程志國(guó)，婁 兵，姚茂敏，譚 佳

（中國(guó)石油新疆油田公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院地物所，烏魯木齊 830013）

VSP井控Q值提取和補(bǔ)償方法在瑪湖地區(qū)的應(yīng)用

程志國(guó)，婁 兵，姚茂敏，譚 佳

（中國(guó)石油新疆油田公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院地物所，烏魯木齊 830013）

地層的吸收衰減作用是降低地震分辨率的一個(gè)主要因素，準(zhǔn)確地提取地層的品質(zhì)因子Q和進(jìn)行穩(wěn)定而有效的Q補(bǔ)償是非常困難的。這里采用改進(jìn)的譜比法技術(shù)系列從VSP下行波場(chǎng)資料中提取準(zhǔn)確的Q值，利用井控約束建立三維Q場(chǎng)，最后使用穩(wěn)定的反Q濾波對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，補(bǔ)償后的地震剖面分辨率得到提高，地質(zhì)現(xiàn)象更為清晰，取得了滿(mǎn)意的效果。

Q值提?。痪?；Q補(bǔ)償；VSP

0 引言

地震波在地下傳播過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)能量損耗現(xiàn)象，引起地震波能量隨傳播時(shí)間的增加而減弱，造成高低成分衰減，波譜往低頻移動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生速度頻散，導(dǎo)致子波波形拉伸、延遲，導(dǎo)致分辨率降低。這種與介質(zhì)有關(guān)的性質(zhì)通常用介質(zhì)品質(zhì)因子Q表示，地層的吸收衰減作用是降低地震分辨率的一個(gè)主要因素，因此很有必要對(duì)地震波進(jìn)行Q補(bǔ)償。

品質(zhì)因子Q是度量地層吸收衰減特性的參量，Q值越小，對(duì)地震波的吸收越嚴(yán)重。理論和實(shí)驗(yàn)均表明：品質(zhì)因子Q與巖石物性、流體類(lèi)型和流體飽和度等因素有關(guān)。品質(zhì)因子的提取方法很多［1－6］，一般分為兩大類(lèi)：時(shí)間域和頻率域。時(shí)間域有子波模擬法、上升時(shí)間法、振幅衰減法和解析信號(hào)法等；頻率域有頻譜比法、質(zhì)心頻率偏移法、頻譜擬合技術(shù)、峰值頻率法和瞬時(shí)頻率法等。但目前現(xiàn)有的Q值提取方法普遍存在抗噪性差，穩(wěn)定性低等問(wèn)題，當(dāng)資料信噪比較低時(shí)，可靠性均明顯降低。

由于地震波傳播過(guò)程中同時(shí)存在速度頻散和能量耗散的效應(yīng)，因此真正的反Q濾波應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的補(bǔ)償和相位的校正，即全反Q濾波，但它的穩(wěn)定性和有效性一直是困擾研究人員的難題［7－14］。Wang Yanghua［15－18］先后提出了基于層Q值地層模型、連續(xù)變化Q值地層模型的全反Q濾波，并在算法上作了改進(jìn)，能對(duì)振幅和相位進(jìn)行穩(wěn)定、有效地補(bǔ)償。

這里用VSP資料采用改進(jìn)的譜比法估算Q值，利用井控技術(shù)，根據(jù)解釋層位和Q值與地層速度的關(guān)系，建立三維Q場(chǎng)，最后對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行Q補(bǔ)償。我們針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣瑪湖地區(qū)的扇三角洲砂礫巖儲(chǔ)層?。?0m～15m）、反射能量弱等問(wèn)題，利用VSP井控Q補(bǔ)償方法進(jìn)行了處理，明顯提高了地震資料的分辨率，從而提高了地層的識(shí)別能力和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度。

1 VSP資料中Q值提取

品質(zhì)因子Q值的準(zhǔn)確估計(jì)，是進(jìn)行地震波能量補(bǔ)償反Q濾波的前提條件；Q值估算的準(zhǔn)確程度直接影響反Q濾波補(bǔ)償結(jié)果的好壞［19］。VSP資料中的下行波場(chǎng)數(shù)據(jù)是進(jìn)行Q分析的理想數(shù)據(jù)。一般情況下，我們選取一定長(zhǎng)度的時(shí)窗（一般包含直達(dá)縱波即可），利用速度濾波提取下行直達(dá)縱波，然后對(duì)時(shí)窗內(nèi)的直達(dá)縱波數(shù)據(jù)進(jìn)行Q分析。然而通過(guò)VSP分析得到的Q值質(zhì)量取決于資料的信噪比，波的散射和檢波器的耦合情況。

為了提高通過(guò)VSP資料提取Q值的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，我們首先對(duì)VSP資料進(jìn)行噪聲壓制，然后采用皮爾森系數(shù)法對(duì)VSP初至進(jìn)行精確自動(dòng)拾取，提取相鄰道的高精度延遲時(shí)，采用線性最優(yōu)化擬合估算譜比斜率，降低奇異點(diǎn)的影響，在利用改進(jìn)的譜比法計(jì)算Q值時(shí)，采用分頻段統(tǒng)計(jì)估算Q值，并采用多道統(tǒng)計(jì)組合優(yōu)化Q值，降低VSP多次激發(fā)震源不一致性的影響。

圖1（a）是該工區(qū)內(nèi)B75井的VSP下行波記錄，利用改進(jìn)的頻譜比法對(duì)區(qū)塊的資料進(jìn)行Q值提取。圖1（b）是速度曲線和圖1（c）是反演Q值的結(jié)果，Q值變化相對(duì)穩(wěn)定，由淺至深有逐漸變大的趨勢(shì)，速度曲線與Q值滿(mǎn)足正相關(guān)，提取的Q值較好地反應(yīng)了速度的趨勢(shì)與大小變化，真實(shí)地反映了地層性質(zhì)的變化。

圖1 B75井VSP資料及提取的Q值Fig.1 B75well VSP data and extracted Q

2 井控三維Q場(chǎng)建立

通常VSP資料比較少，利用一口井的VSP資料計(jì)算的Q值又是空間上一點(diǎn)的值，往往難以確定Q值的空間分布，因而在三維工區(qū)中進(jìn)行全工區(qū)的Q補(bǔ)償時(shí)無(wú)法應(yīng)用。按照李慶忠的經(jīng)驗(yàn)公式，地層Q值與速度走向具有一定的相關(guān)性，

a與b的值在不同的地區(qū)有不同的選擇。我們對(duì)圖1中提取的Q值與速度按照經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了擬合（圖2），得到當(dāng)a＝13，b＝2.05時(shí)，Q值與速度經(jīng)驗(yàn)公式曲線的相關(guān)度為0.67，這從另一方面也說(shuō)明提取的Q值具有相當(dāng)?shù)目尚哦?。在得到VSP資料速度與Q的關(guān)系后，同樣也可以根據(jù)這個(gè)關(guān)系，利用得到的準(zhǔn)確的地震速度場(chǎng)建立三維Q場(chǎng)。在實(shí)際地震資料處理過(guò)程中，由于本工區(qū)構(gòu)造相對(duì)平緩，我們首先得到一個(gè)準(zhǔn)確的疊前偏移速度場(chǎng)，同時(shí)對(duì)成像剖面進(jìn)行地質(zhì)層位解釋?zhuān)镁偷刭|(zhì)層位進(jìn)行約束，根據(jù)Q值與速度的關(guān)系，建立三維Q場(chǎng)（圖3），通過(guò)迭代對(duì)地震資料再進(jìn)行Q補(bǔ)償。

圖2 VSP提取Q值與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Q值對(duì)比Fig.2 Comparison of extracted Q from VSP data and calculated Q from empirical formula

圖3 井控方法建立的三維Q場(chǎng)Fig.3 3DQ model from well－controlled method

3 實(shí)際資料補(bǔ)償效果及分析

三維地震工區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷瑪湖凹陷和西部隆起烏夏斷裂帶的結(jié)合部。主要目的層為三疊系百口泉組、二疊系烏爾禾組，它們之間為一角度不整合。主要目的是查清目的層構(gòu)造特征及斷裂展布特征，準(zhǔn)確落實(shí)扇三角洲前緣有利相帶展布范圍。因此要求在保幅的前提下進(jìn)行提高分辨率處理，要求能分辨10m～15m儲(chǔ)層，滿(mǎn)足單砂體刻畫(huà)需求。

結(jié)合本工區(qū)的地質(zhì)任務(wù)，采用以下VSP井控Q值提取和補(bǔ)償步驟：①調(diào)查工區(qū)VSP資料，對(duì)VSP資料進(jìn)行噪聲壓制，準(zhǔn)確拾取初至，利用改進(jìn)的譜比法統(tǒng)計(jì)估算Q值；②根據(jù)VSP速度與估算的Q值建立兩者間的經(jīng)驗(yàn)公式，利用準(zhǔn)確的疊前偏移地震速度和解釋的地質(zhì)層位建立三維Q場(chǎng)；③采用Wang Yanghua提出的穩(wěn)定高效的反Q濾波方法對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，它的基本原理是根據(jù)波場(chǎng)延拓得到得到τ時(shí)刻反Q濾波波場(chǎng)值：

重復(fù)計(jì)算反射波記錄的每一個(gè)時(shí)間采樣間隔點(diǎn)的各個(gè)頻率波場(chǎng)值，然后對(duì)同一時(shí)間波場(chǎng)值疊加求和，就能夠得到反Q濾波后的時(shí)間域地震記錄；④對(duì)處理后的地震資料分析和解釋。利用頻譜分析，看高頻端是否得到有效拓展；利用VSP或井資料進(jìn)行標(biāo)定，看井震匹配程度是否得到提高；對(duì)地震資料進(jìn)行目標(biāo)解釋?zhuān)磳?duì)砂體的識(shí)別能力是否提高，是否符合地質(zhì)規(guī)律。

通過(guò)對(duì)工區(qū)三維地震資料進(jìn)行VSP井控Q補(bǔ)償處理后，不僅可以補(bǔ)償?shù)卣鸩ǖ恼穹p和頻率損失，還可改善地震記錄的相位特性，從而改善同相軸的連續(xù)性，增強(qiáng)弱反射波的能量，進(jìn)而提高地震資料的信噪比和分辨率。從補(bǔ)償前、后與VSP走廊疊加標(biāo)定的對(duì)比剖面（圖4）可以看出，Q補(bǔ)償后地震剖面與VSP資料匹配度更高，地震分辨率明顯提高，以－20dB為標(biāo)準(zhǔn)，從50Hz提高到65Hz（圖5），同時(shí)信噪比也得到提升，各種地質(zhì)現(xiàn)象更豐富，地層尖滅點(diǎn)清晰可辨。從地震地質(zhì)解釋剖面（圖6）可以看出，以B75井為代表的扇三角洲平原相主要為一套低頻雜亂弱反射，以AH2、AH1井為代表的扇三角洲前緣相為較連續(xù)、中頻強(qiáng)反射，Q補(bǔ)償后地震剖面相帶邊界更加清楚，更有利于扇三角洲前緣有利砂體的識(shí)別。VSP井控Q補(bǔ)償?shù)卣鹛幚砑夹g(shù)充分利用井點(diǎn)VSP資料、地震速度、地質(zhì)層位，將井點(diǎn)數(shù)據(jù)與地面地震數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配、標(biāo)定，從而最終得到相對(duì)保幅的高分辨率地震資料，取得了較好的地質(zhì)效果。

圖4 過(guò)B75井Q補(bǔ)償前后VSP標(biāo)定對(duì)比剖面Fig.4 VSP calibrated section over B75well before and after Q compensation

圖5 補(bǔ)償前后剖面頻譜分析Fig.5 Spectrum analysis of the section before and after Q compensation

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

通過(guò)VSP井控Q補(bǔ)償對(duì)實(shí)際地震資料的處理表明：通過(guò)VSP資料采用改進(jìn)的譜比法技術(shù)系列提取準(zhǔn)確的Q值，根據(jù)建立的Q與速度的關(guān)系，利用地震速度和地質(zhì)層位約束建立三維Q場(chǎng)，最后進(jìn)行穩(wěn)定的反Q濾波處理，補(bǔ)償后的地震剖面與井的匹配更好，地震資料的分辨率得到提高，地質(zhì)現(xiàn)象更為清晰，有利于地層、巖性目標(biāo)的識(shí)別。這一思路和方法值得進(jìn)行更多的應(yīng)用和研究。

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圖6 過(guò)B75－AH2－AH1井Q補(bǔ)償后地震地質(zhì)解釋剖面Fig.6 Seismic interpretation section over B75－AH2－AH1wells after Q compensation

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Application of VSP well－controlled Q－extraction and compensation method in Mahu area

CHENG Zhi－guo，LOU Bing，YAO Mao－ming，TAN Jia
（GRI，Exploration and Production Research Academe，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，NO397，Beijing Road，Urumqi 830013，China）

The formation＇s absorption and attenuation is one major factor of seismic resolution decreasing.It is very difficult to extract the formation＇s quality factor Q accurately and do Q compensation stably and effectively.In this paper，firstly，series of modified spectral－comparison methods are used to extract accurate Q value from VSP downward wave field；secondly，well －controlled method is used to build 3DQ field；finally，stable inverse Q method is used to process pre－stack seismic data.After Q compensation，the resolution of seismic section is raised and different geological events become clear，which achieves satisfactory results.

Q－extraction；well－controlled；Q－compensation；VSP

P 631.4

：A

10.3969／j.issn.1001－1749.2015.06.13

1001－1749（2015）06－0749－05

2014－11－21改回日期：2015－04－08

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)（2011ZX05001－06）；中國(guó)石油天然氣股份公司科技攻關(guān)項(xiàng)目（2013－04－01）

程志國(guó)（1978－），男，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事石油地震勘探工作，E－mail：chengzg＠petrochina.com.cn。