疊前有色反演技術(shù)在地震巖性學(xué)研究中的應(yīng)用

劉力輝，陳 珊，倪長寬

（1.北京諾克斯達(dá)石油科技有限公司，北京100192；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），北京100083；3.中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅蘭州730020）

曾洪流等［1］提出地震沉積學(xué)是利用地震資料來研究沉積及其形成過程的一門學(xué)科。地震地貌學(xué)和地震巖性學(xué)是地震沉積學(xué)的兩個重要分支學(xué)科［2］。地震地貌學(xué)是利用地層切片技術(shù)，對地震數(shù)據(jù)體進行平面沉積成像，研究沉積體的平面展布特征［3－6］。地震巖性學(xué)技術(shù)是采用合適的地震處理技術(shù)，如相位調(diào)整、AVO分析、波阻抗反演等方法，將地震數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€巖性體，從而調(diào)整振幅，使一個地震道可以看做一條巖性曲線［2］。

國內(nèi)外許多專家、學(xué)者對地震地貌學(xué)的方法技術(shù)及應(yīng)用進行了大量研究［7－21］，如：地震地貌學(xué)用于河道、下切谷、深海水道、深水扇和礁體等方面的研究。但是，對于地震巖性學(xué)的方法技術(shù)的研究及其應(yīng)用，目前還不是非常成熟，很少有文獻進行系統(tǒng)的歸納和闡述。

1 地震巖性體的概念及其求取技術(shù)

1.1 地震巖性體的概念

目前，可用于地震巖性學(xué)的方法技術(shù)根據(jù)所采用的地震資料可以分為疊后和疊前兩大類，疊后方法包括疊后屬性和疊后反演，疊前方法包括疊前屬性和疊前反演。

1）疊后屬性。用得較多的是根據(jù)曾洪流等［2］提出的90°相位化技術(shù)，將地震數(shù)據(jù)體進行90°相位化處理，再利用地層切片技術(shù)提取振幅及其它疊后屬性進行平面沉積成像研究。另外，一些時頻屬性也可以用于平面成像的刻畫。疊后屬性主要是利用平面形態(tài)的“形”來揭示沉積體，但屬性值與巖性關(guān)系復(fù)雜，尤其是在巖石物理特征不明顯、相關(guān)巖性波阻抗差異不大的情況下，疊后屬性往往不能很好地表征沉積體的平面展布。

2）疊后反演。主要是利用平面形態(tài)的“態(tài)”即數(shù)值來揭示沉積體，因為反演后的數(shù)值與巖性對應(yīng)關(guān)系比較明確。但由于反演模型的加入，會模糊沉積體的邊界，不利于平面沉積體展布的刻畫。

3）疊前屬性?？梢圆捎萌検紸VO公式計算截距P和梯度G屬性數(shù)據(jù)體，再結(jié)合地層切片技術(shù)提取平面屬性，進行地震地貌研究。P，G數(shù)據(jù)體含有橫波信息，與巖性關(guān)系密切，且數(shù)值是相對值，保持了地震數(shù)據(jù)體的橫向變化關(guān)系，有利于沉積邊界的刻畫。

4）疊前反演。主要是進行彈性參數(shù)反演，彈性參數(shù)與巖性關(guān)系密切，但求解復(fù)雜，橫向振幅相對關(guān)系難以保持，且需要時變和空變的門檻值，所以這種方法基本被用于儲層預(yù)測，而很少被用于大面積沉積成像研究。

為了方便篩選與地層切片匹配的技術(shù)，用于地震地貌的刻畫，我們在大量實踐的基礎(chǔ)上，認(rèn)為有必要提出地震巖性體的概念，地震巖性體需要滿足3個方面的要求：①數(shù)據(jù)體的幅值與巖性相關(guān)；②數(shù)據(jù)體的橫向振幅相對保持，有利于刻畫沉積體的邊界；③數(shù)據(jù)體的值最好為相對值，可以通過捕捉空間相位的變化來表征地震地貌。

疊前P，G屬性和疊前反演的方法是獲得地震巖性體的兩個重要方向。我們主要對疊前反演方法進行研究。由于常規(guī)疊前反演的初始模型會模糊邊界信息，因此需要選擇一種半屬性半反演的方法，既能保持反演振幅的橫向相對關(guān)系，同時又使反演數(shù)據(jù)體數(shù)值與井資料靠近。為此，我們開發(fā)研究了一種疊前彈性阻抗有色反演技術(shù)。

1.2 有色反演技術(shù)

有色反演技術(shù)是一種不依賴于井資料的反演方法。該方法在頻率域定義反演算子，井資料只起到反演算子估算中希望輸出的定義作用，反演只是一個反褶積過程，因此反演結(jié)果為阻抗，且振幅橫向變化保持較好。圖1為有色反演的原理圖解。

有色反演的流程可以概括為：①對井資料的波阻抗做譜分析；②對地震資料做譜分析；③設(shè)計匹配算子使地震資料的譜和井資料的波阻抗譜匹配；④施加匹配算子到地震資料完成反演。

該技術(shù)具有以下特點：①不需要初始模型約束；②沒有明顯的子波提取過程；③能保持振幅橫向變化，有利于平面沉積成像。

因此，有色反演的結(jié)果尊重地震資料，數(shù)值量級整體與井資料靠近，可以看作是一種具有反演意義的屬性，滿足地震巖性體的要求。

圖1 有色反演原理圖解

1.3 疊前射線彈性阻抗

在實際工作中，我們經(jīng)常遇到砂巖、泥巖的波阻抗差異不大的情況，疊后屬性和反演都不能很好地區(qū)分巖性，而橫波信息與巖性關(guān)系非常密切，因此含有橫波信息的疊前彈性阻抗反演，有利于解決這個難題。但常規(guī)彈性阻抗與入射角關(guān)系較大，不能直接用于巖性標(biāo)定，因此我們選擇射線彈性阻抗（ⅠREI）的方法。

射線彈性阻抗［22］是在Zoeppritz方程的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的，為縱波阻抗和縱、橫波速度比的函數(shù)：

ⅠREI隨入射角的變化不大，不需要做歸一化處理［23］，且能很好地反映巖性，是沉積成像的有用參數(shù)。因此，利用有色反演技術(shù)對射線彈性阻抗進行反演，得到的數(shù)據(jù)體就是滿足要求的地震巖性體，再結(jié)合地層切片技術(shù)，可以很好地用于地震地貌研究。

2 疊前有色反演技術(shù)在蠡縣斜坡地區(qū)的應(yīng)用

2.1 地質(zhì)背景及研究難點

蠡縣斜坡位于冀中坳陷饒陽凹陷西部，為一古近系繼承性發(fā)育的臺坡型沉積斜坡，結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)造平緩，構(gòu)造圈閉不發(fā)育，因此尋找?guī)r性圈閉是勘探取得新突破的關(guān)鍵。研究區(qū)位于蠡縣斜坡的北段，物源來自西部和北部，目的層沙二下亞段發(fā)育辮狀河三角洲平原沉積，辮狀河道是該區(qū)的主要儲層。沙二下亞段為砂巖、泥巖薄互層，且地震資料分辨率較低，沙二下亞段反射同相軸能量較弱且不連續(xù)。因此，要從剖面相分析出發(fā)解釋沉積體有很大困難，只能考慮通過平面地震地貌來表征沉積體的展布。

2.2 地震巖性學(xué)分析

通過巖石物理分析（圖2）可知，研究區(qū)自然伽馬（γ）對砂巖較敏感，表現(xiàn)為低值；砂巖、泥巖的縱波阻抗（ⅠP）差別不大，巖石物理特征不明顯；但在ⅠREI曲線上，砂巖為高值，泥巖為低值，二者能較好區(qū)分。因此，研究區(qū)利用疊后屬性及疊后反演區(qū)分巖性較困難，需要利用含有橫波信息的疊前射線彈性阻抗來區(qū)分巖性。

為了獲得更好的疊前彈性阻抗及參數(shù)反演效果，首先對疊前道集資料進行一系列處理，包括去噪、提高分辨率和拉平拉伸校正等，再通過對比各角度疊加剖面，選擇優(yōu)勢角度進行疊加。根據(jù)前述原理和方法，分別對12°和24°的部分疊加數(shù)據(jù)進行射線彈性阻抗反演，再利用地層切片技術(shù)提取沙二下亞段平面屬性（圖3a）?？梢钥吹剑芯繀^(qū)由北向南至少發(fā)育兩條規(guī)模較大的河道，與物源方向吻合，符合地質(zhì)背景和沉積模式，與井資料上砂地比（圖3b）對應(yīng)較好。因此，可以將該地震地貌圖件（圖3a）作為刻畫沉積微相的關(guān)鍵圖件之一。

圖2 單井巖石物理分析

圖3 沙二下亞段地震地貌（基于ⅠREI數(shù)據(jù)體的地層切片）（a）和井點砂地比等值線（b）

2.3 效果分析

比較疊后波阻抗（ⅠP）反演剖面和ⅠREI數(shù)據(jù)體剖面（圖4）可以看出，波阻抗反演剖面對巖性不敏感，而ⅠREI剖面與砂、泥巖對應(yīng)關(guān)系較好，說明在疊后波阻抗反演剖面上不能分開的砂巖、泥巖通過疊前反演可以得到較好的區(qū)分。

進一步比較沙二下亞段ⅠREI地層切片（圖3a）與相同位置的疊后波阻抗反演切片（圖5），可以看出，二者所展示的平面沉積特征有很大差別。疊后波阻抗反演切片顯示研究區(qū)西南部砂巖最為發(fā)育，而北部相對較少，這與越靠近物源砂巖越發(fā)育相矛盾，且與井點砂地比（圖3b）吻合率較低。而疊前射線彈性阻抗ⅠREI屬性既符合地質(zhì)背景和沉積模式，又與井點吻合較好，說明疊前射線彈性阻抗反演能較好地區(qū)分巖性，有利于地震地貌的刻畫，適用于波阻抗差異不大的地區(qū)。

圖4 疊后波阻抗（ⅠP）反演剖面（a）與ⅠREI數(shù)據(jù)體剖面（b）

3 結(jié)束語

1）地震巖性學(xué)和地震地貌學(xué)是地震沉積學(xué)的兩大分支學(xué)科。地震地貌學(xué)是解決如何切切片的問題，強調(diào)沉積等時面的解釋及平面沉積成像的效果；地震巖性學(xué)是解決切什么屬性的問題，強調(diào)技術(shù)方法的選擇，為地震地貌研究提供屬性數(shù)據(jù)體。

2）地震巖性體的概念豐富了地震巖性學(xué)的概念，為衡量什么樣的屬性求取技術(shù)能作為地震巖性體的處理技術(shù)，提供了考核依據(jù)。

3）疊前射線彈性阻抗ⅠREI有色反演，既提供了對巖性敏感的橫波信息，又利用了有色反演技術(shù)保持幅值的橫向相對變化的特點，是一種有效的地震巖性體求取技術(shù)。但它是一種單一屬性，需要進一步研究其組合屬性的巖石物理意義和巖性的對應(yīng)關(guān)系，以滿足巖性復(fù)雜區(qū)的地震地貌表征。

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