地震拓頻技術(shù)在貝爾凹陷油氣勘探中的應(yīng)用

任朝發(fā) 楊重洋

摘 要：海拉爾盆地貝爾凹陷為斷陷盆地具有斷層復(fù)雜，地層較薄，砂體橫向連續(xù)性差，縱向儲(chǔ)層巖性變化較大，巖石成分結(jié)構(gòu)差異大的特點(diǎn)，造成該區(qū)地震資料分辨率較低，嚴(yán)重阻礙了油氣的勘探開(kāi)發(fā)。為了充分利用地震資料認(rèn)清地下地質(zhì)情況，解決實(shí)際工作中的難題，文中利用地震拓頻技術(shù)，即增強(qiáng)高頻弱信號(hào)能量，從而提高疊后地震資料的分辨率來(lái)解決構(gòu)造與圈閉的精細(xì)識(shí)別、刻畫(huà)描述問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用效果表明該技術(shù)是開(kāi)展構(gòu)造研究，描述構(gòu)造圈閉，區(qū)分油層與火山巖的有效手段，對(duì)貝爾凹陷下步勘探具有積極意義。

關(guān)鍵詞：貝爾凹陷；砂體；地震拓頻；分辨率；構(gòu)造研究；構(gòu)造圈閉

引言

海拉爾盆地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾盟境內(nèi)為中、新生代的多旋回、疊合式、斷陷-拗陷型盆地[1-2]，盆地構(gòu)造演化主要經(jīng)歷斷陷、斷拗轉(zhuǎn)換、拗陷以及構(gòu)造反轉(zhuǎn)四個(gè)演化階段。貝爾凹陷是海拉爾盆地貝爾湖拗陷的次級(jí)構(gòu)造單元，為斷陷盆地，其物源、近物源、相帶窄、相變快的特點(diǎn)，造成砂體橫向連續(xù)性差，縱向儲(chǔ)層巖性變化較大，巖石成分結(jié)構(gòu)差異大[3]，并且該區(qū)域內(nèi)小斷裂非常發(fā)育，地層局部破碎嚴(yán)重，造成地震分辨率低，圈閉不容易識(shí)別和落實(shí)。為此， 則需要進(jìn)一步拓展地震資料頻率、提高分辨率、充分挖掘資料潛力，增強(qiáng)對(duì)復(fù)雜構(gòu)造的識(shí)別能力，以滿足該地區(qū)的勘探需求。

目前，提高地震資料分辨率的方法主要有反褶積、時(shí)變譜白化、反Q濾波，廣義S變換和高頻拓展技術(shù)（HFE）等。不同方法在提高地震資料分辨率上各有優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)貝爾凹陷的勘探任務(wù)與地質(zhì)條件，文中采用高頻拓展技術(shù)，有效地拓寬了該地區(qū)地震數(shù)據(jù)的頻率寬度，提高了分辨率，使地震反射層位的地質(zhì)意義更明確、地震信息更加豐富，增強(qiáng)對(duì)貝爾凹陷復(fù)雜構(gòu)造與地層的識(shí)別能力，對(duì)貝爾凹陷下步勘探具有積極意義。

1 拓頻方法的技術(shù)原理

地震記錄是反射系數(shù)序列在頻率空間低頻端的投影，不改變反射系數(shù)序列，將頻率空間低頻端的地震記錄反投影到更寬、更高的寬頻帶，也就是說(shuō)將一個(gè)由低頻子波形成的地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為由高頻子波形成的地震數(shù)據(jù)，即可達(dá)到拓寬頻帶、提高分辨率的目的。由上述可知，拓頻處理方法可以以歸結(jié)為求解如下問(wèn)題：已知：y（t）=r（t）*w（t）；且r（t），w（t）未知；求解：h（t）=r（t）*w（at），已知a為子波壓縮系數(shù)且a>1。方法特點(diǎn)是不需要已知子波，避免了求取子波方法上存在的問(wèn)題。由于不需要子波，拓頻處理就可以保持地震子波時(shí)變、空變的相對(duì)關(guān)系，保持地震數(shù)據(jù)的時(shí)頻特性和波組特征；大幅度提高分辨率的同時(shí)，基本保持地震數(shù)據(jù)原有的信噪比。根據(jù)地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)，選定合適的a值，求解以上方程，可得到高分辨率地震數(shù)據(jù)。

2 問(wèn)題分析與處理流程

針對(duì)本次拓頻處理中如何最大限度地拓展高頻有效信號(hào)，壓制高頻噪音，以及如何保護(hù)好低頻有效信號(hào)成分的難點(diǎn)，文中采用以下措施：（1）根據(jù)頻率掃描合理設(shè)計(jì)高截頻參數(shù)。（2）充分試驗(yàn)計(jì)算時(shí)窗及低截頻參數(shù)，最大限度保留低頻信號(hào)。主要流程簡(jiǎn)述為：（1）對(duì)地震資料去噪處理；（2）進(jìn)行時(shí)頻分析；（3）拓頻處理的參數(shù)試驗(yàn)；（4）對(duì)地震資料做拓頻處理；（5）對(duì)處理結(jié)果做質(zhì)量檢查，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)則輸出處理結(jié)果，否則重復(fù)（4）。其中去噪處理和拓頻處理參數(shù)試驗(yàn)兩個(gè)環(huán)節(jié)比較重要。去噪處理采用FOCUS保真去噪，其核心是在不同的信噪級(jí)別上實(shí)現(xiàn)多次信噪分離和多次去噪，保證每一次去噪的結(jié)果對(duì)有效信號(hào)影響較小，其結(jié)果就是信號(hào)失真度小，波形自然，做到保真處理。拓頻處理參數(shù)試驗(yàn)中最關(guān)鍵的處理參數(shù)是子波壓縮程度參數(shù)，子波壓縮程度參數(shù)直接確定了拓頻的最高頻率，最高頻率永遠(yuǎn)小于截止頻率。

3 處理效果分析

圖1為拓頻處理前后效果對(duì)比圖，對(duì)比拓頻處理前、后的地震資料可以看出，拓頻處理之后，地震資料分辨率顯著提高，頻率平均拓寬了約60Hz，并且基本保持了原始數(shù)據(jù)的信噪比、相對(duì)振幅關(guān)系和時(shí)頻特性，有很高的保真度。拓頻后由于剖面分辨率得到提高，原來(lái)很寬、反射很強(qiáng)的由一個(gè)反射軸分為2個(gè)，原始剖面中同相軸上下空白的反射區(qū)在拓頻剖面上出現(xiàn)反射軸，地震資料展示了更為豐富的地質(zhì)信息，在原始剖面上不能分辨的薄互層與小斷層都能在拓頻處理后的剖面上清晰地分辨出來(lái)，其地質(zhì)意義更加清晰，為地震地質(zhì)解釋帶來(lái)更多的信息及思考。

4 解釋?xiě)?yīng)用效果分析

貝爾凹陷地區(qū)地震解釋通常用相干數(shù)據(jù)體指導(dǎo)復(fù)雜斷塊的精細(xì)解釋。相干數(shù)據(jù)體技術(shù)是利用三維數(shù)據(jù)體在空間上波形特征的相似性變化來(lái)解決地質(zhì)問(wèn)題的一種地震手段。當(dāng)?shù)叵麓嬖跀鄬踊虻貙硬贿B續(xù)變化時(shí)，計(jì)算出的相干值是一個(gè)較小值或較大值[4]。圖2為拓頻前后沿層相干體切片，從圖可以看出拓頻后地震資料分辨率提高，相干體展示的地震屬性更加清晰。通過(guò)瀏覽相干體數(shù)據(jù)，可快速把握斷裂展布規(guī)律，對(duì)斷裂展布方向、位置、各級(jí)組合方式一目了然。圖3展示了拓頻前后地震數(shù)據(jù)的剖面特征。從圖上可以看出，拓頻后的地震資料分辨率明顯提高，不僅能夠分辨許多小斷層，而且能夠準(zhǔn)確分辨薄儲(chǔ)層。通過(guò)剖面與實(shí)際井資料的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)剖面所顯示的層位信息與井資料所顯示的實(shí)際地質(zhì)信息完全一致，進(jìn)一步弄清該地區(qū)的構(gòu)造與地層特征，落實(shí)了油藏范圍。所以拓頻后地震資料反映地震屬性更精細(xì)，從地震屬性的分析看，由于拓頻后地震數(shù)據(jù)分辨率提高、地震信息更加豐富，因此可更精細(xì)地反映屬性的異常變化，對(duì)于構(gòu)造解釋，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)起到了細(xì)致刻畫(huà)的作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)貝爾凹陷地區(qū)的地震資料進(jìn)行的拓頻處理，有效地拓寬了該區(qū)三維地震數(shù)據(jù)的頻帶寬度，提高了分辨率，達(dá)到了預(yù)期的效果，真正實(shí)現(xiàn)了為油氣勘探服務(wù)的目的。主要結(jié)論如下：（1）高頻地震拓展技術(shù)能有效提高地震數(shù)據(jù)主頻，拓寬有效頻帶，頻率平均拓寬了約60Hz，使地震數(shù)據(jù)反映的地震信息更加豐富。（2）拓頻后的地震剖面總體分辨率提高，同相軸的地質(zhì)含義更加明確，為地震地質(zhì)解釋帶來(lái)更多的信息及思考。（3）拓頻后的地震剖面所顯示的層位信息與井資料所顯示的實(shí)際地質(zhì)信息完全一致，地震資料反映地震屬性更精細(xì)。

值得一提的是文章所研究的地震資料尚未用于儲(chǔ)層反演，該地震拓頻技術(shù)輸出的地震數(shù)據(jù)是否適用于儲(chǔ)層反演還有待于進(jìn)一步研究。

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作者簡(jiǎn)介：任朝發(fā)（1982-），男，2005年畢業(yè)于西南石油大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)，現(xiàn)就職于大慶油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，工程師，從事地震資料處理解釋一體化研究。