纵横波联合属性分析方法应用

王建民，关昕，王维红，王丽娜，王元波

（中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712）

纵横波联合属性分析方法应用

王建民，关昕，王维红，王丽娜，王元波

（中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712）

利用大庆长垣LMD地区的三维三分量地震资料，开展纵波和转换波联合解释方法研究。在解释过程中，研发了转换波合成记录制作方法，解决了纵波与转换波资料的层位标定问题。利用全波测井资料分析储层的敏感参数，分析纵波与转换波对地下介质的不同响应特征，进行储层识别，消除单纯纵波地震勘探的多解性，提高复杂非均质气藏勘探开发的成功率。

纵波；转换波；属性分析

松辽盆地北部中浅层油气勘探主要集中在大庆长垣及其两侧，勘探程度相对较高。其主要钻探目标是地层岩性圈闭，而分辨率和储层预测精度是影响地震勘探技术在老油区应用的主要瓶颈。在这种复杂的地质条件下，仅靠纵波单一勘探方法，对地层岩性圈闭的预测精度还不能满足油田勘探开发的要求，必须采用综合勘探方法，三维三分量地震勘探技术即是综合勘探方法中的前沿技术。

在国外，多分量地震勘探首先在海上石油勘探中取得成功。海底地震记录法是挪威国家石油公司于80年代开发的技术专利，它具有灵活的观测方式，可在海上平台等广泛分布有障碍物的区域、硬海底、浅层气、气云、数据质量低劣地区及水陆连片地震测量等方面发挥有效的作用。随着数字检波器、处理技术的进步，推动了多波勘探由海到陆的转移，陆上多分量成为研究热点，并在致密砂岩气藏描述以及高孔高渗油藏监测中取得良好的应用效果。

国内各家大油田都在积极开展多波多分量地震勘探技术研究工作，东方地球物理公司开展多分量地震技术研究试验较早，长庆油田也完成了三维三分量的采集处理解释工作，四川石油管理局在其气田采集了多块多分量资料，研究工作一直在进行之中。中国石油大学、上海同济大学等单位，都在开展多波多分量勘探研究工作[1-5]。刘洋等[6]对陆上转换波质量进行了评价，伍志明等[7]对多分量资料在碳酸盐岩裂缝性气藏气水识别进行了研究和应用，石建新等[8]对多分量地震资料处理解释方法进行了探索，取得了新的认识。

为了探索多波地震勘探技术在大庆油田的应用潜力，在油田开发的主体部位喇嘛甸油田采集了100 km2三维三分量地震资料。主要针对长垣油田特殊的地震地质条件，开展数字检波器纵波高分辨率处理和转换波处理解释技术攻关，形成一套适合于松辽盆地中浅层的3D3C地震资料处理解释技术，并探索了纵波和转换波联合解释技术。联合应用纵横波属性，在油田气藏识别应用中，突出了油藏构造高点的含气区，减少了气藏解释的多解性，对气藏识别起到关键作用。在全波测井的基础上，分析与储层敏感参数，并进行储层横向预测，提高井间的砂体预测精度。

1 层位对比和波形识别方法

应用处理后的多波资料，正确识别同一地质层位的纵、横反射波是多波地震资料正确解释的先决条件，也是多波综合解释的目的之一。层位识别涉及到地质、地震、测井等多方面的基础资料和技术方法，与单波同相轴对比原则相比，多波层位对比有其特殊性，且难度大、综合性强。本次多波资料解释过程中，在充分了解试验区的分布、构造特征、沉积特点的基础上，参考单波对比的一些原则，充分考虑多波多分量地震特点基础上，采用以下原则进行层位对比。

1）地质构造特征不变性对比原则。

2）反射层深度和厚度一致性对比原则。

3）地层层序不变性原则。

4）地震相特征一致性对比原则。

5）微细异常结构特征一致性对比原则。

根据以上层位对比原则，为了准确确定地震反射层位关系，结合研究区的资料状况，在层位标定方面主要做了以下工作。

1.1 纵、横波速度特征分析

速度是认识地震反射特征重要的因素，无论纵波反射还是横波反射都是如此。为此，利用全波列测井资料对各层段的地层纵、横波速度进行了详细研究。图1是利用L8-PS831全波测井资料，求取的纵横、波速度、密度以及横波速度比等参数图。

从物性参数结果，可以得到以下两点认识：

图1 L8-PS831全波测井物性参数分析Fig.1 Logging physical property parameter analysis of L8-PS831 full wave

1）对于超层序地质界面，纵波与转换波都显示为较强的波阻抗界面，在纵波和转换波剖面上反射层有很好的对应关系，容易相互标定，因此，纵横波联合解释时，首先要解决标志层的标定问题，在此基础上再开展层间层位对比。

2）横、纵波速度比与地层岩性有密切的关系而与地层埋深关系不大，这一点与单一纵波速不同。各主要层段的速度比见表1，求出各层段速度比参数，为资料处理和解释过程中的层位标定提供了依据。

表1 横波与纵波速度比参数Table 1 Velocity ratio parameters of transverse wave and longitudinal wave

1.2 转换波合成地震记录

与单一纵波解释一样，合成地震记录是连接地震地质层位的最有效的桥梁之一。与纵波合成地震记录不同的是，对于转换波来说，垂直入射角没有反射，也不能像纵波一样直接做合成地震记录。

对转换波来说，由于P-SV转换波反射点并不位于同一水平面上的震源和检波点的中点，而且一般在较大炮检距情况下接收，转换波反射系数不象纵波一样满足某一个递推关系，直接使用Zoeppritz方程求取转换波反射系数，不仅计算速度慢，而且难以理解转换波反射系数与速度、密度等岩性参数之间的关系。

本文采用西北大学马劲风[9]推导的转换波反射系数递推公式制作转换波合成记录。转换波反射系数可表示为：

其中

Rpsj为转换波反射系数；ρj+1与ρj分别为反射界面上下岩层的密度，g/cm3；Vsj与Vsj+1分别为反射界面上下岩层的横波速度，m/s；cj、dj为指数系数；p为射线参数，s/m；α为界面上下岩层纵波速度平均值，m/s；β为界面上下岩层转换波速度平均值，m/s；θ为纵波入射角与透射角的平均值，（°）；φ为转换波入射角与透射角的平均值，（°）；θ1与θ2分别为界面上下岩层纵波的入射角与透射角，（°）；φ1与φ2分别为界面上下岩层转换波的反射角与透射角，（°）；Vp1、Vp2为反射界面上下岩层的纵波速度，m/s；Vs1、Vs2分别为反射界面上下岩层的转换波速度，m/s。

图2是工区内全波测井L8-PS831的纵波和转换波的合成地震记录。从全波井的合成地震记录上看，纵波与井的匹配程度非常高，合成地震记录与地震的波组特征基本一致，转换波合成地震记录在S0、SⅠ、SⅡ这三个强阻抗界面对应很好，SⅢ、PⅠ、PⅡ、GⅠ等层对应关系相对差一些。从北北块22口井的纵波、转换波合成地震记录与地震道的相关系数统计结果上看，这22口井与地震道的相关系数非常高，大都能够达到0.8以上，显示出很好的标定结果。

1.3 主要地震反射层位波阻特征

根据标定的结果，进行转换波层位的追踪。追踪的过程如下。

1）分别制作纵波与转换波合成地震记录，获得目标层井点位置的纵波与转换波的时深关系。

2）建立纵波与转换波速度模型，将转换波压缩到纵波时间。

3）参考纵波解释的层位进行转换波层位的拾取。

在解释完成SⅠ、SⅡ和T2三个主要目标层后，进行转换波压缩剖面，并进行纵波与转换波压缩剖面的对比。

转换波剖面反射波组特征与纵波剖面特征基本相同，反射波能量强，波形稳定，易于准确地对比追踪，剖面视频率低于纵波剖面。

2 联合属性分析

图2 L8-PS831纵波与转换波合成地震记录Fig.2 Synthetic seismogram of L8-PS831 longitudinal wave and converted wave

振幅属性能反映反射系数（速度和密度）和储层孔隙中流体的变化，是用于直接描述储层变化十分重要的地震属性之一。在叠后提取振幅属性有很多种方法，如均方根振幅、平均振幅、绝对振幅、峰值振幅、反射能量等。结合纵波转换波振幅对地下岩性的不同特征，可以更好地识别储层。

2.1 气层反射特征对比

储层砂体含气后，砂体速度明显减小，使含气砂体与上下围岩之间的波阻抗差异减小，地震剖面上均形成反射，在波阻抗剖面上具有明显的低阻抗特征，而转换波剖面不受气的影响，反映储层骨架。

图3是工区Inline349线纵波与转换波在SII气顶位置的含气特征对比，可以看到，纵波反射变弱，频率发生变化，而转换波剖面不变。

由于储层含气，使纵波速度降低，在储层界面上形成弱波阻抗差，造成纵波弱反射成像。而转换波资料中的横波速度不受储层含气的影响，故在储层界面上依然存在界面本身的强波阻抗差，造成在转换波剖面形成亮点反射，以此实现含气储层的识别。如果单纯依靠纵波资料识别气层，因为含气储层和岩性变化都可造成纵波弱反射现象，存在多解性。

图3 SⅡ纵波和转换波剖面含气特征对比Fig.3 Gas-bearing characteristics contrast of SII longitudinal wave and converted wave profile

图4 SI顶纵波和转换波振幅切片对比Fig.4 Amplitude slice contrast of longitudinal wave and converted wave in SI top layer

图5 SI含气与含水砂岩测井曲线对比Fig.5 logging curve contrast of SI gas and water bearing sand

图6 SI含气砂岩厚度分布图与纵波属性切片对比Fig.6 Thickness distribution of SI gas bearing sand and longitudinal wave attribute slice contrast

图7 SⅡ纵波和转换波联合分频振幅属性分析Fig.7 Joint frequency division amplitude attribute analysis of SII longitudinal wave and converted wave

2.2 纵波与转换波属性对比

图4为纵波和转换波在SI层顶的振幅属性切片。从纵波属性图上可以看到，顺流河道的特征非常明显，河流从北部向南流过，在南部形成典型的三角洲沉积。对比转换波振幅属性图，也能够清晰看到河流的走向，南部沉积特征与纵波有一些变化，能够更清楚显示三角洲前缘的沉积特征。

图5是工区Inline274线上的两口井，L6-1827在气顶部位，SI含气的砂岩厚度达到13 m，而L10-PS1832不含气，含水。对比这两口井的测井曲线特征，可以发现，纵波含气后速度减低。SI层砂岩主要集中在SI3-5号小层。含水砂岩储层的纵波速度大约在2 900 m/s，而含气后，纵波速度大约在2 700 m/s左右，速度有200 m/s的降低。因此，含气后SI3-5小层的反射能量会降低。同时，SI到SⅡ之间的双程旅行时变长。从图6可以看到，SI到SⅡ之间的时差越大，含气越多。从纵波的均方根振幅属性上也反映出，储层含气后，相对围岩速度降低，造成均方根振幅属性低值，这种低值对应含气储层的位置。

2.3 振幅比属性含气响应

SII层分频振幅属性（图7）对应气藏关系良好，基本与气藏边界（图中玫红色线划定区域）对应。而转换波振幅属性由于不受气的影响，反映的是岩石骨架的信息，在气藏区和非气藏区基本变化不大。分析纵波与转换波的振幅比属性图，可以看到，在纵波振幅属性左上角的强振幅消失了，油田东部的强振幅区也消失了，基本突出了喇嘛甸油藏构造高点的含气区，消除了边界非气藏区的异常区，减少了气藏解释的多解性。

3 结论

1）应用开发井已知资料，验证了三维三分量地震比单纯纵波具有优势，储层含气，使纵波速度降低，在储层界面上形成弱波阻抗差，造成纵波弱反射成像。而横波速度不受储层含气的影响，故在储层界面上依然存在界面本身的强波阻抗差，造成在转换波剖面形成亮点反射，以此实现含气储层的识别。在松辽盆地浅层气、中部组合岩性识别和扶杨油层河道砂体识别等方面具有应用前景。

2）对喇嘛甸三维三分量地震资料进行解释，识别、发现了丰富的地质现象，这对长垣油田开发和油区外萨、葡、高油层和深层的扶杨油层勘探具有重要指导意义。

3）综合利用纵波和转换波对储层和流体识别是目前转换波应用的难题，传统的属性分析方法只是利用单一的属性来识别，没有综合考虑各种属性对储层和流体的影响，联合应用转换波和纵波可以减少解释的多解性，有效划分岩性边界。

[1]赵邦六.多分量地震勘探在岩性气藏勘探开发中的应用[J].石油勘探与开发，2008，35（4）：397-409.

[2]董敏煜.多波多分量地震勘探[M].北京：石油工业出版社，2002：114-144.

[3]陈天胜，刘洋，魏修成.纵波和转换波联合AVO反演方法研究[J].中国石油大学学报（自然科学版），2006，30（1）：33-37.

[4]王秀玲，季玉新.垦71地区多分量地震资料解释方法研究进展[J].油气地球物理，2007，5（1）：35-38.

[5]Leon Thomsen.Converted-wave reflection seismology over inho⁃mogeneous anisotropic media[J].Geophysics,1999,64（3）:678-690.

[6]刘洋.我国陆上转换波质量评价[J].石油地球物理勘探，2002，37（2）：191-195.

[7]伍志明，李亚林，巫芙蓉，等.多分量资料在碳酸盐岩裂缝性气藏气水识别中的应用研究[J].天然气工业，2004，24（1）：75-77.

[8]石建新，王延光，毕丽飞，等.多分量地震资料处理解释技术研究[J].地球物理学进展，2006，21（2）：505-511.

[9]马劲风，贾春环，李庆春，等.转换波人工合成地震记录与速度反演方法研究[J].石油地球物理勘探，1999，34（5）：509-519.

（编辑：尹淑容）

Application on P-wave and converted-wave joint attribute analysis method

Wang Jianmin,Guan Xin,Wang Weihong,Wang Lina and Wang Yuanbo
（Research Institute of Exploration and Development,Daqing Oilfield,PetroChina,Daqing,Heilongjiang 163712,China）

∶By 3D3C seismic data in Daqing LMD oilfield,the P-wave and converted wave joint interpretation approach was ana⁃lyzed.In the interpretation process,converted wave synthetic seismogram was developed to solve the problems of horizon calibra⁃tion of P-wave and converted wave seismic data.Sensitivity parameters of reservoir were analyzed from full waveform logging data. Meanwhile,the different response characteristics of subsurface media between P-wave and converted wave were analyzed for recog⁃nizing the reservoir,eliminating multiple solutions purely by P-wave seismic exploration,and increasing the success rate in compli⁃cated and heterogeneity gas exploration and development.

∶P-wave,converted-wave,attribute analysis

P631.4

A

2014-01-03。

王建民（1960—），男，教授级高工，地震资料处理解释技术研究。