0 引言

沧东凹陷是黄骅坳陷第二大富油气凹陷，孔二段对应4大盆外物源，盆缘断裂转换带与隆起古沟槽对应，控制主物源体系展布，沉积相带呈环带状展布，盆内斜坡区环湖发育10个规模不等的三角洲朵叶体，多物源、多期砂体与生油岩呈指状交互，既能自生自储，近源充注，又能旁生侧储，向高部位运移，使孔二段形成常规油气藏—致密油—页岩油等多类型满凹连片“连续性”油气富集。其中高斜坡区为三角洲前缘主体砂岩发育带，断裂系沟通古生界气源，新生古储发育常规气藏；中斜坡为辫状河三角洲前缘远端，岩性以粉砂岩为主，发育致密油藏；低斜坡至湖盆主体区以半深湖—深湖相细粒沉积为主，成为页岩油的有利发育区^[1-2]。

页岩油甜点表征预测的基础资料为地震资料^[3]，孔二段页岩油主体区的地震资料(主要为2002、2004、2009年采集)方位角窄、炮道密度低、面元不一致，虽具有一定信噪比，但目的层分辨率较低，有效频带窄，断点模糊，难以满足页岩油地质和工程甜点精细解释及水平井精准入靶的需求。而目前地震采集工区通常包括陆地、水域两种地表，地表条件较复杂。陆地以农田为主，村庄、工厂密布，占比达10.74%；水域分布多条河流、水渠，水网密集，水产养殖散布河边。工区道路交通繁忙，还有大面积的果园、树林、砖窑废弃取土坑等。因此，不仅地震采集炮检布设困难，而且因禁炮区多，造成所采集资料严重缺失。考虑不同期次地震资料各具特点，如资料的完整性、药量大小、组合与单点接收、炮道密度、频宽及方位角宽窄等，需应用融合采集处理技术对各自优势进行充分挖潜。

围绕页岩油地质目标，首先考虑采集处理一体化。根据地表条件进行室内空间均匀采样分析，制定特殊观测系统。采集过程中，由处理人员依据同位置老资料品质制定新采集资料基于目标层的分区质控与评价标准，保证采集质量。然后施行处理解释一体化。充分发挥解释部门的地质研究优势，解释人员及时参与方案设计、参数优化，如层控网格层析速度建模。

通过地震采集处理解释配套技术攻关，针对性提出新老三维观测系统融合采集、基于GeoEast处理系统的多期地震资料多域融合处理、全地层Q吸收补偿及Q偏移、基于地震多属性融合及离散岩性反演的地质甜点预测、基于OVT域裂缝预测及叠前弹性反演脆性预测的工程甜点评价、水平井精准入靶导向等技术，以满足页岩油甜点评价、潜力区块优选及水平井精准入窗的需求。

1 融合采集处理技术 1.1 融合采集技术

该区东部高成熟探区已普遍实施三维地震二次采集，为适应更精细目标勘探需求，需要宽方位、宽频、高密度资料。但受地表条件、采集设备、成本投入、施工组织等多种条件的限制，为满足兼顾经济、技术的需求，新部署的地震目标勘探以新、老三维资料融合勘探为主。必须充分考虑融合采集的技术参数达标与采集成本最小化方案，开展“井地融合联合地震”。一是将二次地震与三次地震融合，观测系统分析兼顾新、老三维资料属性特征、频率特征、方位及覆盖次数，以融合的概念指导方案论证。二是井震结合，从近地表(地表以下25m内)到浅地表(地下25~300m)再到深地层(300m以下地层)，再加上VSP联合采集，建立高精度三维速度场和品质因子Q场，提高资料的保真与保幅性^[4-5]。

融合采集是以三维模型正演融合试验分析为基础，先期通过建立三维模型，采用基于GPU协同并行计算的交错网格有限差分技术对野外地震波场进行正演模拟，客观地模拟野外地震数据的采集过程，高精度地记录叠前地震波场。模型采集观测系统设计为120L1S120T，炮道密度约为14400万/km²，采集48400炮数据。对模型采集对应多套观测系统的道集数据，分别进行叠前深度偏移成像处理，按照不同面元、不同横纵比、不同接收线距等多角度进行对比分析。当横纵比为0.66、炮道密度为150万道/km²的目标采集，与横纵比为0.39、炮道密度为9.6万道/km²的方式融合时，能达到宽方位、高密度观测系统相同的勘探效果。

表 1为模型指导下的目标采集设计观测系统与现有三维观测系统及融合效果参数表。其中炮道密度的融合率是针对全炮检距范围，如果以孔二段目标层埋深计算，则融合率可达26%。按照融合地震勘探的思路，新部署的宽方位高密度目标勘探三维的炮道密度被控制在160万道/km²，明显低于直接高密度三维200~300万道/km²的炮道密度，降低了施工难度、提高了地震勘探性价比。通过多域融合处理，最终形成的宽方位高密度均匀采样数据体达到了页岩油目标勘探的地质需求。

1.2 融合处理技术

地震融合处理是指将不同时期采集、不同采集因素的多块不完全重叠三维区块拼接成一个统一的数据体，实现地震数据在空间位置上连片整体成像^[6-7]。连片处理是“融合处理”的形式之一。融合处理另一个意义是将不同时期采集、不同采集因素的多块完全重叠三维区块融合成一个统一数据体，实现地震数据在重要采集属性(如观测方位、炮检距、频率、时间、覆盖次数等)上的连片整体成像。通过融合采集处理可提高空间采样密度、拓宽方位，达到拓宽频带、提高成像精度和分辨率的目的，并节省采集成本，从而实现技术经济一体化^[8-9]。

沧东官西孔二段页岩油勘探工区有2014年和2018年两期地震资料。2018年新资料为宽方位、高密度采集，有利于提高信噪比及成像精度，该资料基于微测井测量采用变井深激发、单只低频检波器接收，低频信号更丰富；老资料震源药量大，药量≥2kg占比61%(新采集资料药量≤1kg占比62%)，因此老资料高频能量强，且禁炮区较少，浅层资料缺口小。

多期采集地震资料存在面元、能量、时差、噪声类型、频率及OVT属性等的不一致问题，极大地影响融合处理效果。因此，首先要解决一致性问题，包括不同期次数据的能量一致性校正、不同期次数据的时差校正、统一网格面元处理、数据规则化改善融合后数据面元属性的一致性，再考虑多域属性分析及数据优选。

针对孔二段页岩油提出了基于GeoEast系统的多域融合处理技术(图 1)，包括时间域、空间域、频率域、OVT域的保真融合处理。该项技术在早期简单融合处理技术基础上，增加了时空域能量校正、频率域融合处理分析、OVT域融合处理(该域方位各向异性属性分析及数据规则化处理)等关键技术。时间域、空间域融合处理主要为能量统计与加权，通过空间域融合，弥补新采集资料因地表条件影响造成的浅层资料缺失、提高中浅层成像质量(图 2)。频率域融合处理包括频谱分析与加权，保留新采集资料的低频成分，同时融合老资料中的高频成分。除了提高叠后成像质量，改善构造成像品质外，道集资料还可满足叠前反演与叠前裂缝预测的地质需要。OVT域融合处理从观测系统设计开始，基于SPS文件进行OVT属性分析，进一步优化特殊观测系统设计，以利于后续OVT域地震数据的规则化处理^[10-11]。

OVT处理前，需对研究区信噪比较高的道集数据进行方位各向异性分析和统计，确定目的层敏感炮检距。根据敏感炮检距范围对老资料进行合理选取，原则是融合处理后不能破坏道集的方位各向异性。资料处理与五维道集的解释必须紧密结合，关键处理参数的调整与裂缝预测相结合，将处理结果与测井和微地震监测结果等做对比分析。

对沧东凹陷页岩油发育区大于1000m的大尺度OVT域各向异性分析，融合处理后道集的方位各向异性与新采集数据几乎一致，因此保真性较理想。对小尺度OVT域方位各向异性在融合前、后局部差异(图 3)的分析表明，融合处理后裂缝预测结果在井点处准确度提高，同时井旁区域的裂缝发育趋势更符合地应力场的变化特征。因此，当新采集地震资料由于地表限制局部缺失近炮检距资料时，老资料的融入会提高资料的OVT域的规则化程度。应用融合地震资料进行裂缝预测的效果(图 4)表明，多域融合处理方法具有较强的可操作性，且叠前属性的保真度可较好地满足地质分析及研究的需要。

2 地质工程甜点预测

中国东部湖相页岩(包括沧东凹陷孔二段页岩)具有纵、横向非均质性强、黏土矿物含量高、有机质成熟度低、原油含蜡量高、可流动性差和发育于多种沉积相带等特点，导致储层甜点(地质甜点和工程甜点)优选尤为困难。因此，准确预测页岩油甜点段和甜点区是页岩油勘探开发面临的主要挑战和急需解决的难点，现用预测页岩油甜点的方法大多是井震综合法^[12-14]。针对沧东凹陷孔二段页岩水平井甜点箱体钻井及水平井压裂改造脆性效果的地质工程目的，需要进行优势岩性组构相及脆性指数定量预测。

2.1 地震多属性融合岩相预测

由于常规砂岩与页岩油相带地震反射特征近似，利用振幅、频率属性虽可预测主要细粒沉积页岩油相带分布范围，但页岩油边界位置与钻井结果不完全符合。振幅属性强弱关系能部分反映页岩油类与砂岩，但据此预测的页岩油类边界范围大于实际页岩油类分布范围，因为部分砂地比较低的地层也具有强振幅特征。频率属性对页岩油边界预测效果较好，但存在与物源分析结果及钻井结果不符的现象。对比发现，振幅、频率属性反映页岩油边界时具有互补性。因此，可考虑将振幅、频率属性融合在一起，即形成一个有效反映细粒沉积页岩油相带边界的属性图。

模型正演分析结果表明，孔二段岩性变化及岩性组合关系变化都会产生强振幅反射，振幅属性对岩性变化敏感，而频率是岩性组合关系敏感属性。考虑到页岩油类中白云岩含量及厚度不同时，振幅属性的数值差异较大，尽管在提取均方根振幅属性时已做归一化处理，但振幅最大值仍是最小值的6倍，因此需要对振幅属性进行差异弱化处理；瞬时频率属性虽能有效反映砂岩与页岩油类的差异，但数值变化范围较小，直接应用频率属性进行融合计算，融合属性差异也会较小，因此需要对频率属性进行差异强化处理。

基于以上分析，提出地震预测属性融合公式

$ A_f=\frac{\sqrt{A}}{b F} $

(1)

式中：A_f为融合属性；A为振幅属性；F为频率属性；b为大于1的经验常数。利用该算法计算的融合地震属性，既有振幅属性信息，又含有频率属性信息。扩大优势属性、压制劣势属性，克服了单一地震属性只能部分反映岩性差异的缺点，从而有效预测页岩油平面分布。在沧东凹陷综合振幅频率特征融合新地震属性，预测结果与钻井符合率较高(图 5)，为岩相及沉积相分析提供了依据。

2.2 离散岩性反演地质甜点预测

沧东凹陷孔二段页岩油内部构成复杂，主要是长英质、灰云质及混合质三种，根据组合变化有厚层灰云质、互层状长英质、薄层状灰云质及纹层状混合质等。大量钻井数据表明长英质页岩和混合质页岩游离烃含量高，互层状长英质页岩组构相、纹层状混合质页岩组构相最有利。在融合属性平面岩性相预测基础上，应用离散岩性反演方法预测页岩油甜点组构相，寻找优势甜点岩相分布。离散岩性反演是基于统计学算法，分析连续变化敏感曲线与岩相之间关系，据此关系建立离散岩相值，然后对离散岩相值进行地质统计学指示反演及岩性组分平面预测。

多井统计分析结果表明：长英质页岩表现为高时差、低密度特征；灰云质页岩表现为低时差、高密度特征。为了与常规砂泥岩相区分，结合曲线重构电阻率反演结果，分别建立长英质岩相、灰云质岩相及常规砂泥岩相三种离散值，进而建立三种离散值的概率分布函数及空间变差函数，以地震资料为空间约束做空间离散值分布模拟，获得离散值三维数据体及空间预测岩相分布。

在页岩油发育区，离散岩性反演较好地预测了两种组构相特征，从GD1X1-ZL605井离散岩性反演剖面(图 6)上可清晰分辨页岩油相与常规砂泥岩相，而页岩油相带内又可较好地区分红色长英质组构相与绿色灰云质组构相，为精确寻找优势页岩油甜点目标靶区提供了有力数据支持。

2.3 叠前弹性反演脆性预测

页岩油的可压裂性对其开发影响很大，脆性是评价可压裂性的重要指标，进行页岩油工程甜点脆性预测，可为水平井设计和压裂工艺提供技术方案。通过分析测井取心脆性矿物含量和优选岩石物理参数，确定了脆性的评价标准及地震评价参数；通过叠前弹性参数反演获得页岩油甜点的弹性参数体。按照评价标准和评价参数得到孔二段页岩脆性的空间分布特征。

针对页岩油工程甜点脆性预测问题，制订叠前弹性反演技术流程：首先据测井资料进行矿物组分分析计算脆性指数，利用岩石物理分析脆性页岩敏感弹性参数，建立弹性参数与脆性指数之间的转换公式；然后通过高保真处理的叠前道集分角度叠加数据，结合构造解释成果进行井震标定，找到可靠的时深关系和反演子波进行叠前弹性参数反演，反演出反映优质页岩脆性的敏感参数；最后用这些敏感性参数预测页岩脆性。

沧东凹陷孔二段岩石力学分析证明杨氏模量和泊松比为脆性敏感参数。岩石的杨氏模量越大、泊松比越小，则脆性越强。通过叠前弹性反演计算脆性敏感弹性参数岩石模量和泊松比，计算公式为

$ E=\rho V_{\mathrm{S}}{ }^2 \times \frac{3 V_{\mathrm{P}}{ }^2-4 V_{\mathrm{S}}{ }^2}{V_{\mathrm{P}}{ }^2-2 V_{\mathrm{S}}{ }^2} $

(2)

$ \sigma=\frac{V_{\mathrm{P}}{ }^2-2 V_{\mathrm{S}}{ }^2}{2\left(V_{\mathrm{P}}{ }^2-2 V_{\mathrm{S}}{ }^2\right)} $

(3)

利用Rickman统计回归方法计算岩石脆性指数

$ \mathrm{BI}=\frac{E+\sigma}{2} $

(4)

式(2)~式(4)中：E为杨氏模量；σ为泊松比；ρ为岩石密度；V_P、V_S分别为纵、横波速度；BI是脆性指数。

3 结论

在沧东凹陷页岩油区，依靠融合地震采集处理思路，提高了地震资料信噪比，拓宽了有效频宽、提高了分辨率，为多参数地质工程甜点预测提供了真实可靠的基础数据。

(1) 模型正演指导下的融合采集处理一体化地震勘探方案，充分考虑了原有二次三维资料特点，最终的宽方位、高密度成果数据体增大了采样密度、拓宽了方位，基本用常规采集方法和投资即可达到技术、经济兼顾的宽方位、高密度地震勘探效果。

(2) 多期地震资料多域融合处理技术实现了时间域、空间域、频率域、OVT域等多域保真融合处理，除了提高叠后成像质量，改善构造成像品质外，还可满足叠前反演与叠前裂缝预测的需要。

(3) 多属性融合及离散岩性反演技术可有效区分常规砂岩与页岩油空间分布，以岩性边界为约束的电阻率重构反演技术可为页岩油井位部署优选出有利页岩油地质甜点区。

(4) 基于OVT域的裂缝预测及叠前弹性参数反演的脆性指数预测技术，为水平井轨迹优化及后期压裂工艺方案制订提供可靠的定量指标。