基于解釋目標的資料評價及量化優(yōu)選技術

閆玉莎，張志林

(1.中石化石油工程地球物理有限公司華東分公司 江蘇 揚州 225000; 2.中石化石油工程地球物理有限公司勝利分公司 山東 東營 257086)

0 引 言

勝利油田2014年木參1井三維空間采樣密度大，覆蓋次數(shù)高，工區(qū)西南部山前帶區(qū)域單炮信噪比較低，基本看不到有效信息，但經(jīng)過高覆蓋多次疊加之后的地震剖面上，山前帶區(qū)域地震資料信噪比較高，高陡構造反射特征清楚，目標層反射信息豐富，完全滿足后期解釋目標的需求，這就資料現(xiàn)象打破了傳統(tǒng)地震資料評價標準，以往統(tǒng)一要求“視覺上”高信噪比的原始資料是否科學？

到底什么樣的地震資料是好資料，諸多學者都進行了探索和研究，隨著近年來的高空間采樣和可控震源高效采集存在一些不同看法[1]。以往在采集資料評價中，無論是何種地質(zhì)目標，統(tǒng)一從主頻、能量和信噪比等方面來評價資料好與壞，而從未評價資料對地質(zhì)體的分辨力和解釋目標需求來評價資料優(yōu)劣[2-3]。該文以木參1井三維實際資料為基礎，從后期解釋目標需求角度出發(fā)，通過研究資料主頻、頻寬、高頻、低頻、主旁瓣比值等不同頻率成分對分辨力的影響以及不同油氣藏對頻率成分的需求來評價資料，并通過正演模擬和實際資料相結合，獲得分析結論，最終建立新的地震資料評價標準，為本質(zhì)上，而不是“視覺上”提高野外原始資料品質(zhì)提供借鑒[4]。

1 頻率成分對分辨力的影響

地震分辨力是指區(qū)分兩個靠近物體的能力，地震分辨力只決定于子波特性，與地震資料信噪比無關。

地震子波波形與主頻、低頻、高頻、絕對頻寬、倍頻程以及主旁瓣比值6個因素有關，如圖1所示。

絕對頻寬：B=f2-f1

圖1 木參1井典型斷層模型及兩種不同子波偏移剖面

倍頻程：log2(Fh/F1)

在理論上，絕對頻寬大、倍頻程大的子波旁瓣少，旁瓣振幅小，子波形態(tài)好，分辨力高，但要結合解釋目標需求主要頻段才有實際指導意義。在絕對頻寬相等，倍頻程增大，旁瓣減少，分辨力增加， 針對倍頻程相同，絕對頻寬增大，相對于對子波進行波形縮小，提高分辨力。在頻率成分方面，缺少高頻，薄層描繪過胖沒有棱角，分辨力低，在高頻端，增加頻帶寬度，能減小子波主瓣寬度，更易分離兩個地震同相軸，縱向分辨力增強，對薄層解釋有利。缺少低頻，子波旁瓣明顯增多，低頻端，增加頻帶寬度，可以減小子波旁瓣振幅，減小相鄰同相軸間干涉的可能性，橫向分辨力增強，對斷層、復雜構造解釋有利。

2 不同解釋目標對頻率成分的需求

2.1 復雜構造油氣藏的需求

斷層附近產(chǎn)生的斷面波、繞射波等往往呈現(xiàn)低頻、低速特征，針對斷層發(fā)育的構造油氣藏，低頻信息對提高分辨率非常重要，特別在最后復雜斷層或高陡構造偏移歸位時，如果缺少了繞射波、斷面波等這些低頻信息，就不能很好對斷面信息和接觸關系就行歸位，斷層接觸關系模糊，成像效果差，無法滿足精細解釋的需求[5]，因此針對類似的構造油氣藏，在向高頻展寬的同時，重在強化低頻，無論是野外激發(fā)、接收上還是關鍵處理技術上，都要盡可能的保留低頻信息。

為了進一步強調(diào)低頻的重要性，建立了一個典型的正斷層模型，如圖1(a)所示。選取兩種子波激發(fā)進行激發(fā)模擬，這兩種子波中頻和高頻信息相同，主要區(qū)別在于子波2低頻5 Hz以下信息相對于子波1急劇減少。圖1(b)和圖1(c)為兩種子波最終的偏移剖面，從中可以看出，淺層構造相對簡單，對低頻依賴較輕，子波2相對子波1在有效反射層能隱約見到缺少低頻引起的旁邊干涉；中層對低頻信息依賴逐步增加，子波2目標層下面能較清楚見到旁瓣引起的干擾軸；深層對低頻信息依賴大，而且，繞射波隨著深度的增加更加嚴重，子波2由于缺少低頻信息，反映斷層特征的繞射波、斷面波不能有效歸位，導致斷層附近出現(xiàn)多個干擾軸，斷層接觸關系模糊，成像效果差，而子波1由于有充足的低頻信息，各種斷面信息得到有效的歸位，斷層接觸關系明確，成像效果好，能夠滿足精細解釋的需求。

2.2 巖性油氣藏的需求

針對儲層較薄巖性油氣藏，高頻信息對提高分辨率非常重要，如果沒有足夠的高頻信息，就不能對目標層進行精細的描述，比如S1井志留系柯坪塔格組1 600～2 200 ms，高頻達到4～70 Hz(4個倍頻程)能夠清楚的見到8個以上反射同相軸，高頻信息4～46 Hz(3個倍頻程)只能模糊的見到4個同相軸，無法滿足解釋目標的需求。

為了進一步強調(diào)低頻的重要性，建立了一個多個薄層的地質(zhì)模型。選取30 Hz、70 Hz和120 Hz三種主頻的進行單炮記錄模擬，從中可以看出，缺少高頻的主頻30 Hz，分辨力低，反射特征模糊，在主頻為60 Hz，最高頻率達到120 Hz，反射特征有了較大的改善，如圖2所示。

圖2 薄層典型地質(zhì)模型及不同主頻單炮模擬記錄

3 基于解釋目標資料定量評價及量化優(yōu)選方法

3.1 資料定量評價方法

2014年木參1井三維屬于斷層發(fā)育的構造油氣藏，該區(qū)年度地質(zhì)任務不但需要查清木壘北凹陷復雜構造帶總體構造形態(tài)及斷裂體系特征，而且要得好得好侏羅系-石炭系各層地震反射，落實各類圈閉發(fā)育情況。在解釋上，不但強化低頻信息，對剖面信噪比和縱向分辨率也有較高的要求。

1)針對目標層選取合適窗口進行常規(guī)的主頻和頻帶寬度分析，并結合正演模型和子波特征，對目標層分辨率進行定量計算。

2)結合剖面主要目標層地震子波功率譜特征參數(shù)，對剖面淺、中、深目標層進行子波主旁瓣量化分析，定量確定每一個目標層的成像效果，從定量中可以看出整理目標層成像效果較好，其中三疊系成像效果最好，深層石炭系成像效果稍差，但沒有本質(zhì)的差別。

3)結合地震剖面和井資料對目標層進行合成記錄法資料品質(zhì)評價分析，驗證地震資料淺、中、深主要目標層與合成地震記錄是否匹配良好，分析其中的差異。

4)對合成記錄進行處理，利用15 Hz、20 Hz、30 Hz、60 Hz等不同頻率剖面與原始剖面進行匹配，利用井資料合成記錄對頻譜特征進行對比，識別地層，并對地震資料分辨率進行驗證。

5)通過已知井標定，綜合地震反射特征、時頻譜特征譜對比以及測井對比，識別頂?shù)酌妫瑢δ繕藢雍穸冗M行量化。

3.2 基于解釋需求的采樣密度量化優(yōu)選技術

常用的道密度計算公式：

(1)

覆蓋次數(shù)與疊加效果有關，覆蓋次數(shù)越高則疊加剖面信噪比越高。偏移成像效果與采樣密度有關，即面元越小，成像精度越高。從以上公式和理論分析中得出，采樣密度大小主要由覆蓋次數(shù)和面元兩個方面決定。覆蓋次數(shù)增加，疊加剖面的信噪比越高；面元越小，地震子波主瓣與旁瓣振幅值比值越大(成像效果越好)，面元大小與偏移成像效果有關。因此，可以將采樣密度公式轉換成信噪比與子波主瓣與旁瓣之比的函數(shù)。

(2)

實際資料分析：在相同面元情況下，進行了覆蓋次數(shù)與信噪比實際資料分析。抽稀排列進行30次、60次、90次、120次、150次、180次、210次、240次、270次、300次、330次、360次12種退化觀測系統(tǒng)不同覆蓋次數(shù)進行分析。

選取了同一測線的不同目的層深度(0.8～1.3 s，1.6 ～ 2.2 s)2個時窗的信噪比統(tǒng)。

從中可以看出，當淺層山前帶有效覆蓋次數(shù)達到184(588 800)次以后，信噪比還有加大的改善空間，有效覆蓋次數(shù)超過350(1 120 000)次以后變化不明顯。深層石炭系需要有較大的覆蓋次數(shù)來增加信噪比，當有效覆蓋次數(shù)達到300次(960 000)以后，信噪比改善不大，如圖3所示。

圖3 研究區(qū)高陡區(qū)剖面及淺、中深層有效覆蓋次數(shù)與信噪比關系

針對工區(qū)高陡區(qū)地震資料，抽取不同的觀測方式，對剖面淺、中、深目標層進行信噪比和子波主旁瓣量化分析，并擬合變化趨勢線，確定目標層的最佳觀測方式成像效果，從而對不同采樣密度資料品質(zhì)進行量化評價，確定最佳采樣密度，指導觀測系統(tǒng)設計，如圖4所示。

圖4 木參1井三維不同觀測方式目標層信噪比和主旁瓣定量分析及擬合公式

根據(jù)以上方法和前面擬合的公式得出采樣密度經(jīng)驗公式：

高陡區(qū)：

采樣密度淺=0.753(S/N)9.88×Lf2.62

采樣密度中深= 0.068×(S/N)12.04Lf3.17

根據(jù)上述總結的公式，由解釋人員給出目標信噪比(S/N)與子波主瓣/旁瓣(Lf)的值，這樣可以量化計算一個采樣密度范圍，以此來指導觀測系統(tǒng)設計。

4 應用效果分析

從木參1井三維地震剖面斷層處低頻端信息看，新采集的資料相對老資料低頻信息更加充分，5 Hz以下頻率成分經(jīng)過采集和處理之后得到很好的補充，橫向分辨力強，斷裂系統(tǒng)清晰，石炭系及下覆地層信息更豐富;石炭系及以上的縱向分辨力也有較大的提高,層間信息豐富清晰，目標層解釋能力提高，如圖5所示。

圖5 木參1井區(qū)新老剖面對比

5 結論與認識

1)不同頻率成分對地震資料后期不同解釋目標有著各自的作用，低頻成分對斷層發(fā)育的構造油氣藏作用較大，高頻信息對薄層巖性解釋有利。

2)常規(guī)頻率分析結合定向濾波、時頻分析、分辨率計算以及合成地震記錄可以科學地評價地震資料品質(zhì)。

3)合成地震記錄是驗證地震資料分辨力和整體反射特征是否符合地質(zhì)規(guī)律的重要依據(jù)，結合地震反射、頻率分析可以對資料品質(zhì)進行追蹤評價。

4)擬合提取的采樣密度計算公式是科學的，模擬分析和實際資料應用對它進行了充分驗證,可以在該區(qū)進行應用甚至逐步推廣到類似工區(qū)，指導觀測系統(tǒng)設計。

5)開發(fā)的地震成像的觀測系統(tǒng)評價軟件首次嘗試對目標層成像效果進行量化計算，效果較好，可以在實際應用中進行推廣和完善。