；Sd=Rd×Wt为密度数据;Rd=Δρ/ρ；Wt为地震子波。

(9)

图1 模型试验及结果

在已知3个角度的地震叠加道集的基础上，可以将确定的Sp转化成线性代数中的正定问题，即可求得准确的Sp。由于在计算过程中，没有去掉地震子波，所得到的Sp为真正的纵波数据，并且去除了AVO效应的干扰，以及不存在任何人为因素，所以纯纵波数据比传统的全叠加数据效果更好，分辨率更高。

1.2 模型验证

为了验证纯纵波提取技术的有效性，该次研究引入了Jason公司的wedge模型(见图1(a))及其正演数据，利用纯纵波提取技术对近、中、远道叠加数据进行处理，得到纯纵波地震数据。处理后的全叠加数据剖面与纯纵波数据剖面(见图1(b)、(c))进行对比，纯纵波地震资料的频带明显变宽，剖面的分辨率也得到明显提高；通过与原始速度模型(时间域)(见图1(a))对比可以发现，纯纵波数据可以克服叠加调谐效应，一些原本相互干涉而无法识别的尖灭点(黑色箭头处)的地震反射被分开，剖面上展现出了更多的构造细节，并且较清晰地体现在地震剖面上。

2 实际资料处理

2.1 纯纵波提取技术处理

研究区目的层段的地震资料主频为20Hz，速度约为2750m/s，理论分辨率约为34.375m，属于典型的低分辨率、低信噪比地震资料。上述特征导致砂砾岩体及有效储层的刻画难度非常大(见图2(a)、图3(a))，因此需要提高原始地震资料的主频，拓宽频带，为后续地震反演提供高分辨率的地震资料，从而提高储层预测的精度。通过道集切除、残余多次波去除、随机噪声去除、剩余时差校正、部分叠加等处理后，再利用纯纵波提取技术对3个角度的叠加道集进行处理，得到纯纵波地震剖面(见图2(b)、图3(b))。可以看出，纯纵波地震剖面具有更高的地震分辨率，同相轴能量更强，构造细节刻画更精细；其频谱比原始地震剖面的主频更高，频带更宽(见图2(c)、(d)，图3(c)、(d))。

图2 主测线10890剖面处理前后及其频谱对比

图3 联络测线6444剖面处理前后及其频谱对比

2.2 反演效果分析

传统的波阻抗反演虽然能够有效预测出砂砾岩体，但对有效储层的预测存在很大难度。该研究选用了基于小波变换的拟声波重构技术，重构的拟声波考虑了地层背景速度的低频信息，能够真实地反映地层信息[11～16]。实际研究发现，自然电位对研究区储层的含油性有较好的响应。因此，从原始自然电位曲线出发，经过基值漂移-消除异常值-环境校正-回归分析-标准化处理等一系列处理后，利用基于小波变换的拟声波重构技术对研究区的测井曲线进行重构，得到拟声波曲线；再利用拟声波曲线对沙四下亚段进行地震反演，得到拟声波阻抗反演剖面。原始波阻抗反演剖面(见图4(a))垂向分辨率较低，只能识别出大套的、相对较厚的砂砾岩体；而拟声波阻抗反演剖面(见图4(b))分辨率明显较高，可以精细刻画出目的层的储层特征，提高了储层预测的精度。另外，从单井波阻抗反演剖面上对比发现，拟声波阻抗反演结果更加符合岩性规律和油气显示。

图4 波阻抗反演剖面对比

图5 反演预测砂体厚度与钻井资料统计的实际砂体厚度的交会图

图6 研究区沙四下亚段预测砂体厚度图

2.3 砂体厚度预测

利用纯纵波提取技术得到的高分辨率地震资料，对目的层顶、底界面进行重新精细构造解释，结合拟声波阻抗与岩性的交会图分析得到砂岩储层的阻抗临界值，然后在构造解释层位的约束下计算出时间域的砂体厚度，最后根据目的层段的平均速度计算出砂体的实际厚度。图5为多口重点井的反演预测砂体厚度与钻井资料统计的实际砂体厚度的交会图，可以看出，预测结果与实钻结果基本符合，两者的相关性较好，相关系数达0.95。

2.4 平面展布特征

经过多年的勘探开发研究发现，大民屯凹陷陡岸砂砾岩体自南向北呈条带状展布，扇三角洲前缘物性和含油性好于扇三角洲平原。S263井位于扇三角洲平原，S358井位于扇三角洲前缘。通过已钻井揭露的情况来看，S358井的显示含油级别、有效储层厚度均优于S263井。从拟声波阻抗反演预测的沙四下亚段预测砂体厚度图(见图6)可以看出，S358井的砂体厚度大于S263井；大民屯凹陷砂砾岩有利区主要分布在S351井、S358井及S268井附近，呈朵叶状分布，反映出物源总体上来自西侧，但存在多支，有“沟谷控扇、相带控藏”的特点。

3 结语

从模型试验和实际应用可以看出，纯纵波提取技术明显提高了地震资料的分辨率，为地震反演提供了较好的基础资料。另外，还需优选出对储层岩性、含油气性较为敏感的曲线进行拟声波曲线的重构，提高储层的识别能力。利用纯纵波提取技术和拟声波重构技术对大民屯凹陷砂砾岩体进行储层预测，结果表明，砂体厚度预测精度较高，准确刻画出了砂砾岩体的有利储层相带。