組合反褶積在LD地區(qū)薄儲層預(yù)測中的應(yīng)用

李美，趙玉華，王永剛

高斌 （中石油集團東方地球物理勘探有限責(zé)任公司長慶項目部，陜西 西安710018）

許建權(quán) （中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅 蘭州730020）

LD地區(qū)屬于鄂爾多斯盆地西南部巨厚黃土塬區(qū)。表層被巨厚的第四系黃土覆蓋，地震地質(zhì)條件較復(fù)雜，地形起伏劇烈，激發(fā)接收條件差，原始地震資料信噪比很低。該區(qū)2000年以前主要以溝中彎線為主，2003年以后陸續(xù)進行了溝塬連接線采集。2005年以后開展黃土山地直測線和非縱測線地震勘探，剖面品質(zhì)有了大幅提升，取得了較為豐富的地質(zhì)成果。近年來不斷優(yōu)化觀測方式及采集參數(shù)，加大覆蓋次數(shù)，提高了地震波下傳的能量，野外地震資料的品質(zhì)顯著提高。

目前在該地區(qū)已形成了成熟的配套技術(shù)和處理流程，并取得了良好的應(yīng)用效果。但是，該區(qū)勘探程度低，目的層段埋深大，地震波能量弱，地震資料信噪比低，使得地震資料預(yù)測該區(qū)目的層二疊系山西組一段 （Psx1）、石盒子組八段 （Psh8）砂體及含氣性困難較大。因此，筆者開展了該區(qū)精細地震資料處理研究，尤其是目的層段的高分辨率處理方法研究。

1 影響地震數(shù)據(jù)分辨率的因素

影響地震數(shù)據(jù)分辨率的因素主要有以下幾個方面：①地下地質(zhì)因素，即巖石的吸收、表層影響、薄互層結(jié)構(gòu)、層間反射等；②數(shù)據(jù)采集因素，即激發(fā)接收條件、觀測系統(tǒng)設(shè)計、儀器性能等；③數(shù)據(jù)處理與解釋因素，即動靜校正、噪聲衰減、反褶積、偏移、資料解釋等。

LD地區(qū)受地震地質(zhì)條件影響，靜校正問題突出，野外采集的地震資料品質(zhì)較差，折射波、面波等多種干擾嚴重，降低了地震資料的信噪比。在子波相同的條件下，信噪比越低，分辨率也就越低。工區(qū)表層結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜、低降速帶橫向變化劇烈，這種變化將導(dǎo)致不同記錄道的子波特性變化很大，從而影響地震信號最終的分辨率。而巨厚黃土對地震波的能量吸收嚴重，相位發(fā)生畸變，頻率變低，且高頻部分比低頻部分衰減更快，淺層比深層衰減更快，嚴重降低了地震資料的分辨率。

2 提高分辨率的處理思路

針對上述影響因素，將保幅處理貫穿于整個處理過程。做好真振幅恢復(fù)處理，逐步消除與地質(zhì)信息無關(guān)的振幅信息，保持振幅在時間和空間上的相對變化趨勢，以反映地震波在地層中傳播能量的相對變化關(guān)系，即AVO（振幅隨偏移距的變化）響應(yīng)特征。以提高原始數(shù)據(jù)的信噪比為主要目標，為提高分辨率處理提供良好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

李慶忠院士曾指出：信噪比是分辨率的基礎(chǔ)，分辨率是由信噪比所定義的[1]。LD地區(qū)地震資料的顯著特點就是信噪比低，精細的靜校正能夠?qū)崿F(xiàn)信號的同相疊加，在提高信噪比的同時提高分辨率是疊前提高分辨率的前提。

針對LD地區(qū)黃土塬地貌，采用了初至層析反演＋初至波剩余靜校正的方法解決了基礎(chǔ)靜校正問題，再輔以速度分析與剩余靜校正的迭代處理求取剩余靜校正，較好地解決了靜校正問題。噪聲是提高分辨率的最大障礙，它使得利用反褶積方法拓寬頻帶受阻。信噪比越低，反褶積效果越差。而多數(shù)去噪方法具有濾波性質(zhì)，壓制噪聲的同時，也損失了信號的頻率成分，從而導(dǎo)致頻帶變窄，分辨率降低。在有噪聲的情況下，地震記錄的信噪比（Rs/n） 和分辨率（α）通常由下式來定義：

式中：Gs（ω）、Gn（ω）分別為信號和噪聲的譜；ω＝2πf，為圓頻率。如果信號和噪聲是帶限的，式（1）、（2）的積分區(qū)間為帶寬，否則為從式（1）、（2）可以看出，信噪比越高，分辨率也就越高。

反褶積是提高分辨率的主要處理手段。由于信號是帶限的，中頻段能量分布較強，在低頻段和高頻段能量分布較弱；如果噪聲是白噪，反褶積后低頻段和高頻段噪聲將會放大，從而使信噪比降低。從式 （1）、（2）看，當信噪比降低到一定程度時，分辨率會降低。因此，利用反褶積拓寬信號頻帶是受原始信噪比制約的。因此，LD地區(qū)開展疊前保幅去噪是保證反褶積效果的關(guān)鍵。該次研究采用多域多系統(tǒng)組合去噪思路，根據(jù)噪聲和信號在不同頻帶內(nèi)特征不同的特點，采用時頻分析手段分時分頻去噪，不損失有效信號在該頻帶范圍內(nèi)的頻率成分，實現(xiàn)保真去噪，為反褶積提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[1～5]。

3 組合反褶積提高分辨率

一般來說，反褶積的主要目的在于分離子波與反射系數(shù)序列，它的作用有3個方面：一是提高地震剖面的分辨率，以便能對薄層進行分辨；二是對子波和相位進行一致性處理，消除地震剖面橫向上子波、相位的差異；三是對剖面的相位進行處理 （最小相位化或零相位化）。

LD地區(qū)的目的層主要為Psx1、Psh8內(nèi)幕反射。由于黃土塬區(qū)地震資料頻率低、主頻在25Hz左右，單一的反褶積很難把頻率提到夠高，除非是犧牲信噪比。而組合反褶積技術(shù)可以在保證信噪比的前提下逐步提高分辨率。子波處理的目的之一就是要將混合相位的子波歸整到統(tǒng)一的相位。通過波形一致性處理，不僅分辨率有所提高，同時也保持了地震記錄的信噪比，從而做到統(tǒng)一子波、時間對齊和同相疊加。

Psx1、Psh8目的層頻率高、能量弱，極易被上覆和下伏的強能量所淹沒，反褶積方法的選取在提高深層致密薄砂巖儲層的成像精度方面起到了至關(guān)重要的作用。從圖1的攻關(guān)試驗分析，地表一致性反褶積是一種多道統(tǒng)計的反褶積，具有算子穩(wěn)定、抗干擾能力強的特點，它不但具有壓縮子波的作用，而且對子波相位有一定的調(diào)整作用；地表一致性預(yù)測反褶積＋脈沖反褶積使目的層頻率提高，但會導(dǎo)致目的層信噪比降低和假分辨率現(xiàn)象；在兼顧信噪比和分辨率的前提下，地表一致性預(yù)測反褶積＋預(yù)測反褶積優(yōu)于地表一致性預(yù)測反褶積＋脈沖反褶積，但沒有地表一致性預(yù)測反褶積＋Q補償效果好；由于Q補償是一種補償大地吸收衰減效應(yīng)的技術(shù)，它不僅可以補償振幅衰減和頻率損失，使地震剖面的淺、中、深層反射波波形基本一致，中、深層的高頻部分得到加強，頻譜被拓寬，使其恢復(fù)原來的地震波形態(tài)[6]，而且可以改善地震記錄的相位特性，從而改善地震同相軸的連續(xù)性，提高弱反射波的能量和地震資料的信噪比和分辨率。因此，該次研究選用地表一致性預(yù)測反褶積＋Q補償?shù)姆椒ā?/p>

圖2為LD地區(qū)Q補償前后單炮、自相關(guān)及頻譜對比圖，圖3為Q補償前后的疊加剖面對比及合成記錄標定。圖2、3綜合顯示地表一致性預(yù)測反褶積＋Q補償后，地下反射層高頻成分得到恢復(fù)，振幅能量關(guān)系保持良好，子波壓縮效果明顯，分辨率提高，一致性得到加強，與合成記錄符合程度更高。

圖1 LD地區(qū)疊前反褶積方法試驗

由于對子波和反射系數(shù)進行了各種假設(shè)，加上噪聲的影響，疊前反褶積處理后，仍然留下剩余子波影響信號。因此，在疊后需考慮如何消除剩余子波。而改造剩余子波特性是提高分辨率的又一重要途徑。針對LD地區(qū)Psx1、Psh8目的層頻率高、能量弱的問題，疊后采用零相位反褶積進一步提高高頻能量及弱反射。零相位反褶積采用分頻濾波器對輸入數(shù)據(jù)進行濾波，然后利用振幅均衡的手段，把各頻率成分的信號均衡到同一水平上，再相加輸出，從而達到在有效頻率范圍內(nèi)展寬頻帶，并且只改變振幅譜，不改變相位譜，滿足了深層致密砂巖儲層預(yù)測的需求。圖4為LD地區(qū)疊后零相位反褶積處理前、后剖面對比，可見目的層頻率提高、弱能量加強。

圖2 LD地區(qū)Q補償前 （a）、后 （b）單炮、自相關(guān)及頻譜對比

圖3 LD地區(qū)Q補償前 （a）、后 （b）合成記錄標定及疊加剖面段

通過上述研究，針對LD地區(qū)上古生界薄砂體目的層，設(shè)計了提高分辨率的處理流程：反褶積前數(shù)據(jù)→地表一致性預(yù)測反褶積→Q補償→疊后零相位反褶積。

圖4 LD地區(qū)疊后零相位反褶積處理前 （a）、后 （b）剖面對比

4 處理效果分析

為了進一步論證組合反褶積在提高分辨率后同相軸的準確性，將時深標定后的M井投影到測線上。從圖5可見，Psq5、Psx1、Psx2、Psh7和Psh8同相軸都比較清晰，尤其是Psx1、Psh8和Psq5的橫向分辨率都明顯提高，更容易追蹤，提高了Psh8和Psx1致密砂巖的刻畫能力，且與合成記錄符合更好，沒有出現(xiàn)假頻。地震資料成像精度顯著提高，主頻由以往的30Hz左右提高到35～40Hz，突出了深層致密薄砂層的反射特征。

圖5 LD地區(qū)組合反褶積處理效果分析

5 結(jié)語

筆者主要從LD地區(qū)靜校正問題突出、信噪比低、分辨率低的難點出發(fā)，闡述了信噪比是提高分辨率的基礎(chǔ)這一觀點，指出保幅處理應(yīng)貫穿于致密砂巖地震資料處理的過程中，在逐步提高信噪比的基礎(chǔ)上，形成了一套針對該區(qū)深層致密砂巖儲層預(yù)測目標的疊前、疊后組合反褶積技術(shù)，成果數(shù)據(jù)主頻由以往的30Hz左右提高到35～40Hz，使上古生界薄砂體儲層的預(yù)測精度由以往的12m提高到8m左右，突破了LD地區(qū)黃土塬地震勘探的技術(shù)瓶頸。

[1]熊翥 .復(fù)雜地區(qū)地震數(shù)據(jù)處理 [M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.

[2]李慶忠 .走向精確勘探的道路 [M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[3]熊翥 .地震數(shù)據(jù)精細處理 [M].北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[4]余景奎 .提高分辨率處理的幾種途徑 [J].特種油氣藏，2005，12（5）：38～41.

[5]俞壽朋 .高分辨地震勘探 [M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[6]嚴紅勇，劉洋 .地震資料Q值估算與反Q濾波研究綜述 [J].地球物理學(xué)進展，2011，26（2）：606～615.