薄層反射率反演技術(shù)在地震解釋中的應(yīng)用
——以塔里木盆地先巴扎地區(qū)石炭系小海子組薄儲(chǔ)層識(shí)別為例

廖茂輝,朱定，陳松

(中石化西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

薄層反射率反演技術(shù)在地震解釋中的應(yīng)用
——以塔里木盆地先巴扎地區(qū)石炭系小海子組薄儲(chǔ)層識(shí)別為例

廖茂輝,朱定，陳松

(中石化西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

地震解釋中薄儲(chǔ)層的識(shí)別是非常困難的，特別是在地震資料頻率更低的深層。通常采用高精度地震資料采集、高分辨率地震資料處理等技術(shù)識(shí)別薄儲(chǔ)層及特殊巖性體，但上述技術(shù)非常昂貴、周期長(zhǎng)、效率低。薄層反射率反演技術(shù)是以疊后地震剖面為基礎(chǔ)、分頻技術(shù)為約束，無(wú)需建模、井控的疊后譜反演技術(shù)。該技術(shù)在消除地震子波影響的同時(shí)壓制了高頻端的噪聲，能夠得到高分辨率的反射系數(shù)剖面，提高了地震資料的分辨率，能有效識(shí)別薄儲(chǔ)層。在塔里木盆地先巴扎地區(qū)石炭系小海子組薄儲(chǔ)層識(shí)別中，薄層反射率反演技術(shù)效果顯著，且降低了生產(chǎn)成本。

反射率；薄儲(chǔ)層；反射系數(shù)；譜反演；地震解釋

隨著油氣田勘探開(kāi)發(fā)程度的不斷深入，油氣勘探圈閉類型已從構(gòu)造型轉(zhuǎn)向了低幅度、超薄巖性等領(lǐng)域[1]。識(shí)別薄儲(chǔ)層一直是地震勘探的最高目標(biāo)，也對(duì)地震資料采集、處理和解釋提出了更高的要求。要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)生產(chǎn)成本較大，結(jié)合已有的地震資料和成本控制，用薄層反射率反演技術(shù)識(shí)別薄儲(chǔ)層無(wú)疑是一種有效手段。該技術(shù)是以疊后地震剖面為基礎(chǔ)，忠實(shí)于地震剖面，不引入先驗(yàn)信息，可得到高分辨率的反射系數(shù)剖面。還可將反射系數(shù)剖面與合理的寬帶子波進(jìn)行褶積運(yùn)算，獲得寬頻地震數(shù)據(jù)，為后續(xù)的薄儲(chǔ)層解釋和預(yù)測(cè)提供高分辨率地震基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成波阻抗剖面可對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行更詳細(xì)的描述。該方法在塔里木盆地先巴扎地區(qū)石炭系小海子組(C2x)碳酸鹽巖薄儲(chǔ)層識(shí)別中取得了良好的應(yīng)用效果。

1 技術(shù)原理及過(guò)程

薄層反射率反演(譜反演)是一種采用譜分解技術(shù)來(lái)提高小于調(diào)諧厚度的薄層成像地震處理技術(shù)[2]。該技術(shù)基于褶積模型通過(guò)地震子波把地震剖面轉(zhuǎn)化為反射系數(shù)剖面。反演算法中內(nèi)置了由地震分頻技術(shù)獲取的局部頻譜特征相關(guān)的地質(zhì)約束條件，在拓寬地震頻帶和消除子波影響的同時(shí)，壓制高頻端的噪聲。該反演技術(shù)將各種復(fù)雜的地震信號(hào)干涉現(xiàn)象從原始地震數(shù)據(jù)中消除，得到高分辨率的反射率剖面或體[3]。

反演過(guò)程不需要很嚴(yán)格的假設(shè)條件，也不需要任何先驗(yàn)?zāi)Ｐ停蛘呷魏畏瓷湎禂?shù)假設(shè)、層位約束及井約束[3]，只需輸入有限帶寬的疊后地震數(shù)據(jù)(要求地震數(shù)據(jù)具有較高的信噪比)，即可得到高分辨率的反射系數(shù)剖面或體。具體步驟如下：①準(zhǔn)備疊后地震數(shù)據(jù)，時(shí)窗應(yīng)大于1s(實(shí)際經(jīng)驗(yàn))；②調(diào)整子波參數(shù)(子波長(zhǎng)度、子波個(gè)數(shù)等)，采用統(tǒng)計(jì)方法從地震數(shù)據(jù)中提取精細(xì)的時(shí)變或時(shí)空變子波；③根據(jù)地震剖面調(diào)整合理的信噪比參數(shù)；④采用反褶積技術(shù)從地震數(shù)據(jù)中去除統(tǒng)計(jì)得到的地震子波(采用譜約束下的地震反演方法，約束條件來(lái)源于小波變換的頻譜分解)；⑤生成反射系數(shù)剖面或體。

2 薄層反射率反演技術(shù)與常規(guī)反褶積方法的比較

常規(guī)地震反褶積處理也相當(dāng)于一種濾波過(guò)程，其基本作用是壓縮地震記錄中的地震子波，同時(shí)可以壓制鳴震和多次波，因而反褶積可以明顯提高地震的垂直分辨率[4]。但是，常規(guī)反褶積方法有3個(gè)假設(shè)條件：一是子波時(shí)不變假設(shè)，二是反射系數(shù)序列白色假設(shè)，三是子波最小相位假設(shè)。當(dāng)?shù)卣鹳Y料不滿足最小相位和白噪聲約束條件時(shí)，常規(guī)反褶積方法將不再適用[5]。實(shí)際地震資料中根本不可能滿足上述假設(shè)條件，通常的做法是先用其他方法對(duì)地震資料進(jìn)行改造以滿足上述假設(shè)條件。濾波和反褶積都不改變每個(gè)頻率成分的信噪比[6]，提高有效信號(hào)能量的同時(shí)也在提高噪聲能量。地震資料高頻部分信噪比低，反褶積后的高頻成分如果信噪比小于1，非但不能提高分辨率，反而造成地震剖面面貌變亂，或者說(shuō)制造了“假分辨率”。因此，一般處理人員為了不使地震剖面變亂，提升高頻端的幅度只能適可而止，子波也就只能壓縮到某一程度就不能再改進(jìn)了[6]。

薄層反射率反演技術(shù)假設(shè)條件少，不引入先驗(yàn)信息及外部約束條件，約束條件完全來(lái)自于地震剖面小波變換的頻譜特征。該技術(shù)還能從地震資料中提取時(shí)空變子波，提高地震剖面縱向分辨率的同時(shí)還能有效壓制高頻端的噪聲。該技術(shù)較常規(guī)反褶積方法有明顯優(yōu)勢(shì)。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 工區(qū)概況

先巴扎三維工區(qū)位于巴楚隆起色力布亞斷裂下降盤南緣平臺(tái)區(qū)，區(qū)內(nèi)有巴什托-先巴扎構(gòu)造帶，是巴楚-麥蓋提地區(qū)西段最為有利的油氣聚集區(qū)。區(qū)內(nèi)多口鉆井揭示C2x儲(chǔ)層較發(fā)育，取心見(jiàn)油跡、油斑。從鉆井地質(zhì)分析，C2x內(nèi)幕為溶蝕孔洞-裂縫型儲(chǔ)層，儲(chǔ)層與圍巖的波阻抗有差異，地震反射波在斜坡地區(qū)地層厚度較大時(shí)能識(shí)別儲(chǔ)層，在構(gòu)造高部位地層厚度較小時(shí)不能識(shí)別儲(chǔ)層。因此用分辨率較低的地震資料來(lái)識(shí)別薄儲(chǔ)層存在一定困難。

通常地震波在地層中隨傳播深度增加主頻不斷降低，如果遇到吸收衰減較大的地層或薄層時(shí)，地震反射波損失高頻信息或產(chǎn)生干涉現(xiàn)象形成復(fù)合波，從而對(duì)地層頂、底界面的刻畫變得模糊不易識(shí)別。因此對(duì)薄層的刻畫需要高分辨率的地震資料。

3.2 應(yīng)用效果分析

3.2.1 薄層反射率反演結(jié)果指導(dǎo)地震層位追蹤

圖1 原始地震剖面(a)與薄層反射率反演技術(shù)所得的反射系數(shù)剖面(b)對(duì)比

3.2.2 薄層反射率反演結(jié)果指導(dǎo)儲(chǔ)層識(shí)別

經(jīng)鉆井證實(shí)C2x內(nèi)幕儲(chǔ)層與圍巖存在波阻抗差異，儲(chǔ)層波阻抗略低(見(jiàn)圖2)，斜坡處地層較厚，地震波能識(shí)別地層的頂?shù)捉缑妫跇?gòu)造高部位地層變薄地震波產(chǎn)生干涉現(xiàn)象形成復(fù)合波，地震反射軸為多個(gè)反射界面的綜合響應(yīng)，因而地震波分辨率降低。

圖2 研究區(qū)C2x儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層波阻抗頻率直方圖

1)地震剖面識(shí)別地質(zhì)體。前期認(rèn)為C2x內(nèi)部構(gòu)造低部位、斜坡部位存在異常反射，類似于透鏡體或楔形體(見(jiàn)圖3)，可能為儲(chǔ)層的響應(yīng)特征。根據(jù)地震剖面上的反射異常與地質(zhì)認(rèn)識(shí)布設(shè)探井BT8井和BT9井。通過(guò)薄層反射率反演技術(shù)得到的反射系數(shù)剖面與合理寬帶地震子波褶積合成了地震波形剖面(圖4)。根據(jù)鉆井地質(zhì)資料和新地震剖面分析認(rèn)為：圖3中的透鏡體或楔形體是不存在的，兩者是連通的一套地層；只是在構(gòu)造高部位地層(圖4中的BT4井、BT6井周圍)變薄；原始地震剖面縱向分辨率降低形成復(fù)合波，從而產(chǎn)生“同相軸殲滅”現(xiàn)象，形成假的異常反射體。經(jīng)鉆井證實(shí)，BT8井、BT9井在C2x內(nèi)幕鉆遇的“異常體”與BT6井鉆遇的為同一套地層，該“異常體”是不存在的。

圖3 原始連井地震剖面

圖4 新處理連井地震剖面

2)波阻抗剖面識(shí)別薄儲(chǔ)層。C2x內(nèi)幕儲(chǔ)層較發(fā)育，以溶蝕孔洞為主、裂縫溝通為輔。儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層的波阻抗存在差異，但原始地震剖面分辨率低，不能識(shí)別薄儲(chǔ)層，薄儲(chǔ)層的頂和底都在一個(gè)波谷里(見(jiàn)圖5(a))。新地震剖面分辨率較高，能夠識(shí)別薄儲(chǔ)層的頂和底，薄儲(chǔ)層的頂標(biāo)定在波谷、底標(biāo)定在波峰(見(jiàn)圖5(b))。將井震標(biāo)定結(jié)果與鉆井資料對(duì)比分析，新地震剖面與真實(shí)地層更接近，更容易識(shí)別薄儲(chǔ)層。

圖5 BT6井的井-震標(biāo)定結(jié)果對(duì)比

通過(guò)約束稀疏脈沖反演，把地震剖面轉(zhuǎn)換成波阻抗剖面(圖6)，其更接近于地質(zhì)剖面，對(duì)地層的描述更直觀和詳細(xì)。原始地震反演波阻抗剖面(圖6(a))中C2x內(nèi)幕波阻抗變化不大，儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層的波阻抗值疊置，因此不能通過(guò)波阻抗來(lái)識(shí)別儲(chǔ)層。新處理的地震反演波阻抗剖面(圖6(b))中C2x內(nèi)幕波阻抗是變化的，經(jīng)BT6井標(biāo)定，儲(chǔ)層為相對(duì)低阻抗，圍巖為相對(duì)高阻抗，反演波阻抗與BT6井實(shí)測(cè)波阻抗曲線較符合。因此，新處理的地震反演波阻抗與實(shí)際地層更接近，可以用來(lái)識(shí)別薄儲(chǔ)層。

圖6 原始地震反演波阻抗剖面(a)與新處理的反演波阻抗剖面(b)對(duì)比

新地震剖面之所以能識(shí)別薄地層，區(qū)分真假地質(zhì)體，得益于薄層反射率反演技術(shù)拓寬了地震頻帶，提高了地震主頻。通過(guò)原始地震剖面與新地震剖面頻譜對(duì)比(圖7)發(fā)現(xiàn)，頻譜形態(tài)較為一致，主能量集中在中頻區(qū)域，呈正態(tài)分布，符合一般規(guī)律。

圖7 原始地震剖面頻譜(a)與新地震剖面頻譜(b)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

由于高精度地震資料采集和高分辨率地震資料處理投資成本大、技術(shù)難，不易實(shí)現(xiàn)。在節(jié)約成本的前提下解決薄儲(chǔ)層問(wèn)題，薄層反射率反演技術(shù)不失為一種有效、實(shí)用的手段。實(shí)踐證明，該技術(shù)可提高地震解釋的精度，具有一定的參考價(jià)值，值得推廣應(yīng)用。雖然該技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有一定的局限性，地震剖面的信噪比是制約因素，且縱向分辨率也有極限。

[1]趙繼龍，熊冉，陳戈，等.伽馬擬聲波分頻重構(gòu)反演在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2013，28(4)：1954～1955.

[2]Puryear C I，Castagna J P. Layer-thickness determination and stratigraphic interpretation using spectral inversion：theory and application[J]. Geophysics，2008，73(2)：37.

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[5]于平，趙震宇.勘探地震學(xué)數(shù)據(jù)處理中的三種反褶積技術(shù)[J].世界地質(zhì)，2002，21(2)：181～182.

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[編輯] 龔丹

2016-02-24

廖茂輝(1978-)，男，碩士，助理工程師，主要從事地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作，274630406@qq.com。

P631.44

A

1673-1409(2017)11-0027-05

[引著格式]廖茂輝,朱定，陳松.薄層反射率反演技術(shù)在地震解釋中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(11):27～31.