馮小英

（長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

（中石油華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）

秦鳳啟，劉浩強(qiáng)，王孟華

王 亞，邢福松 （中石油華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）

子波干涉是指當(dāng)來自不同界面反射的地震波相遇時(shí)，按照疊加原理，發(fā)生能量的增強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象，稱之為地震反射的子波干涉現(xiàn)象［1］。通過離散合成記錄標(biāo)定和正演模擬方法，可剖析干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理和解釋陷阱，并通過在渤海灣盆地饒陽凹陷蠡縣斜坡沙一二段砂泥薄互層、二連盆地阿爾、烏里雅斯太、洪浩爾舒特凹陷及沁水盆地鄭莊3＃煤層等工區(qū)開展實(shí)際應(yīng)用，有效地提高了地震的解釋精度。

1 干涉現(xiàn)象實(shí)例

1.1 烏里雅斯太楔狀體

在二連盆地區(qū)烏里雅斯太凹陷地震剖面 （見圖1）上，從地震相外部結(jié)構(gòu)，3條虛線所組成楔狀體，中間的地震軸呈上傾尖滅現(xiàn)象，在該軸最高點(diǎn)設(shè)計(jì)并鉆探了太41井，結(jié)果出人意料，楔狀體對應(yīng)為沒有夾層的101m的厚層礫巖，中間那個(gè)呈上傾尖滅的地震軸，不僅沒有對應(yīng)的物理界面，尖滅點(diǎn)的位置也明顯不符，存在明顯的解釋陷阱。

1.2 二連地區(qū)高連續(xù)強(qiáng)反射地震軸干涉現(xiàn)象

在二連盆地洪浩爾舒特凹陷的連井地震剖面 （見圖2）上，可觀察到一個(gè)強(qiáng)反射高連續(xù)的地震反射軸，低部位的洪25井，揭示巖性為砂礫巖，沿著強(qiáng)反射高連續(xù)地震軸向高部位部署并鉆探了洪25－10井，結(jié)果既不是所希望的砂礫巖，也不是所推測鈣質(zhì)粉砂巖或白云質(zhì)泥巖，而是火山巖。表明強(qiáng)反射高連續(xù)的地震反射同樣存在解釋陷阱。

圖1 烏里雅斯太楔狀體地震剖面

圖2 洪特浩爾舒工區(qū)連井剖面

2 干涉研究

2.1 層狀地層干涉剖析

依據(jù)地震反射原理［2］，地震波在不同波阻抗界面會產(chǎn)生反射，波阻抗差值越大反射越強(qiáng)。根據(jù)這一原理，利用成像射線追蹤法開展正演模擬，這種方法射線在地表面開始沿90度方向向下傳播，在相交邊界處按照Snell定律產(chǎn)生繞射，并穿過地下界面?zhèn)鞑?，可以克服煤層的屏蔽作用，得到完整的成像結(jié)果。由淺及深，剖析干涉現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理［3］。

1）模型1：低速層進(jìn)入高速層 當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ傻退賹舆M(jìn)入高速層，假設(shè)在20Hz零相位雷克子波環(huán)境下，正演模擬結(jié)果表現(xiàn)為單軌記錄，波阻抗界面位于最大波峰處 （見圖3）。

圖3 低速層進(jìn)入高速層正演模擬

2）模型2：高速層進(jìn)入低速層 當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ筛咚賹舆M(jìn)入低速層，假設(shè)在20Hz零相位雷克子波環(huán)境下，正演模擬結(jié)果表現(xiàn)為雙軌記錄，波阻抗界面位于最大波谷處 （圖4）。

圖4 高速層進(jìn)入低速層正演模擬

3）模型3：高速夾層 當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^厚層高速夾層時(shí)，同樣假設(shè)在20Hz零相位雷克子波環(huán)境下，正演模擬結(jié)果表現(xiàn)為三軌記錄 （圖5中100m情況），未出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。但當(dāng)夾層減薄為80m、50m、20m、5m時(shí)，中軌與上軌均發(fā)生干涉加強(qiáng)，表現(xiàn)出上強(qiáng)下弱的雙軌記錄 （見圖5）。同理，當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^低速夾層，如煤層時(shí)，不難想象，干涉結(jié)果為下強(qiáng)上弱的雙軌記錄。

然而，多層層位的地震波干涉現(xiàn)象，或增強(qiáng)，或消弱，極為復(fù)雜，需要具體問題具體分析，通過離散合成記錄標(biāo)定和正演模擬等技術(shù)手段，剖析其實(shí)際干涉現(xiàn)象。

如沁水盆地鄭莊3＃煤層為低速薄層，由井震標(biāo)定與離散合成記錄標(biāo)定可以看出 （見圖6）：3＃煤層干涉結(jié)果表現(xiàn)為上弱下強(qiáng)的雙軌，符合前面的結(jié)論。同時(shí)上面的弱軌及中間的波谷與3＃煤層的頂板層砂巖薄層發(fā)生二次干涉，得到干涉加強(qiáng)。

4）特殊模型 圖7為洪浩爾舒特凹陷高連續(xù)強(qiáng)反射干涉正演模型，砂礫巖薄層與火山巖薄層彼此疊置，在20Hz零相位雷克子波環(huán)境下，發(fā)生干涉，地震記錄不能分辨砂礫巖薄層與火山巖薄層的界線，這也很好地解釋了是薄層干涉造成。當(dāng)在40Hz零相位雷克子波環(huán)境下，地震記錄方可分辨，這說明，提高地震的主頻可消弱干涉現(xiàn)象。

圖5 不同厚度高速夾層干涉正演模型及結(jié)果

圖6 沁水盆地鄭莊某井井震標(biāo)定與離散合成記錄標(biāo)定

圖7 洪浩爾舒特凹陷高連續(xù)強(qiáng)反射干涉正演模型

2.3 楔狀地層干涉剖析

針對楔狀地層，首先建立較為簡單的單嵌式楔狀體的地質(zhì)模型 （見圖8），開展正演模擬。在泥巖中嵌入一個(gè)厚度從0～100m變化的單一砂巖楔狀體。同樣假設(shè)在20Hz零相位雷克子波環(huán)境下，正演模擬結(jié)果顯示：當(dāng)砂巖厚度大于60m時(shí)，呈現(xiàn)出3個(gè)地震軸，受干涉影響較小。當(dāng)砂層繼續(xù)減薄時(shí)，出現(xiàn)干涉，變成雙軸。減薄至44m時(shí)，出現(xiàn)干涉調(diào)諧，振幅達(dá)到最強(qiáng)。繼續(xù)減薄，振幅逐漸減弱，但仍是雙軸。小于2m時(shí)，20hz地震剖面則無法識別。值得一提的是，正演結(jié)果中間的上傾尖滅軸，沒有對應(yīng)的物理界面，這種尖滅并非巖性尖滅，而是子波干涉產(chǎn)生的尖滅，可稱之為干涉型尖滅。1.1節(jié)中的實(shí)例就是一個(gè)干涉型尖滅。

對上面的單嵌式楔狀體內(nèi)部嵌入一定厚度變化的泥巖 （見圖9），同樣假設(shè)在20Hz零相位雷克子波環(huán)境下，正演模擬結(jié)果與前者一樣呈現(xiàn)出上傾尖滅軸，但這種尖滅為泥巖型尖滅，也不砂巖尖滅，這又是一個(gè)解釋陷阱。

通過以上若干干涉現(xiàn)象的剖析，在實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)了2個(gè)有效的消弱干涉現(xiàn)象，提高解釋精度的方法。一個(gè)是拓頻法，另一個(gè)是振幅比法。下面用實(shí)例加以說明。

3 消弱干涉實(shí)例

3.1 拓頻法識別蠡縣沙二段砂巖薄層

通過上述薄層干涉研究，認(rèn)為饒陽凹陷蠡縣斜坡其尾砂巖薄層的地震反射表現(xiàn)為上強(qiáng)下弱的雙軌，同時(shí)，雙軌的下軌與沙二段的薄砂層發(fā)生二次干涉，會減弱沙二段薄砂巖的反射，如圖10顯示，沙二段多為空白弱反射，就是二次干涉造成的。針對這種情況，提高地震分辨率可消弱干涉現(xiàn)象，圖7中20、40Hz正演模擬結(jié)果對比也說明了這一點(diǎn)。

地震資料疊后提高分辨率處理方法有很多方法，如疊后譜白化方法、疊后反Q方法、最小熵反褶積方法等［4］。筆者采用了疊后反Q方法，該方法在提高分辨率的同時(shí)，能滿足相對保幅的處理要求。

圖8 單嵌式楔狀體正演模型及結(jié)果

圖9 雙嵌式楔狀體正演模型及結(jié)果

通過對目的層段使用了疊后反Q方法拓頻處理，將地震資料主頻從20Hz提高到30Hz，有效頻帶從10～45Hz拓展到8～60Hz。沙二段空白弱反射得到加強(qiáng)，高頻井震標(biāo)定表明，經(jīng)過拓頻處理的地震反射同相軸與合成地震記錄吻合較好，并且原構(gòu)造形態(tài)保持不變，說明經(jīng)過疊后反Q方法拓頻處理的地震資料真實(shí)可靠，能客觀反映地下地質(zhì)情況，可用于地震解釋，有利于研究區(qū)沙二段砂層的識別。

從拓頻前后研究區(qū)沙二段均方根振幅屬性平面圖 （見圖11）對比也能夠看出，拓頻后的均方根振幅平面圖，其西北物源方向的空白反射得到加強(qiáng)，能夠更加準(zhǔn)確的反映沙二段砂體的分布情況。

圖10 拓頻前后地震剖面

圖11 拓頻前后的均方根振幅平面圖

3.2 振幅比法在煤層氣研究中的應(yīng)用

由圖6的井震標(biāo)定與離散合成記錄標(biāo)定可以看出：沁水盆地鄭莊3＃煤層是低速薄層，對應(yīng)于地震強(qiáng)波谷處，實(shí)踐與正演模擬均表明，煤層含氣后，由于速度變得更低，加大了負(fù)反射系數(shù)，使得最大波谷變得更強(qiáng)，因此可用3＃煤對應(yīng)的最大波谷振幅屬性來預(yù)測其含氣性。定義含氣量大于15m3／t、日產(chǎn)氣大于1000m3為高含氣；含氣量在8～15m3／t之間、日產(chǎn)氣在500～1000m3為之間為低含氣；含氣量在小于8m3／t、日產(chǎn)氣小于500m3為干層，用107口評價(jià)井、生產(chǎn)井的平均日產(chǎn)氣量進(jìn)行標(biāo)定檢驗(yàn)之后，符合率為56%。

由圖6的井震標(biāo)定與離散合成記錄標(biāo)定還可以看出：由于3＃煤層的頂板層砂巖薄層的二次干涉，使得3＃煤層對應(yīng)的雙軌中的的弱軌及中間的波谷與均得到干涉加強(qiáng)。因此在使用最大波谷振幅屬性預(yù)測煤層含氣性時(shí)，還應(yīng)該消弱3＃煤層的頂板層砂巖薄層的干涉影響，以提高含氣預(yù)測精度。

通過提取3＃煤層的頂板層最大波谷振幅基本確定頂板層砂巖的分布情況，注意由于干涉影響較重，不能用頂板層最大波峰振幅確定頂板層砂巖的分布情況。然后用3＃煤最大波谷振幅／3＃煤層的頂板層最大波谷振幅來消弱干涉影響。通過用107口評價(jià)井、生產(chǎn)井的平均日產(chǎn)氣量進(jìn)行標(biāo)定檢驗(yàn)之后，吻合率提高為72%。提高了針對沁水3＃煤儲層預(yù)測含氣的準(zhǔn)確率。

4 結(jié)論與體會

（1）正演模擬技術(shù)與離散合成記錄標(biāo)定技術(shù)可剖析干涉現(xiàn)象，為正確地解釋地震資料提供幫助。

（2）地震資料分辨率越低，干涉情況就越嚴(yán)重，提高分辨率，可消弱干涉影響。

（3）振幅比方法消弱干涉現(xiàn)象也是一個(gè)有效的技術(shù)手段。