塔里木盆地YQD 井區斷控縫洞體增強技術研究

徐 浩，李 赫

（1.中石化西北油田分公司勘探開發研究院,烏魯木齊 830011；2.中國石油集團東方地球物理勘探有限公司西南物探研究院,成都 610041）

傳統的地震資料處理以批量處理方式為主要特征,是在宏觀地質背景的基礎上,運用靜校正技術、疊前去噪技術以及偏移成像技術對整個工區地震資料進行處理。這種處理方式在作業執行過程中,由于人機不能對話,處理人員不能干預,難以適用于精細解釋和特殊目標處理,隨著勘探難度的增加,地震資料處理將面向如何真實的反映地質現象［1］。因此在勘探程度越來越高的今天,解釋性處理技術被廣泛應用于解決特殊地質問題。

近年來,基于分頻的斷裂增強和基于頻率重構的縫洞增強解釋性處理技術被廣泛應用于碳酸鹽巖儲層預測中,并取得了良好的效果。2020 年馬藝璇等［2］利用分頻相干螞蟻體技術對塔河油田斷裂進行了刻畫,證實了分頻數據對于提升斷裂識別的效果；2020 年李飛躍等［3］利用分頻傾角相干技術開展瓊東南盆地深水區斷裂研究,驗證了分頻相干融合技術的可行性；2018 年逯宇佳等［4］利用分頻相干屬性開展碳酸鹽巖縫洞刻畫,突出了不同屬性共有斷裂的同時,增強了縫洞反射特征,實現了碳酸鹽巖縫洞體的精細刻畫；2020 年何青林等［5］基于低頻重構技術預測火山巖儲層,證實了分頻重構對于非均質性強的儲層具有良好的效果；2017 年劉詩敏等［6］利用分頻重構技術研究了沾化凹陷長堤地區沙一段碳酸鹽巖分布特征,取得了良好的效果。

本文在前人研究的基礎上,通過分頻處理明確本區大中小尺度斷裂對應頻帶范圍,再通過相干RGB 融合技術增強斷裂成像。對縫洞響應特征進行分頻研究,以實鉆井為樣本點開展頻率優選與重構研究,進一步提升了縫洞響應特征的識別精度。

塔里木盆地YQD 井區位于塔河油田北部,前期針對主要目的層奧陶系一間房組（波阻代號T74）已部署了6口鉆井均獲得油氣顯示,研究表明,本區北東向主干走滑斷裂具有控儲特征,因此圍繞北東向走滑斷裂尋找規模儲集體成為了工作的主要方向。而地震資料品質成為制約勘探的一個重要因素。2019 年對工區內三維進行重新采集,面元為15 m×15 m,覆蓋次數為252次,道間距30 m。重采之后的數據體分析,目的層T74對應層段主頻為27 Hz,頻寬為8～48 Hz,處理品質效果較好,但仍有很多噪音,部分走滑斷裂識別不清,且內幕斷層識別有待提高,局部區域串珠反射與圍巖反射不易區分（圖1）。針對上述問題開展了斷裂增強和縫洞增強的解釋性處理研究。具體的技術流程見圖2。

圖1 YQD井區疊前時間偏移數據體連井剖面

圖2 技術流程

1 斷裂增強處理技術

斷裂增強處理技術的重點在于分頻段研究,主要基于本區大中小尺度斷裂分析的基礎之上。斷裂尺度劃分之后如何與頻段對應是需要重點解決的問題。針對縫洞增強的分頻重構技術關鍵是特征頻率優選及重構過程。特征頻率的優選將直接影響重構地震數據體的可靠性和可行性。

1.1 濾波預處理

考慮到本區地層傾角問題,有針對性地選擇擴散濾波處理。其全稱叫做相干增強各向異性濾波,是一種定向平滑的技術。與其他平滑技術相比,它具有最優的平滑特性和保持邊緣特性。目前,各項異性擴散濾波是保邊去噪處理中應用較廣泛的一種濾波技術,起擴散方程的形式為偏微分方程,具有較高的計算效率和穩定性［7］。這種濾波方式能壓制噪聲,提高橫向連續性,增強了地震數據對層序體內部結構的成像能力。

通過濾波前后的對比,濾波前資料存在噪音,局部串珠狀反射特征與圍巖邊界模糊,斷點不夠清晰。濾波后噪音信息得到有效壓制,斷裂展現更加清晰。證明擴散濾波方法適合本工區（圖3）。

圖3 擴散濾波和原始數據體對比

1.2 斷裂增強處理

本次斷裂增強處理主要采用分頻段處理后進行分頻段相干體計算。主要的理念為：頻譜分解技術是一種頻率域的研究方法,是地震屬性分析中的重要組成部分。

斷裂發育處往往會引起地震反射頻譜的變化,可以用頻率隨時間的變化關系來研究斷裂、不連續反射等。由于斷裂的散射特征,中低頻資料對大型斷裂反映更明顯,而高頻資料反映小斷層或裂縫更明顯。

主要參數設置是根據有效頻寬,按照“近平分,有重疊”的思路,通過區分大中小尺度斷裂應對的不同頻率,將原始數據體劃分為多個頻段。

以擴散濾波數據體為基礎,按照劃分原則將數據體劃分為低、中、高三個頻段。其中低頻主頻為12 Hz,頻寬5～20 Hz；中頻段主頻為26 Hz,頻寬10～35 Hz；高頻段主頻為40 Hz,頻寬15～50 Hz。

分頻段后的數據體針對不同級別的斷裂表現特征各異。全頻段數據體,雖然經過擴散濾波處理,但是斷點處噪音較為明顯,斷點收斂特征較差。低頻段數據體對于大尺度斷裂表現較好,但是小斷裂特征不明顯（圖4）,中頻率段特征與全頻段特征相似,但是噪音得到有效壓制,信噪比提升。斷裂面干凈利索,局部中、小尺度斷裂特征明顯。高頻段性噪比進一步提升,小尺度斷層特征明顯顯現（圖4）。

圖4 不同頻段剖面特征對比

分別對分頻段后的數據體進行相干體計算,并提取寒武系頂面（T80）層面以下0～30 ms平均絕對振幅（圖5）。從圖中可以看出,低頻段對于北部大型斷裂刻畫效果較好,但是南部的走滑斷裂特征刻畫較差,工區內主要研究對象F5、F6、F7 三條主干走滑斷裂特征顯現較差；中頻段北部大型逆沖斷裂展現效果好,南部走滑斷裂特征也很好；高頻段數據對于細節斷裂表現得更好,如北部的巴里英斷裂的伴生斷裂,以及南北向的走滑斷裂,在T80界面上也有所展現。

1.3 RGB分頻相干融合

主要思路是低頻信息可以突出大尺度斷裂,中頻信息可以突出大、中尺度斷裂,高頻信息可以突出小尺度斷裂。將三者按照RGB 三色進行融合后,可以凸顯大、中尺度斷裂,同時兼顧小尺度斷裂。這樣一來可以更好地刻畫本區斷裂平面展布形態。

RGB 融合后的相干圖與某商業軟件全頻段相干進行了對比（圖6）。從對比中可以看出,藍色區域中的三條主干走滑斷裂更加清晰,北東東向逆沖斷裂往西邊延伸較遠,而paradigm 相干圖上則延伸較近。東部南北向斷裂在RGB融合相干圖上特征較為明顯,證明南北向斷裂在這一時期是有活動的。

2 縫洞增強處理

本次縫洞增強處理是基于Geoscope 平臺下的多種濾波優選+頻率重構組合進行處理。其中針對儲層的濾波主要借助GeoEnhance模塊下Resolution,該模塊主要是針對儲集體進行一定的拓頻和提頻處理。而分頻重構則是借助于頻譜分解和頻率重構兩個模塊進行。

反Q 濾波技術是一種補償大地濾波作用所造成的地震波的振幅和頻率的技術,高頻成分得到補償、頻帶拓寬,提高地震資料的分辨率,具有較好的保幅性［8］。

本次Q 體的計算方法主要是采用了譜比法,該方法是在目的層上下層位分別選取兩個標準反射地震子波記錄段,進行頻譜分析和Q 值計算［9］。該方法是一種基于地震數據獲取Q 體的方法,本次通過YQ8 三維疊前時間偏移數據求取,用Q 體來補償能量衰減的地震數據。從而得到反Q 濾波數據體。該方法最大的優勢是能突出目的層儲層反射特征,弱化背景特征,從而達到增強能量的效果。

2.1 頻譜分解

子波分解是把一個地震道分解成不同能量的地震子波的集合。地震道分解后,可以對子波進行篩選,重構出新的地震道。如果該集合的所有子波都用于重構,重構的地震道和原始地震道基本是相同的。具體實現過程是將輸入的地震數據體中的給定數據段分解成不同能量的子波分量,不同能量的子波分量是基于輸入的地震數據段統計計算而得到的。第一能量分量代表在所有輸入的地震數據段中具有最大共性、最大能量的子波；在去掉第一能量分量的輸入數據段后,第二分量代表在剩余的輸入數據段中具有最大共性,最大能量的子波分量；第三分量則是去掉第一分量和第二分量后剩余的地震數據段中具有最大共性,最大能量的子波分量,以此類推。

原始地震數據主頻27 Hz,頻帶寬度8～48 Hz。本次以5 Hz 為間隔,將反Q 濾波后的數據體按照10～70 Hz 之間進行頻譜分解處理,得到10,15,20 Hz……70 Hz共13個單頻數據體。

2.2 頻率重構

地震主頻與厚度存在一定的調諧關系,主頻高對薄層調諧,主頻低對厚層調諧。利用井波阻抗譜作為標桿,通過地震分頻體進行加權相加,一方面獲得地震相對阻抗屬性,一方面拓寬原始道積分剖面反映的薄、厚層有效范圍。研究表明,地震資料的分頻重構處理能夠突出優勢頻段［10］。依據井控拾取的分頻屬性進行分頻重構,從而得到分頻數據體。

通過工區內6 口已鉆井進行井震聯合分析,以油氣井為樣本點,統計分析其特征頻率段,重點突出儲層響應特征。按照縫洞反射特征“無—有,弱—強”的原則進行優勢頻率篩選。最終選定特征頻率段25～30 Hz。擬合低頻段15～25 Hz,高頻段40～65 Hz,權重系數以凸出特征頻率段為準進行重構。

以Y2 井為例,分別選取原始數據體,反Q 濾波數據體和分頻重構數據體進行對比分析,原始剖面上整體成雜亂狀反射特征,串珠邊界不明顯,反Q濾波后將單獨串珠的邊界進行了區分,整體內部結構表現為多個串珠反射的組合,但局部串珠能量較弱。頻率重構后對整體數據體能量進行了增強,內幕串珠形態更加分明。前期鉆遇Y2 井在井底部位發生放空漏失,經過測井解釋為洞穴型儲層,通過井震標定到地震剖面上為串珠狀反射的頂部（圖7）,符合實鉆情況。

圖7 Y2井分頻重構前后對比

Y5 井在對目的層段進行酸壓測試累計產液590 余方,測試結論為低產氣層。在頻率重構數據體上對低產氣層進行標定,為串珠狀反射的頂部（圖8）。而在原始地震剖面及反Q 濾波地震剖面上特征不明顯。

圖8 Y5井分頻重構前后對比

因此通過井震標定分析,本次分頻重構數據體符合實際鉆井情況及地質認識,可作為下步目標優選的參考數據。

通過頻率重構和原始數據體對比情況來看（圖9）有以下三方面的變化：首先是明顯的串珠狀反射特征,頻率重構之后邊界更加清晰；其次是雜亂狀反射特征,經過頻率重構之后,局部串珠特征顯現；第三是局部反射較弱的串珠,在頻率重構剖面上完全顯現出來,為下一步目標優選提供可靠的依據。

圖9 原始地震剖面和頻率重構剖面

綜上所述,重構后的地震剖面降低了背景影響,突出儲層反射的能量。

3 儲層預測

塔河油田經過多年的開發實踐,逐漸形成了以振幅變化率、趨勢面分析、精細相干體、古地貌與古水系分析等技術為主的塔河油田碳酸鹽巖縫洞型儲層地震預測技術系列［11］。

前人研究表明,YQD 地區奧陶系巖溶縫洞型儲層主要受北東向走滑斷裂控制,因此圍繞北東向走滑斷裂尋找規模儲集體是儲層預測的重點攻關方向。

在斷裂增強處理和縫洞增強處理的基礎上,應用碳酸鹽巖儲層預測技術,分別提取目的層（T74）振幅變化率和分頻相干屬性圖（圖10b）,并與基于原始數據體計算的相干和振幅變化率疊合圖進行對比（圖10a）,結果可以看出,基于解釋性處理之后計算的相干和振幅變化率圖更清晰,斷裂邊界特征清楚,平面延展特征好,儲層振幅異常主要沿著走滑斷裂帶。下一步工作將結合已鉆井,以及走滑斷裂分段性研究進一步篩選目標井位,為鉆井提供高品質資料保障。

圖10 YQD井區三維T74以下0～30 ms相干疊合T74以下0～60 ms振幅變化率

4 結論

（1）以塔河油田YQD 地區奧陶系碳酸鹽巖儲層為例探討了基于分頻處理的斷裂增強技術和基于分頻重構的縫洞增強技術研究,提出了一套適合本地區地層特征的解釋性處理技術流程。

（2）基于分頻技術可以得到針對不同尺度斷裂的分頻數據體,選取特征頻率進行分頻相干計算,通過RGB 融合技術,可以更有效地突出斷裂特征,為精細解釋斷裂提供保障。

（3）通過對反Q 濾波數據體進行頻譜分解,運用井控拾取特征頻率,再將特征頻率進行重構處理,能夠更有效地展示儲層響應特征。