春光探區地震資料相位差異消除方法及在儲層預測中的應用

宋桂橋

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春光探區地震資料相位差異消除方法及在儲層預測中的應用

宋桂橋

（中國石化油田勘探開發事業部，北京 100728）

春光探區位于準噶爾盆地西北緣，地表以沙漠、戈壁為主，導致采集到的地震資料，即使在精細處理之后，仍與鉆測井資料揭示的儲層分布之間，存在著一些固有的相位差異，且不同時期采集的地震資料之間，也互相存在著一定的相位差異。在這種情況下，當利用地震資料進行儲層預測，或者利用不同時期地震資料進行對比分析時，其結果往往存在誤差。為了消除這種誤差，提出了基于地震子波相位差異的地震資料相位旋轉方法，根據相位差與頻率之間的擬合關系，旋轉其中一套地震資料的相位，使其與另外一套地震資料相位一致，從而為后續的振幅分析提供依據。另外，為了得到準確的儲層分布特征，通過地質模型約束下的約束稀疏脈沖反演技術，對相位旋轉前后的多套地震資料進行儲層預測，對比結果表明，相位校正后的地震資料的波阻抗屬性可以更準確地反映儲層展布特征及油藏動態特征。

春光探區；地震子波；相位；波阻抗反演；儲層預測

野外采集的地震記錄一般可以描述為地震子波與地下反射系數序列的褶積。大量的地震資料處理實踐表明，應用零相位地震子波或最小相位地震子波進行反褶積是提高地震數據分辨率最有效的途徑，因此，常規處理中的反褶積技術絕大多數都基于子波為最小相位的假設。但實際地震子波是混合相位[1-2]，因此，以最小相位子波假設為前提的反褶積后地震子波不是一個脈沖，還存在剩余子波。即使將混合相位地震子波轉換為最小相位地震子波，由于子波長度有限，反褶積后的地震子波還會存在剩余子波。

對于相位估算及校正方法，前人做過大量的研究，通常采取相位掃描等方式進行子波估算及校正[3-5]。這些方法，多是在沒有測井資料的情況下，對地震數據進行相位掃描，進而確定能夠將剩余相位影響降至最低的相位值，并對地震資料進行處理。然而，由于采集條件和地表特征的影響，地震資料有時存在著固有的相位差異，即使經過了相對精確的地震資料處理，仍然存在著相位差異。

對于儲層預測來說，地震反演技術在目前的油氣勘探與開發中起著十分重要的作用[6]，常用的地震反演方法主要有遞推反演、模型反演、地震屬性反演、地震統計學反演等。基于測井地質模型約束的稀疏脈沖波阻抗反演逐漸成為目前生產中常用的方法[7–9]；基于地震資料的多井約束反演技術一直是滾動勘探開發的關鍵技術，其原理是通過地震資料進行井間波阻抗的內插外推，得到地層的波阻抗分布，進而直觀、快速地進行儲層預測和油藏描述。

1 春光探區概況

春光探區位于準噶爾盆地西部車排子凸起，西北部為扎伊爾山，東部為紅車斷裂帶（圖1）。構造格局上，車排子凸起長期處于隆升狀態，整體表現為向東南傾伏的單斜構造，東部和南部則緊鄰昌吉凹陷和四棵樹凹陷兩大生烴凹陷，油源條件較為優越[10-11]。

圖1 區域地質和研究區地震資料范圍

新近系沙灣組是春光探區最重要的油氣勘探層系之一，可細分為沙一段、沙二段和沙三段。由于構造簡單，斷裂不太發育，油藏類型以巖性油氣藏為主，大部分為稀油油藏，還發現了稠油油藏和少量的氣藏。巖心測試和測井資料表明，沙灣組有效儲層的孔隙度為27% ~35%，速度和密度比泥巖低。

春光探區低速度、低密度的儲層段與上覆泥巖之間常形成負反射地震界面，在地震資料上表現為強波谷地震反射，是典型的“亮點”特征。因而地震資料的質量好壞，影響著春光探區儲層預測的精度，春光探區的勘探工作對地震資料品質的要求也越來越高。根據不同地質需求，在2010年和2017年分別采集地震資料，而對兩次采集的地震資料，通過歷年處理，累計達到5套之多。

兩次采集的地震資料均為三維高精度采集地震資料，達到研究區三維地震資料滿覆蓋的要求，面元為10 m×10 m，采樣間隔為1 ms。2010年采集的地震資料A，在常規疊加后的主頻為55~65 Hz，頻寬為10~160 Hz。之后，根據生產中識別薄儲層的需要，經過提頻處理后，地震資料A的主頻達到了70~80 Hz。2017年采集的地震資料B處理后主頻達到了90 Hz。地震資料相位差異也主要存在于地震資料A和B之間，需要根據實際情況分析其差異原因并找出消除差異的方法。

2 地震資料特征

春光探區地表條件導致采集到的地震資料與測井合成地震記錄之間存在著一定差異，主要表現為提取的井旁道地震子波與標準零相位Ricker子波之間存在著差異。另外，不同時期采集的地震資料分別經過精細處理后，相互之間仍存在著一定的差異。

圖2為過W1和W2井不同時期采集的地震剖面對比，可以看到圖中虛線和箭頭處，兩口鉆井均發育儲層，在藍色的曲線中表現為低特征。儲層頂部對應著紅–黃色的波谷地震響應。生產中常常利用這種波谷振幅的分布來進行儲層預測。從圖2中還可以看到，不同時期地震資料的地震響應是有差異的。在兩井目標儲層處，圖2a均為強振幅反射，儲層特征表征準確；圖2b在W1井處為強振幅，而在W2井處為弱振幅，振幅表征儲層不準確。如果考慮到W1井對應儲層段為油層，W2井對應儲層段為水層，且對于“亮點”油藏來說，油層往往比水層具有更強的振幅值，那么反而地震資料B的地震響應特征更準確。這就給油氣生產帶了困惑。

圖2 過W1井和W2井地震剖面

對圖2地震剖面統計地震子波，得到的結果如圖3所示。圖3中將零相位主頻為70 Hz的標準Ricker子波也疊加在一起對比分析，對比表明，兩套地震資料的子波波形相近，頻譜特征也相近。頻譜中，由于拓頻處理，兩者均在100~110 Hz處出現高頻能量補充的現象，兩套地震資料的子波波形與標準Ricker子波相近，說明地震資料處理環節中，對地震子波的改變相近且合理。而兩套地震資料在波形剖面中振幅的差異，則可能是由于采集設備和參數等的差異而形成的。

得到兩套地震資料中多口井的地震子波波形、頻率譜和相位譜，兩套地震資料的子波的振幅譜差異不大，而相位譜則差別較大，且均表現出非零相位的特征。這些相位差異，使得兩個子波波形中負相位旁瓣均有不同程度的變形，與Ricker子波兩側旁瓣對稱的特征明顯不同。這些地震子波的相位差異，是引起地震剖面中波形反射差異的主要原因。

圖3 過W1井和W2井地震剖面的統計子波對比

3 地震子波相位校正方法

由于地震資料之間相位存在差異，當利用地震資料進行儲層預測，或者利用多套地震資料進行對比分析時，其結果往往會存在一定的誤差。為了消除這種誤差，筆者提出了地震資料相位旋轉方法，根據相位差與頻率之間的擬合關系，旋轉其中一套地震資料的相位，使其與另外一兩套地震資料相位一致，使兩套地震資料可以對比分析。這也為后續的振幅分析及波阻抗反演的儲層預測提供依據。

從圖4的地震子波特征來看，主要是子波相位譜存在差異，使得兩套地震資料在描述相同地下儲層時，形成了不同的反射特征。為了使兩套地震資料在反映地下儲層時的特征趨近一致，即去除地震資料采集時存在的固有相位差異，仍需要對其中一種地震資料進行相位校正，從而能夠反映相同的地質特征。

圖4中的子波相位譜則顯示，兩套地震資料之間的相位差隨著頻率的變化而改變。讀取兩者相位角差，并與頻率交會分析，如圖4a所示，頻率100 Hz時，兩者差值最小；頻率低于該值時，相位角差值隨頻率升高而降低；頻率高于該值時，相位角差值隨頻率升高而增加（圖4b）。

圖4 地震子波相位校正方法和校正前后的相位譜對比

通過三次多項式擬合了相位角差值隨頻率變化而變化的函數，如公式（1）所示。利用公式（1）擬合相位角差與頻率關系，得到的相關系數達到0.95以上。

得到相位角差與頻率的擬合關系后，可以對地震資料的相位譜進行修正，使兩套地震資料相位一致。

具體實現步驟如下：

（1）將其中一套地震資料進行頻譜變換，得到公式（2）。一般選擇與零相位差異更大的地震資料進行相位譜變換，這里選用地震資料B進行變換。變換方法可以選常用的頻譜變換，本文選用傅里葉變換進行計算。

（2）將公式（2）轉換形式，可以分別計算振幅譜和相位譜，如公式（3）所示。對公式（3）中的相位譜進行相位轉換，結合公式（1）得到公式（4）。

（3）將公式（4）新計算的相位譜帶入公式（3），然后通過公式（5）的反變換，即可得到相位校正后的地震資料C。

圖5是經過相位譜差值擬合變換后得到的地震資料C與地震資料A、B的剖面對比，目標層的地震資料C和地震資料A的地震反射波形更相近，能夠更好地反映儲層分布。同時也看到，地震資料C振幅譜與地震資料B振幅譜差異較小，仍然保持一致，從而保持了與地震資料A的差異。

這些對比說明，不同時期采集的地震資料，因為采集儀器、參數的差異引起的地震子波相位異常，可以通過擬合相位角差與頻率的關系校正到一致的相位。這種只改變相位譜而不改變振幅譜的方法，只能針對相位差異大而振幅譜差異小的情況。

4 波阻抗反演過程中地震子波相位的影響

圖6是三套地震資料目的層位的振幅屬性以及對地震資料A和變換后的地震資料C提取的最小波阻抗平面屬性。圖中顯示，地震資料A和地震資料B的屬性特征差異較大，特別是在W1井附近的含油氣區域，兩套資料反映的屬性范圍不一致。同時也看到，經過相位調整后，地震資料C的屬性與地震資料A的屬性一致性更好。

圖5 相位變換前后過W1井和W2井的地震剖面對比及地震子波對比

地震資料A的波阻抗屬性平面圖與相位處理后地震資料C的波阻抗屬性平面圖對比反映的儲層邊界范圍更為一致。波阻抗屬性對比圖中還可以看出，部分區域在儲層邊界形態一致的情況下，存在著波阻抗值的細微差異，這些差異可能是在不同年代油藏開發過程中油水變化對波阻抗值的影響所致。因而，利用這些波阻抗值對比分析，能夠排除不同時期地震資料采集過程中的差異，從而反映真實的油藏動態的變化。

圖6 相位變換前后地震資料的振幅屬性和最小波阻抗屬性平面

5 結論

（1）不同時期采集的地震資料，采集儀器與參數的差異可能引起的地震子波相位異常，可以擬合兩套不同時期的地震資料相位譜差異，通過擬合相位角差與頻率的關系將相位校正一致。不過這種只改變相位譜而不改變振幅譜的方法，只能針對相位差異大而振幅譜差異小的情況。

（2）反演過程中，分別使用了多套資料的井旁道地震子波，得到的反演結果就相當于進一步修正了相位差異后的結果。地震資料存在相位異常時，相位校正后地震資料的波阻抗屬性能更準確地反映儲層展布特征及油藏動態特征。

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Phase difference elimination of seismic data in Chunguang area and its application in reservoir prediction

SONG Guiqiao

(Oilfield Exploration & Development Division, SINOPEC, Beijing 100728)

Located in the northwest margin of Junggar Basin, the surface of Chunguang exploration area is mainly covered with desert and Gobi. As a result, even after fine processing, there are still some inherent phase differences between the collected seismic data and the reservoir distribution revealed by drilling and logging data, and there are also certain phase differences between the collected seismic data in different periods. In this case, the reservoir prediction results often have errors when using seismic data for reservoir prediction, or using seismic data in different periods for comparative analysis. According to the fitting relationship between phase difference and frequency, the phase of one set of seismic data is rotated to make it consistent with the phase of another set of seismic data, thus providing a basis for subsequent amplitude analysis. In addition, in order to obtain the accurate reservoir distribution characteristics, the constrained sparseness spike inversion technique under the constraints of geological model is used to predict the reservoir of several sets of seismic data before and after phase rotation. The results show that the reservoir distribution and reservoir dynamic characteristics can be more accurately analyzed by comparing the wave impedance properties of serval seismic data.

Chunguang area; seismic wavelet; phase, impedance inversion; reservoir prediction

1673–8217（2019）02–0044–06

P631

A

2018–10–22

宋桂橋, 高級工程師，1965年生，1988年畢業于中國地質大學（武漢）石油物探專業，現從事物探技術管理、參與重點物探項目技術攻關。

編輯：趙川喜