測井信號為驅(qū)動的地震資料有色反褶積方法研究

張華，曹中林呂文彪，熊晶璇

（中國石油川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司技術(shù)發(fā)展中心，四川 成都 610213）

李國發(fā) （中國石油大學(xué) （北京）中國石油天然氣集團公司物探重點實驗室，北京 102249）

測井信號為驅(qū)動的地震資料有色反褶積方法研究

張華，曹中林呂文彪，熊晶璇

（中國石油川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司技術(shù)發(fā)展中心，四川 成都 610213）

李國發(fā) （中國石油大學(xué) （北京）中國石油天然氣集團公司物探重點實驗室，北京 102249）

反褶積技術(shù)是目前提高地震資料分辨率最為主要的方法，而現(xiàn)有的反褶積方法大都基于反射系數(shù)序列為白噪的假設(shè)前提，但事實上在對不同地區(qū)反射系數(shù)序列進行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，其頻譜并非白譜，而是整體趨勢表現(xiàn)為低頻弱、高頻強的藍譜，所以在該假設(shè)條件下對高分辨率地震資料處理存在潛在風(fēng)險。針對反射系數(shù)不總是隨機白噪的特點，利用采集聲波測井信號和密度測井信號，計算反射系數(shù)序列的振幅譜，從而確定反射系數(shù)的顏色參數(shù)，然后對地震資料進行有色補償，并將地震資料繪制為能夠反映地下結(jié)構(gòu)特征的地震剖面圖像。該處理方法不但能補償白噪反射系數(shù)假設(shè)對地震記錄反褶積的影響，而且能有效提高地震記錄的分辨率，增強了地震記錄反映地下結(jié)構(gòu)的能力。

測井信號；有色補償；分辨率

反褶積技術(shù)是目前提高地震信號分辨率最為主要的方法，但現(xiàn)有的反褶積方法大都基于反射系數(shù)序列為白噪的假設(shè)為前提。Walden等［1］在對不同地區(qū)反射系數(shù)序列進行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，反射系數(shù)序列的頻譜并非白譜，整體趨勢表現(xiàn)為低頻弱、高頻強的藍譜。Rosa等［2，3］進一步發(fā)現(xiàn)實際反射系數(shù)的頻譜特征可以模擬為指數(shù)為0.5～1.5的指數(shù)函數(shù)。李國發(fā)［4］指出反射系數(shù)基于白噪假設(shè)對高分辨率地震資料處理存在潛在風(fēng)險。目前，對地震記錄進行有色補償可克服白噪假設(shè)對地震信號分辨率的影響，最為常用的一階ARMA補償公式：c（z）＝ （1－αz）／（1－βz）（其中，α和β是描述反射系數(shù)顏色的2個關(guān)鍵參數(shù)；c（z）是有色補償算子的Z變換；z是Z變換符號）。雖然地震數(shù)據(jù)包含了反射系數(shù)的顏色信息，但在實際工作中，很難利用數(shù)據(jù)本身來估算反射系數(shù)顏色的2個關(guān)鍵參數(shù)α和β，處理人員根據(jù)“經(jīng)驗”主觀地確定顏色參數(shù)，這在很大程度上降低了有色補償?shù)木群涂煽啃?。相對于地震信號，測井信號不僅包含有豐富的巖性和物性信息，還包含了與反射系數(shù)有關(guān)的顏色信息。通過測井信號分析得到反射系數(shù)的顏色信息，驅(qū)動地震記錄進行有色補償處理，能較大程度上提高地震信號有色補償?shù)木群涂煽啃?。為此，筆者進行了以測井信號為驅(qū)動的地震資料有色反褶積方法研究。

1 測井信號為驅(qū)動的有色反褶積原理

對已經(jīng)過前期處理的地震剖面進行有色成分補償時，首先，利用測井信號驅(qū)動得到實際地層反射系數(shù)的振幅譜。從磁盤上讀取采集并記錄的聲波測井信號和密度測井信號，再利用下式計算地層波阻抗：

式中：a（i）是波阻抗，100g／（cm2·s）；p（i）為聲波測井信號，s；ρ（i）為密度測井信號，g／cm3；Δz深度采樣間隔，m；i是深度采樣序列號。

根據(jù)式 （1）計算的波阻抗信號，再利用下式計算實際地層反射系數(shù)：

式中：r（i）為反射系數(shù)。

在利用式 （2）計算反射系數(shù)振幅譜之前，需要將反射系數(shù)由深度域轉(zhuǎn)換到時間域，由于速度隨深度變化而變化，深度域等間隔采樣的反射系數(shù)變換到時間域之后，其采樣間隔是不等的，需要進行等間隔重新采樣，由此引發(fā)的假頻問題會嚴重影響反射系數(shù)振幅譜的估算精度。為此，筆者采用下式，在不進行時深轉(zhuǎn)換和重新采樣的情況下直接計算反射系數(shù)的振幅譜，避免了采樣假頻對振幅譜的影響。

比較所有誤差El，k的大小，最小誤差所對應(yīng)的顏色參數(shù)a和β即為反射系數(shù)的實際顏色參數(shù)。

由反射系數(shù)振幅譜估算的顏色參數(shù)α和β在數(shù)學(xué)上屬于典型的非線性最優(yōu)化問題，很容易掉進局部極值問題的陷進。筆者提出的計算方法有效地避免了局部極值問題，能夠得到可靠的實際反射系數(shù)顏色參數(shù)。當求出反射系數(shù)顏色參數(shù)α和β后，就可利用下式進行地震資料的有色成分補償：

式中：x是補償前的地震記錄；y是補償后的地震記錄；Δt是時間采用間隔；N是時間采用個數(shù)；m是時間采樣序列號。

由于筆者提出的方法消除了反射系數(shù)白噪假設(shè)對地震記錄分辨率的影響，將有色補償之后的地震記錄繪制為能夠反映地下結(jié)構(gòu)特征的地震剖面圖像，不但能使地震記錄譜具有能夠與測井資料相符合的“藍色”趨勢，而且能更好地反映地下構(gòu)造的形態(tài)特征和組合關(guān)系。

2 實際資料應(yīng)用效果測試

為驗證上述方法的實際應(yīng)用效果，選取四川盆地某地區(qū)的一段實際資料進行應(yīng)用測試。圖1是常規(guī)處理之后的疊加剖面和振幅譜。圖2是利用聲波測井信號和密度測井信號計算的反射系數(shù)序列和反射系數(shù)序列的振幅譜。利用筆者提出的方法進行測井信號約束下的地震資料有色補償處理，由測井信號計算的反射系數(shù)顏色參數(shù)α＝0.8，β＝0.4。圖3是地震資料有色補償處理之后的疊加剖面和振幅譜，與圖1相比，補償后的疊加剖面分辨率明顯提高，且剖面的整體質(zhì)量也得到了改善，更好地反映了目的層的結(jié)構(gòu)細節(jié)；顯然測井信號驅(qū)動下進行的有色反褶積能有效地拓寬原地震剖面的頻帶寬度，提高了地層反射系數(shù)的保真度，為研究地層巖石的性質(zhì)提供比較可靠的數(shù)據(jù)。

圖1 四川某地區(qū)常規(guī)處理后疊加剖面 （a）和振幅譜 （b）

圖2 利用聲波測井信號和密度測井信號計算的反射系數(shù)序列 （a）和反射系數(shù)序列的振幅譜 （b）

圖3 四川某地區(qū)有色補償處理后疊加剖面 （a）和振幅譜 （b）

3 結(jié)論

以測井信號為驅(qū)動的地震資料有色反褶積處理方法消除了反射系數(shù)白噪假設(shè)對地震記錄分辨率的影響，能夠更好地反映地下構(gòu)造的形態(tài)特征和組合關(guān)系，拓寬地震記錄的有效頻帶，突出其中的微弱構(gòu)造信息，在地震資料處理中具有較高的應(yīng)用價值和前景，對提高地震資料解釋精度以及指導(dǎo)復(fù)雜油氣藏精細勘探與開發(fā)意義重大。

［1］Walden A T，Nunn K R.Correcting for coloured primaty reflectivity in deconvolution［J］.Geophysics Prospecting，1988，36（10）：1365～2478.

［2］Rosa A L R，Ulrych T J.Processing via spectral modeling［J］.Geophysics，1991，56（8）：1244～1252.

［3］Rosa A L R.Deconvolution tests with deep water experimental data from Campos basin，Brazil［A］ .1985SEG Annual Meeting［C］ .Washington，1985-10-06～10.

［4］李國發(fā)，彭蘇萍，高日勝，等 .復(fù)賽譜域提取混合相位子波的方法 ［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（1）：85～87.

［5］Ferber R G，Koitka H.Sequential Wiener deconvolution to improve seismic resolution［J］.Geophysical Prospecting，1991，39（2）：183～191.

［6］俞壽明 .高分辨率地震勘探 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1993.

［7］姚姚.高分辨率勘探中幾個理論問題的探討 ［J］.石油物探，1991，30（1）：31～38.

［8］王兆旗，陳見偉，胡冰 .地震數(shù)據(jù)高分辨率處理技術(shù)在蘇北盆地的應(yīng)用 ［J］.石油天然氣學(xué)報 （江漢石油學(xué)院學(xué)報），2009，31（5）：278～283.

［9］唐博文，趙波，吳艷輝，等 .一種實現(xiàn)譜模擬反褶積的新途徑 ［J］.石油地球物理勘探，2010，45（增刊）：66～70.

［10］周超，孫夕平，張研 .井控反褶積方法在松遼盆地薄儲層識別中的應(yīng)用 ［J］.石油天然氣學(xué)報 （江漢石油學(xué)院學(xué)報），2010，32（6）：395～400.

［編輯］ 龔丹

Colored Deconvolution Method of Seismic Data Derived from Logging Signals

ZHANG Hua，CAO Zhonglin，LYU Wenbiao，XIONG Jingxuan，LI Guofa （First Author' s Address：Technology Development Center，Geophysical Prospecting Company，Chuanqing Drilling Engineering Company Limited，CNPC，Chengdu 610213，Sichuan，China）

Deconvolution technology was currently the most critical method for increasing seismic resolution.But the existed deconvolution methods was based on assuming reflection coefficient sequence as white noise.In fact，reflection coefficient series of different areas was statistically analyzed，it was found out that the spectral of reflection coefficient sequence was not white spectrum，but it was a blue spectrum with its overall trend of weak low-frequency and strong high-frequency.Therefore，there existed potential risks for high-resolution seismic data processing under the assumed condition.For the characteristics of reflection coefficient being not always random white noise，acoustic logging signal and density logging signal were used to calculate the amplitude spectrum of the reflection coefficient sequence，and the amplitude spectrum of the reflection coefficient sequence was used to determine color parameter of the reflection coefficient，and then colored compensate was provided for seismic data，and seismic data were drawn as seismic images to reflect the underground structure.This processing method not only can compensate the effect of white noise reflection coefficient assumptions on the seismic data of deconvolution，and also can effectively improve the resolution of the seismic record，enhance the ability of seismic record reflecting underground structures.

logging signal；colored compensation；resolution

P631.84

A

1000-9752（2014）04-0071-04

2013-07-23

中國石油天然氣集團公司 “十二五”重大科研項目 （2011B-3706）。

張華 （1981-），男，2008年中國石油大學(xué) （華東）畢業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事地震資料處理技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用工作。