地震拓頻技術在貝爾凹陷油氣勘探中的應用

任朝發 楊重洋

摘 要：海拉爾盆地貝爾凹陷為斷陷盆地具有斷層復雜，地層較薄，砂體橫向連續性差，縱向儲層巖性變化較大，巖石成分結構差異大的特點，造成該區地震資料分辨率較低，嚴重阻礙了油氣的勘探開發。為了充分利用地震資料認清地下地質情況，解決實際工作中的難題，文中利用地震拓頻技術，即增強高頻弱信號能量，從而提高疊后地震資料的分辨率來解決構造與圈閉的精細識別、刻畫描述問題。實際應用效果表明該技術是開展構造研究，描述構造圈閉，區分油層與火山巖的有效手段，對貝爾凹陷下步勘探具有積極意義。

關鍵詞：貝爾凹陷；砂體；地震拓頻；分辨率；構造研究；構造圈閉

引言

海拉爾盆地位于內蒙古自治區呼倫貝爾盟境內為中、新生代的多旋回、疊合式、斷陷-拗陷型盆地[1-2]，盆地構造演化主要經歷斷陷、斷拗轉換、拗陷以及構造反轉四個演化階段。貝爾凹陷是海拉爾盆地貝爾湖拗陷的次級構造單元，為斷陷盆地，其物源、近物源、相帶窄、相變快的特點，造成砂體橫向連續性差，縱向儲層巖性變化較大，巖石成分結構差異大[3]，并且該區域內小斷裂非常發育，地層局部破碎嚴重，造成地震分辨率低，圈閉不容易識別和落實。為此， 則需要進一步拓展地震資料頻率、提高分辨率、充分挖掘資料潛力，增強對復雜構造的識別能力，以滿足該地區的勘探需求。

目前，提高地震資料分辨率的方法主要有反褶積、時變譜白化、反Q濾波，廣義S變換和高頻拓展技術（HFE）等。不同方法在提高地震資料分辨率上各有優缺點，針對貝爾凹陷的勘探任務與地質條件，文中采用高頻拓展技術，有效地拓寬了該地區地震數據的頻率寬度，提高了分辨率，使地震反射層位的地質意義更明確、地震信息更加豐富，增強對貝爾凹陷復雜構造與地層的識別能力，對貝爾凹陷下步勘探具有積極意義。

1 拓頻方法的技術原理

地震記錄是反射系數序列在頻率空間低頻端的投影，不改變反射系數序列，將頻率空間低頻端的地震記錄反投影到更寬、更高的寬頻帶，也就是說將一個由低頻子波形成的地震數據轉換為由高頻子波形成的地震數據，即可達到拓寬頻帶、提高分辨率的目的。由上述可知，拓頻處理方法可以以歸結為求解如下問題：已知：y（t）=r（t）*w（t）；且r（t），w（t）未知；求解：h（t）=r（t）*w（at），已知a為子波壓縮系數且a>1。方法特點是不需要已知子波，避免了求取子波方法上存在的問題。由于不需要子波，拓頻處理就可以保持地震子波時變、空變的相對關系，保持地震數據的時頻特性和波組特征；大幅度提高分辨率的同時，基本保持地震數據原有的信噪比。根據地震數據的品質，選定合適的a值，求解以上方程，可得到高分辨率地震數據。

2 問題分析與處理流程

針對本次拓頻處理中如何最大限度地拓展高頻有效信號，壓制高頻噪音，以及如何保護好低頻有效信號成分的難點，文中采用以下措施：（1）根據頻率掃描合理設計高截頻參數。（2）充分試驗計算時窗及低截頻參數，最大限度保留低頻信號。主要流程簡述為：（1）對地震資料去噪處理；（2）進行時頻分析；（3）拓頻處理的參數試驗；（4）對地震資料做拓頻處理；（5）對處理結果做質量檢查，達到預期目標則輸出處理結果，否則重復（4）。其中去噪處理和拓頻處理參數試驗兩個環節比較重要。去噪處理采用FOCUS保真去噪，其核心是在不同的信噪級別上實現多次信噪分離和多次去噪，保證每一次去噪的結果對有效信號影響較小，其結果就是信號失真度小，波形自然，做到保真處理。拓頻處理參數試驗中最關鍵的處理參數是子波壓縮程度參數，子波壓縮程度參數直接確定了拓頻的最高頻率，最高頻率永遠小于截止頻率。

3 處理效果分析

圖1為拓頻處理前后效果對比圖，對比拓頻處理前、后的地震資料可以看出，拓頻處理之后，地震資料分辨率顯著提高，頻率平均拓寬了約60Hz，并且基本保持了原始數據的信噪比、相對振幅關系和時頻特性，有很高的保真度。拓頻后由于剖面分辨率得到提高，原來很寬、反射很強的由一個反射軸分為2個，原始剖面中同相軸上下空白的反射區在拓頻剖面上出現反射軸，地震資料展示了更為豐富的地質信息，在原始剖面上不能分辨的薄互層與小斷層都能在拓頻處理后的剖面上清晰地分辨出來，其地質意義更加清晰，為地震地質解釋帶來更多的信息及思考。

4 解釋應用效果分析

貝爾凹陷地區地震解釋通常用相干數據體指導復雜斷塊的精細解釋。相干數據體技術是利用三維數據體在空間上波形特征的相似性變化來解決地質問題的一種地震手段。當地下存在斷層或地層不連續變化時，計算出的相干值是一個較小值或較大值[4]。圖2為拓頻前后沿層相干體切片，從圖可以看出拓頻后地震資料分辨率提高，相干體展示的地震屬性更加清晰。通過瀏覽相干體數據，可快速把握斷裂展布規律，對斷裂展布方向、位置、各級組合方式一目了然。圖3展示了拓頻前后地震數據的剖面特征。從圖上可以看出，拓頻后的地震資料分辨率明顯提高，不僅能夠分辨許多小斷層，而且能夠準確分辨薄儲層。通過剖面與實際井資料的對比，發現剖面所顯示的層位信息與井資料所顯示的實際地質信息完全一致，進一步弄清該地區的構造與地層特征，落實了油藏范圍。所以拓頻后地震資料反映地震屬性更精細，從地震屬性的分析看，由于拓頻后地震數據分辨率提高、地震信息更加豐富，因此可更精細地反映屬性的異常變化，對于構造解釋，儲層預測起到了細致刻畫的作用。

5 結束語

通過對貝爾凹陷地區的地震資料進行的拓頻處理，有效地拓寬了該區三維地震數據的頻帶寬度，提高了分辨率，達到了預期的效果，真正實現了為油氣勘探服務的目的。主要結論如下：（1）高頻地震拓展技術能有效提高地震數據主頻，拓寬有效頻帶，頻率平均拓寬了約60Hz，使地震數據反映的地震信息更加豐富。（2）拓頻后的地震剖面總體分辨率提高，同相軸的地質含義更加明確，為地震地質解釋帶來更多的信息及思考。（3）拓頻后的地震剖面所顯示的層位信息與井資料所顯示的實際地質信息完全一致，地震資料反映地震屬性更精細。

值得一提的是文章所研究的地震資料尚未用于儲層反演，該地震拓頻技術輸出的地震數據是否適用于儲層反演還有待于進一步研究。

參考文獻

[1]張曉東，劉光鼎，王家林.海拉爾盆地的構造特征及其演化[J].石油實驗地質，1994，16（2）：119-127.

[2]張長俊，龍永文.海拉爾盆地沉積相特征與油氣分布[M].北京：石油工業出版社，1995.

[3]王建功，段書府，王天琦，等.貝爾凹陷潛山儲層的地球物理響應特征及勘探方向[J].石油地球物理勘探，2010，45（5）：731-736.

[4]劉軍，侯平，魏茂林，等.大情字井地區高精度三維地展解釋技術及應用[J].石油地球物理勘探，2004，39（1）：50-55.

作者簡介：任朝發（1982-），男，2005年畢業于西南石油大學信息與計算科學專業，現就職于大慶油田勘探開發研究院，工程師，從事地震資料處理解釋一體化研究。