归平军，高照普，曹绍贺，温立峰
(1.中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006；
2.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083)
东胜气田位于鄂尔多斯盆地北部，横跨伊盟隆起、伊陕斜坡和天环坳陷3个构造单元。什股壕气区位于伊盟隆起的杭锦旗断阶上，南接伊陕斜坡，位于泊尔江海子断层北部，总体呈北东高南西低的单斜特征。该区处于古地貌高部位，基底起伏变化大，且构造活动较强，发育北东-南西向的小型鼻状构造，幅度为5～25 m，面积为0.5～1.0 km2，研究层位属于二叠系下石盒子组盒2、盒3段，受沉积期古地理影响，发育多条近南北向限制性河道，河道窄(300～1 000 m)，河道中心砂体为纵向多期叠置，自然伽马以箱形为主(图1)。气藏类型为低幅度岩性-构造气藏[1]，地震剖面响应为透镜状亮点特征，地震振幅属性平面为“条带状”，砂体越厚，其特征越明显。
图1 X68井综合柱状图
近年来，随着勘探开发的逐渐深入，5～8 m的薄储层及隐蔽性更强的窄河道是下步勘探开发的重点。现在使用的叠后地震资料为全偏移距叠加数据，目的层段主频为25 Hz，有效频带为8～40 Hz，对薄储层、窄河道识别难度较大，河道地质信息被较强的“片状”振幅属性掩盖，河道边界模糊。同时，受各种类型干扰波影响，全偏移距叠加地震资料中存在各种干扰波信息，掩盖了部分地质体真实的地震响应。
在深化认识叠前资料基础上，提出了基于叠前共反射点(CRP)道集优化，利用地震振幅随偏移距变化(AVO)差异性，通过不同偏移距道集叠加体的优选，确定有效的地震解释数据，进一步挖掘了地震资料信息，提高了地质信息识别能力[2-4]。优势道集相比全道叠加数据在岩性边界落实方面具有较好的效果，为隐蔽性河道识别提供了相对保真地震资料。通过相关技术研究，建立了适合本区薄储层、隐蔽窄河道识别方法，提高了钻井成功率。
什股壕气区地震资料采集于2011年，三维地震观测系统设计为16线4炮112道接收，满叠覆盖次数64次，最大炮检距3 191 m。地表类型以草场、沙漠为主。目的层段信噪比高，干扰波主要为面波，视速度较低，最大视速度为1 300 m/s，能量强，频率在14 Hz以下，随着传播距离的增大而形成“扫帚状”，即发生频散。该类干扰在研究区较为发育，其近道能量强，随着偏移距的增大，地震波传播距离长，能量吸收快，衰减大。尽管资料处理阶段已进行干扰波压制，但在不同偏移距范围内仍存在不同程度残留，影响河道成像效果及地震解释精度。通过单炮分析，根据面波传播规律，通过不同偏移距内道集叠加体优选，选择资料品质及保真度较高的基础数据开展相应的河道及砂体的预测，即叠前“优势”道集的优选。
什股壕气区目的层段下石盒子组埋深2 300～2 900 m。速度谱分析图显示，速度变化正常，超道集叠加剖面中，目的层段同相轴平缓，远道3 200 m处剩余时差小，无明显的畸变异常特征(图2)。地震观测系统设计合理，最大偏移距长度较为合适，整体地震资料保真度较高，不会因为远道地震信息畸变造成假的地质现象。基于叠前CRP道集数据，通过道集优化去噪，AVO分析以及叠前道集优选，挖潜地震资料地质信息，利用较为成熟的地震解释方法开展一系列工作，刻画河道空间展布。
图2 什股壕气区三维地震速度分析
2.1 叠前道集优化
在应用叠前道集数据之前，需分析其品质情况。原始CRP道集信噪比低，成像效果差，需要对叠前道集进行精细优化处理。通过带通滤波去除高频噪音，拉东变换去除随机噪音，重点开展了道集拉平消除叠前偏移后CRP道集中的剩余时差，确保了远道地震资料的真实性及可用性。在保证反射波振幅相对强弱关系的同时，采用3×3超道集叠加，可提高CRP道集近、中、远信噪比(图3)。
图3 什股壕地区CRP道集噪音压制前后对比
2.2 AVO分析
研究区盒2、盒3段河道中心砂体纵向叠置，砂体厚度为10～20 m，储层物性较好，孔隙度为6%～18%，渗透率0.2×10-3～6.0×10-3μm2，以“泥包砂”和自然伽马“箱型”为主的河流相心滩。地震响应为宽缓强波谷、透镜状“亮点”特征，砂体厚度5～8 m，其地震响应较弱，造成了薄砂体识别难度大。
对研究区100余口井统计分析，将盒2、盒3段不同砂体组合及AVO响应总结分类，主要分为四种(表1)，I类和II类砂体厚(大于10 m)，以叠置心滩为主，AVO振幅随偏移距的增加而增加，线性规律性明显，该类型河道通过叠后振幅也较容易识别，地震振幅属性平面为强振幅“亮条带”，III类和IV类砂体厚度薄(小于10 m)，AVO变化是振幅先变小，后发生反转，叠前响应特征不明显，该类型河道及砂体隐蔽性较强。叠后全道集叠加体振幅平面属性为中弱响应，厚度薄、宽度窄的河道隐蔽在较为杂乱的强振幅下，平面地震属性呈现零星、点状分布，规律性较差，在井位部署中风险较大[5-7]。
表1 什股壕气区盒2+3段地震-地质综合解释
常规叠后地震属性较难识别薄储层，可利用含气储层在近、中、远道地震差异性来进行刻画。基于叠前地震资料AVO的特性，通过不同数据体之间的数学运算，产生相关的一系列衍生地震数据体，可识别部分隐蔽河道。
优势道集选择的原则是地震资料保幅性较好，信噪比高，有效信息丰富，分辨率相对较高。最常用的地震资料分析手段为频谱分析，将时域信号变换至频率域加以分析，分析一定时窗内地震资料主频、频宽及频率变化特征，频率的变化是反映一个地区地震资料的信息丰富程度的指标之一。“优势道集”是利用叠前AVO理论特性，根据叠前最大入射角度，将叠前CRP道集按不同入射角(或者偏移距)地震数据进行叠加，选取保真度高，保幅性好，低频信息保持好，频带较宽的地震资料开展相应的地震解释工作。
研究区三维地震采集设计横纵比为0.57，目的层段最大入射角为40°，属于宽方位地震数据，能够满足AVO解释所需。研究区目的层段深度(2 500～2 900 m)与最大偏移距差异较小，最大偏移距为3 200 m。综合AVO分析及满足地震数据均匀分布情况，分为近偏移(133～1 158 m)、中偏移(1 158～2 183 m)和远偏移(2 183～3 190 m)三种数据。进一步对比分析后，选择河道识别能力强的数据为优势道集。
对分偏移距得到的近、中、远叠加体及全道集叠加体目的层段进行频谱分析，结果见图4及表2。全叠加体在多次叠加后，各种类型的干扰波信息存在不同程度的残留，地震响应模式不清，储层边界模糊，难以清晰刻画。研究表明，低频地震信息在储层预测中至关重要，低频信息的缺失会影响地震横向保真性，成像效果差，井震一致性差，窄频带容易造成储层厚度、岩性的解释不精确。
表2 各种数据类型频谱统计
图4 什股壕气区分各种数据谱分析
在综合分析基础上，研究区远道叠加数据体的低频信息保持较好，频带较宽，AVO响应特征明显，为河道的边界刻画提供了更为保真的地震数据，为研究区识别隐蔽河道的“优势道集”。
研究表明，东胜气田什股壕气区盒2、盒3河道地震响应在地震波组T9f～T9e之间，不同砂体组合及其规模地震响应具有一定的差异性，一个同相轴有可能为多个不同砂体地震综合响应。使用固定时窗进行地震属性分析时，无论是从盒3顶T9f往下还是底T9e往上开固定时窗提取属性，都容易造成不同期次河道砂体的横向“串层”[8-10]。实钻证实，部分井段含气砂岩与高声波时差泥岩相当，其地震波阻抗大小基本一致，地震响应相似，地震属性平面表现为横向串层的窄亮条带振幅响应的“假河道”，如不能准确地对比识别，易造成钻井失利。
基于叠前优势道集叠加数据，通过典型井特征分析，利用空间相对分辨率的地层切片技术，实现河道精细识别。
4.1 优势道集地震响应特征
通过实钻井的进一步验证以及不同地震数据体分析对比，采用远偏移距叠加数据体刻画河道，河道地震响应更加清晰。实钻X33井不同类型的叠加剖面对比(图5a、图5b、图5c、图5d)显示，目的层盒3段砂体厚度7 m，气层厚度4 m，泥岩夹层多，地震响应在不同叠加体上具有一定的差异性。全叠加体上河道边界模糊，从近道叠加体到远道逐渐清晰，远偏移距叠加体上“透镜状”地震响应更加明显(T9e上部波谷特征)，更加容易识别有效储层，能够剥离强振幅“片状”属性区干扰信息。
图5 过典型井不同叠加类型地震响应对比
4.2 隐蔽河道识别
为了进一步刻画窄、细河道，提高河道表征能力，解决横向河道“串层”问题，提高储层预测精度，需要对河道进行预测。
基于空间相对分辨率的地震切片技术，通过井-震结合的层位精细解释，在地震相对等时面确定的前提下，给出地质等时格架，根据地层厚度及河道空间变化将下石盒子组等分为多个地层切片体，通过沉积演化分析，可实现不同期次、规模河道空间的刻画[11-14]。
利用优势道集叠加体，在地质模式认识的基础上，应用地层切片技术，提取地震数据相对振幅属性可进一步识别出盒2、盒3段具有振幅“亮条带状”的地质体。应用优势道集的地层切片识别的盒2段与全叠加切片属性相对比(图6a)，平面上的河道“条带状”面连续，隐藏河道外部轮廓清晰，符合沉积规律(图6b)。对厚5～10 m及宽300～800 m的河道预测，经过多井分析显示有效。钻井证实，振幅强弱与河道砂体厚度呈相关性，砂体越厚，振幅越强，振幅平面“亮条带”越明显，可进一步判断每期河道砂体厚度及其规模。
图6 盒2段河道刻画前后对比
基于含气层在不同叠加体上的差异性，以及地震分辨率的局限性，可利用多个数据体之间数学运算，产生一系列衍生数据体，再利用地层切片技术，识别隐蔽河道。经过研究区内170余口实钻井验证，地震振幅属性平面呈现“窄亮条带状”为限制性河道，其振幅越强，砂体越厚。因此，识别河道最终体现为增强地震振幅的平面表征能力，提出了地震衍生体，其具体做法为：分别定义近、中、远偏移数据体为A、B、C三种，可得到类似为，A+B、A+C，C-A及C/A、C/B等多个衍生数据体。利用含气层在远近道之间AVO的差异性，在尽可能不丢失有用地震信息前提下，进一步增强识别隐蔽河道的能力，增强河道轮廓边界。选取四种类型数据地层切片进行对比，中-近偏叠加体相减数据体(B-A)(图7a)和远-中偏叠加体相减数据体刻画的窄河道均较为模糊(图7b)。远-近偏叠加相减数据体(C-A)在部分区域能够识别砂体厚度小于8 m，宽100～200 m物性较好、平面条带状较为明显的隐蔽河道(图7c)。远偏移距数据体信噪比高，虽然在河道规模及整体评价效果较好，但采用远道部分数据，容易丢失部分薄储层的地震信息(图7d)。
图7 衍生地震数据体识别隐蔽河道地层切片属性
与优势道集刻画河道相比较，地震地层切片属性平面特征，在局部范围内应用性较强，能够凸显受地震分辨率的影响而难以识别的河道，为薄层的河道心滩预测提供了依据[15-19]。
(1)叠前地震资料保幅性处理是地震解释的关键，频谱分析是资料评价的重要手段，低频保护是评价资料保幅效果的指标之一。
(2)依据地质-地震综合分析，应用基于地震空间相对分辨率的地层切片技术，能够精确落实有效河道边界，可识别不同期次、规模河道空间展布。
(3)利用叠前地震数据，有针对性地提取地震数据中的有效信息来解决地质问题，达到“去伪存真”的目的，实现河道精细描述的需求。
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