绕射波分离成像技术在塔河油田碳酸盐岩地震弱反射储层预测中的应用

陈明政,邓光校,朱生旺,杨子川

(1.中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆乌鲁木齐830011;2.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，北京100083)

绕射波分离成像技术在塔河油田碳酸盐岩地震弱反射储层预测中的应用

陈明政1,邓光校1,朱生旺2,杨子川1

(1.中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆乌鲁木齐830011;2.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，北京100083)

塔河油田奥陶系碳酸盐岩岩溶缝洞型油藏的主体开发区已进入挖潜阶段，前期对于强“串珠状”异常反射的大尺度缝洞储集体开发动用程度高，而呈“非典型”地震弱异常反射的小尺度缝洞储集体还处于开发初期，提高这类储集体的精细预测与识别精度，是进一步提高塔河油田储量动用率的关键所在。通过应用局部倾角滤波与预测反演联合的绕射波分离技术，从地震记录中将绕射波分离出来并单独成像，然后再与常规叠前时间偏移地震数据体进行融合处理，以突出小尺度缝洞储集体的“非典型”地震弱反射异常。实际应用效果表明，通过绕射波分离成像与融合处理的方法有效地提高了前期较难识别的“非典型”弱反射异常体的识别与刻画能力。

碳酸盐岩;缝洞型储层;绕射波分离成像;“非典型”地震弱反射

在反射地震数据中，反射波是地下层状地层界面形态的反映，主要表现为连续性特征;而绕射波则反映地下介质不规则异常体的重要信息，主要表现为非连续性特征，如砂体尖灭、不整合、大尺度断层，以及小尺度的孔、洞、缝等地质异常体[1-4]。针对这些不规则地质异常体的识别与描述，特别是针对复杂非均质的碳酸盐岩岩溶缝洞型储层的认识，在地震资料处理中注重保护绕射波信息并使其精确成像是十分必要的。实际上，绕射与反射没有明确的界限，因此很难从反射地震记录中严格地将绕射波分离出来。进行绕射波分离只能是加强源于横向非连续性的反射信息，而压制连续反射界面的反射信号[5-6]。朱生旺等[7]提出局部倾角滤波和频率-空间域预测反演联合的绕射波分离技术，该技术能比较有效地克服仅靠单一的倾角差异进行绕射波分离时存在低倾角信息失真或缺失的问题，所得到的绕射信息相对完整，从而使绕射波成像结果有较高的横向分辨率。

塔河油田主力产层为奥陶系碳酸盐岩岩溶缝洞型储层，岩溶孔、缝、洞结构与分布规律复杂，孔、缝、洞尺度不一，填充物类型多样，几何形状不规则，空间变化剧烈。岩溶缝洞体的大小、充填、形态与绕射波特征有着密切的联系[8]，其地震反射表现为复杂的绕射波特征，在地震剖面上最基本的特征就是“串珠状”异常反射[9-10]。塔河油田碳酸盐岩岩溶缝洞型油藏埋深都超过6000m，储层地质异常的地震成像难度大，前期大尺度的强“串珠状”异常反射体开发动用程度高，而“非典型”地震弱异常反射体还处于开发初期，提高这类储集体的精细描述与识别，是进一步提高塔河油田储量动用率的关键所在。

本文应用局部倾角滤波与预测反演联合的绕射波分离技术，将地震波场中的绕射波分离出来单独成像，然后与常规叠前时间偏移地震数据体进行融合处理，以便压制目的层附近风化壳的强反射能量，突出缝洞的“串珠状”地震反射信息特别是弱异常反射信息，提高小尺度缝洞储集体的识别精度。通过塔河油田主力开发区实钻井的“非典型”地震弱反射异常特征与产能对比分析，验证了绕射波分离成像与融合处理方法的有效性。

1 溶洞模型数据的绕射波分离成像效果分析

塔河油田主体区的储层地震响应特征主要分为3种类型，即“串珠状”反射、弱反射及杂乱反射。通过数值模拟研究，可以发现这3种类型的地震响应实际上都是绕射波的信息(绕射波是地下介质的横向变化的反映和表征)，所不同的是“串珠状”反射是缝洞距离强反射界面较远，能够形成独立的串珠特征，而弱反射和杂乱反射实际上是绕射波与风化面强反射的一个调谐结果，使“串珠状”反射的形态发生了变化。如果采用局部倾角滤波和频率-空间域预测反演联合的绕射波分离方法，在叠前记录中直接分离出绕射波(去除反射波)，并对绕射波进行单独成像，那么弱反射和杂乱反射都可以恢复成串珠状形态，绕射波的成像实际上就是对缝洞储集体、断层、断裂以及尖灭等地质不连续体的成像，绕射波的成像结果反映了这些异常体的分布和地震动力学属性。

根据塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层中实际的孔洞分布情况建立了一个二维地质模型(图1)。

图1 溶洞储层二维地质模型

模型中第2套地层界面代表奥陶系风化面，其下部随机分布了一些尺度、形状不同的溶洞。溶洞的横向尺度在5～100m变化，高度在10～200m变化;溶洞填充物速度为3200～3900m/s;围岩的速度为5000m/s。

对图1所示的地质模型进行正演数值模拟得到叠前地震数据，再对模拟数据进行绕射波分离和叠前深度偏移处理。图2给出了数值模拟的一个炮集记录，其中图2a为原始炮记录，图2b为分离出的绕射波炮记录。从分离结果看，绕射波的绝大部分能量得到了正确的分离。图3是对该模型数据及分离出的绕射波进行叠前深度偏移的结果，其中图3a为原始数据(反射波)的叠前深度偏移剖面，图3b为分离出的绕射波的叠前深度偏移剖面。从原始数据的成像结果可以看到，部分靠近强反射界面且绕射能量较弱的溶洞体成像后淹没在强反射同相轴中，难以识别;在分离出的绕射波成像剖面上，连续强反射能量得到了压制，而孤立的溶洞体反射能量保留了下来。显然，该结果有助于对缝洞等地质异常体的识别，特别是对那些淹没在地质背景下的弱储层信息的识别。

图2 正演模拟的原始炮集记录(a)及其分离出的绕射波炮集记录(b)

图3 正演模拟数据的反射波与绕射波成像结果对比

理论模型试验结果表明，绕射波的收敛精度直接关系到缝洞储集体的识别精度。绕射波归位不准确，反映到成像剖面上会有明显的拉弧现象，会影响到缝洞体的边界刻画，且“串珠”的能量也会减弱，不能真实地反映缝洞体的物性。同时，绕射收敛不好还有可能形成假的“串珠”响应，对缝洞识别产生误导。模型正演分析结果证实了这种绕射波分离方法能比较有效地克服仅靠单一的倾角差异进行绕射波分离时存在低倾角信息失真或缺失的问题，所得到的绕射信息成分相对完整，从而使绕射波成像结果有较高的横向分辨率[7]。

2 塔河油田“非典型”地震弱反射异常识别

塔河油田主体开发区已进入挖潜阶段，有残丘构造的“非典型”地震弱反射(“红波谷”、“蓝海洋”、“弱反射”、“小串珠”等)特征异常体是下一步挖潜的方向之一。而储量评价结果表明，“非典型”地震反射特征对应的待评价Ⅰ类储量约为5409×104t。按井控储量50×104t估算，将可以部署钻井100口左右，潜力较大。前期针对“非典型”反射特征部署的86口井的动态数据表明，类似T443井对应“非典型”地震反射特征的井在主体开发区分布广泛，多口井实钻资料证实此类特征同样可以钻遇一定规模的储层并取得较好的产能。但“非典型”反射结构复杂，其成因与控制因素研究难度大，针对“非典型”反射特征所钻的井产能差异较大，不能有效建产的井占40%左右，说明“非典型”地震反射特征并非全是储层的反映。如何去伪存真，将真正代表缝洞储集体的“非典型”反射特征筛选出来，是解决问题的关键。而尝试采用绕射波分离成像技术得到相对完整的绕射波信息并进行单独成像，同时将其与常规叠前时间偏移地震数据体进行融合处理，有望得到一套能将真正代表缝洞储集体的“串珠状”典型反射特征和前期较难识别的“非典型”弱反射特征刻画出来的地震数据体，这对于评价新的地震反射类型、寻找新的缝洞储集体有导向性意义，也将有效促进塔河油田奥陶系缝洞型油藏主体区的挖潜调整工作。所以，我们主要针对塔河油田主体开发区“非典型”地震反射特征(“红波谷”、“蓝海洋”、“弱反射”、“小串珠”等)，通过绕射波分离成像与融合处理的方法来提高其识别与刻画能力。

“非典型”反射的“红波谷”特征本质上为非储层信息，主要是由于上覆地层与风化壳的速度差异而引起的长连续强波谷地震反射，而一些位于风化壳界面附近的较弱的储层信息会被其掩盖。针对这类“非典型”反射特征中的有效储层信息，我们通过绕射波分离成像去掉长连续的红色波谷强反射来凸显被掩盖的储层信息(图4)。图4a所示常规叠前时间偏移处理剖面上椭圆内是塔河油田开发区常见的长连续强能量的“红波谷”地震反射，其目的层段几乎没有具有“串珠状”反射特征的储层信息;但从图4b的绕射波单独成像剖面中可以看出，椭圆内“串珠状”反射特征信息相当明显;图4c为图4a与图4b融合处理后的地震剖面，可见“串珠状”反射的溶洞等地质体信息相当丰富。显然，绕射波成像融合处理结果可用于更好地进行缝洞储集体的识别。

图4 “红波谷”地震反射特征的剖面显示效果对比

“非典型”反射的“蓝海洋”特征大部分应为基岩，属于背景反射的较弱振幅区域，亦为非储层信息，少数且局部地区为较差储层。针对这类背景反射中的部分较差储层，通过绕射波分离成像去掉背景地震反射，局部放大较弱振幅储层信息，可以增强弱振幅储层地震响应特征。

图5a所示常规叠前时间偏移处理剖面上椭圆内是塔河油田开发区常见的较弱振幅的“蓝(色)海洋”地震反射，其目的层段为较弱振幅反射特征;图5b 的绕射波单独成像剖面中椭圆内仍然为连续的较弱振幅反射;图5c为去掉绕射波后的反射波单独成像剖面，也呈现为连续的较弱振幅反射;图5d 为图5a与图5b融合加强处理后的地震剖面，其仍然为连续的较弱振幅反射，由此确认此“蓝海洋”地震反射区域无有效储集体信息。

图5 “蓝海洋”地震反射特征的剖面显示效果对比

“非典型”反射的“弱反射”特征有一部分包含与区域地质背景有关的储层信息，主要分布在上奥陶缺失区的风化壳附近。针对这一类“弱反射”特征，分析的重点是凸显振幅异常，鉴别真假储层信息。通过绕射波分离成像后仍然是空白弱反射的应为非储层信息;而真正的储层响应是杂、乱、弱或者呈小串珠状的反射。图6中S67井钻遇的就是“弱反射”特征的地震响应，在目的层进展深度为203～215m套射酸压建产，初期产油452t/d，后期上返15～26m酸压也建产,现阶段产油约18t/d，累计已产油37.5×104t。图6a为过S67井的常规叠前时间偏移处理剖面，井段上部并无呈“串珠状”反射特征的储层信息，为“弱反射”特征;但从图6b所示的绕射波单独成像剖面中可以看出，S67井的井段上部反射杂乱，且“串珠状”反射特征相当明显，并非空白弱反射，其内幕溶洞等地质体信息相当丰富，储层较发育。通过绕射波分离成像效果对比也很好地解释了S67井高产的真正原因。

“非典型”反射的“小串珠”特征实质上也是溶洞的地震响应，属于较好储层，只是缝洞发育规模相对较小。对于这类反射特征，可以通过放大“小串珠”振幅能量值，增强储层地震反射特征，结合断裂等地质背景来优选钻探目标。图7a所示常规叠前时间偏移处理剖面上椭圆内的“串珠状”反射特征规模较小;但从图7b的绕射波单独成像剖面中可以看出，“串珠状”反射特征明显，能量较强，储层信息规模较大，其内幕溶洞等地质体信息较为丰富。

图6 “弱反射”地震反射特征的剖面显示效果对比

图7 “小串珠”地震反射特征的剖面显示效果对比

3 结论与认识

绕射波成像结果实际上就是缝洞储集体(孔、洞、河道),断层,断裂以及尖灭等地质不连续体的成像结果。综合各种“非典型”弱反射特征的常规地震剖面和绕射波分离成像剖面的对比效果可见，在绕射波成像剖面上，来自连续反射界面的反射信号得到了压制，保留下来的反射信息与断层、反射界面形态突变、溶洞等地质现象相关，尤其是使疑似来自溶洞的孤立“串珠状”反射突显出来。显然,本文提出的绕射波分离成像后再与常规叠前时间偏移数据体作融合处理的方法，可用于更好地进行前期较难识别的呈“非典型”弱反射特征的小尺度缝洞储集体识别。塔河油田奥陶系碳酸盐岩岩溶缝洞型储层的实际应用效果表明，绕射波分离成像与融合处理的方法对“非典型”地震弱反射储层的预测与识别效果较好，这对于在塔河油田主体开发区寻找新的缝洞储集体具有导向性意义。

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(编辑：陈 杰)

Application of diffraction wave separation and imaging technique in weak seismic reflection of carbonate reservoir prediction in Tahe Oilfield

Cheng Mingzheng1,Deng Guangxiao1,Zhu Shengwang2,Yang Zichuan1

(1.SinopecNorthwestCompany,Urumchi830011,China;2.SinopecExploration&ProductionResearchInstitute,Beijing100083,China)

The main reservoir type is the Ordovician carbonate Karst fracture-cave reservoir in Tahe Oilfield,which has entered potential tapping period.The producing degree of large-scale fracture-cave reservoir with strong “bead” anomalous reflection is high,while the small-scale reservoirs with “atypical” weak seismic reflection anomalies is at the initial stage of production,so enhancing the precision of fine reservoir characterization and identification is the key to increase the producing rate of reserves in Tahe Oilfield.Therefore,we utilized the diffraction wave separation technique (combining local dip filtering with prediction inversion) to separate diffraction wave from seismic data and image it separately;then,the result was carried out fusion processing with conventional PSTM seismic data volume to highlight the “atypical” weak seismic reflection anomalies.The actual application indicates that the diffraction wave separation imaging and fusion processing method effectively improve the capability for characterizing and identifying the “atypical” weak seismic reflection anomalies which is hard to be recognized previously.

carbonate,fracture-cave reservoir,diffraction wave separation and imaging, “atypical” weak seismic reflection anomalies

2014-06-04;改回日期：2014-10-28。

陈明政(1957—)，男，高级工程师，从事塔里木盆地油气勘探开发工作。

国家重点基础研究发展计划(973计划)课题“碳酸盐岩缝洞型油藏缝洞单元地球物理表征研究”(2011CB201002)、国家科技重大专项课题“缝洞储集体识别与描述技术研究”(2011ZX05014-001)和“塔里木海相碳酸盐岩优质储层地球物理预测技术及应用项目”(2011ZX05005-002-001-004)联合资助。

P631

A

1000-1441(2015)02-0234-07

10.3969/j.issn.1000-1441.2015.02.016