寬頻地震處理技術(shù)振幅保真性分析與應(yīng)用

白海軍，張曉釗，張志偉，程學(xué)歡，李振升

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司 研究院，廣東 深圳 518000)

1 引 言

海洋拖攬地震采集，由于氣槍和電纜都沉放在水中，必然接收到來自海面反射回來的波，稱之為鬼波(虛反射)，鬼波抑制低頻分量，產(chǎn)生明顯的周期性陷波效應(yīng)，這些陷波點導(dǎo)致地震數(shù)據(jù)頻譜范圍變窄，從而對地震資料的分辨率和保真度產(chǎn)生較大影響[1-3]。近年來，國內(nèi)外地球物理服務(wù)公司不斷推出有利于鬼波壓制的海上寬頻地震勘探技術(shù)，在地震數(shù)據(jù)采集方面，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如上下纜采集、變深度纜(斜纜)采集和雙檢波器拖攬采集等[4-8]，這些新的采集方法能獲得更有利于鬼波壓制的寬頻地震數(shù)據(jù)；在地震資料處理方面，以電纜鬼波壓制為核心，適用于寬頻地震數(shù)據(jù)和常規(guī)拖纜地震數(shù)據(jù)的寬頻地震處理技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較完善[9-13]。

寬頻處理成果具有更高的分辨率和信噪比，從而在薄層描述、小斷層解釋、深層信噪比提升和古潛山內(nèi)幕刻畫方面具有明顯優(yōu)勢[4-6,14,15]。然而，寬頻處理成果的優(yōu)勢不僅局限于成像方面有更高的信噪比和分辨率，其在儲層預(yù)測方面優(yōu)勢也非常明顯：一些學(xué)者對寬頻成果和常規(guī)成果(常規(guī)采集，未做寬頻處理的數(shù)據(jù))的反演結(jié)果進行對比研究，結(jié)論是基于寬頻數(shù)據(jù)的儲層描述和含油氣性預(yù)測精度更高，基于寬頻資料的反演結(jié)果在中淺層薄砂體的邊界刻畫[16]、致密砂巖儲層描述[17]、碳酸鹽巖儲層預(yù)測[18]及深水含油氣性檢測[19,20]中取得了良好的應(yīng)用效果。

本文研究區(qū)位于珠江口盆地恩平凹陷北部隆起帶，近5年相繼斬獲多個商業(yè)性油氣發(fā)現(xiàn)，這些油層主要分布在中淺層，沉積相帶上處于古珠江三角洲物源側(cè)翼，沉積體系砂體類型多樣，非常有利于巖性圈閉發(fā)育。靶區(qū)已發(fā)現(xiàn)油田普遍具有如下特征：油層數(shù)量多，單層厚度普遍小于15 m，并且主力油層在疊加剖面上多表現(xiàn)出“亮點”振幅異常，道集上表現(xiàn)出第三類AVO(Amplitude Versus Offset, AVO)特征。隨著勘探程度的深入，現(xiàn)有的老地震資料因分辨率不足，AVO特征與鉆井吻合度較低等原因，已經(jīng)不能滿足靶區(qū)進一步開展中淺層小斷層的解釋、巖性砂體邊界識別、儲層預(yù)測和流體檢測等需求。據(jù)此，開展了以鬼波壓制為核心的地震資料寬頻處理，與老成果相比，新成果分辨率顯著提高，中淺層的小斷層更清晰，深層和基底信噪比更高，AVO保真度也得到了已鉆井的驗證，振幅屬性、吸收衰減屬性與含油氣性吻合度更高，展示出寬頻處理技術(shù)的有效性與良好的應(yīng)用前景。

2 技術(shù)方法

氣泡效應(yīng)和鬼波陷波效應(yīng)的共同作用導(dǎo)致地震資料低頻端有效信號能量弱，影響成像效果。在零相位化、去氣泡等子波處理的基礎(chǔ)上，需要采取有效的鬼波壓制技術(shù)消除鬼波影響，恢復(fù)低頻信號的能量。

海洋地震資料寬頻處理的核心是鬼波和多次波壓制，目前應(yīng)用比較成熟的主要有三類方法：①基于多次波與一次波的時差差異和多次波的周期性而發(fā)展起來的濾波法[13]，比如F-K濾波、Radon變換等；②基于波動理論的預(yù)測相減法[5,7-8]；③將濾波法和波動理論相結(jié)合的多次波壓制[6,11,12]。寬頻處理成果具有更高的分辨率和信噪比，從而在薄層描述、小斷層解釋、深層信噪比提升和古潛山內(nèi)幕刻畫取得了良好的應(yīng)用效果[4-6,14,15]。

以電纜鬼波壓制為核心，進一步結(jié)合其他多次波壓制技術(shù)、吸收衰減補償技術(shù)以及疊前深度域精細速度建模技術(shù)等一系列處理流程，最終確定了針對靶區(qū)三維地震資料寬頻處理的完整流程。

寬頻處理技術(shù)的優(yōu)勢是成果數(shù)據(jù)的有效頻帶被拓寬，低頻和高頻信息都更加豐富。圖1是經(jīng)過零相位化和去電纜鬼波處理前后的疊加剖面頻譜對比。由圖1可知,通過寬頻處理后，低頻端和高頻端能量都有提升，5～30 Hz以及60～90 Hz頻段能量都得到加強，5～30 Hz這部分低頻信息對于斷層的刻畫、深層和基底的成像，以及基于地震資料開展的儲層和流體研究有非常重要的意義。

圖1 去鬼波前后疊加剖面頻譜對比Fig.1 Spectrum before and after applying de-ghost processing

3 應(yīng)用效果

3.1 小斷層和中深層成像

靶區(qū)的主要目的層是新近系韓江組，埋深約1 800 m(對應(yīng)的雙程反射時間約為1.5 s)，目的層段小斷層十分發(fā)育，這些小斷層在老地震資料上非常隱蔽，斷距不明顯，斷面不清晰。然而，精細落實這些小斷層，對于圈閉有效性的研究和井位的部署，以及油田周邊開展精細勘探，滾動評價目標(biāo)都有至關(guān)重要的作用。本次寬頻地震處理技術(shù)能夠有效地解決了這一難題。圖2是寬頻處理前后中淺層目的層段的小斷層成像效果的對比：與常規(guī)處理的資料(圖2a)相比，寬頻處理成果(圖2b)能更好地刻畫中淺層目的層段的小斷層，斷距和斷面更清晰，交切關(guān)系更明確，對于中淺層小斷層的精細落實發(fā)揮了非常重要的作用。

圖2 中淺層小斷層成像對比Fig.2 Comparison of small fault imaging

寬頻處理后，成果數(shù)據(jù)的有效頻帶得到拓寬，低頻、高頻信息均得到加強，不僅對中淺層成像分辨率有明顯改善，而且中深層地震資料信噪比、斷面成像質(zhì)量也得到明顯提升。圖3是寬頻處理前后，基底和中深層成像效果對比：經(jīng)過寬頻處理(圖3b)，低頻能量得到加強，與老成果(圖3a)相比，中深層(2s以下)地層和基底的成像都得到提升，基底連續(xù)性更好，深層信噪比提高，兩組大斷層的斷面也更加清晰。

圖3 基底和深層成像對比Fig.3 Comparison of deep and base imaging

3.2 井震標(biāo)定和AVO

本次寬頻處理成果在中淺層小斷層成像、中深層地層信噪比提升、基底和斷面成像方面展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，為了進一步考察其振幅保真性，分別應(yīng)用新老成果進行合成記錄標(biāo)定，結(jié)果見圖4。圖4(a)是測井的密度和聲波速度，圖4(b)、圖4(c)分別是老成果和寬頻處理成果的井震標(biāo)定結(jié)果，藍色和紅色分別是合成記錄與井旁道，統(tǒng)一重復(fù)5道顯示，黑色是井旁地震道。由圖4可以看出，與老成果標(biāo)定結(jié)果(圖4b)相比，新成果(圖4c)的井震標(biāo)定吻合度更高，相關(guān)系數(shù)從0.65提高到 0.83，證實了本次寬頻處理成果的可靠性。

前已述及，本地區(qū)老成果存在的問題之一是道集AVO(Amplitude Versus Offset，即振幅隨偏移距變化，后邊都簡稱“AVO”)特征與鉆井吻合度差，AVO曲線規(guī)律性不強，為了驗證本次寬頻處理成果是否解決了這一問題，利用測井資料合成AVO記錄來對比。圖5給出了測井?dāng)?shù)據(jù)合成AVA(Amplitude Versus Angle,AVA)記錄與老成果、新成果的井旁道AVA(振幅隨入射角的變化)道集的對比(AVA道集由PSTM(Pre-stack Time Migration,PSTM,疊前時間偏移)的CRP道集經(jīng)偏移速度場轉(zhuǎn)換得到)?？梢钥闯觯吕腺Y料過井道集都表現(xiàn)為第三類AVO特征，與正演道集特征一致；差異在于，做了寬頻處理的新資料，AVO規(guī)律性更強，與測井資料正演結(jié)果吻合度更高，而老資料AVO一致性較差，特別是近道振幅與整體趨勢間的一致性差。

圖5 AVA道集對比Fig.5 Comparison of AVA gathers

沿靶區(qū)主力目的層(圖5中的紅線深度處，雙程時間1 390 ms附近)提取的AVA曲線，進行更直觀的對比，見圖6。從左往右依次是測井曲線正演的AVA曲線、老成果和寬頻成果井旁道沿層AVA曲線，可以看出：主力目的層正演模擬的AVA曲線特征為振幅隨偏移距(或入射角)增大而增大的第三類AVO，老資料的AVO特征不典型，特別是近道數(shù)據(jù)點規(guī)律性不強，各道間振幅變化的規(guī)律性差，而寬頻處理成果(圖6c)的各道間振幅變化規(guī)律性更好，AVO特征與正演模擬結(jié)果更吻合。

圖6 沿目的層提取的AVA曲線對比Fig.6 Comparison of AVA curves extracted along the target layer

通過去鬼波和更精細的多次波壓制，本次寬頻處理的CRP(Common Reflection Point, CRP,共反射點)道集信噪比和分辨率都有顯著提高，可以更好地滿足中淺層小斷層解釋需求，基底和深層成像信噪比進一步提高，斷面成像更清晰。通過井震標(biāo)定和井旁道AVO特征對比驗證了寬頻處理成果的振幅保真性，顯現(xiàn)出寬頻處理成果在儲層描述和含油氣性研究方面的潛力。

3.3 含油氣性檢測效果對比

寬頻處理資料不僅提高了地震成像的分辨率和信噪比，其蘊含的豐富的低頻信息，在儲層刻畫和流體預(yù)測中也非常重要。分別用老資料和本次寬頻處理資料提取主力層H1最小振幅屬性(圖7)，與構(gòu)造等值線進行疊合顯示。圖7中A-15井已證實主力層H1為一個具有二氧化碳氣頂?shù)挠筒兀梢钥闯?，本次寬頻處理成果(圖7b)與老成果(圖7a)相比，振幅異常范圍與構(gòu)造等值線疊合性更好，與當(dāng)前階段對該油藏的認(rèn)識更吻合(圖中白色箭頭標(biāo)識位置)，寬頻處理成果保真度高，預(yù)測的儲層展布更合理。

圖7 主力層H1最小振幅屬性Fig.7 Minimum amplitude of the main target H1

地震波在穿過含油氣儲層時會發(fā)生吸收衰減，在頻率上會表現(xiàn)為高頻衰減快、低頻衰減慢的特征，在頻譜上就表現(xiàn)為整體能量向低頻移動，從而低頻能量相對增強，不少學(xué)者利用這一原理進行含油氣性檢測，取得了較好的效果[21-23]。研究區(qū)的勘探實踐表明，低頻能量增強屬性(Low Frequency Raise，后邊縮寫為LFR)與含油氣性有很好的相關(guān)性。圖8是過A-15井的主測線(測線位置見圖7a中AA’)，分別從老資料和本次寬頻處理資料提取LFR屬性，通過對比，主力層H1在兩個數(shù)據(jù)體上都表現(xiàn)出低頻能量增強特征，這與鉆井完全吻合；不同點在于，寬頻處理成果(圖8b)提取的低頻能量分布范圍更合理，屬性異常范圍分布更清晰，特別是構(gòu)造高部位(圖中白色箭頭指示位置)異常特征比老成果(圖8a)更合理，與目前對該油藏的認(rèn)識也更一致，這從側(cè)面展示了本次寬頻處理具有更高的保真度。

圖8 A-15井主測線LFR屬性Fig.8 LFR profile passing well A-15

4 結(jié) 論

針對恩平凹陷北部隆起帶地震資料存在的問題，開展了以鬼波壓制為核心的寬頻地震資料處理，得到的認(rèn)識和結(jié)論如下：

1)寬頻處理成果數(shù)據(jù)頻帶得到有效拓寬，具有比常規(guī)處理成果更高的分辨率和信噪比，從而更有利于中淺層小斷層的刻畫、深層和基底的解釋。

2)寬頻處理成果保真度更好，井震標(biāo)定和AVO與鉆井結(jié)果更吻合，主力油層振幅和吸收衰減屬性所指示的儲層和含油氣性也與地質(zhì)認(rèn)識更吻合。

3)通過本文研究，驗證了寬頻處理技術(shù)在構(gòu)造成像和儲層、流體研究方面的優(yōu)越性，可為其他地區(qū)解決相似問題提供借鑒。