基于廣義S變換地震高分辨率處理方法的改進(jìn)及在流花11－1油田的應(yīng)用＊

孫雷鳴 萬(wàn) 歡 陳 輝 馮全雄 何玉梅

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院地球物理研究所； 2.中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院；3.成都理工大學(xué)數(shù)學(xué)地質(zhì)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

基于廣義S變換地震高分辨率處理方法的改進(jìn)及在流花11－1油田的應(yīng)用＊

孫雷鳴1萬(wàn) 歡2陳 輝3馮全雄2何玉梅1

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院地球物理研究所； 2.中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院；3.成都理工大學(xué)數(shù)學(xué)地質(zhì)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

相比較早的小波變換和傅氏變換，廣義S變換具有更好的時(shí)頻局部性，但也存在低頻信息易損失、弱反射層易丟失等問(wèn)題。對(duì)基于廣義S變換的地震高分辨率處理方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了新的處理思路。這種基于廣義S變換的高分辨率處理技術(shù)，在提取并補(bǔ)償高頻信號(hào)的同時(shí)，也對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行了有效的保持。該項(xiàng)技術(shù)在流花11－1油田取得了良好的應(yīng)用效果。

高分辨率 廣義S變換 方法改進(jìn) 流花11－1油田

近年來(lái)，廣義S變換作為一種新的時(shí)頻分析方法在地震高分辨率處理中得到了廣泛應(yīng)用[1－3]。實(shí)踐證明，廣義S變換比小波變換和傅氏變換具有更好的時(shí)頻局部性，其低頻部分有較高的頻率分辨率，高頻部分有較高的時(shí)間分辨率，且可以提取地震信號(hào)的單頻信號(hào)，對(duì)信號(hào)的刻畫(huà)更加精細(xì)。然而，基于廣義S變換的吸收衰減補(bǔ)償方法存在著低頻信息易損失、弱反射層易丟失等問(wèn)題。因此，筆者對(duì)基于廣義S變換的地震高分辨率處理方法進(jìn)行了改進(jìn)，基本思想為：若不考慮地層的吸收作用，即深、淺層的反射波頻率沒(méi)有衰減，則深、淺層的振幅譜和相位譜應(yīng)該是相同的，這時(shí)用廣義S變換將地震記錄分解成不同頻率的信號(hào)，則這些單頻信號(hào)對(duì)應(yīng)時(shí)間的能量分布具有相似性；然而，地層吸收是存在的，它造成了反射波頻率的衰減，即各頻率能量隨著深度的不同而不同，因此對(duì)其乘以時(shí)頻變因子，可使能量得到補(bǔ)償，從而提高地震剖面的分辨率。

南海流花11－1油田的應(yīng)用效果表明，與前人的研究相比，本文方法在提高地震記錄分辨率的同時(shí)保持了地震剖面的低頻信息、能量相對(duì)關(guān)系和弱反射層，是一種更加有效的地震高分辨率處理手段。

1 基于廣義S變換的地震高分辨率處理方法的改進(jìn)

劉喜武等[4]在2006年提出了基于廣義S變換的吸收衰減補(bǔ)償方法。該方法的實(shí)現(xiàn)步驟可簡(jiǎn)單描述如下：首先逐道進(jìn)行基于廣義S變換的時(shí)頻分析，在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)根據(jù)地層吸收特點(diǎn)提取不同頻率的吸收衰減因子；然后用此因子對(duì)各個(gè)頻率的能量進(jìn)行補(bǔ)償，最后重構(gòu)得到高分辨率地震剖面。

本文對(duì)上述方法進(jìn)行了改進(jìn)。為了保持地震剖面振幅強(qiáng)弱的對(duì)比關(guān)系，采用指數(shù)變換的修正規(guī)范方差模在處理完成后進(jìn)行振幅對(duì)比關(guān)系校正；為了保持地震剖面的低頻信息，在處理的同時(shí)對(duì)低頻段進(jìn)行特殊處理，以避免低頻信息的損失和低頻信息過(guò)補(bǔ)償造成的假象。

指數(shù)變換的修正規(guī)范方差模表達(dá)式為

在補(bǔ)償過(guò)程中，為了避免低頻能量損失，利用指數(shù)變換的修正規(guī)范方差模對(duì)補(bǔ)償后的頻譜進(jìn)行修正，修正過(guò)程如下：

（1）地震信號(hào)x（t）經(jīng)廣義S變換處理后，得到的各個(gè)頻率的分解信號(hào)為s（t），其對(duì)應(yīng)的頻譜為S（k），則信號(hào)的規(guī)范方差模為

在此基礎(chǔ)上可推導(dǎo)出多分辨頻率補(bǔ)償公式，即

（2）采用廣義S反變換進(jìn)行地震信號(hào)的重構(gòu)，從而得到頻率補(bǔ)償后的地震信號(hào)；頻率補(bǔ)償后可采用常規(guī)振幅補(bǔ)償方法繼續(xù)補(bǔ)償，最終得到頻率振幅補(bǔ)償后的地震記錄，從而達(dá)到提高分辨率和擴(kuò)展頻寬的目的。

2 在流花11－1油田的應(yīng)用效果分析

流花11－1油田是中國(guó)最大的生物礁灰?guī)r油藏，含油層段位于新近系下中新統(tǒng)珠江組灰?guī)r地層。由于灰?guī)r層段最薄處僅3.5 m，在原始地震數(shù)據(jù)上很難進(jìn)行精細(xì)識(shí)別，利用本文方法對(duì)其進(jìn)行了提高分辨率處理。

2.1 高分辨率處理效果分析

選擇反Q濾波方法與本文方法的處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以說(shuō)明本文方法在高分辨率處理中的優(yōu)勢(shì)。反Q濾波方法是目前商業(yè)軟件中成熟的高分辨率處理方法，它能夠補(bǔ)償?shù)貙游眨ㄟ^(guò)補(bǔ)償能量損失及頻率衰減來(lái)提高地震剖面的分辨率。

選取過(guò)LHA井原始地震剖面（圖1a），分別對(duì)其進(jìn)行反Q濾波、基于廣義S變換（本文方法）的高分辨率處理（處理結(jié)果見(jiàn)圖1b、c）；再分別對(duì)LHA井原始地震剖面、反Q濾波處理剖面和本文方法處理剖面進(jìn)行頻譜分析并成像，其結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖1可以看到，經(jīng)反Q濾波和本文方法處理后的地震剖面，其分辨率都得到了明顯提高，尤其是深層的分辨率得到明顯提高，具體表現(xiàn)為地震反射同相軸變細(xì)，處理后剖面的信噪比得到了保持。這說(shuō)明改進(jìn)后的基于廣義S變換的高分辨率處理方法是有效的。

圖1中紅色圈所示部分反映了原始地震剖面中的反射弱層和反射強(qiáng)層在反Q濾波處理剖面上，其分辨率提高的同時(shí)能量的對(duì)比關(guān)系被破壞，全部變成了強(qiáng)層（這個(gè)結(jié)果對(duì)后續(xù)的處理、解釋或反演等都不利）；而本文方法處理剖面上，反射弱層和反射強(qiáng)層保持了原始地震剖面的能量對(duì)比關(guān)系，且原始地震剖面中弱層和強(qiáng)層的分辨率都得到了提高，任何一個(gè)弱層都還存在。這說(shuō)明改進(jìn)后的基于廣義S變換高分辨率處理方法要優(yōu)于反Q濾波方法。

圖1 過(guò)LHA井原始地震剖面及其處理剖面

圖2 對(duì)應(yīng)于圖1剖面的頻譜分析圖

分析圖2可以看到，原始地震剖面的主頻在0～150 Hz之間，經(jīng)反Q濾波和本文方法處理后的剖面主頻都在0～200 Hz之間，頻帶都得到了一定程度的擴(kuò)展。圖2中紅色圓圈部分反映了原始地震剖面頻譜在0 Hz時(shí)其能量為－9 db左右；本文方法處理后的剖面頻譜在0 Hz時(shí)其能量也在－9 db左右；而反Q濾波處理后的剖面頻譜在0 Hz時(shí)，其能量降到了－18 db左右，這說(shuō)明反Q濾波方法在提高分辨率的同時(shí)損失了部分低頻信息，而低頻信息是重要的油氣指示信息，應(yīng)該在提高分辨率的同時(shí)盡可能的保留。因此，改進(jìn)后的基于廣義S變換的高分辨率方法處理的效果明顯優(yōu)于反Q濾波方法。

綜上所述，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的基于廣義S變換的高分辨率方法在提高分辨率的同時(shí)保持了地震剖面的能量對(duì)比關(guān)系，保持了低頻信息和弱層信息不丟失，其處理效果優(yōu)于反Q濾波方法，可以將其用于解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題。

2.2 合成記錄分析

圖3 過(guò)LHA井原始地震剖面及井旁地震道與60 Hz子波合成記錄

圖4 過(guò)LHA井本文方法處理地震剖面及井旁地震道與60 Hz子波合成記錄

圖3、4分別為過(guò)LHA井原始地震剖面、本文方法處理地震剖面及井旁地震道與60 Hz子波的合成記錄。對(duì)比合成記錄可以看到，本文方法處理地震剖面的合成記錄與井旁地震道具有更好的相似性和一致性，吻合程度更高。這說(shuō)明，改進(jìn)后的基于廣義S變換的高分辨率處理是一種提高地震記錄分辨率的有效手段，經(jīng)過(guò)該方法處理后的地震記錄可為今后的高分辨率處理、精細(xì)解釋等奠定基礎(chǔ)。

2.3 反演效果分析

圖5a、b分別為原始地震記錄反演密度剖面和本文方法處理剖面的反演密度剖面（圖中由黃色到黑色表示密度逐漸增大）。從圖中可以看到，本文方法處理剖面的反演密度剖面相比原始地震記錄的反演密度剖面，其地下層位更加精細(xì)、清晰，地層更加連續(xù)，分辨率高，更加符合地下實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造情況，這再次證明了改進(jìn)后的基于廣義S變換的高分辨率處理是一種提高地震記錄分辨率的有效手段。

圖5 過(guò)LHB井反演密度剖面圖

3 結(jié)束語(yǔ)

廣義S變換是一種優(yōu)于小波變換和傅氏變換的地震高分辨率處理方法，具有更好的時(shí)頻局部性，但也存在低頻信息易損失、弱反射層易丟失等問(wèn)題，為此對(duì)基于廣義S變換的地震高分辨率處理方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了新的處理思路。南海流花11－1油田的應(yīng)用效果表明，在提高地震分辨率的基礎(chǔ)上，改進(jìn)后的基于廣義S變換的地震高分辨率處理方法保持了能量的相對(duì)關(guān)系，并使低頻信息沒(méi)有損失和弱反射層沒(méi)有丟失，從而提高了薄層的辨識(shí)能力。

[1] 陳學(xué)華，賀振華，黃德濟(jì).基于廣義S變換的地震資料高效時(shí)頻譜分解[J].石油地球物理勘探，2008，43（5）：530－534.

[2] 金國(guó)平.廣義S變換在地震高分辨率處理中的應(yīng)用[J].石油儀器，2009，23（3）：51－53.

[3] 劉繼承，常正勝.基于廣義S變換的地震高分辨率分析[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2009，28（10）：56－60.

[4] 劉喜武，年靜波，劉洪.基于廣義S變換的吸收衰減補(bǔ)償方法[J].石油物探，2006，45（1）：9－14.

An improved method of sesmic high－resolution processing based on generalized S transform and its application in LH11－1 oilfield

Sun Leiming1Wan Huan2Chen Hui3Feng Quanxiong2He Yumei1
（1.Geophysics Unit，Drilling－Recovery Engineering Institute，CNOOC Energy Development Limited，Guangdong，524057；2.Drilling－Recovery Engineering Institute，CNOOC Energy Development Limited，Tianjin，130012；3.Geo mathematics Key Lab of Sichuan Province，Chengdu，610059）

Compared with the earlier wavelet transform and Fourier transform，generalized S transform is better in time－frequency locality，but is easier to lose low frequency information and to miss weaker reflections.Therefore，the method of sesmic high－resolution processing based on generalized S transform was improved and a new idea of processing was developed.Using this improved method based on generalized S transform，high frequency signals can be extracted and compensateed，and simultaneously low frequency signals are effectively maintained.This improved method was applied in LH11－1 oilfield，resulting in good effects.

high resolution；generalized S transform；improved method；LH11－1 oilfield

＊國(guó)家重大科技專項(xiàng)子專題“流花11－1三維地震高分辨率處理技術(shù)攻關(guān)及生物礁灰?guī)r儲(chǔ)層描述（編號(hào)：2008ZX05024－01－012－2）”資金資助。

孫雷鳴，男，2005年畢業(yè)于成都理工大學(xué)，獲地球探測(cè)與信息技術(shù)專業(yè)碩士學(xué)位，現(xiàn)從事石油勘探地震資料處理、分析研究工作。地址：廣東省湛江市南油特普公司（郵編：524057）。電話：0759－3901023。E－mail：sunlm＠cnooc.com.cn。

2010－08－03改回日期：2010－10－14

（編輯：周雯雯）