姜晓宇 宋 涛 甘利灯 戴晓峰 丁 骞 周晓越

(中国石油勘探开发研究院，北京 100083)

0 引言

2011年高石梯1井取得突破，掀起了川中古隆起灯影组气藏勘探开发的热潮。受沉积及岩溶作用共同控制的灯影组缝洞型储层具有非均质性强、缝洞体尺度小的特点。储层原生基质孔隙欠发育，次生溶蚀缝洞发育是气井高产的主要因素[1]。受埋藏深、短时期风化岩溶作用影响，灯影组主要发育小尺度岩溶缝洞单元，地震剖面响应特征不明显，是灯影组气藏缝洞单元地震刻画的主要困难。

目前，国内、外学者在对塔里木盆地奥陶系的研究中积累了大量利用地震资料预测碳酸盐岩岩溶缝洞体的经验[2-6]。大多以应用常规叠后地震资料的方法为主，对大尺度缝洞体取得了较好的预测效果，对于小尺度缝洞，则受到限制。当地下存在溶洞、裂缝、地层尖灭点等不连续体时，将会产生散射波(绕射波)[7]。散射成像利用散射波信息，能够突出不连续地质体，增强小尺度缝洞体的地震响应，对于洞穴、裂缝等不连续地质体的准确成像具有重要意义。然而，常规的地震处理技术把反射波作为主要的研究对象，而能量较弱的散射波通常被视为噪声被去除。即使对散射波进行偏移归位，也常被能量较强的反射波掩盖，导致目标绕射体的成像分辨率较低。为此要充分利用地震资料中的散射波信息，需要应用专门针对散射波的处理流程，或者将散射波从全波场中分离出来实现单独成像。

全方位局部角度域成像技术是在地下局部角度域(Local Angle Domian，LAD)实现Kirchhoff偏移。LAD成像的概念[8]最早提出时，由于炮检距域成像方法的流行并未受到重视。之后，Audebert[9]完善了LAD系统，给出了LAD的4个角度参数[9]；Xu等[10]提出了针对复杂介质的共散射角成像方法；Brandsberg-Dahl等[11]总结了散射角、方位角域地震速度分析方法，并用于地震成像和速度建模。Koren等[12]在全方位角成像技术的理论研究和应用推广方面首次将共反射角偏移引入LAD；受散射成像方法的影响，Koren等[13]在LAD全方位成像理论框架下阐述了倾角道集和反射角道集的产生方法及其用途；Koren等[14]系统阐述了全方位LAD成像技术的原理，并展示了其在缝洞成像和储层描述的显著优势。中国学者对LAD成像方法研究也做了很多工作。Cheng等[15]基于对地震波局部方向特征的分析，介绍了方位保真局部角度域Kirchhoff叠前时间偏移成像方法以及在各向同性、方位各向异性分析中的应用；段鹏飞等[16]研究了基于射线的LAD偏移算法，用TI介质对比分析了两种不同的射线追踪方法，并进一步发展了LAD高斯束叠前深度偏移方法。

为了增强灯影组气藏小尺度缝洞体地震反射特征、预测小尺度缝洞体的分布，本文基于全方位LAD深度偏移处理方法，对全方位共倾角道集进行散射加权处理，得到散射成像数据体，能够突出小尺度缝洞体的地震反射特征。根据小尺度缝洞体在散射成像数据剖面上表现的强能量特征，提取散射成像数据的能量体属性，刻画缝洞体储层的分布特征。

1 全方位LAD成像方法

全方位LAD成像方法将地表记录地震数据映射到地下成像点的LAD，从成像点向地面进行射线追踪成像，所有的射线都参与成像，避免了散射能量的损失，同时记录了地下介质成像点的真正角度域信息(方位、方向、能量、倾角等)，产生两个互补的全方位、三维的角度域道集：共反射角道集和共倾角道集。

全方位LAD处理方法有如下优点：①该方法能克服共炮检距道集中存在的假象，提高地震成像精度； ②由于成像的优势，该方法得到的道集包含了地层全部真实的方位角信息，并且能够得到真实的振幅异常，继而反映出地下速度和岩性变化[17-18]； ③全方位共倾角道集能够根据地下不同反射波场区分出反映连续界面反射特征的镜像能量和反映不连续反射特征的散射能量，通过加权叠加得到散射成像数据体，突出洞穴等非连续地质体的几何特征。

对于地下连续界面上的反射点，在倾角道集上表现为“碗状”结构，把连续界面上反射点所产生的能量叫做镜像能量；对于地下独立绕射点，在倾角道集上显示为近似的一条直线，而对于断层所对应的棱镜波，会在倾角道集固定的方位角上表现为能量的规则分布特征，它们所对应的能量统称为散射能量，反映的是地下溶洞、特殊岩性体、断裂等地质异常信息。将这些信息分离出来进行分析和应用，对于研究区小尺度缝洞体的刻画有重要意义。

镜像成像是垂直法线的镜像反射能量的叠加体，是一个将真实反映地层倾角的共反射点道集进行叠加的过程，与常规克希霍夫偏移法得到的叠后地震资料相比，全方位LAD的偏移成像方法得到的镜像成像数据体能够显著提高资料的信噪比(图1)。

图1 常规克希霍夫(a)与全方位LAD(b)偏移剖面对比

散射成像体是在压制镜像能量后的叠加剖面，主要体现非连续地质特征的成像。一般情况下，为了加强储层界面的成像质量，会适当增大镜像叠加权重，压制散射能量，本文为了反映小尺度缝洞体等不连续现象，经过适当的减小镜像权重进行散射能量加权叠加，得到散射成像体。如图2所示，gs9井钻井存在钻具放空、钻井液大量漏失现象，显示该段缝洞体发育。常规叠后成像突出了层界面的成像连续性，而层内小尺度缝洞体没有明显的地震响应。散射成像去除了顶面强反射的影响，突出了内部缝洞等不连续体的地震反射特征，在gs9井处，可见类似串珠状的地震反射特征(图2b椭圆圈所示)，为小尺度缝洞体的识别及预测奠定了基础。

图2 常规叠后(a)与散射成像(b)剖面对比

2 散射成像数据的应用及效果

2.1 井旁地震道频谱分析

通过井旁地震道的频谱成像，可帮助建立储层特征与振幅谱和相位谱的定量关系，使对频谱成像处理结果的解释更具物理意义和地质意义。本文首先通过井点模拟方法确定储层频谱成像技术能够识别研究区的缝洞体储层。如图3所示，在缝洞体发育的钻井液漏失段，散射成像频谱分解结果表现为在15～45Hz频带内的强能量谱特征，因此为了突出缝洞体的能量特征，提取此频带内的总能量属性对缝洞体进行描述。

图3 井旁地震道的频谱成像分析

总能量体属性用地震数据有效频带范围内振幅谱的积分来表征，相当于低截频到高截频之间的振幅谱的总面积(图4)。能量体属性的计算公式为

图4 能量体属性示意图

(1)

式中：A为振幅；f为频率；fH为高截频；fL为低截频。

根据上述公式计算井旁道的能量体，可以看到，能量体属性高值与钻井液漏失段位置十分吻合(图3)，表征了研究区小尺度缝洞体的发育位置。

2.2 应用效果分析

利用上述能量体计算公式，计算整个工区内散射成像数据的能量体属性。从过gs9井地震和能量体剖面(图2b、图5)可以看出，散射数据提取的能量体属性清晰地刻画了散射成像剖面上缝洞体的串珠状反射特征。分别对常规叠后数据和散射成像数据提取能量体属性，常规叠后数据计算的能量体属性反映了常规叠后地震数据剖面的储层界面的连续、强反射特征，无论是常规叠后地震数据还是由此计算出来的能量体属性都与不能反映缝洞体的特征(图2a、图6)。散射成像计算的能量体属性与井上漏失段位置相符，能够反映缝洞体的分布特征(图5、图7)。

图5 过gs9井散射成像能量体剖面

图6 过gs001-H33井常规叠后剖面(a)及其能量体剖面(b)

图7 过gs001-H33井散射成像剖面(a)及其能量体剖面(b)

平面上，散射成像能量体属性预测的缝洞体成分散的点状分布，符合岩溶作用控制的缝洞体分布地质特征，而常规叠后数据计算的能量体属性在工区边界呈块状分布，没有明确的地质意义(图8)。

图8 散射成像(a)与常规叠后(b)目的层能量体切片对比

3 结论

本文针对川中灯影组储层小尺度缝洞体预测难题，从处理解释一体化研究着手，通过全方位局部角度域处理方法得到全方位共倾角道集，对其进行散射加权处理，得到散射成像数据体，突出了小尺度缝洞体的地震反射特征，根据小尺度洞穴体在散射成像数据剖面上表现的强能量特征，提取散射成像数据的能量体属性，刻画了缝洞体储层的分布特征。得到以下结论：

(1)相比于常规Kirchhoff偏移成像方法，全方位局部角度域偏移方法成像效果更好；

(2)散射成像数据体能够提高地震数据对不连续地质体的分辨能力，反映小尺度缝洞体等地质现象；

(3)以川中灯影组储层为例，运用散射成像数据体提取的属性特征比常规的叠后地震数据提取的属性特征更能反映缝洞体等不连续地质体的分布特征。