汲生珍 （中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （北京）能源學(xué)院；中石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

鄔興威，夏東領(lǐng) （中石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

在地震勘探中，單地震數(shù)據(jù)可分解為多個(gè)不同頻率的子波，而對(duì)不同特征的目標(biāo)地質(zhì)體選擇不同頻率的單一地震子波或某一頻段的子波集，構(gòu)建新的地震數(shù)據(jù)體，并依據(jù)重構(gòu)后的數(shù)據(jù)體異常來(lái)預(yù)測(cè)地下儲(chǔ)層、流體的分布等［1］。Bear等［2，3］開發(fā)的多子波變換技術(shù)奠定了多子波分解技術(shù)的基礎(chǔ)。此后，該技術(shù)在儲(chǔ)層、流體預(yù)測(cè)中的應(yīng)用愈來(lái)愈受到廣泛關(guān)注。趙爽等［4］利用多子波地震道分解技術(shù)，對(duì)三維地震道數(shù)據(jù)進(jìn)行含煤目的層段多子波分解轉(zhuǎn)換處理及多子波地震道重構(gòu)，進(jìn)行目的層段儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及含油氣性檢測(cè)；李曙光等［5］利用基于頻率域小波的地震信號(hào)多子波分解及重構(gòu)技術(shù)在含油氣儲(chǔ)層方面進(jìn)行應(yīng)用；何胡軍等［6］探討了該技術(shù)在薄互層儲(chǔ)層中的應(yīng)用；佘剛等［7］將該技術(shù)用于含氣性預(yù)測(cè)，取得了良好效果。筆者以塔河油田于奇地區(qū)奧陶系為例，詳細(xì)研究了子波分解與重構(gòu)技術(shù)在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用，為該區(qū)有利儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)提供了有利的技術(shù)支持。

1 方法原理

地震資料解釋的基本模型，通常假設(shè)是由單一地震子波與地層反射系數(shù)序列的褶積組成；而實(shí)際地震波的頻率會(huì)隨著深度的增加而降低，而且同一地震數(shù)據(jù)，不同類型的儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層、含油氣層和不含油氣層對(duì)地震信號(hào) （子波）的響應(yīng)也不同，與之相對(duì)應(yīng)的地震信號(hào) （子波）的形狀或頻率也不同，從而導(dǎo)致該假設(shè)與實(shí)際情況有一定差距［8］。為此，假定地震信號(hào)由多個(gè)原子以及隨機(jī)噪聲組合而成，即：

式中：u（t）為地震信號(hào)；t為時(shí)間；mi為第i次迭代選取的子波；Ai為相應(yīng)的振幅；fm為主頻率；t0為時(shí)間延遲；φ為子波相位；N為分解后剩余的信號(hào)，即信號(hào)中的噪聲。原子可以采取各種形式，如Morlet小波、高斯函數(shù)、漢明窗函數(shù)、漢寧窗函數(shù)等。

通過(guò)子波分解技術(shù)，將以往只能從宏觀上認(rèn)識(shí)的地震道 （剖面和數(shù)據(jù)體）數(shù)據(jù)分解為不同形狀不同頻率的地震子波組合。被分解出來(lái)的子波都可以由分析人員控制，并可由此推導(dǎo)出一系列從不同方面表達(dá)儲(chǔ)層及油氣特征的新方法。被分解出來(lái)的全部或者部分不同振幅和主頻的雷克子波按照其分解后的位置重新組合，形成新的地震道。如果選擇所有的雷克子波重構(gòu)地震道，與原始的地震道基本一致，其誤差可以忽略，據(jù)此可以作為子波分解的質(zhì)量控制手段。如果選擇部分子波重構(gòu)，將會(huì)得到一個(gè)全新的地震道，示意圖如圖1所示。

圖1 地震道子波分解與重構(gòu)示意圖

應(yīng)用多子波地震道分解技術(shù)，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)背景和鉆井油層資料可以進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及油層解釋。在對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行地震道分解的基礎(chǔ)上，篩選、合成更有利于直接進(jìn)行油層解釋的新的地震道集，計(jì)算新的地震數(shù)據(jù)體的各種屬性，如某個(gè)單頻的諧振、兩個(gè)單頻能量的差、某段頻率的能量異常等，對(duì)儲(chǔ)層、流體預(yù)測(cè)提供有效的技術(shù)支持。

2 模型正演

基于多子波地震道分解與重構(gòu)技術(shù)，筆者對(duì)其進(jìn)行了模型正演。在含有高速層，如煤層、膏巖或鹽巖等地層中，由于高速層的存在，致使其下砂巖或者灰?guī)r等儲(chǔ)層的反射特征被淹沒(méi)，或者受到一定程度的影響，直接利用原始地震數(shù)據(jù)有效預(yù)測(cè)儲(chǔ)層或流體的難度較大。為此，設(shè)計(jì)了含高速層的地質(zhì)模型，通過(guò)多子波分解與重構(gòu)，去除高速層的影響，從而突出有利儲(chǔ)層的地震反射特征 （見圖2）。

圖2 地質(zhì)模型及相應(yīng)的地震道子波分解與合成正演模擬

在圖2（a）中，大套泥巖 （灰色）中發(fā)育一套高速層 （黑色），厚度45m、速度5000m/s，其下分別為厚度15m、速度2800m/s的泥巖隔層 （灰色），以及厚度15m、速度3500m/s的砂巖 （白色）。該套地質(zhì)模型正演地震模型結(jié)果如圖2（b）所示，在高速層與砂巖及砂泥巖間分別形成一套強(qiáng)地震反射，但是受高速層的影響，反映砂巖儲(chǔ)層的地震反射被掩蓋掉了。為此，應(yīng)用子波分解及重構(gòu)技術(shù)對(duì)地震反射波進(jìn)行分解，其結(jié)果如圖2（c）～ （f）所示，分別為處理時(shí)窗內(nèi)分解掉1～4個(gè)原子的結(jié)果?？梢钥闯觯纸獾?個(gè)原子后，砂巖層的地震反射特征也被分解掉了；而分解掉3個(gè)原子后，砂巖層的地震反射軸則清晰地反映出來(lái)。因此，可以利用子波分解與合成技術(shù)，去掉掩蓋有利儲(chǔ)層的強(qiáng)反射軸，而將潛在的有利儲(chǔ)層及油氣層反映出來(lái)。

3 應(yīng)用效果分析

于奇東地區(qū)位于新疆塔河油田的東北部，其奧陶統(tǒng)儲(chǔ)層主要為巖溶－縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層。儲(chǔ)層多以Ⅲ類儲(chǔ)層為主，Ⅱ類、Ⅰ類儲(chǔ)層較為少見。由巖心和測(cè)井曲線揭示，難見大的洞穴系統(tǒng)，以小型溶蝕孔洞發(fā)育為特征，有效儲(chǔ)層分布主要受控于斷裂和裂縫作用。

于奇東地區(qū)南部中、下奧陶統(tǒng)頂部為質(zhì)純灰?guī)r，其上伏上奧陶統(tǒng)下段地層厚度較薄，主要為灰色粉細(xì)晶灰?guī)r，在其上地層主要為大套泥巖及泥灰?guī)r沉積；上奧陶統(tǒng)下段的厚度較薄，致使在于奇東地區(qū)南部該層存在厚度減薄帶。在地震剖面中，中、下奧陶統(tǒng)純灰?guī)r與上奧陶統(tǒng)的泥巖、灰泥巖之間顯示為強(qiáng)反射，該套強(qiáng)反射在一定程度上掩蓋了下覆儲(chǔ)層的特征，致使利用地震技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)存在一定難度。為此，在該區(qū)應(yīng)用了地震子波分解與重構(gòu)技術(shù)，在盡可能去除地震強(qiáng)軸影響的前提下，對(duì)子波重構(gòu)后的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻處理，從而尋找該區(qū)的有利儲(chǔ)層。如圖3所示，子波分解前 （圖3（a））在地震反射波組TA與TB之間存在能量非常強(qiáng)的地震反射界面，頻率相對(duì)較低，該套反射層對(duì)其下伏儲(chǔ)層及其所含流體等信息而引起的變化起到一定的屏蔽作用；而對(duì)強(qiáng)反射界面進(jìn)行子波分解及重構(gòu)后 （圖3（b）），其下伏儲(chǔ)層的分辨率明顯增加，且串珠狀儲(chǔ)層明顯地顯示出來(lái)。

圖3 于奇東地區(qū)子波分解與重構(gòu)前 （a）、后 （b）地震剖面對(duì)比圖

于奇東地區(qū)上奧陶統(tǒng)覆蓋區(qū)有利儲(chǔ)層主要發(fā)育在與斷裂相關(guān)的溶孔和裂縫帶內(nèi)。分析表明，該區(qū)斷裂及串珠狀儲(chǔ)層段主頻為20Hz左右，非儲(chǔ)層及斷裂不發(fā)育層段主頻變化較大。為此，利用分頻技術(shù)對(duì)該區(qū)進(jìn)行分頻相干及分頻能量處理，并提取20Hz的地震屬性進(jìn)行研究分析。如圖4所示，在上奧陶統(tǒng)覆蓋區(qū)子波分解前 （圖4（a））TB頂面20Hz能量整體較強(qiáng)，well1井20Hz雖然能量較強(qiáng)但是整體特征不太明顯；但是在子波分解與重構(gòu)后 （圖4（b）），well1井的儲(chǔ)層特征顯示的非常明顯。

如圖5所示，平面特征也顯示出子波分解與重構(gòu)前后的區(qū)別。在子波分解前，TB與TA間的強(qiáng)地震反射在平面上呈南北向大面積分布，掩蓋了其有利儲(chǔ)層的分布 （圖5（a））；而經(jīng)子波分解與處理，去掉該強(qiáng)反射層之后，與斷裂與裂縫相關(guān)的溶孔清晰地反映出來(lái) （圖5（b））。

圖4 于奇東地區(qū)子波分解與重構(gòu)前 （a）、后 （b）20Hz能量與原始地震剖面疊合圖

圖5 于奇東地區(qū)TB頂面子波分解與重構(gòu)前 （a）、后 （b）20Hz能量與相干疊合對(duì)比圖

4 結(jié)語(yǔ)

子波分解與重構(gòu)技術(shù)是針對(duì)不同地質(zhì)體的各種地震響應(yīng)特征，將地震道分解為不同形狀不同頻率的地震子波組合。該技術(shù)對(duì)于復(fù)雜區(qū)域的儲(chǔ)層與流體預(yù)測(cè)起到了很好的作用。該技術(shù)利用不同頻率的可解析的雷克縱波，消除了高速層對(duì)其上下地層地震反射的影響，提高了地震反射波的分辨率，突出了有利儲(chǔ)層的地震反射特征。利用多子波重構(gòu)后的地震數(shù)據(jù)體開展儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究，對(duì)于突出刻畫有利儲(chǔ)層的分布提供了有力的技術(shù)支持。

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［編輯］ 龍舟