张 蕾，王 军，张中巧，吕振宇，刘 腾

（1. 中海石油（中国）有限公司勘探部，北京 100010；2. 中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300459）

地震物理模拟作为一种正演方法，对地震勘探的方法研究以及波场分析等起到了一定的指导作用[1]。近几年，随着超声实验技术的发展以及模型材料的不断改进，地震物理模拟在石油天然气勘探开发中的应用越来越广泛；除了在地震波理论研究，例如声波介质、弹性介质、各向异性介质和双相介质中弹性波传播理论研究外，还在复杂构造、孔洞预测、裂缝带检测、井间地震研究及油藏动态监测等石油天然气勘探开发中发挥重要的作用[2-4]。在三角洲储层研究方面，前人鲜有涉及。三角洲是油气勘探的重要对象之一，利用地震物理模拟技术研究三角洲砂体的地震响应特征，有助于提高三角洲砂体识别及边界刻画的精度，从而提升三角洲储层预测的准确率。

1 地震物理模型实验基本原理

地震物理模型实验是将介质体的物理原型遵循物理和几何相似准则，依照一定的比例在实验室内建造相似模型，并用超声波或激光超声波等方法对物理模型进行正演模拟；通过观测超声波在模型中的传播特征来推断地震波在地质构造中的波场特征，并利用建立起的介质模型结构、物理性质与波场特征之间的关系对物理原型进行研究和探测，这就是超声地震模型实验的基本思想和方法[5-7]。

2 三角洲地震物理模型设计与制作

2.1 物理模型设计

制作地质模型时首先依据研究目标和地质构造设计出相应的模拟比例和形态，再确定模型材料和制作工艺。地质模型严格按地震物理模型的相似比设计制作，地质构造的形态可通过预先制作的模具得到保证。

本文选取渤海辽东湾探区旅大10-2构造为研究对象，辽东湾探区古近系东营组广泛发育辫状河三角洲沉积，不同体系域三角洲均表现为多期发育的特征，在三角洲前缘远端不同程度地发育浊积体。东营组三角洲储层也是辽东湾探区主要的含油层段，在东营组三角洲发现了一批大中型油田。

根据实际地震剖面特征，将整个模拟区的地质构造分为三段，模型底层为基底，中间层为模拟目的层，上层为平层，同时根据井资料换算出各个模型层的速度。模型共设计了11套砂体，富砂的有8个，富泥的有2个，砂泥互层有1个。高位体系域的1，2，3号砂体分别由三个砂体叠置而成，其中1、2号富砂，3号为纯泥岩。湖浸体系域的4号砂体为砂泥相间的薄互层，内部又细分了5层。低位体系域的5号和6号为河道砂体，其中5号砂体里面有一条河道，6号砂体里面有多条河道。7号～11号砂体为浊积体，其中高位体系域设计了三个浊积体，7，8号浊积体富砂，9号浊积体为纯泥岩；湖浸体系域的10号浊积体为砂泥互层。低位体系域的11号浊积体为纯砂。

1号～3 号砂体为高位体系域不同时期的沉积；4号砂体为湖浸体系域的沉积，主要以泥砂互层为主，5号和6号砂体为低位体系域的沉积，在物理模型设计过程中，5号和6号砂体内放置了河流。

2.2 物理模型制作

物理模型的制作分为模型设计、砂体浇注和模型层浇注。模型制作过程中，我们对模型的每一层和每一个砂体及其轮廓线都进行了精确的速度测量，并根据测量结果，建立了相应的精细速度场模型，供模型数据处理分析应用。

3 三维模型数据处理与解释

按照常规地震数据处理流程，对采集得到的模型地震数据进行处理。但是由于设计的浊积扇体相对较小，且离砂体过于接近，高位体系域的浊积扇难以成像。湖浸体系域中的砂泥岩互层在地震剖面上显示的比较清晰，虽然受子波波长的影响，波组特征表现为一定的干涉特征，但是该砂体的反射基本能反映互层的特征，利用振幅的差异，对互层不同岩性的识别有很大帮助。对低位体系域的富泥浊积扇体，埋深及波阻抗差异较小，导致其反射特征不明显。总之，从深度偏移剖面上可以看出，连续厚层砂体成像效果好，容易识别；分布范围小且薄层砂体成像效果不佳，不易识别。

3.1 砂体地震响应特征

在地震资料精细处理的基础上，提取各体系域的沿层振幅属性，对物理模型中设计的各体系域的砂体地震响应特征进行分析。沿高位体系域砂体的切片显示（图1），高位体系域中的砂体Ⅰ和砂体Ⅱ的轮廓与实际设计的砂体轮廓相似，而砂体Ⅲ与实际设计的有一定的差异。可能是提取的沿层时间不准造成。砂体在平面上厚度分布不均，由于干涉造成反射特征在横向上也会有所差异，因此，利用沿层切片精确刻画每个砂体的轮廓较难。

图1 沿层时间切片（高位体系域）

图2是沿湖浸体系域提取的沿层切片，由于互层的存在，振幅属性对于不同岩性的砂体振幅差异比较明显。通过沿砂体的切片可以清楚地看出整个砂体的轮廓以及岩性的变化，振幅切片中刻画出来的砂体轮廓与实际轮廓形态相似，但是由于受处理过程中偏移方法的影响，砂体轮廓比实际模型的范围稍大。

图2 沿层时间切片（湖浸体系域）

图3显示了沿低位体系域提取的沿层切片。低位体系域内能量强弱变化比较明显，这是由于在该砂体中设计了河道，造成河道处的岩性与砂体的岩性不一致。因此，储层中岩性的差异导致了振幅属性在切片上的差异，通过这个差异性很难精确刻画出河道的展布特征。

图3 沿层时间切片（低位体系域）

通过提取各个体系域的沿层切片可以看出，沿层切片可以刻画同一时期砂体的轮廓，有助于展现当时的沉积规模，但砂体的等时线很难准确拾取，有可能造成识别的假象，特别是当埋深较大、波阻抗差异小、横向变化剧烈时，往往很难精确识别砂体的位置。

3.2 采用谱分解技术精细刻画三角洲砂体

在沿层振幅切片分析中发现，低位体系域中有河道时，振幅有强弱变化，本文将该变化归结于河道的影响；但在实际处理中，很难将振幅的强弱变化解释为河道。在实际应用中，谱分解技术常常用来识别河道[8]，但地下情况很难验证。设计模型的时候考虑了在砂体中加入河道，用来验证河道对地震资料解释的影响，同时可以试验谱分解技术对河道识别的准确性。

试验了沿不同体系域的频谱分解。首先对低位体系域的砂体进行了时间的拾取，试验了不同时窗以及不同频率的响应特征。分别沿时间上下各10，20，30 ms拾取时窗，选取的频率分别为20，30，40 Hz。综合分析认为，当频率为20 Hz，时窗为上下各20 ms时，频谱分解结果较好（图4）。图中清晰显示了地质模型设计的三条河道。

图4 低位体系域谱分解20 Hz振幅切片（上下20 ms时窗）

低位体系域谱分解显示，砂体的整体轮廓有很好的表征，在设计的湖浸体系域中，砂体的厚度较大，利用沿层切片对于砂体边界的刻画不是很清晰（图2）。图5为沿湖浸体系域25 Hz谱分解切片，时窗长度为50 ms，与图2相比较，可以看出，谱分解切片对湖浸体系域的砂体形态刻画更加清晰，整体轮廓与地质模型几乎一致。而对互层的表征依然很难识别，只是在泥、砂交接处有能量强弱变化。

图5 湖浸体系域谱分解25 Hz振幅切片（上下25 ms时窗）

谱分解刻画湖浸体系域比较有效，因为湖浸体系域的砂体展布较大，能量容易集中，偏移成像较容易；而高位体系域的砂体展布较小，绕射能量的收敛较差。为了检验谱分解砂体识别的有效性，对高位体系域的砂体成像同样做了谱分解，以期达到识别砂体规模的目的。

如图6所示，这种方法有助于消除大值对较小值的影响，在对上述15 Hz的振幅能量作阈值处理后，可以看出，由于去除了大值影响，砂体的轮廓变得清晰，多次波对第三个砂体的识别影响也显现出来。此种方法的适应条件为信噪比较高，采用阈值处理，有助于砂体轮廓的识别。

图6 高位体系域谱分解15 Hz振幅切片（阈值为最大值的20%）

通过对各个体系域进行谱分解，证实谱分解有助于砂体轮廓的识别，而采用阈值处理则可以消除大值对解释的影响，能更清晰地识别砂体轮廓，但是对噪声比较敏感且当噪声较大时，还需用原始的谱分解数据分析。

4 结论

（1）以实际地震资料为基础设计物理模型，对模型参数进行简化，制作了典型三角洲沉积模式下的物理模型，模型包括低位体系域、湖浸体系域和高位体系域在内共11套砂体。

（2）在实验室条件下，采集得到物理模拟三维地震数据体，并对其进行处理和解释。分别利用常规振幅切片和谱分解技术识别砂体边界，结果表明，振幅切片对于砂体横向的岩性变化较敏感，而谱分解技术能够精细刻画出砂体的轮廓和边界，特别是阈值的处理则更进一步提高了砂体刻画的精度，为实际地震资料综合解释中刻画三角洲砂体提供了非常好的借鉴。