宽频宽方位数据同时反演及应用实例

2024-01-04张大海王慧欣杨雨松

海洋石油 2023年4期

张大海，张纪，刘苗，蒋涔，王慧欣，杨雨松，巢越

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）

随着勘探技术的不断提高，Y 工区开展了宽频宽方位的三维地震资料采集处理，双宽地震资料的信噪比、分辨率以及成像精度均大幅提高。利用资料的宽频及宽方位特点有助于深部储层的描述，结合叠前同时反演结果，对深部储层边界及纵、横向不均质性进行精细的识别与刻画，寻找深部致密砂层中的“甜点”，为后期挖掘西湖凹陷深部储层油气潜力奠定基础。

1 工区概况

东海Y 工区位于西湖凹陷中北部，根据已钻井资料分析，工区内主要含油气构造花港组砂岩分布广泛，砂体厚度稳定，受沉积微相与岩石粒度影响，储层连续性差，物性变化快，非均质性强。

Y 工区5 口井都有油气显示，其中Y1 井最好，H3～H9 气测显示共328.25 m/22 层，5 口井分别在H3、H5～H7 及H9 砂层组进行了4 层DST 测试，在Y1 井和Y5 井H3 层测试获得成果，日产气分别为20×104m3/d 和1.1×104m3/d。从这5 口井的钻探来看，Y 地区砂体发育，但物性差异较大，而气层影响最大的因素是储层物性。

从钻井揭示的储层物性来看，H3 层储层物性相对较好，但横向上存在较强的非均质性，各井厚度变化范围在140～195 m 之间，岩性包含细砂岩，含砾砂岩以及中砂岩，孔隙度变化范围在2%～11%，Y1、Y4、Y5 井含有油气层；纵向上H4 及以下砂层组偏致密，为特低孔超低渗储层，局部发育甜点。因此，有利储层的预测是Y 地区勘探的关键因素，主力气层H3 整体表现为中低和特低渗储层，“甜点”相对发育，孔隙度与渗透率相关性较高，因此，寻找深部致密砂层中的“甜点”、减少优质储层厚度预测误差是推动Y 工区深部含气构造评价的关键。

2 宽频宽方位地震数据

宽频数据对低频信息的补充使储层研究中的弹性阻抗及AVO 响应更准确，显著提高了对岩性-流体的分布及孔隙度的预测可靠性[1-3]。宽方位采集主要有三个优点：宽角度的照明有利于复杂结构下的成像；高覆盖，高信噪比，多次波干扰得到压制；丰富的方位角信息使获得可靠的速度模型成为可能。宽频宽方位角采集的特点对数据处理也提出了更高的要求。

图1 分别展示了处理后数据在浅层及深层对频带的拓宽结果。斜缆宽频的采集方式以及有效的三维去鬼波处理方式提高了数据中低频信号的信噪比，对断层成像和反演稳定性的提高都有极大帮助，同时有效拓展了数据频带，提升了数据分辨率。

图1 双宽地震（蓝色）与常规地震（红色）频谱对比图Fig.1 Spectrum comparison of double-wide seismic (blue) and conventional seismic (red)

3 宽频宽方位地震反演

Y 工区双宽数据叠前同步反演流程和常规地震数据叠前反演流程基本一致，为了更好地挖掘双宽数据潜力，同时兼顾提高反演精度，在子波的计算及选取和低频模型的约束试验等关键流程的处理环节采取了不同的处理方法，这些方法的应用直接影响到反演结果的可靠性和有效性[4-6]。Y 工区双宽数据方位角分布较窄，范围0°～89°，入射角范围0°～45°，选取有效范围为3°～39°，分别分为3°～15°、15°～25°、25°～39°三个部分叠加。

3.1 宽频子波估算

作为联系地震与测井纽带的合成地震记录，其中子波求取的准确性直接影响到地质层位的标定结果以及反演结果的精度，因而合适子波的求取是决定反演成败的重要影响因素。因此只有通过子波反演和层位标定多次迭代才能获取合适的子波以及标定。

宽频地震带宽2.5～50 Hz，应用宽频地震估算振幅谱子波，为了加强叠前地震道集信噪比及最大可能地保留叠前道集信息，通过井上正演分析，分别提取了近角度、中角度和远角度子波，子波长度则为300 ms，如图2 为300 ms 宽频地震子波与104 ms 长度常规地震子波对比。

图2 分角度叠加体提取子波对比图Fig.2 Comparison diagram of the extraction of wavelets by an angle-stacking seismic

层位标定选择了工区内测井优化处理后的曲线来进行，首先根据实际地震资料目标层附近的有效频带宽度，选取宽频数据地震子波，单井的分角度叠加数据标定结果（图3）显示，测井曲线上存在的岩性界面与地震剖面上同相轴的对应关系基本一致。

图3 Y1 井合成地震记录标定图Fig.3 Calibration diagram of synthetic seismic records of Well Y1

从图3 的地震合成记录标定结果可以看出，主要目的层段正演合成地震与原始地震相关系数较高，地震波组对应关系一致性较好，振幅能量也基本匹配，不同角道集数据标定中原始地震记录与合成地震记录的相关系数都比较高，其中近道均超过了0.7；远角度稍低，在0.4 左右，原因在于远角度地震数据相对近、中角度本身品质较低。相比以往常规数据的标定相关性，双宽数据标定中相关系数更高，标定过程的不确定性更小。

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3.2 低频模型搭建

针对Y 研究区储层横向变化快的特点，利用测井曲线构建低频模型方法通常存在不适应性，地层横向上井控影响太大。因此同时可以考虑引入地震数据中能够提供的振幅信息和速度信息来改善低频模型。通过地震处理获得的地震速度，能较好地反映沉积的变化趋势。因此，采取多属性融合的思路建立低频模型，结合压实趋势、构造格架、地震速度、测井曲线、岩石物理关系等多种属性信息融合建立高精度低频趋势模型，为高质量叠前反演打下基础。结合层位、速度体和测井曲线同时构建初始低频模型。

地震速度不仅能够提供低频信息，而且是叠前地震反演的重要输入，用于将偏移距域道集转化到入射角域。原始的地震速度一般都存在局部速度异常、与井速度存在一定差异的问题。应用之前进行了精细的地震速度优化工作，主要包括层速度转化及空间插值、低通滤波、用井速度校正层速度等，尽量减少速度异常值对速度谱的影响，为低频模型建立提供合理的约束条件。

低频模型能够反映实际的地质趋势，储层反演的作用之一是消除子波调谐影响，能真实反映一定厚度的地层特征，但实际操作中反演结果仍然受调谐的影响。为了尽可能降低调谐的影响，优化构建低频模型，从而保证精确求取反演弹性参数值。基于上述特点，本次低频模型建立过程中，借助JASON 软件包中EMFT 模块功能，充分融合地震速度、测井以及地质模型信息，通过迭代的方法求取低频模型，使低频模型尽可能符合实际的地下沉积特征，为储层预测反演提供良好的支持，图4 为研究区速度约束的测井曲线插值纵波阻抗联井剖面图，可见低频趋势合理，无明显牛眼现象，利于后续反演研究。

图4 速度体约束纵波阻抗低频模型联井对比剖面图Fig.4 Well correlation profile velocity volume constrained P-wave impedance low-frequency model

3.3 叠前同时反演

宽频地震子波提取、精细井震标定、建立以精细构造模型为基础并以速度体做约束的低频模型是本次双宽数据叠前同步反演区别于常规数据反演的特点。图5 具体显示了本次叠前同时反演中关键流程。

图5 宽频地震叠前同时反演的流程图Fig.5 Flow chart of broadband seismic simultaneous inversion

通过叠前同时反演，可以得到纵横波阻抗、Vp/Vs、密度及E/LAMDA 等弹性参数。基于岩石物理分析结果，反演得到的Vp/Vs对岩性具有较好区分能力，泥岩表现为中高Vp/Vs值，砂岩表现为中低Vp/Vs值，相比与应用常规地震反演，宽频地震反演对薄、厚层地质体均有较高分辨率，砂岩、泥岩叠置层次清晰（图6）。

图6 叠前反演Vp/Vs 对比联井剖面Fig.6 Prestack inversion Vp/Vs well correlation profile

4 反演结果讨论

本次岩石物理分析遵循了“嵌套”识别的原则，首先进行砂、泥岩岩性的区分，在此基础上进一步区分物性较好的深部“甜点”储层。

根据岩性划分结果，对H3 储层进行了精细的岩石物理交汇分析。

图7 显示，Y 工区H3 主力储层岩性可用纵横波速度比参数进行区分，其中泥岩Vp/Vs＞1.68（蓝色部分），砂岩Vp/Vs＜1.68（红色部分）；在砂岩已识别的基础上，甜点储层的识别可通过纵波阻抗与E/LAMDA 弹性参数组合进行，纵波阻抗及E/LAMDA双参数的嵌套识别法与实测结果吻合度较高。

图7 井上岩石物理参数交会图Fig.7 Crossplot of petrophysical parameters on the well

根据Y 构造H3 储层岩石物理分析结果，以Vp/Vs＜1.68 为标准，进行砂体的识别。

图8 为根据反演结果提取的H3 储层段Vp/Vs最小值属性图，图9 则是Vp/Vs＜1.68 砂体样点累计时间厚度图，图示H3 砂体全区发育，其中Y1 井以南的研究区中部存在低Vp/Vs区域，同时砂体样点累计时间厚度也较厚，推测该部位砂体非常发育，同时该部位断层西侧也有较好砂体分布。结合已钻井分析，Y1、Y2 井位于该砂体，而Y4、Y5 井则位于该砂体以外；工区西北部Y3 井Vp/Vs值较高，同时厚度减小，推测其性质不同于工区中部砂体。

图8 Y 构造H3 层砂体分布平面图Fig.8 Distribution map of sand body in H3 layer of Y structure

图9 Y 构造H3 层砂体时间厚度图Fig.9 Time thickness map of sand body in H3 layer of Y structure

图10 为H3 砂体联井剖面对比图，通过该段砂体与实测砂体厚度的对比，本次砂体的厚度预测基本符合实测结果（图中测井H3 色段与背景反演结果对比），其中Y1、Y2、Y3 井与反演结果吻合度较高，而Y5 井稍有差异，分析认为该井H3 段下部砂岩Vp/Vs反演值稍高于门槛值。

图10 Y 构造H3 砂体联井对比剖面图Fig.10 Comparison profile of H3 sand-body joint well constructed in Y structure

在砂体刻画的基础上，进一步利用E/LAMDA+AI（纵波阻抗）弹性参数组合刻画H3 的“甜点”储层。根据前述甜点储层的地质特征，在深部致密砂体中寻找物性较好的“甜点”储层首先是要界定其沉积微相为河道主体部位（心滩、河道砂坝），上述H3 砂体显示其河道主体部位特征，继续应用岩石物理分析结论，结合E/LAMDA 高值区+纵波阻抗低值区预测本研究区H3 深部“甜点”储层的可能分布。

本次定量解释的依据主要是以Y1 井H3 甜点储层参数范围，其中E/LAMDA＞3.3，纵波阻抗范围为10 000～11 800 kg/cm3·m/s，图11 为根据上述敏感弹性参数组合解释得到的H3“甜点”储层顶面构造图，图12 则是H3“甜点”储层时间厚度图。由图可见，甜点储层主要发育于工区中部大断裂两侧构造高部位，其中井间的差异性有较好的体现（Y1 井、Y2 井钻遇低渗气层，其余三口井并无甜点储层），另发现Y4井E/LAMDA 值偏高，如用Y1 井的参数进行解释会增加预测风险，因此“甜点”储层的预测受井控影响较大，需反复对比以确定适用范围。