王 江,涂國田,王 杰

(1.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江大慶163712;2.北京訊科創(chuàng)達(dá)科技有限公司,北京100000)

受分辨率限制,常規(guī)地震資料可識別儲(chǔ)層最小厚度為1/4地震波長,但面對復(fù)雜地質(zhì)條件下精細(xì)的構(gòu)造解釋、儲(chǔ)層預(yù)測和油藏描述,常規(guī)地震資料因受分辨率限制已無法滿足油氣勘探和開發(fā)的需求[1-2],尤其是對復(fù)雜目標(biāo)區(qū)小斷層、小構(gòu)造和小巖性體等小尺度目標(biāo)體的勘探、開發(fā)目標(biāo)的精細(xì)解釋與地質(zhì)刻畫[3]。提高地震資料的分辨率和信噪比已成為解決油氣精細(xì)勘探開發(fā)階段構(gòu)造精細(xì)解釋和儲(chǔ)層預(yù)測的關(guān)鍵技術(shù)[4-6]。

為了提高地震資料的分辨率和信噪比,SCHUST在利用傅里葉級數(shù)分析信號隱含的周期特征時(shí)提出了“周期圖”;之后,SCHUST基于快速傅里葉變換(FFT)算法提出的“直接法”和伯來克曼等提出的“間接法”譜估計(jì)一度成為譜估計(jì)最流行的方法[7],但本質(zhì)上都是將原序列經(jīng)過開窗截取處理來獲得對序列譜密度的估計(jì),不論對數(shù)據(jù)加窗還是對自相關(guān)函數(shù)加窗,其目的都在于使譜估計(jì)的方差減小,然而加窗不可避免地產(chǎn)生頻率“泄露”,使功率譜失真,而且對子波旁瓣的抑制會(huì)降低譜分辨能力。2006年,徐衍和[8]針對薄煤層預(yù)測提出了優(yōu)化高頻拓展技術(shù)(HFE),認(rèn)為地震拓頻可在提高地震資料分辨率的同時(shí)保持地震數(shù)據(jù)的原有信噪比。之后,眾多國內(nèi)學(xué)者基于松遼盆地、渤海灣盆地和準(zhǔn)噶爾盆地的砂泥巖薄互層油氣儲(chǔ)層預(yù)測問題,先后將反褶積[9]、時(shí)變譜白化[10-11]、串聯(lián)反Q濾波[12]以及微測井高頻補(bǔ)償[13]等地震資料處理方法用于地震資料拓頻處理,進(jìn)一步完善和發(fā)展了地震拓頻處理技術(shù),提高了地震資料分辨率。反褶積是通過壓縮基本地震子波以提高地震資料時(shí)間分辨率,通常選擇2～3個(gè)時(shí)窗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)反褶積以補(bǔ)償高頻損失。時(shí)變譜白化從淺至深分時(shí)窗定義頻帶寬度,采用窄帶濾波和濾波后幅度歸一化來達(dá)到譜白化的效果,與反褶積的結(jié)果相比,它對振幅譜展平做得更好,但保幅性能差。反Q濾波是按照某種吸收衰減模型設(shè)計(jì)反濾波因子以補(bǔ)償大地吸收濾波影響。田鋼等[13]基于微測井的地震資料高頻補(bǔ)償利用微測井直達(dá)波,采用最佳維納濾波求取不同厚度低降速帶地層的吸收補(bǔ)償反濾波器來補(bǔ)償?shù)卣饠?shù)據(jù)的高頻成分;徐旺林等[14]采用褶積算子將地震資料的低頻信息和測井資料的高頻信息相融合以達(dá)到有效拓展地震資料頻帶,提高分辨率的目的?？梢?無論時(shí)變譜白化、HFE,還是測井-地震聯(lián)合的拓頻處理技術(shù)都能拓展地震記錄頻帶,但輸出的地震數(shù)據(jù)往往發(fā)生不同程度的相位改變、地震子波旁瓣壓制效果不佳和地震波組特征不明確。盡管HFE高頻拓展不需要已知地震子波,通過子波壓縮的方法強(qiáng)調(diào)高頻端弱信號反射能量增強(qiáng)來提高地震資料頻帶寬度和分辨率,但也僅是單向高頻端拓頻。針對上述問題,本文基于最大熵(Max Entropy)譜估計(jì)的最小二乘上、下三角陣分解(LS-LUD)算法原理[7],將無線電領(lǐng)域的“載波調(diào)制”理念引入到地震資料處理中,通過頻率域Butterworth子波“載波調(diào)制”來實(shí)現(xiàn)地震記錄子波旁瓣壓制,提出一種在低頻和高頻兩個(gè)方向上可實(shí)現(xiàn)的雙向拓頻高分辨率地震資料處理技術(shù),并稱之為ButHRS技術(shù)。與常規(guī)疊前、疊后地震資料處理方法中強(qiáng)調(diào)低頻壓制、高頻提升的處理過程不同,ButHRS高分辨率地震雙向拓頻處理重點(diǎn)是在保幅的前提下,強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)低頻、高頻端弱信號地震反射能量和提高薄儲(chǔ)層地震響應(yīng)能力。

1 技術(shù)原理

1.1 最大熵譜估計(jì)技術(shù)

(1)

式中:PM為M階預(yù)測誤差濾波器的輸出功率;ak(k=1,2,…,M)為模型參數(shù);f為頻率;M為預(yù)測階數(shù)。

最大熵譜估計(jì)的優(yōu)點(diǎn)如下。

1) 傳統(tǒng)的功率譜估計(jì)方法是將樣本自相關(guān)函數(shù)乘以某種窗函數(shù),盡管窗函數(shù)增加了譜估計(jì)的穩(wěn)定性并減少了譜泄漏,但會(huì)限制譜的分辨力。而最大熵譜估計(jì)的Burg算法和LS-LUD算法是在外推相關(guān)函數(shù)過程中既能保證相關(guān)函數(shù)已知部分不變,又能在新增加外推值之后使概率分布具有最大的熵,因而能提高譜的分辨力。

2) 最大熵譜估計(jì)的Burg算法合理的外推和正、反向誤差平方和的最小化,相對傳統(tǒng)方法提高了分辨率,但Burg算法還保留了Levinson遞推形式,因此每次外推不是對所有的回歸系數(shù)求最小,而只對最末項(xiàng)相關(guān)系數(shù)求最小。當(dāng)?shù)卣饠?shù)據(jù)信噪比低且所取階數(shù)較高時(shí),Burg算法容易產(chǎn)生“譜峰偏移”(峰值頻率估值和真值間的偏離度)和“譜線分裂”(估計(jì)譜中出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)相距很近的譜峰)現(xiàn)象,無法保持地震資料的信噪比、相對振幅關(guān)系和時(shí)頻特性。而LS-LUD是在最小二乘法(LS)基礎(chǔ)上采用上、下三角陣分解(LUD)算法求解自適應(yīng)(AR)譜,由于AR模型的最小二乘解的頻率與峰值頻率偏移小,在短時(shí)窗數(shù)據(jù)下不受Toeplitz矩陣形式限制的LS方法可以得到更好的結(jié)果,所以LS-LUD解決了“譜峰偏移”及“譜線分裂”現(xiàn)象,為后續(xù)的提頻、保幅高分辨率處理奠定了基礎(chǔ)。

3) 應(yīng)用最大熵譜估計(jì)進(jìn)行地震資料處理,不但在高噪聲背景下可以識別有效信號,而且輸出信號信噪比較高。當(dāng)輸入信號特征未知時(shí),傳統(tǒng)的信號處理方法則很難從強(qiáng)噪聲背景中檢測出有用信息。

1.2 頻率域Butterworth子波譜算子

Butterworth濾波器是1930年英國工程師STEPHEN BUTTERWORTH在英國《無線電工程》期刊的一篇論文中提出的。Butterworth帶通濾波器相對于普通帶通濾波器具有很多優(yōu)點(diǎn),時(shí)間域的Bttterworth子波算子可由其頻率域振幅譜的反傅里葉變換構(gòu)建[15-16]。Butterworth傳統(tǒng)濾波算子由不同階數(shù)濾波器(如n=1,2,3,…)構(gòu)建,陡度調(diào)整不便。在頻率域構(gòu)建Butterworth低通、高通濾波算子組合成Butterworth帶通算子,改進(jìn)算子計(jì)算方法,可任意調(diào)節(jié)Butterworth帶通算子高、低頻響應(yīng)的陡度,構(gòu)建改進(jìn)型Butterworth濾波器帶寬BT(FL,dBFL,FH,dBFH)(圖1),其中,FL代表低頻(Hz),dBFL代表低頻段倍頻程(dB),FH代表高頻(Hz),dBFH代表高頻段倍頻程(dB)。在Butterworth子波譜中,倍頻程越大,頻率過渡帶陡度越大,反之亦然。Butterworth濾波器的優(yōu)點(diǎn)是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦,而在阻頻帶則逐漸下降為0,在通頻帶和阻頻帶內(nèi)都是頻率的單調(diào)函數(shù)。

圖1 不同頻帶的改進(jìn)型Butterworth子波譜

圖2顯示了不同類型子波合成地震記錄和實(shí)際反射系數(shù)[17]。從圖2可以看出,采用改進(jìn)型寬帶Butterworth子波制作的理論合成記錄與實(shí)際反射系數(shù)對應(yīng)關(guān)系最吻合,保真度高,其譜算子的脈沖響應(yīng)平坦光滑,Gibbs效應(yīng)小,子波旁瓣小、分辨率高。

圖2 不同類型子波合成地震記錄和實(shí)際反射系數(shù)

1.3 頻率域“載波調(diào)制”技術(shù)

根據(jù)無線電載波信號發(fā)射中的調(diào)制方法,傳送信號的一方將所要傳送的信號附加在高頻振蕩上,這里高頻振蕩波是指攜帶信號的運(yùn)載工具,即載波,將這一理念引申到地震資料處理的譜自適應(yīng)加權(quán)算子計(jì)算過程中,將改進(jìn)型頻率域Butterworth帶通子波譜的包絡(luò)線稱為載波,而短時(shí)窗數(shù)據(jù)的LS-LUD譜分解得到的振幅包絡(luò)作為被調(diào)制對象,應(yīng)用調(diào)制信號(改進(jìn)型Butterworth帶通子波譜的包絡(luò)作為目標(biāo)函數(shù)),通過L1模計(jì)算方法(稀疏、分段逼近)得到譜調(diào)制加權(quán)因子,將短時(shí)窗數(shù)據(jù)的LS-LUD譜分解得到的振幅包絡(luò)向改進(jìn)型Butterworth帶通子波譜的包絡(luò)形態(tài)逼近,得到短時(shí)窗地震數(shù)據(jù)高分辨率譜,其中低頻及高頻信息的能量調(diào)制幅度相對較大,此過程就是使短時(shí)窗地震記錄的LS-LUD高精度譜整體趨勢與Butterworth子波譜包絡(luò)形態(tài)相對保持一致,可形象比喻為LS-LUD高精度譜在Butterworth子波譜包絡(luò)上“躍動(dòng)”,從而使短時(shí)窗數(shù)據(jù)的LS-LUD譜分解得到的高精度譜具有Butterworth子波譜的功能,子波旁瓣小、分辨率高,在此基礎(chǔ)上反變換得到雙向拓頻后的地震記錄,其分辨率高,有效減少了旁瓣。同時(shí)由于最大熵譜估計(jì)不但在高噪聲背景下可以識別有效信號,輸出信號信噪比也較高,而且當(dāng)輸入信號特征未知時(shí),很容易從高頻背景中檢測出低頻信息,所以通過最大熵譜估計(jì)的短時(shí)窗數(shù)據(jù)的LS-LUD譜分解不但拓展并保留了低頻信息,而且突出了高頻弱反射信息,雙向拓展了地震頻帶,提高了地震資料的分辨能力。

由于L1模計(jì)算方法通過對局部計(jì)算時(shí)窗地震數(shù)據(jù)自相關(guān)函數(shù)的歸一化處理,以及應(yīng)用高精度的短時(shí)窗LS-LUD譜估計(jì)算法,使得雙向拓頻后的各時(shí)窗數(shù)據(jù)能量調(diào)整不大,且整體振幅關(guān)系保持較好,此過程僅通過雙向拓頻提高地震記錄的分辨率,減少地震子波旁瓣且突出地震記錄波組特征,不改變地震記錄的相位。

2 應(yīng)用效果分析

2.1 地質(zhì)背景

海拉爾盆地為疊置于內(nèi)蒙—大興安嶺古生代造山帶上的中、新生代多旋回沉積,疊合式發(fā)育的斷-拗型盆地,盆地經(jīng)過多期建造和改造,斷裂發(fā)育、構(gòu)造復(fù)雜[18]。烏爾遜斷陷位于海拉爾盆地中部斷陷帶,呈南北向展布,凹陷面積2240km2,油氣藏埋深1500～2500m,主要含油氣層為大磨拐河組、南屯組和銅缽廟組,儲(chǔ)層以扇三角洲前緣砂體為主。斷陷湖盆近物源、相帶窄、相變快,儲(chǔ)層具有低孔、低滲、非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn),砂體橫向連續(xù)性差,縱向儲(chǔ)層巖性變化大,造成該區(qū)地震資料分辨率較低,砂體的地震響應(yīng)特征不明顯。

烏爾遜斷陷北部砂體厚度一般為20～26m、砂巖平均層速度一般為3897～4012m/s,大磨拐河組、南屯組最小調(diào)諧頻率分別為39～48Hz,38～43Hz,目的層地震資料主頻按30Hz計(jì)算,烏爾遜凹陷常規(guī)三維地震資料可分辨的最小砂層厚度為32.0m,可見常規(guī)地震資料分辨率較低,滿足不了油氣藏儲(chǔ)層預(yù)測的精度需求。

2.2 理論模型分析

圖3a顯示了由烏爾遜斷陷北部實(shí)鉆井得到的反射系數(shù)序列;圖3b顯示了由井旁地震道提取的地震子波與反射系數(shù)序列褶積得到的理論合成地震記錄;圖3c顯示了對理論合成地震記錄進(jìn)行Butterworth子波譜“載波調(diào)制”雙向拓頻后的合成地震記錄。從圖3可以看出,拓頻后的合成地震記錄與反射系數(shù)對應(yīng)關(guān)系較好,雙向拓頻后的理論合成地震記錄不但分辨率得到了提高、地震頻帶得到拓寬,而且基本保持了與反射系數(shù)對應(yīng)的能量關(guān)系(圖4),完全可以滿足識別厚度為20～26m砂體的需求。

圖3 由烏爾遜斷陷北部實(shí)鉆井得到的反射系數(shù)序列(a)以及拓頻處理前(b)、后(c)理論合成地震記錄

圖4 拓頻處理前(黑線)、后(紅線)理論合成地震記錄頻譜對比

根據(jù)烏爾遜斷陷北部實(shí)鉆井巖性組合關(guān)系和砂、泥巖速度設(shè)計(jì)水平層狀地質(zhì)模型,并且利用有限差分方法進(jìn)行水平層狀地質(zhì)模型地震彈性波數(shù)值模擬,得到模擬地震記錄數(shù)據(jù)。該模擬地震記錄數(shù)據(jù)包含地層反射不明顯的薄儲(chǔ)層,且存在由于復(fù)雜反射產(chǎn)生的干擾波。通過頻率域Butterworth子波譜算子構(gòu)建、短時(shí)窗數(shù)據(jù)的LS-LUD譜分解得到的振幅包絡(luò)計(jì)算,應(yīng)用頻率域“載波調(diào)制”技術(shù)得到的短時(shí)窗地震數(shù)據(jù)高分辨率譜算子對模擬地震數(shù)據(jù)進(jìn)行拓頻處理,將得到的結(jié)果與傳統(tǒng)時(shí)變譜白化拓頻技術(shù)得到的結(jié)果進(jìn)行對比(圖5)。由圖5可以看出,傳統(tǒng)譜白化算子得到的地震反射界面比較模糊,而ButHRS技術(shù)雙向拓頻處理后的地震反射界面更加清晰,斷層附近的地層信息更加精細(xì),地震分辨率明顯提高。為了進(jìn)一步分析兩種方法的處理效果,對拓頻處理后的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析(圖6,圖中紅色部分代表傳統(tǒng)譜白化拓頻后的頻譜;綠色部分代表雙向拓頻處理后的頻譜)。從圖6可以看出,傳統(tǒng)譜白化拓頻處理后的頻帶僅為10～35Hz,主頻為20Hz左右,而ButHRS技術(shù)雙向拓頻處理后的頻帶達(dá)到了7～70Hz,主頻為45Hz左右。

圖5 不同方法拓頻處理后的模擬地震記錄a 傳統(tǒng)譜白化算子; b ButHRS雙向拓頻技術(shù)

圖6 模擬地震數(shù)據(jù)拓頻處理后的頻譜特征

2.3 雙向拓頻剖面分辨率分析

在實(shí)際地震資料處理中,針對烏爾遜斷陷北部構(gòu)造復(fù)雜、斷裂發(fā)育,地震資料分辨率低、砂體地震響應(yīng)特征不明顯的特點(diǎn),首先在頻率域內(nèi)構(gòu)造改進(jìn)型寬帶Butterworth子波算子,合理調(diào)整低頻、低頻段倍頻程或者高頻、高頻段倍頻程參數(shù)來保證足夠的頻帶寬度。在設(shè)計(jì)濾波器時(shí),如將低頻響應(yīng)設(shè)計(jì)較陡,有利于地震記錄中面波的衰減,將高頻響應(yīng)設(shè)計(jì)較緩,并且相對于寬帶Ricker子波有更寬的通放帶,則有利于地震記錄的高分辨率處理,其算子的旁瓣更小,處理后的地震剖面保真度更高。通過實(shí)驗(yàn)確定頻率域Butterworth子波參數(shù)為BT(6Hz,12dB,90Hz,12dB)。其次在頻率域?qū)⒍虝r(shí)窗地震記錄的LS-LUD譜通過L1模方法(稀疏、分段逼近)“調(diào)制”到改進(jìn)型ButterWorth子波譜包絡(luò)上,得到短時(shí)窗地震數(shù)據(jù)高分辨率譜,其中低頻及高頻信息的能量調(diào)制幅度相對較大,此過程就是使短時(shí)窗地震記錄的LS-LUD高精度譜整體趨勢與Butterworth子波譜包絡(luò)形態(tài)相對保持一致,可形象比喻為LS-LUD高精度譜在Butterworth子波譜包絡(luò)上“躍動(dòng)”,拓寬了地震記錄優(yōu)勢頻率的帶寬,突出了高頻弱反射信息,將頻率域的Butterworth子波譜“載波調(diào)制”因子長度選取為Nyquist頻率的1/5,即實(shí)際地震記錄的短時(shí)窗譜稀疏、分段逼近BT子波譜。最后通過快速傅里葉反變換得到拓頻后的時(shí)間域地震數(shù)據(jù)。ButHRS技術(shù)處理后地震剖面的波組特征及橫向一致性更好,處理前、后地震數(shù)據(jù)的相對振幅關(guān)系及振幅能量級別基本保持不變,疊后分辨率提高,同時(shí)在保證信噪比條件下,最大程度展寬了地震頻帶寬度。

圖7a和圖7b分別給出了采用ButHRS技術(shù)對L235進(jìn)行拓頻處理前、后的地震偏移剖面。由圖7可見,經(jīng)拓頻處理后地震資料分辨率得到提高,波組特征清楚,構(gòu)造、斷層、斷點(diǎn)清晰,層間信息豐富,地層接觸關(guān)系明確,銅缽廟組儲(chǔ)層弱反射特征得到突出。圖8給出了采用ButHRS技術(shù)對L235進(jìn)行拓頻處理前、后的地震頻譜。由圖8可見,地震數(shù)據(jù)主頻提高,頻帶明顯展寬(由10～55Hz拓寬到8～95Hz),不但高頻端振幅能量增強(qiáng),頻率提高,而且低頻端頻率也拓展了2～3Hz,很好地保持了原始地震數(shù)據(jù)的時(shí)頻特性,提高了地震數(shù)據(jù)的分辨率。

圖7 采用ButHRS技術(shù)對L235進(jìn)行拓頻處理前(a)、后(b)的地震偏移剖面

圖8 采用ButHRS技術(shù)對L235進(jìn)行拓頻處理前(黑線)、后(紅線)地震頻譜對比

圖9和圖10分別為采用ButHRS技術(shù)進(jìn)行拓頻處理前、后低頻段(0～8Hz)和高頻段(大于80Hz)頻率掃描偏移剖面。由圖9和圖10可以看出,采用ButHRS技術(shù)進(jìn)行拓頻處理后無論低頻段還是高頻段拓頻明顯,地震-地質(zhì)信息更加豐富,低頻有助于有效識別地震層序界面,而高頻使薄層的地震響應(yīng)更加突出。

圖9 采用ButHRS技術(shù)進(jìn)行拓頻處理前(a)、后(b)低頻段(0～8Hz)頻率掃描偏移剖面

圖10 采用ButHRS技術(shù)進(jìn)行拓頻處理前(a)、后(b)高頻段(大于80Hz)頻率掃描偏移剖面

2.4 井震對應(yīng)關(guān)系和波組特征

對烏爾遜北部地區(qū)高分辨率地震數(shù)據(jù)采用ButHRS技術(shù)雙向拓頻處理后的地震剖面與合成地震記錄進(jìn)行對比,合成地震道和地震剖面波組特征清晰,對應(yīng)關(guān)系一致,地震反射同相軸井震對應(yīng)關(guān)系和波組特征吻合,說明經(jīng)ButHRS拓頻處理后的地震剖面保幅、保真。圖11為S11井ButHRS拓頻處理前、后的合成地震記錄標(biāo)定剖面(從左至右分別為合成地震記錄、井旁道和地震剖面),通過標(biāo)定對比,在常規(guī)疊前、疊后偏移資料中與地震合成記錄相吻合、波組特征一致的地震反射層位,在ButHRS拓頻處理后能夠很好地吻合、而且波組特征也能夠保持一致。更重要的是,經(jīng)ButHRS地震拓頻處理后分辨出來的薄層地震反射信息與合成地震記錄吻合很好,與實(shí)際鉆井的巖性、電性保持一致的波組對應(yīng)關(guān)系,拓頻處理前合成地震記錄與地震剖面的相關(guān)系數(shù)為0.64,而拓頻處理后合成地震記錄與地震剖面的相關(guān)系數(shù)為0.87,地震剖面與實(shí)際地層的吻合度明顯提高。

圖11 S11井ButHRS拓頻處理前(a)、后(b)的合成地震記錄標(biāo)定剖面

統(tǒng)計(jì)烏北地區(qū)28口探評井資料,其中主要目的層段南一段有24口井的地震薄層識別能力與鉆井符合,符合率達(dá)85.7%,較常規(guī)地震資料地震識別的符合率提高了14%。有4口鉆井不符,主要是由于目的層位于斷層處所致,這說明常規(guī)地震資料經(jīng)過ButHRS拓頻處理后得到的高頻信息真實(shí)可靠,完全可以識別不同尺度的地震-地質(zhì)薄互層儲(chǔ)層信息。圖12 為S15-55_S17井ButHRS拓頻處理前、后的測井曲線-地震對比剖面。S17井在大一段上部1170～1180ms發(fā)育一層厚度為5.7m的砂巖儲(chǔ)層,在原始偏移剖面上表現(xiàn)為波谷反射,無法識別,經(jīng)ButHRS拓頻處理后該套砂體表現(xiàn)為一明顯的中-弱波峰反射,可以對比追蹤,說明原始疊后地震資料由于分辨率低,目的層段大一段上部1170～1180ms的薄層砂體盡管在測井曲線上的電性特征有明顯的變化,但原始地震數(shù)據(jù)并沒有形成地震反射,經(jīng)ButHRS地震拓頻處理后,由于地震頻帶拓寬、地震分辨率提高,這一現(xiàn)象得到較大的改善,說明ButHRS拓頻處理得到的高頻信息可以真實(shí)反映地質(zhì)信息。

從圖12也可以看到,S17井在大一段下部(圖中紅色箭頭所指)發(fā)育兩套砂巖,由于原始資料頻帶較窄、分辨率較低,兩套地層的地震反射波互相干涉,在原始偏移剖面上地震反射特征表現(xiàn)為較大的復(fù)波谷反射,在鉆井上為砂體與上、下圍巖的復(fù)合響應(yīng),而且大一段底界地震反射(T22地震反射層)表現(xiàn)為復(fù)波峰特點(diǎn);經(jīng)ButHRS拓頻處理后這兩套砂巖表現(xiàn)為兩個(gè)較強(qiáng)的波峰,復(fù)波得到分解,T22地震反射層表現(xiàn)為波峰反射,橫向可連續(xù)追蹤,ButHRS拓頻處理后新增同相軸與測井、鉆井巖性一一對應(yīng),為分析大一段下部和南屯組砂巖儲(chǔ)層和砂體刻畫提供了依據(jù),滿足精細(xì)構(gòu)造解釋和精細(xì)儲(chǔ)層預(yù)測的精度需求。

圖12 ButHRS拓頻處理前(a)、后(b)的測井-地震對比剖面

2.5 地質(zhì)效果分析

在銅缽廟—南屯組沉積時(shí)期,烏爾遜斷陷東部受北東向控陷斷層-銅缽廟斷層控制,深湖-半深湖沉積背景下在銅缽廟斷層下盤發(fā)育一系列扇三角洲前緣砂體,與早期控陷斷層及次生斷層相配合可形成構(gòu)造-巖性、巖性油氣藏[19],但該區(qū)原始地震資料分辨率較低,砂體的地震響應(yīng)特征不明顯。疊后、疊前時(shí)間偏移資料都無法確定砂體邊界及巖性體之間的關(guān)系,見圖13a。

圖13 銅缽廟斷裂帶南一段3砂組ButHRS拓頻處理前(a)、后(b)振幅屬性

為了準(zhǔn)確刻畫銅缽廟斷裂帶有利含油砂體展布特征,應(yīng)用ButHRS技術(shù)對地震資料進(jìn)行拓頻處理,根據(jù)含油儲(chǔ)層厚度、位置及層速度,在等時(shí)地震-地層格架約束下對大一段、南一段3砂組、南二段1砂組的出油層位上、下30ms選取時(shí)窗,由線到面提取敏感地震屬性。圖13b為采用ButHRS技術(shù)拓頻處理后烏北銅缽廟斷裂帶南一段3砂組局部振幅屬性圖。通過強(qiáng)振幅屬性與鉆井砂巖一致性對比關(guān)系,區(qū)域內(nèi)28口探評井中14口在南一段3砂組鉆遇砂巖儲(chǔ)層,表現(xiàn)為強(qiáng)振幅,而其余14口在南一段3砂組砂巖儲(chǔ)層不發(fā)育,均表現(xiàn)為弱振幅反射,地震定性預(yù)測結(jié)果與鉆井符合率為100%。

由于原始地震資料受分辨率影響,采用地震反射的振幅屬性預(yù)測和確定的扇三角洲前緣砂體和湖底扇砂體的展布規(guī)律以及相帶邊界不清,砂體邊界模糊。而采用ButHRS拓頻處理后的地震數(shù)據(jù)分辨率明顯提高,所反映出來的地震屬性更精細(xì)、地震-地質(zhì)信息更豐富,因此可更精細(xì)地反映地震屬性的異常變化和地下不同尺度地質(zhì)體的橫向和縱向變化。

通過對拓頻數(shù)據(jù)體地震屬性精細(xì)解釋認(rèn)為:在烏爾遜斷陷銅缽廟斷裂下降盤發(fā)育扇三角洲前緣砂巖儲(chǔ)集體,中部發(fā)育湖底扇砂巖儲(chǔ)集體,砂巖儲(chǔ)層發(fā)育,是有利的構(gòu)造-巖性、巖性油藏的發(fā)育區(qū)。在三維地震拓頻數(shù)據(jù)振幅屬性切片上,扇三角洲前緣砂巖儲(chǔ)集體和湖底扇砂巖儲(chǔ)集體均表現(xiàn)為明顯的中-強(qiáng)振幅、低頻高連續(xù)的特征,認(rèn)為烏北銅缽廟構(gòu)造帶受東部物源控制,發(fā)育扇三角洲—湖底扇—半深湖、深湖沉積體系。經(jīng)過ButHRS拓頻處理解釋,在銅缽廟構(gòu)造帶大一段、南一段3砂組、南二段1砂組和銅缽廟組共識別有利巖性體9個(gè),面積49.4km2,已鉆井7個(gè),均鉆遇預(yù)測儲(chǔ)層,鉆井實(shí)際與預(yù)測相符,其中在6個(gè)砂體中獲工業(yè)油流,在1個(gè)砂體中獲得低產(chǎn)油流,其中S46井在大磨拐河組一段、南屯組和銅缽廟組分別獲得4.81,11.68,9.6t/d的高產(chǎn)工業(yè)油流。

3 結(jié)論

1) ButHRS拓頻處理后地震剖面的波組特征及橫向一致性更好,處理前、后地震數(shù)據(jù)的相對振幅關(guān)系基本保持不變。在保證主頻有更大帶寬的同時(shí),不降低地震數(shù)據(jù)的信噪比。

2) ButHRS拓頻技術(shù)可在低頻、高頻雙向拓展地震記錄優(yōu)勢頻率帶寬,有效減少旁瓣,突出低頻、高頻弱反射信息,提高地震記錄分辨率。不但可應(yīng)用于疊前、疊后地震資料提高分辨率的雙向拓頻處理,而且其提頻時(shí)對原始地震資料信噪比要求沒有反褶積嚴(yán)格,對于低信噪比地震資料可以通過合理的多時(shí)窗BT子波譜參數(shù)調(diào)整,降低高頻噪聲的影響。本算法要求疊前預(yù)處理過程盡可能保留更多有效的低頻及高頻信息。

3) 通過設(shè)計(jì)低頻、低頻段倍頻程、高頻、高頻段倍頻程參數(shù)及BT譜“載波調(diào)制”因子長度,在頻率域構(gòu)造改進(jìn)型寬帶Butterworth子波算子,可在頻率域調(diào)節(jié)子波譜形態(tài)。設(shè)計(jì)較陡的濾波器低頻響應(yīng)有利于地震面波衰減,高頻響應(yīng)較緩,壓制部分高頻噪聲的同時(shí),又有較大的帶寬,更有利于地震高分辨率處理,其算子的旁瓣更小,保真度更高。對于復(fù)雜斷裂發(fā)育區(qū)ButHRS處理參數(shù)低頻、低頻段倍頻程應(yīng)盡可能小,可適當(dāng)減少帶寬,以不降低低頻斷面波能量為原則。

4) 采用ButHRS拓頻處理技術(shù),烏北三維地震數(shù)據(jù)頻帶拓寬了40Hz(由10～55Hz拓寬到8～95Hz),ButHRS雙向拓頻處理后地震資料反映的地震-地質(zhì)信息豐富、層間反射波細(xì)節(jié)明確,斷層、斷點(diǎn)清楚,不同尺度的地質(zhì)體橫向和縱向識別能力增強(qiáng)。以拓頻處理后的地震資料為基礎(chǔ),經(jīng)過精細(xì)地震層位追蹤和屬性預(yù)測可以精細(xì)刻畫砂體,識別有利儲(chǔ)層,適用于復(fù)雜斷陷復(fù)雜目標(biāo)區(qū)中構(gòu)造-巖性以及巖性等各種隱蔽性油氣藏的勘探和開發(fā)。