譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)在春光區(qū)塊的應(yīng)用

紀(jì)甜甜，張 武，任 紅，郭 峰，唐淵明

(1.中國(guó)石化河南油田分公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南南陽(yáng) 473132;2.中國(guó)石化地球物理公司河南分公司，河南南陽(yáng) 473132)

春光區(qū)塊位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起的車排子凸起之上，是中國(guó)石化于2005年發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新油田 (圖1)。春光區(qū)塊構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，整體為一單斜構(gòu)造，目的層埋藏深度較淺，在1200m左右，沉積環(huán)境為沖積扇—辮狀河沉積體系，廣泛發(fā)育辮狀河河道，具有“遷移性強(qiáng)，砂體相互疊置”的特點(diǎn)。實(shí)際鉆探數(shù)據(jù)表明，春光區(qū)塊儲(chǔ)層砂體連通性較差，非均質(zhì)性強(qiáng)，同時(shí)在空間上變化快，厚度一般為2～10m，準(zhǔn)確部署井位及高效開(kāi)發(fā)具有一定難度［1－2］。

圖1 春光區(qū)塊構(gòu)造位置圖Fig.1 Structural location of Chunguang block

春光區(qū)塊主要目的層地震勘探數(shù)據(jù)處理主頻一般在55Hz左右，頻寬為10～130Hz，理論上厚度大于12m的地層都能夠有效分辨，但實(shí)際情況是疊置砂體等有效砂巖的地震響應(yīng)往往隱含于復(fù)合響應(yīng)中，難以分辨。如何提高地震勘探數(shù)據(jù)的分辨率成為影響準(zhǔn)確部署井位及高效開(kāi)發(fā)的技術(shù)關(guān)鍵。為此，本文探索采用譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)對(duì)地震勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提高地震勘探數(shù)據(jù)分辨率，從而為研究區(qū)薄互層儲(chǔ)層的準(zhǔn)確識(shí)別及預(yù)測(cè)提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)［3－5］。

1 譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)原理

常規(guī)地震勘探數(shù)據(jù)處理是以反射系數(shù)序列為白噪序列的基礎(chǔ)進(jìn)行的，地震勘探數(shù)據(jù)在處理過(guò)程中振幅譜經(jīng)常被白化，因此常規(guī)處理的振幅譜往往難以反映地下的真實(shí)情況。

近年來(lái)，地球物理學(xué)家對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn)，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中獲得的反射系數(shù)特征表明頻率與振幅為正相關(guān)，即更高的頻率對(duì)應(yīng)更高的振幅，具有這種特征的頻譜被稱為藍(lán)譜。譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)就是先恢復(fù)地震勘探數(shù)據(jù)中嚴(yán)重衰減的高頻部分，然后利用恢復(fù)后的地震勘探數(shù)據(jù)與從測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中獲得的反射系數(shù)相匹配，從而提高地震勘探數(shù)據(jù)的分辨率。譜藍(lán)化拓頻處理后的地震勘探數(shù)據(jù)的振幅譜曲線形態(tài)與地層反射系數(shù)保持一致，在提高分辨率的同時(shí)又不會(huì)提升噪聲水平，提高了地層反射系數(shù)的保真度，為研究地層巖石的各項(xiàng)物理特性提供了比較可靠的數(shù)據(jù)［6－9］。

2 譜藍(lán)化拓頻處理流程

通過(guò)對(duì)地層的反射系數(shù)有色成分進(jìn)行模擬，得到與反射系數(shù)有色成分相關(guān)的藍(lán)色濾波算子，然后對(duì)反褶積處理后的地震勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行褶積運(yùn)算，能夠獲得比常規(guī)反褶積處理方法好得多的結(jié)果。此過(guò)程主要提高了地震勘探數(shù)據(jù)的高頻成分。

首先，利用循環(huán)反褶積技術(shù)將原始地震勘探數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成反射系數(shù)，即對(duì)原始地震勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣至0.5ms，生成一個(gè)新的稀疏脈沖反射系數(shù)，其值來(lái)源于原始地震勘探數(shù)據(jù)中的最大和最小振幅值;然后，將地震信號(hào)頻譜與測(cè)井曲線頻譜相匹配設(shè)計(jì)譜藍(lán)化算子;使用設(shè)計(jì)好的譜藍(lán)化算子與原始地震勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行褶積，生成拓頻后的地震勘探數(shù)據(jù)體;拓頻后的地震勘探數(shù)據(jù)體將進(jìn)一步進(jìn)行傾角控制下的中值濾波處理，以增強(qiáng)地震同相軸橫向連續(xù)性、提高信噪比及最小化高頻噪聲 (圖2)。整個(gè)過(guò)程中最主要的步驟是設(shè)計(jì)譜藍(lán)化算子［10－11］。

圖2 譜藍(lán)化拓頻處理流程圖Fig.2 Flow chart of spectral blueing frequency broadening

3 譜藍(lán)化拓頻處理效果分析

將譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)應(yīng)用于春光區(qū)塊沙灣組河道沉積環(huán)境的地震勘探數(shù)據(jù)，取得了良好效果。由譜藍(lán)化拓頻處理前后的地震剖面和地震信號(hào)頻譜對(duì)比圖(圖3)可見(jiàn)，地震剖面數(shù)據(jù)的分辨率有所提高，主頻從約50Hz提高到70Hz，增強(qiáng)了高頻弱信號(hào)的能量強(qiáng)度，并且基本保持了原始地震勘探數(shù)據(jù)的信噪比、振幅相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系和時(shí)頻特性。拓頻處理后的地震勘探數(shù)據(jù)目的層段信息更豐富，特別是一些同相軸在地震剖面上更精細(xì)，地質(zhì)意義更加清晰。

圖3 譜藍(lán)化拓頻處理前后的地震剖面和地震信號(hào)頻譜對(duì)比圖Fig.3 Comparison of seismic section and seismic spectrum before and after broadening frequency

4 典型實(shí)例分析

譜藍(lán)化拓頻處理后的地震勘探數(shù)據(jù)的合成記錄標(biāo)定吻合率相對(duì)較高。一般來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)拓頻數(shù)據(jù)中細(xì)小反射的真?zhèn)渭捌渌鶎?duì)應(yīng)的地質(zhì)意義、含油性等信息需要通過(guò)實(shí)鉆井來(lái)證實(shí)［12］。圖4為A井處理前后的合成記錄標(biāo)定結(jié)果，從合成記錄與地震勘探數(shù)據(jù)的對(duì)比可以判定:譜藍(lán)化拓頻處理后的地震勘探數(shù)據(jù)多出的同相軸界面在測(cè)井曲線分層有更好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，說(shuō)明該同相軸是真實(shí)存在的，且譜藍(lán)化拓頻處理后同相軸的相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系與測(cè)井一致，說(shuō)明處理結(jié)果比較保幅、保真，所以認(rèn)為譜藍(lán)化拓頻處理結(jié)果是真實(shí)可靠的。

圖4 A井譜藍(lán)化拓頻處理前 (a)與處理后 (b)的合成記錄效果對(duì)比圖Fig.4 Comparison of the synthetic seismogram results of Well A before(a)and after(b)broadening frequency

在實(shí)際的剖面數(shù)據(jù)解釋過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)譜藍(lán)化拓頻處理的地震剖面和譜藍(lán)化拓頻處理前的地震剖面有著一些明顯的不同之處。由過(guò)A井—B井的譜藍(lán)化拓頻處理前的地震剖面 (圖5)可見(jiàn)，A井和B井鉆遇的是同一套砂體，均為沙灣組一段2砂組 (圖中紅色層)。

圖5 過(guò)A井—B井的譜藍(lán)化拓頻處理前的地震剖面圖Fig.5 Seismic section across Well A and Well B before broadening frequency

通過(guò)應(yīng)用譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)，在利用新的地震勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋時(shí)，發(fā)現(xiàn)原來(lái)在未進(jìn)行拓頻處理的地震勘探數(shù)據(jù)上表現(xiàn)為同一套砂體的同相軸出現(xiàn)了分異 (圖6)，在A井處，表現(xiàn)為兩個(gè)不同的同相軸 (紅色和藍(lán)色兩個(gè)同相軸)，而在B井處，只剩下一個(gè)同相軸 (藍(lán)色同相軸)［13］。

圖6 過(guò)A井—B井的譜藍(lán)化拓頻處理后的地震剖面圖Fig.6 Seismic section across Well A and Well B after broadening frequency

對(duì)譜藍(lán)化拓頻處理前和譜藍(lán)化拓頻處理后的地震勘探數(shù)據(jù)體進(jìn)行了分析，認(rèn)為通過(guò)應(yīng)用譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)，地震剖面數(shù)據(jù)分辨率總體有了一定程度的提高，同相軸與地質(zhì)界面對(duì)應(yīng)關(guān)系更好。譜藍(lán)化拓頻處理前，原始數(shù)據(jù)受分辨率的限制，表現(xiàn)為復(fù)合波谷特征;譜藍(lán)化拓頻處理后，分辨率提高，復(fù)合波谷分解，分辨出的新同相軸與實(shí)鉆井能更好的吻合，地質(zhì)含義更加明確 (圖6)。譜藍(lán)化拓頻處理后由于分辨率提高，發(fā)現(xiàn)A井處原來(lái)頻率較低、寬度較大、反射能量很強(qiáng)的一個(gè)反射同相軸分為兩個(gè)頻率相對(duì)較高、反射能量較強(qiáng)的同相軸。初步分析認(rèn)為，譜藍(lán)化拓頻處理后的地震勘探數(shù)據(jù)更加接近地下真實(shí)地質(zhì)情況［14－15］。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證其正確性，地質(zhì)人員結(jié)合A井和B井的實(shí)際鉆井情況進(jìn)行了分析。結(jié)合實(shí)鉆井的地質(zhì)分層和油藏剖面 (圖7)來(lái)看，在鉆井分層上，A井鉆遇了兩套砂體，而B(niǎo)井只鉆遇了一套砂體。同時(shí)A井的第二套砂體與B井所鉆遇的砂體為連通砂體，在A井處為典型的水層，而當(dāng)該套砂體延伸到B井時(shí)，由于構(gòu)造部位相對(duì)較高，B井試油結(jié)果為油層。這與譜藍(lán)化拓頻處理后的地震剖面有著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，說(shuō)明譜藍(lán)化拓頻技術(shù)能更好地分辨薄層砂體，且反映地下真實(shí)的地質(zhì)情況。

圖7 過(guò)A井—B井油藏剖面示意圖Fig.7 Reservoir section across Well A and Well B

另外，根據(jù)地震屬性分析結(jié)果 (圖8)可見(jiàn)，A井鉆遇的油層和B井所鉆遇的油層明顯為兩套相互間不連通的砂體，與實(shí)際鉆遇的兩套砂體有更好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。而譜藍(lán)化拓頻處理前的數(shù)據(jù)體與地質(zhì)分層和實(shí)際鉆遇的含油氣情況不一致。所以，通過(guò)應(yīng)用譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)，可以很好解決該井區(qū)地震剖面與地質(zhì)鉆井分層之間存在的矛盾，也說(shuō)明拓頻技術(shù)在該區(qū)應(yīng)用能較好反映實(shí)際地質(zhì)情況。

圖8 研究區(qū)沙灣組一段2砂組平面振幅屬性圖Fig.8 Plane amplitude attributes of the second sand group of the first member in Shawan Formation in the study area

5 結(jié)束語(yǔ)

(1)譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的藍(lán)譜特征，提高了地震勘探數(shù)數(shù)據(jù)分辨率，同時(shí)確保譜藍(lán)化后的地震勘探數(shù)據(jù)保持地下地層的真實(shí)反射系數(shù)。

(2)在春光區(qū)塊的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，譜藍(lán)化拓頻處理技術(shù)在地震信號(hào)頻帶范圍內(nèi)增強(qiáng)了高頻弱信號(hào)的能量強(qiáng)度，提高了地震勘探數(shù)據(jù)識(shí)別薄互層的能力，較好地解決了地震勘探數(shù)據(jù)解釋與地質(zhì)和實(shí)鉆井之間存在的一些矛盾，應(yīng)用效果較好。

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