地震資料的保真性分析與檢驗

董臣強，尚新民，劉立平

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京），北京 100083；2.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院，山東東營 257022）

對地震資料的“保真性”一詞，一直沒有很清晰的定義。我們認為，撇開地震資料分辨率的原因，地震資料的保真性可以簡單理解為地球物理空間地震反射特征與地下地質(zhì)體實際形態(tài)的相似性，相似性越好，地震資料的保真性越好。

對于地震資料保真性的分析，林繼武［1］提出利用自動濾波技術(shù)和自動頻率補償技術(shù)進行以儲層為目標的地震資料保真處理，在提高分辨率和信噪比的同時有望保持原始信息的真實性；王西文等［2］針對地層巖性圈閉識別和評價對地震資料的要求，采用地表一致性反褶積和單道預(yù)測反褶積組合的方法解決地震資料連片處理中的相對保幅問題。這些學(xué)者都是從處理技術(shù)應(yīng)用的角度對地震資料的保真性進行探討和分析。我們則通過實際三維地震資料的地質(zhì)解釋對比，更為直觀地分析地震資料保真性的影響因素，并探討檢驗地震處理成果資料保真性的依據(jù)和辦法。

1 問題的提出

研究區(qū)位于準噶爾盆地腹部地區(qū)的D1—D2井區(qū)，構(gòu)造單元上隸屬于阜康凹陷東部斜坡帶，地下地質(zhì)構(gòu)造簡單。由侏羅系頭屯河組底界構(gòu)造圖（圖1）可見，該區(qū)呈現(xiàn)西南低、東北高的單斜形態(tài)；沉積地層為砂、泥巖互層，砂地比為25%左右；砂巖儲層呈現(xiàn)下粗上細的正旋回結(jié)構(gòu)，為河道砂巖的典型沉積特征。

圖1 D1和D2井區(qū)侏羅系頭屯河組底界構(gòu)造平面分布

2003年9月，D1井在侏羅系頭屯河組4 871.2～4 873.0m井段發(fā)現(xiàn)了1.8m 的高壓油層，中途測試獲得高產(chǎn)油氣流，折算原油產(chǎn)量84.3m3／d，天然氣產(chǎn)量48 675m3／d，取得了重要突破。為此，2004年部署了D1井并采集了三維地震資料，并基于該三維資料部署了評價井，但沒有取得預(yù)期效果。2012年，受到鄰區(qū)河道油藏勘探經(jīng)驗的啟發(fā)，在D1井三維的東北部探區(qū)部署了D2井并采集了北三維地震資料。該三維地震資料在侏羅系頭屯河組反映出眾多的曲流河道沉積體特征，而且這些河道砂體在層位地震切片上有向D1井三維區(qū)內(nèi)延伸的趨勢。然而，之前在D1井三維區(qū)內(nèi)并沒有發(fā)現(xiàn)河流相砂體反射特征，于是聯(lián)想到D1井三維地震資料是否存在保真性不夠的問題，進而影響到了該資料的解釋及地質(zhì)認識。

2 兩期三維地震資料特征的差異

D1井勘探突破的同時也帶來了研究課題。埋深達到4 871m 的巖性油藏，首先要解決的問題就是巖性體的識別與描述。理論上，該深度砂體厚度的識別極限在15～20m，而發(fā)現(xiàn)的油層僅1.8m，對地震資料分辨率有著極高的要求。為了盡可能地識別薄油層，D1井三維地震資料處理過程中只能不斷提升高頻信號，最大限度地提高地震資料分辨率。

圖2是2004年處理的D1井三維與2012年處理的D2井北三維重合部分的地震剖面（紅框內(nèi)為頻譜提取范圍）及其各自對應(yīng)的頻譜，可以看出，D1井三維資料的頻帶寬度為10～70Hz，D2井北三維資料的頻帶寬度為8～45Hz，即D1井三維的高頻成分在處理過程中被拓寬了25Hz。反映到地震剖面上，兩塊三維資料整體面貌相似，但明顯可見D1井三維地震資料視分辨率較高。同時也可以發(fā)現(xiàn)，在侏羅系頭屯河組地層（圖2中紅框范圍），D1井三維地震資料由于較高的分辨率使得地震波能量強弱變得均一，失去了D2井北三維中的地震波能量變化明顯、反映出較多的短軸狀強反射的特點。這些短軸狀強能量反射波，經(jīng)后期鉆井證實，就是D2井北三維區(qū)目前的主要勘探對象——曲流河道砂體的地震響應(yīng)。

圖2 D1井三維（a）與D2井北三維（b）地震剖面及其頻譜

圖3 D1井三維（左）與D2井北三維（右）成果資料（局部）沿層切片拼接

由D1井三維和D2井北三維成果資料重合部分對應(yīng)的層位切片（圖3）上可見，D2井北三維探區(qū)區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)出河道縱橫交錯的地震響應(yīng)特征，且有多條河道具有向D1井三維探區(qū)內(nèi)延伸的趨勢；而D1井三維探區(qū)內(nèi)的反射能量特征發(fā)散而雜亂，沒有明顯的地質(zhì)沉積體平面形態(tài)的地震響應(yīng)顯示，說明D1井三維成果資料的屬性特征與區(qū)域上大的沉積規(guī)律是不一致的，不能較為真實地反映該區(qū)目的層的主要沉積特征。由此可見，D1井三維地震資料最大限度的提高分辨率處理，其結(jié)果是降低了地震資料的保真性。

3 兩期三維地震資料的保真性分析

為了探究兩期三維地震資料存在差異的原因，從資料采集和處理的各個環(huán)節(jié)進行全面分析。

從2003年采集的D1井三維與2012年采集的D2井北三維觀測系統(tǒng)和采集參數(shù)（表1）對比來看，兩期資料采集的最大偏移距、道距、炮排距等參數(shù)基本一致；但D1井三維采集的接收線距、炮點距、最大非縱距及束線距較大，因此采集方位角也更寬。

表1 兩期三維地震資料采集參數(shù)

從兩期三維施工不同觀測系統(tǒng)采集到的單炮記錄對比來看（圖4），兩期資料在頻率上基本一致；由于地表條件的差異，D1井三維資料表現(xiàn)出的信噪比稍高。

從兩期資料的處理流程（圖5）上分析，在疊前處理部分，兩期資料均采用地表一致性反褶積8ms步長處理。從D1 井三維與D2井北三維的疊后拼接純波剖面（圖6）上看，由于分別處理，除了存在部分時差及信噪比差異外，兩期資料面貌基本一致，疊前處理步驟對兩期資料影響不大。

在D1井三維資料疊后處理過程中，針對薄油層識別的高目標和高要求，采用了大量的提頻與去噪處理技術(shù)來提高資料分辨率，包括疊后反褶積、反Q濾波、疊后頻率加權(quán)、τ－p濾波等技術(shù)手段［3－6］，其中疊后頻率加權(quán)、τ－p濾波對資料保真性影響明顯。在D2井北三維資料處理時，基于已有資料的頻帶范圍，在不影響河道成像的基礎(chǔ)上，疊后僅采用了藍色濾波處理技術(shù)［7－8］來適當(dāng)提高分辨率，在提高頻率的同時較好地保持了振幅特征。

由上述對比分析可知，兩期三維地震資料處理過程中的差別主要集中在疊后針對提高分辨率的處理上，這也是導(dǎo)致D1井三維地震資料保真性下降的原因所在。合理的地震資料高分辨率、高信噪比、高保真度處理，應(yīng)是在提高分辨率與信噪比的同時，確保地震資料能夠如實地反映出地質(zhì)沉積體的地震反射特征。因此，在地震資料處理工作中應(yīng)該充分分析原始地震資料品質(zhì)，設(shè)計出針對性的處理方案，不能片面強求地震資料的高分辨率與高信噪比。

圖4 D1井三維（a）與D2井北三維（b）單炮記錄及頻譜

圖5 D1井三維（a）與D2井北三維（b）地震資料處理流程

圖6 D1井三維（左）與D2井北三維（右）疊后拼接純波剖面

4 地震資料保真性處理效果檢驗

既然疊前處理步驟對兩期資料影響不大，我們認為就可以應(yīng)用純波資料的屬性特征來檢驗最終成果資料的處理效果。

純波資料是地震資料處理的中間成果，它只經(jīng)過了疊前處理的疊加或偏移處理，沒有經(jīng)過疊后的提頻、去噪等處理流程，較好地保持了原始地震資料的品質(zhì)與特征。純波資料用于實際解釋會受到噪聲的干擾和分辨率的限制，因此地質(zhì)綜合研究過程中不可能普及應(yīng)用。但該中間成果完整地保留了原始資料特征，它所呈現(xiàn)出的地震屬性形態(tài)雖然不夠清晰，但可信度卻是較高的，因此可以利用純波資料的屬性特征來檢驗最終處理成果的保真程度。只要最終成果資料的宏觀屬性特征沒有偏離純波資料，兩者反映的地質(zhì)體特征較為一致，就可以認為最終成果資料的保真性較好；否則保真性較差，需要重新進行處理。因此，純波資料的屬性特征是檢驗后期資料處理保真效果的重要手段之一。

圖7是D1井三維純波資料與D2井北三維成果資料（局部）的沿層切片對比結(jié)果。由圖7可見，在D1井三維區(qū)內(nèi)的純波資料切片上，反映出了D2井北三維區(qū)內(nèi)多條河道地震響應(yīng)向西的延伸軌跡，即使沒有D2 井北三維層位切片的對比，也可以看出河道響應(yīng)的蛇曲狀形態(tài)。由此也證實了D1井三維資料是由于疊后大幅提頻處理導(dǎo)致其保真度出現(xiàn)了較大的下降。

按照D2 井北三維地震資料的處理流程，對D1井三維資料的部分束線進行了重新處理，選取覆蓋次數(shù)較高（110次）的Inline1687 線進行重處理前、后的效果對比（圖8）。與老資料（圖8a）相比，重新處理后的剖面（圖8b）上波組特征活躍，層間信息豐富，河道特征刻畫明顯，成像效果較好。

圖7 D1 井三維純波資料（左）與D2 井北三維成果資料（右）沿層切片拼接

圖8 D1井三維Inline1687線老地震剖面（a）與重新處理后的地震剖面（b）

5 結(jié)束語

通過D1井三維與D2井北三維地震資料的處理流程與處理效果對比可以看出：

1）根據(jù)地震處理成果資料的頻譜及分辨率難以判斷地震資料的保真性，因為頻譜的拓展范圍及分辨率的提高幅度不能真實反映資料品質(zhì)。以前處理的D1 井三維資料的頻帶較寬，分辨率亦較高，但保真性下降，而實際工作中往往會被誤認為處理效果較為理想。

2）在地震資料的后期處理過程中，提頻是一項主要的處理流程，但過分地強調(diào)提高地震資料的分辨率必然會導(dǎo)致保真性受損，并影響到勘探認識的差異。D1井三維區(qū)由沒有河道反射特征到處理出河道反射特征，充分說明了后期適當(dāng)提頻處理的重要性。

3）在地震資料的處理過程中需要地質(zhì)解釋人員的充分參與，通過多套中間資料尤其是與純波資料的對比分析，確保最終成果資料分辨率與保真性的有機統(tǒng)一。其中純波資料所反映出的平面屬性特征，是檢驗后期提頻地震資料保真性的重要依據(jù)。

［1］林繼武.儲層目標地震資料保真處理新技術(shù)［J］.中國海上油氣（地質(zhì)），1994，8（1）：66－70 Lin J W.New methods in seismic dada fidelity processing for reservoir objectives［J］.China Offshore Oil and Gas（Geology），1994，8（1）：66－70

［2］王西文，趙邦六，呂煥通，等.地震資料相對保真處理方法研究［J］.石油物探，2009，48（4）：319－331 Wang X W，Zhao B L，Lv H T，et al.Study of relative fidelity processing of seismic data［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2009，48（4）：319－331

［3］胡中平.塔中地區(qū)地震條件分析及采集處理方法探討［J］.勘探地球物理進展，2002，25（1）：1－4 Hu Z P.Analysis of seismic condition and acquisition ＆processing research in Tarim Basin［J］.Progress in Exploration Geophysics，2002，25（1）：1－4

［4］邱天林.沙漠地區(qū)地震資料處理方法研究［J］.石油物探，2004，43（5）：458－461 Qiu T L.Seismic processing for data from desert［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2004，43（5）：458－461

［5］曾慶才，李琛.沙漠地區(qū)地震資料處理方法研究［J］.石油物探，2003，42（3）：406－409 Zeng Q C，Li C.Study of processing method for seismic data from desert［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2003，42（3）：406－409

［6］郭廷超，安新社，吳桂林.高分辨率處理方法及其在準噶爾盆地的應(yīng)用［J］.勘探地球物理進展，2002，26（3）：220－224 Guo T C，An X S，Wu G L.Application of high resolution data processing methods in Junggar Basin［J］.Progress in Explortion Geophysics，2002，26（3）：220－224

［7］唐文榜，劉來祥，樊佳方，等.地震可檢測性分辨率研究［J］.石油物探，2012，51（2）：107－118 Tang W B，Liu L X，F(xiàn)an J F，et al.Research on seismic detectable resolution［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（2）：107－118

［8］王維強，楊國權(quán).基于EMD 與ICA 的地震信號去噪技術(shù)研究［J］.石油物探，2012，51（1）：19－29 Wang W Q，Yang G Q.Random noise denoising technique based on EMD and ICA［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（1）：19－29

［9］唐湘蓉，蔡涵鵬，賀振華.地震波高頻信息在薄層砂體預(yù)測中的應(yīng)用［J］.石油物探，2012，51（3）：244－250，279 Tang X R，Cai H P，He Z H.Thin－bed sand body prediction based on seismic wave high－frequency information［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（3）：244－250，279

［10］趙波，俞壽朋，賀振華，等.藍色濾波及其應(yīng)用［J］.礦物巖石，1998，18（增刊）：216－219 Zhao B，Yu S P，He Z H.Blue filter and its application［J］.Journal of Mineralogy and Petrology，1998，18（S1）：216－219

［11］陸基孟.地震勘探原理［M］.東營：石油大學(xué)出版社，1993：61－71 Lu J M.Principle of seismic prospecting［M］.Dongying：Uinversity of Petroleum Press，1993：61－71

［12］范廷恩，胡光義，余連勇，等.切片演繹地震相分析方法及其應(yīng)用［J］.石油物探，2012，51（4）：371－376 Fan T E，Hu G Y，Yu L Y，et al.Isochronous slice method for seismic facies analysis and its application［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（4）：371－376

［13］孫素琴，楊玉杰.塔里木盆地順西區(qū)塊地震反演及儲層預(yù)測［J］.石油物探，2012，51（3）：304－311 Sun S Q，Yang Y J.Seismic inversion and reservoir prediction of Shunxi block in Tarim Basin［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（3）：304－311

［14］高云，朱應(yīng)科，趙華，等.疊前同時反演技術(shù)在砂礫巖體有效儲層預(yù)測中的應(yīng)用［J］.石油物探，2013，52（2）：223－228 Gao Y，Zhu Y K，Zhao H，et al.Application of prestack simultaneous inversion technique in effective reservoir prediction of sand－gravel body［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2013，52（2）：223－228

［15］張建寧，韓文功.東營凹陷濁積砂體疊后地震屬性與儲層物性相關(guān)性研究［J］.石油物探，2012，51（2）：204－212 Zhang J N，Han W G.Correlative analysis on poststack seismic attributes and physical properties of reservoir in turbidite sandstone of Dongying Depression［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（2）：204－212