相干技術(shù)在油氣勘探中的應(yīng)用

劉 洋

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010）

相干技術(shù)實(shí)際上是對相鄰地震道空間上的不連續(xù)性進(jìn)行度量，然后分析地震數(shù)據(jù)的不連續(xù)性特征，進(jìn)而識(shí)別地下儲(chǔ)層的各種異常地質(zhì)現(xiàn)象，如斷層、裂縫、火山、河道等。自從1995年美國學(xué)者Bahorich 和Farmer 提出第一代相干技術(shù)以來，經(jīng)過20多年的發(fā)展，該技術(shù)已經(jīng)成為了一種十分普及的地震屬性分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于油氣勘探中的各個(gè)方面，不但可以減少地震資料解釋中的人工經(jīng)驗(yàn)成分，而且可以大幅提高解釋人員的效率，為油氣勘探提供非常有力的技術(shù)支持，從而促進(jìn)油氣勘探的發(fā)展[1—2]。

1 相干技術(shù)的簡介

從基本原理上而言，相干技術(shù)非常簡單、易懂，本質(zhì)上是利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法計(jì)算出地震各道之間的相關(guān)性，突出地震數(shù)據(jù)的不連續(xù)性。目前，相干技術(shù)都是從三維數(shù)據(jù)體出發(fā)，計(jì)算三維空間中的每個(gè)樣點(diǎn)與周圍數(shù)據(jù)的相似性，最終形成一個(gè)相似性數(shù)據(jù)體，基本的計(jì)算公式見式（1）。

式中，t為時(shí)間；為傾角為最大傾角；L為相干時(shí)窗；T和T′為地震道的數(shù)據(jù)對；R為相干系數(shù)。

目前，相干技術(shù)的算法主要有3種：①第一代相干技術(shù)（C1），主要是利用互相關(guān)分析算法，對基準(zhǔn)道與參考道的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而獲得相似性數(shù)據(jù)體。C1計(jì)算效率非常高，但是抗噪性較差，比較適用于地震資料品質(zhì)好，大斷層發(fā)育的工區(qū)；②第二代相干技術(shù)（C2），主要是通過構(gòu)建協(xié)方差矩陣來計(jì)算地震數(shù)據(jù)的相似性。與C1相比，C2的運(yùn)算效率稍慢，但是算法中加入了地層的傾角和方位參數(shù)，抗噪性強(qiáng)，大部分情況下可以使用C2技術(shù)；③C3利用的是本征值分析算法來計(jì)算地震數(shù)據(jù)的相似性。與C1和C2相比，C3的運(yùn)算速度最慢，但其抗噪能力比較強(qiáng)，而且橫向分辨率最好，如圖1所示。

圖1 不同算法的相干體切片對比

2 相干技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)實(shí)際地下存在地質(zhì)異常體時(shí)，地震波在傳播過程中會(huì)出現(xiàn)一些異常波形，導(dǎo)致最終偏移的地震同相軸出現(xiàn)不連續(xù)性，而相干技術(shù)正好可以有效識(shí)別這些不連續(xù)性，因此，地震解釋人員可以使用相干技術(shù)來識(shí)別這些地質(zhì)異常體，如斷裂、裂縫、生物礁、生物礁、河道、以及火山巖體等[1—2]。

2.1 在斷裂解釋中的應(yīng)用

相干技術(shù)可以有效突出斷裂造成的地震不連續(xù)，進(jìn)而準(zhǔn)確地識(shí)別斷裂。相干技術(shù)在油氣勘探中應(yīng)用最多的就是斷裂研究。相干體的剖面和切片可以清晰地描述研究區(qū)斷層的特征，如走向、傾向、傾角等，進(jìn)而有助于解釋人員分析研究區(qū)的斷裂在剖面和平面上的展布規(guī)律，確保斷裂解釋的合理性。相比于傳統(tǒng)的人工地震解釋方法，相干技術(shù)大幅減少了解釋人員經(jīng)驗(yàn)成分，不但可以提高解釋精度，而且可以提高解釋效率，已在各個(gè)油田得到了廣泛應(yīng)用，并取得了非常好的效果。

2.2 在裂縫預(yù)測中的應(yīng)用

當(dāng)實(shí)際地層中存在較少的裂縫時(shí)，由于地震資料的分辨率有限，在地震數(shù)據(jù)上無法識(shí)別這些裂縫。但是，如果是很多裂縫組成的裂縫發(fā)育帶時(shí)，它們在地震數(shù)據(jù)上就會(huì)出現(xiàn)異常。而相干技術(shù)正好可以識(shí)別這些異常，從而間接預(yù)測裂縫發(fā)育帶。利用相干技術(shù)進(jìn)行裂縫預(yù)測具有方法簡單，操作容易、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一定的誤差，因此，在實(shí)際裂縫預(yù)測研究中，解釋人員應(yīng)該綜合利用各種資料和技術(shù)，降低裂縫預(yù)測的多解性和風(fēng)險(xiǎn)，提高裂縫預(yù)測的精度。

2.3 在生物礁識(shí)別中的應(yīng)用

在形成和發(fā)育的過程中，由于生物礁的核部巖性比較單一，使得核部的地震反射特征非常相似。但是，受到海平面升降和海水沖刷的影響，生物礁的邊緣生長規(guī)律不同，使得邊緣的巖性變化非常大。一般情況下，生物礁的圍巖都是正常沉積的海相地層，但是，由于各種因素的影響，如壓實(shí)作用、沉積速度等，圍巖與生物礁接觸的部分巖性差異較大，會(huì)形成比較特殊的地震反射，導(dǎo)致地震波形的變化比較大，同相軸不連續(xù)，因此，可以利用相干技術(shù)來識(shí)別生物礁。

2.4 在河道刻畫中的應(yīng)用

河道是河流沉積體系中非常典型的構(gòu)成單元，一直以來，河道的刻畫和識(shí)別都是解釋人員關(guān)注的重點(diǎn)。在常規(guī)的地震數(shù)據(jù)上，雖然可以識(shí)別一些特征比較明顯的河道，但是河道的總體形態(tài)不清，分辨率較差。但由于河道與周邊的沉積特征具有十分明顯的差異，使得地震振幅大小不同，反射特征有顯著區(qū)別。相干技術(shù)可以突出振幅和反射特征的差異，進(jìn)而可以識(shí)別河道，因此，相比于常規(guī)的地震數(shù)據(jù)，相干技術(shù)可以更清楚、更直觀地刻畫河道。

2.5 在火山巖體識(shí)別中的應(yīng)用

由于火山巖的巖相變化非常快，而且地質(zhì)規(guī)律不明顯，因此，利用常規(guī)的地震數(shù)據(jù)，很難識(shí)別火山巖。但是，火山巖體的內(nèi)部反射比較雜亂，而周圍的地層是連續(xù)性沉積，導(dǎo)致火山巖體和周圍地層的地震同相軸不連續(xù)，而相干技術(shù)可以突出這種不連續(xù)性，在相干切片上，火山巖體表現(xiàn)出十分明顯的弱相干，與周邊的強(qiáng)相干的地層相比，具有十分顯著的差異（圖2）。因此，可以使用相干技術(shù)識(shí)別火山巖體。

圖2 火山巖體相干識(shí)別

3 結(jié)論

在目前的油氣勘探中，相干技術(shù)是一種必不可少的解釋手段。相干技術(shù)具有操作簡單、結(jié)果準(zhǔn)確客觀等特點(diǎn)，可以準(zhǔn)確識(shí)別地震反射同相軸的不連續(xù)性特征，揭示更加隱蔽、更加復(fù)雜、難以解釋的地震特征，進(jìn)而可以清晰地反映各種地質(zhì)異常體，不但可以提高地震資料解釋的精度和速度，而且可以大幅縮短地震解釋的周期。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，解釋人員應(yīng)該綜合其他的方法和資料，減少單一相干技術(shù)的多解性，提高解釋的準(zhǔn)確性，為油氣勘探提供更多的幫助。