彭麗娟

（中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 信息與計(jì)算科學(xué)系，山東 東營257000）

地震信號(hào)在獲取或傳輸?shù)倪^程中，總會(huì)受到各種噪聲的干擾。噪聲的存在降低了地震成像的分辨率，嚴(yán)重影響了目標(biāo)的識(shí)別和分類。小營地區(qū)沙二段是小營油田主要的含油層系，油藏類型主要是以巖性為主要控藏因素的巖性油藏及構(gòu)造-巖性油藏?？v向上已劃分出14個(gè)砂體，多自東向西逐漸減薄、尖滅，不同砂體的尖滅帶是尋找剩余儲(chǔ)量的有利區(qū)。在描述這種層薄，橫向變化快的油藏時(shí)，通常需要開展特殊處理，以提高目的層地震分辨率。對(duì)地震資料分辨能力的要求越高，則需要用更先進(jìn)的工具挖掘現(xiàn)有的地震資料更多的信息。20世紀(jì)90年代以后，以小波分析為代表的多尺度分析方法發(fā)展很快，作為一種新的信號(hào)處理技術(shù)，也被應(yīng)用于圖像去噪，并取得了較好的效果。小波域信號(hào)重構(gòu)對(duì)信號(hào)用不同的濾波器進(jìn)行濾波，對(duì)應(yīng)于不同尺度因子的小波基，將信號(hào)分解到相應(yīng)的頻帶［1］。筆者應(yīng)用該方法對(duì)小營地區(qū)沙二段進(jìn)行特殊處理，以提高目的層地震分辨率，增強(qiáng)砂體橫向連續(xù)性，為后續(xù)油藏描述提供資料支持。

1 小波變換原理及物理意義

小波變換是時(shí)頻分析的一種算法。傳統(tǒng)的信號(hào)分析是建立在傅里葉（Fourier）變換的基礎(chǔ)之上的，由于傅里葉分析使用的是一種全局的變換，要么完全在時(shí)域，要么完全在頻域，因此無法表述信號(hào)的時(shí)頻局域性質(zhì)，而這種性質(zhì)恰恰是非平穩(wěn)信號(hào)最根本和最關(guān)鍵的性質(zhì)［2］。為了分析和處理非平穩(wěn)信號(hào)，提出并發(fā)展了新的信號(hào)分析理論小波變換。

1.1 小波變換定義

對(duì)于原信號(hào)h（t），小波基在不同尺度下進(jìn)行時(shí)間移動(dòng)量，與時(shí)間域內(nèi)的信號(hào)h做內(nèi)積，其公式為

逆變換

其中

而ψ（ω）是φ（t）的傅里葉變換。

一旦確定了小波基函數(shù)（母波），通過在時(shí)間域?qū)ζ淅L和壓縮則形成了一系列不同尺度的小波基，用其和原信號(hào)褶積則形成不同尺度下的小波變換。由于小波基在時(shí)間域和頻率域具有良好的局部性，因此在地震信號(hào)處理中可以提高地震資料的分辨率。

1.2 小波域信號(hào)重構(gòu)物理意義

連續(xù)小波變換表現(xiàn)為一系列的褶積運(yùn)算，對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波分解，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)信號(hào)用不同的濾波器進(jìn)行濾波，對(duì)應(yīng)于不同尺度因子a的小波基，將信號(hào)分解到相應(yīng)的頻帶（圖1）。顯然，尺度因子越小，對(duì)應(yīng)頻帶的中心頻率越高［3］。

圖1 不同尺度下的小波

小波域信號(hào)重構(gòu)在信號(hào)分析中的主要優(yōu)點(diǎn)在于它在時(shí)間域和頻率域都有良好的局部化特性。對(duì)不同信號(hào)采用相應(yīng)的時(shí)間域或空域采樣步長，能夠聚集到信號(hào)的任意微小細(xì)節(jié)。提高分辨率的同時(shí)還具有很好的保真度。

2 特殊處理及油藏描述

小營油田位于利津洼陷西南坡，純化草橋鼻狀構(gòu)造帶向西北的傾沒端，為博興洼陷與利津洼陷深洼帶結(jié)合部位。古近系沙河街組沙二段地層構(gòu)造單一，油藏埋藏淺，儲(chǔ)層物性好，是小營油田的主力含油層系。但由于該區(qū)砂體厚度薄，儲(chǔ)層邊界位置認(rèn)識(shí)不清，地震資料分辨率低制約了該區(qū)沙二段的勘探開發(fā)進(jìn)程，因此對(duì)目的層進(jìn)行特殊處理，提高地震分辨率，開展儲(chǔ)層邊界精細(xì)描述是打開該區(qū)滾動(dòng)勘探局面的必要步驟。

2.1 處理難點(diǎn)

通過地震、地質(zhì)問題分析研究，砂巖體儲(chǔ)層主要發(fā)育于中深層，而深層的地震反射由于雙程旅行時(shí)長、上覆地層復(fù)雜以及構(gòu)造的影響，致使該區(qū)地震資料的處理有以下幾個(gè)難點(diǎn)：

（1）如何提高砂巖體目的層地震資料信噪比；

（2）如何提高砂巖體目的層分辨率和成像精度；

（3）如何在拓寬地震頻帶的基礎(chǔ)上保障目的層的保真度。

2.2 處理思路及效果

針對(duì)研究區(qū)地震資料特點(diǎn)及處理難點(diǎn)，結(jié)合具體情況和識(shí)別巖性體的地質(zhì)任務(wù)，制定相應(yīng)的處理辦法。砂巖體特殊處理主要體現(xiàn)在對(duì)地震資料的“三高”處理，即“高信噪比”、“高分辨率”以及“高保真”。處理思路如下：

（1）采用聯(lián)合去噪手段，在振幅補(bǔ)償前后、反褶積前后、疊前時(shí)間偏移產(chǎn)生CRP（共反射點(diǎn)）道集前后、疊加前后用不同的針對(duì)性手段分別去噪。這也是一般性處理過程。

（2）拓寬目的層頻帶，即特殊處理過程。將目的層地震資料做小波變換，在小波域進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，保障提高地震分辨率的同時(shí)，還保留了地震資料很好的保真度。

小營地區(qū)L203-10塊鉆遇11號(hào)主力含油砂組，有效厚度3.6m，已上報(bào)探明儲(chǔ)量68×104t，顯示出該地區(qū)沙二段勘探潛力。經(jīng)合成地震記錄標(biāo)定，該套砂體在地震剖面上處于強(qiáng)反射軸之下，無法在地震剖面上追蹤描述，更難以確定該套砂體的邊界。選取目的層為沙二段席狀砂油藏，進(jìn)行小波變換去噪、小波域信號(hào)重構(gòu)拓頻處理，處理面積約100 km2。

經(jīng)過小波域信號(hào)重構(gòu)，該區(qū)目的層地震資料分辨率有了明顯提高，目的層地震反射軸橫向連續(xù)性有明顯的增強(qiáng)（圖2）；與特殊處理前資料（圖3）相比，地震資料品質(zhì)明顯改善，使得目的層席狀砂反射特征更加突出，地層接觸關(guān)系更清晰，沉積體內(nèi)幕清楚；目的層頻帶增寬，主頻提高了約12Hz（圖4），地質(zhì)結(jié)構(gòu)連續(xù)清晰，地層層間信息更加豐富，易于識(shí)別各種沉積現(xiàn)象，較真實(shí)地反映了地下地質(zhì)情況，可清晰地進(jìn)行儲(chǔ)層橫向變化分析及地層對(duì)比，達(dá)到了砂體追蹤的目的。

圖2 小波信號(hào)重構(gòu)后目的層處理結(jié)果

圖3 小波信號(hào)重構(gòu)前目的層地震剖面

圖4 小波信號(hào)重構(gòu)前后目的層段頻譜

2.3 處理體油藏描述

借助于小波域信號(hào)重構(gòu)處理后的地震資料，砂體尖滅位置清晰，易于追蹤。對(duì)沙二段主力含油砂體開展了一系列油藏描述及屬性預(yù)測(cè)，提高了預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。圖5為由處理后資料的主頻及主頻能量計(jì)算而得的L203井區(qū)屬性圖，從圖中可以清楚看到該套主力砂體含油的展布特征。L203-5井打到了砂體邊緣，目的層鉆遇砂體厚度0.5m，和屬性預(yù)測(cè)十分吻合；L203-斜9井（如圖5所示，L203-9jk為井口位置，L203-9bd為目的層位置）鉆遇儲(chǔ)層厚度5.5m，油層厚度1.2m，與屬性預(yù)測(cè)結(jié)果吻合。通過精細(xì)油層描述，在砂體追蹤的基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步論證勘探有利區(qū)，提高鉆探成功率。

圖5 L203井區(qū)11砂組屬性

3 結(jié)束語

小波域信號(hào)重構(gòu)算法應(yīng)用到地震資料特殊處理中，使得目的層地震分辨率明顯提高，儲(chǔ)層橫向連續(xù)性增強(qiáng)，同時(shí)延續(xù)了地震資料的保真度，為地震資料的精細(xì)解釋和進(jìn)一步的研究奠定了資料基礎(chǔ)。小波變換作為信號(hào)處理的一種新方法，其本身固有的算法優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在地震資料處理中得到了驗(yàn)證。小波變換無論在新的理論研究還是在地震勘探應(yīng)用方面都有著廣闊的發(fā)展前景。

［1］余道友，顏冰，韓寶棟，等.地震波信號(hào)降噪技術(shù)［J］.船電技術(shù)，2012，32（2）：17-19.

［2］馬寧，周則明，羅立民.基于方向小波變換的自適應(yīng)圖像去噪方法［J］.計(jì)算機(jī)工程，2012，38（14）：184-186.

［3］周長友，李瑞，楊帆，等.基于小波變換的頻率衰減梯度屬性含油氣性檢測(cè)［J］.石油化工應(yīng)用，2010，29（11）：59-64.