“两宽一高”地震资料在呼和湖凹陷的应用

李 超 刘剑伦 潘晓璐 胡晓丹 倪 红

(东方地球物理勘探有限责任公司研究院地质研究中心,河北 涿州072750)

1 研究背景

呼和湖凹陷位于海拉尔盆地东南部,面积为2500km2,主要目的层为南屯组,资源量0.97×108t(三次评级)。呼和湖凹陷的整体勘探程度较低,由于大磨拐河组和南屯组发育多套煤层,地震资料层间多次波十分发育,且受煤层强反射屏蔽,导致基底成像不清、深层能量弱,地震资料分辨率低,断点不清楚等缺陷。为尝试解决以上难题,在呼和湖凹陷采集了满覆盖面积50km2“两宽一高”三维地震资料。

2“两宽一高”三维资料特点

“两宽一高”三维地震资料泛指野外采集中使用宽频带的激发震源,宽方位的观测排列和高密度的空间采样获得的三维地震资料[1]。呼和湖凹陷“两宽一高”三维地震资料为低频可控震源激发,激发频带1.5-96Hz,倍频程达到6,地震资料整体纵横比由0.2 增加到了0.84,面元由原来的25x25 提高到10x10,覆盖密度由2 万次/km2提高到64 万次/km2,覆盖次数由小于50次提高到大于1040 次。与原常规地震资料对比,呼和湖凹陷“两宽一高”三维地震资料有效频宽从6-51Hz 提高到了3-58Hz。相比老资料地质现象更为丰富,为后续地震地质研究工作奠定了较好的资料基础。

3“两宽一高”地震资料应用技术

呼和湖凹陷构造运动频繁,发育多套断裂体系,多期断层相互切割。大磨拐河组以及南二段地层发育多套薄煤层,其对下伏层地震信号具有一定的屏蔽作用。常规地震资料在该区断裂精细识别及储层预测方面难度较大。基于“两宽一高”地震资料的优势,在呼和湖凹陷断裂识别解释、储层预测等方面采用了一系列针对性的技术。

3.1 OVT 域处理

OVT(Offset Vector Tile),通常译为“共偏移距共方位角面元”,指的是带方向的矢量偏移距,方位角作为偏移距的矢量方向[2]。OVT 是十字排列道集内的一个数据子集,在一个十字排列中按炮线距和检波线距等距离划分得到许多小矩形,每个矩形就是一个OVT 偏移距矢量面元。OVT 道集由具有大致相同的炮检距和方位角的地震道组成,有利于数据规则化和偏移处理。而利用方位角信息分析地震波在各向异性介质中传播的旅行时、速度、振幅、频率和相位差异,能够更好的识别断裂和裂缝发育特征[3]。OVT 域的宽方位地震数据处理步骤为数据预处理、OVT 域处理、OVT 域偏移、OVT 道集处理。即先抽取OVT 道集,然后得到OVT 偏移后的CRP 道集,并呈现“蜗牛道”现象,利用非刚性匹配技术校平“蜗牛道”,最终得到OVT 域处理后的叠加剖面[4]。

3.2 断裂识别技术

3.2.1 分方位角叠加数据识别断层

OVT 偏移的“蜗牛”道集保幅性更好,保障分方位部分叠加的每一个数据体都有一定的信噪比,随着分方位叠加个数增加,数据体信噪比降低。依据区域断裂及主应力方向特征确定叠加方位,研究区优势方位角叠加数据应以北北西向为主。按照每45°方位角叠加为一个数据体,0-180°方位角道集数据叠加为4个方位数据体。

对四个方位角道集数据进行相干分析,从相干切片上可见,垂直于断层走向的135-180°方位叠加数据对断层的刻画更为清楚(图1)。

图1 分方位角道集叠加数据相干切片

3.2.2 敏感方位自适应叠加数据识别断层

分方位角叠加数据是对固定方位角范围的道集数据进行叠加,只能反映对该固定方位角范围敏感方向的断层,对其它走向断层的识别能力相对较弱,为进一步提高断层识别能力,应用了敏感方位自适应叠加技术。

同一工区不同位置具有不同的敏感方位,通过特定的算法计算不同位置的敏感方位,再对该方位的道集进行叠加,获得敏感方位叠加数据体。利用同相轴振幅、时差随方位角的变化,提取敏感方位(振幅、剩余时差的极值方位)自适应调整方位角,重构数据形成敏感方位地震数据。根据算法不同,包括剩余时差校正、最大时差、最小时差、最大振幅、最小振幅、最大时差振幅和最小时差振幅等几种敏感方位自适应叠加地震数据。

通过地震剖面特征对比和对不同算法得到的敏感方位自适应叠加数据析认为,剩余时差校正法获得的敏感方位自适应叠加数据对不同走向的断层反映均较清楚,因此可用该数据进一步指导断层解释。

通过以上方法的综合应用,对呼和湖凹陷“两宽一高”三维区内的断裂进行了精细识别,明确了断裂展布特征,相比常规地震资料,“两宽一高”资料在断点位置、断裂的平面组合关系更符合地质规律,断裂识别精度更高,在主要目的层T22 反射层较利用常规资料多识别断层18 条。

3.3 低频宽方位地震反演技术

理论研究表明,地震数据的频带宽度不低于两个倍频程才能保证获得较高精度的成像效果[5]。频带越宽,地震成像精度越高。

地震反演数据的低频范围主要由初始模型决定,反演数据的中频范围主要由地震数据本身决定,而反演数据的高频范围主要由初始模型和地震数据决定。因此,低频信息的准确性决定了反演结果中低频和高频成分的准确性,也就决定了波阻抗反演数值的准确性和分辨率[6]。常规采集地震数据低频起跳一般在8-10hz 之间,低频地震数据缺失严重,反演时通常采用测井数据和地震解释层位信息计算出初始波阻抗进行插值得到初始低频模型。其缺点是严重依赖测井数据,数据缺失处采用插值外推。对于测井资料较少、平面分布不均地区,该方法获得的低频模型在空间上存在较多不确定性,继而反演结果产生多解性。

呼和湖“两宽一高”三维地震低频数据从1.5hz 起跳,低频信息丰富,为波阻抗反演提供了与地质构造相一致的低频分量模型；通过构造模型约束条件,使井间的权重分布遵从地震数据、构造模型的变化,从而根据参数模型中的权重、层位、地层接触关系等建立更真实的低频模型。这样可降低反演结果的多解性,使反演结果更趋于真实地质情况,构造和岩性刻画的细节更丰富[7]。呼和湖凹陷“两宽一高”地震反演结果表明利用地震低频信息建立低频模型获得的波阻抗与钻井吻合度更高(图2)。

图2 利用地震低频(上)和测井信息(下)反演波阻抗剖面

结束语

通过应用“两宽一高”针对性技术,基本解决了前期面临的微小断裂识别、优质储层预测等地质难题,并取得了较好的效果,为该区石油勘探奠定了坚实的资料基础。

“两宽一高”高精度地震勘探技术目前已在国内外多个探区推广应用,也被越来越多的油公司所接受。实践证明,这项技术在复杂油气藏勘探开发中效果较好,发展潜力较大。