基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)在識(shí)別海上中深層復(fù)雜疊置砂體中的應(yīng)用研究

史文英，吳其林，方中于，李添才，張興巖

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司物探技術(shù)研究所，廣東湛江524057）

基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)在識(shí)別海上中深層復(fù)雜疊置砂體中的應(yīng)用研究

史文英*，吳其林，方中于，李添才，張興巖

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司物探技術(shù)研究所，廣東湛江524057）

90°相位轉(zhuǎn)換快速高效識(shí)別油氣儲(chǔ)層的方法已經(jīng)在油氣地震勘探界廣泛接受，但地震儲(chǔ)層的調(diào)諧厚度與儲(chǔ)層實(shí)際厚度匹配良好是該技術(shù)應(yīng)用的必要條件之一，這就大大限制了該技術(shù)在中深層中低頻、高速砂泥巖地層中的應(yīng)用。嘗試采用寬頻+逆散射級(jí)數(shù)法的鬼波壓制處理結(jié)合90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)，破解該技術(shù)在中深層應(yīng)用瓶頸。通過利用上述技術(shù)在南海L地區(qū)中深層的2880層復(fù)雜疊置砂體識(shí)別實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用效果良好，較好分辨2880層3套孤立砂體橫向分布和接觸關(guān)系，并為該區(qū)下一步油田開發(fā)提供了依據(jù)。這套組合技術(shù)的應(yīng)用不僅對(duì)該區(qū)油田開發(fā)具有指導(dǎo)意義，同時(shí)拓展了90°相位技術(shù)在中深層目的層勘探層的應(yīng)用，為海上中深層地震資料上快速識(shí)別復(fù)雜疊置砂體提供了一種技術(shù)手段。

90°相位轉(zhuǎn)換；鬼波壓制；寬頻處理；逆散射級(jí)數(shù)

伴隨海上油氣勘探開發(fā)的深入，逐漸由淺層走向中深層，但是伴隨深度的增加，地震波在傳播過程中存在大地吸收和頻散［1］，常規(guī)的“零相位”地震資料并不是真正的零相位資料。因此迫切需要改善地震資料品質(zhì)并尋找到一種能夠快速識(shí)別油氣儲(chǔ)層的方法［1-2］。90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)可以將地震反射波最大振幅提到薄層中心，使地震相位具有巖性地層的意義［3-6］，快速實(shí)現(xiàn)地震阻抗界面向巖性界面轉(zhuǎn)換，為油氣田勘探開發(fā)提供了便利手段［1-3］。

1　工區(qū)地震地質(zhì)概況

在南海的珠江口盆地L地區(qū)中深層的2880層砂體是研究區(qū)主力油層，鉆井鉆遇不同的油水界面，證實(shí)為多個(gè)孤立的砂體。前人基于測(cè)井、錄井、巖芯等資料分析認(rèn)為該層砂體為辮狀河分流河道沉積，河道縱向疊置、橫向上被分流河道間泥巖隔開，但對(duì)這些孤立的河道砂體縱橫向展布認(rèn)識(shí)不清，制約了對(duì)該區(qū)下一步油氣田開發(fā)部署（圖1）。

圖1　過2880層砂體連井地震剖面圖（2880層砂體箭頭所指）

由圖1可知，2880層砂體位于2200ms，地震主頻約為35Hz，地震資料頻帶約為8～60Hz。據(jù)測(cè)井得到的地層砂體層速度為3600m/s，計(jì)算地震的1/4波長(zhǎng)即調(diào)諧厚度在25.7m左右。可以觀察到LF13-9井2880層砂體具有一定的識(shí)別性，整體上可圈定在“透鏡狀”的黑色相位中；而LF10a和L10aH井2880層砂體橫向上似斷非斷，邊界在地震剖面上不易識(shí)別。而據(jù)井上統(tǒng)計(jì)，2880層砂體區(qū)域上厚薄不均，已鉆井的厚度在8.6～22.9m不等，L13-9井砂體厚度為22.9m，L10a井砂體厚度為19.4m（砂巖內(nèi)部含隔夾層泥巖），L10aP井砂體厚度約為20m。

2　90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用存在的問題及對(duì)策

90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)有3個(gè)常見的適用條件，一是地震資料品質(zhì)好，保真保幅信噪比高是其評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)；二是地震儲(chǔ)層的調(diào)諧厚度與儲(chǔ)層實(shí)際厚度匹配良好；三是儲(chǔ)層界面的地震反射特征較為明顯［2］。但本工區(qū)2880層處于中深層，地震資料信噪比低、頻帶變窄（8～60Hz）、主頻不高；同時(shí)中深層砂巖層速度快，在2880層砂體層速度達(dá)3600m/s，進(jìn)一步導(dǎo)致了研究區(qū)地震儲(chǔ)層的調(diào)諧厚度較厚，1/4波長(zhǎng)計(jì)算約為30m，大于研究區(qū)井上儲(chǔ)層實(shí)際鉆遇砂體最大厚度22.9m；另外伴隨地層深度的增加，大地吸收造成地震子波相位畸變也對(duì)直接應(yīng)用90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)帶來隱患。

依據(jù)鉆井認(rèn)識(shí)，將圖1三口井中2880層砂體分布特征進(jìn)行正演模擬。

模擬方法選取單邊放炮自給自收的褶積模型，主頻選取與實(shí)際剖面同一頻帶的窄頻帶原始子波（8～60Hz）和寬頻頻帶子波（4～75Hz），子波均零相位化，避免地震波在傳播過程中存在大地吸收和頻散問題。砂體速度設(shè)置為3600m/s，砂體密度2.53g/cm3，泥巖速度為3590m/s，泥巖密度2.61g/cm3。圖2A中，2880層3個(gè)孤立砂體位于正演模型中部，隔一層泥巖的下部橫向連片砂巖為2900層砂體，背景為一套相對(duì)高阻抗泥巖。圖2B中窄頻帶原始地震子波正演模擬的剖面可知，地震剖面上同相軸能夠反映2880層砂體變化，但砂體邊界不是特別清楚。圖2C為寬頻地震子波90°相位轉(zhuǎn)換的結(jié)果，地震剖面同相軸非常清楚刻畫3個(gè)孤立分散砂體位置。

圖2　地震正演模擬

地震正演研究表明，在寬頻地震子波的條件下，90°相位轉(zhuǎn)換在研究區(qū)目的層具有高效、低成本識(shí)別砂體分布的潛力。

基于這個(gè)認(rèn)識(shí)，筆者嘗試?yán)?0°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行3個(gè)孤立砂體在地震剖面上的精細(xì)刻畫。首先進(jìn)行子波零相位化處理和拓頻提高分辨率處理。原始地震剖面的頻帶范圍8～60Hz，而模型將頻帶范圍拓寬4～75Hz，即低頻由8Hz延拓至4Hz，高頻部分由60Hz拓高至75Hz的頻率，為拓頻帶寬提供了指導(dǎo)。應(yīng)用效果如圖3、圖4所示。圖3可知，窄頻帶地震剖面在2880層目標(biāo)砂體分辨能力上明顯較弱，左側(cè)第一個(gè)紅色箭頭的孤立砂體若隱若現(xiàn)；第二個(gè)和第三個(gè)孤立砂體分布和接觸關(guān)系都不不清。而圖4中，經(jīng)過寬頻帶（子波零相位化+反Q提頻）處理后的地震資料在目標(biāo)砂體的分辨能力明顯增強(qiáng)，但砂體接觸關(guān)系與真實(shí)砂體孤立分布情況還不能完全清晰刻畫。

圖3　窄頻帶地震剖面

圖4　寬頻帶地震剖面

3　基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)

為解決圖3中存在的問題，在保真保幅條件下進(jìn)行子波零相位化+反Q提頻處理后，提高頻寬成+90°度相位轉(zhuǎn)換成為解決該問題的關(guān)鍵技術(shù)。目前針對(duì)淺水海上資料，基于去鬼波技術(shù)的寬頻處理技術(shù)毫無疑問處于先進(jìn)寬頻處理技術(shù)的前列。

國內(nèi)專家學(xué)者在研究去鬼波技術(shù)中提到［1］，在去鬼波處理技術(shù)要求對(duì)地震子波進(jìn)行零相位化處理。本次對(duì)地震子波零相位處理充分考慮了海況因素、大地吸收色散，對(duì)地震子波進(jìn)行了由淺至深的相位變化進(jìn)行了校正。

3.1鬼波產(chǎn)生機(jī)制及類型

在海洋地震勘探中，需要將震源和接收器放置于海平面以下一定深度，由于海水與空氣波阻抗差異較大，兩者之間形成了較強(qiáng)的反射面而構(gòu)成自由表面，使震源處激發(fā)的地震波經(jīng)過該自由表面再向下反射，形成鬼波。鬼波的波形、頻率、視速度等都與一次反射波相似，從而嚴(yán)重干擾一次反射波，降低地震剖面的分辨率，給地震資料反演與地質(zhì)解釋造成很大的困難。

鬼波可以分為以下3種類型，炮點(diǎn)位置產(chǎn)生的鬼波稱為激發(fā)鬼波，接收點(diǎn)位置產(chǎn)生的鬼波稱為接收點(diǎn)鬼波，二者共同產(chǎn)生的鬼波稱為激發(fā)—接收鬼波。

3.2鬼波壓制方法

鬼波壓制是勘探地球物理界研究的重點(diǎn)之一，國內(nèi)外許多學(xué)者在該領(lǐng)域做了頗有成效的研究工作。本文綜合前人研究鬼波壓制方法及效果，采取了逆散射級(jí)數(shù)法的鬼波壓制方法［11］。其具體流程：（1）對(duì)炮集記錄，切除直達(dá)波，得到散射場(chǎng)地震數(shù)據(jù)；（2）選擇合適插值方法實(shí)現(xiàn)近偏移距地震數(shù)據(jù)補(bǔ)償；（3）進(jìn)行地震數(shù)據(jù)規(guī)則化處理，恢復(fù)缺失道、壞道地震數(shù)據(jù)；（4）按照鬼波壓制后的公式進(jìn)行鬼波壓制得到鬼波壓制后的地震數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)效果表明，采用這種方法后，一次波的時(shí)間、振幅、相位都得到很好的恢復(fù)，資料信噪比得到提高（圖5）。

如圖5所示，鬼波壓制后2880層孤立砂體分布及接觸關(guān)系逐漸清晰，左側(cè)紅色第一個(gè)箭頭所指的孤立砂體分布較為清楚（黑色波谷相位）。紅色第二個(gè)箭頭所指的孤立砂體（黑色波谷相位）和左邊沉積體接觸關(guān)系清楚，可見第一個(gè)孤立砂體和第二個(gè)孤立的砂體接觸邊界，呈淡黃色，如左側(cè)第一個(gè)綠色虛箭頭所指。第3個(gè)孤立砂體和中間第二個(gè)孤立砂體接觸關(guān)系邊界有一定顯示，如圖5中右側(cè)綠色箭頭所指，隱約見談黃色邊界。鬼波壓制后的效果明顯較前期子波零相位化+ 反Q提頻后的剖面目的層2880層砂體分辨能力效果有明顯提高。

圖5　寬頻鬼婆壓制后地震剖面圖

3.3基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用效果分析

如圖6所示，基于窄頻帶90°相位轉(zhuǎn)換后的地震剖面在目標(biāo)層2880層孤立砂體分布及接觸關(guān)系有一定改善，但邊界還是不清楚，接觸關(guān)系難以明確。

如圖7所示，基于寬頻鬼波壓制后的90°相位轉(zhuǎn)換地震剖面圖，在L13-9井、L10a井和L10ap三口井上的2880層3套孤立砂體分布及其邊界接觸關(guān)系區(qū)別上較圖4又有明顯的提高。具體表現(xiàn)在2880層的L13-9井上孤立砂體與L10a井上孤立砂體邊界和上下分割關(guān)系較圖4中最左紅色箭頭所指的紅色波形區(qū)分邊界更加清楚。同時(shí)在L10a井上的2880層孤立砂體與L10ap井上的2880層3套孤立砂體邊界較圖4右側(cè)紅色箭頭所指的邊界接觸關(guān)系有一定提高。通過該方法的實(shí)施，理清3口井2880層孤立砂體的分布關(guān)系，為該區(qū)下一步油氣田開發(fā)方案的實(shí)施提供里依據(jù)。

通過圖7和圖6對(duì)比可知，在識(shí)別中深層復(fù)雜疊置砂體時(shí)，基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉(zhuǎn)換的應(yīng)用效果較寬頻鬼波壓制后地震剖面有了明顯進(jìn)步，證實(shí)了該技術(shù)在中深層目的層勘探層應(yīng)用的巨大潛力，為快速識(shí)別中深層目的層砂體疊置和接觸關(guān)系提供了快速高效的手段。

圖6　基于窄頻帶90°相位轉(zhuǎn)換后地震剖面圖

圖7　基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉(zhuǎn)換后地震剖面圖

4　結(jié)論

（1）地震正演研究表明，窄頻帶子波90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)在識(shí)別中深層上識(shí)別孤立砂體分布難度較大，但利用寬頻子波90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)的識(shí)別效果明顯較好。

（2）在海上中深層地震資料進(jìn)行90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)識(shí)別砂體疊置與接觸關(guān)系時(shí)，寬頻+逆散射級(jí)數(shù)法的鬼波壓制處理后地震資料頻帶和主頻提高后，能夠較好解決地震儲(chǔ)層的調(diào)諧厚度與儲(chǔ)層實(shí)際厚度不匹配的問題。

（3）基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)在中深層復(fù)雜疊置砂體識(shí)別的應(yīng)用效果表明，該套組合技術(shù)是實(shí)用有效的，并為該區(qū)下一步油氣田開發(fā)方案的實(shí)施提供了依據(jù)，同時(shí)為類似地震地質(zhì)條件的砂體識(shí)別提高了一種借鑒。

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TE3

A

1004-5716（2016）05-0059-04

2016-01-21

2016-01-22

史文英（1980-），男（漢族），吉林磐石人，工程師，現(xiàn)從事海洋地震資料綜合研究工作。