高偉義，張 昊，安 平

(1.上海石油天然氣有限公司，上海 200041;2.杰奧世博(北京）技術(shù)有限公司，北京 100016）

多子波地震道分解技術(shù)在平湖油氣田的應(yīng)用

高偉義1，張 昊1，安 平2

(1.上海石油天然氣有限公司，上海 200041;2.杰奧世博(北京）技術(shù)有限公司，北京 100016）

多子波地震道分解是一種新的地震道分解技術(shù)，它是以分解算法將地震道分解成不同形狀，不同頻率的子波。利用多子波地震道分解等技術(shù)，對(duì)東海平湖油氣田花港組油藏地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行多子波地震道分解與重構(gòu)、頻譜衰減和數(shù)據(jù)體波形分解等應(yīng)用研究，找出了與鉆井資料吻合，并含有地質(zhì)意義的屬性，勾畫(huà)出該地區(qū)主要油藏的含油氣范圍和有利目標(biāo)，取得了較好的應(yīng)用效果。

平湖油氣田;多子波地震道分解與重構(gòu);頻譜衰減;數(shù)據(jù)體波形分解

平湖油氣田花港組H2、H6和H7油藏是多層系的巖性和構(gòu)造復(fù)合油藏，砂體發(fā)育，儲(chǔ)層物性好。但由于該油藏為塊狀砂巖，各砂巖體相互疊置且含油氣情況不明，無(wú)法按構(gòu)造油水邊界和常規(guī)地震解釋方法確定花港組油藏含油氣分布范圍。

針對(duì)這一情況，采用多子波地震道分解與重構(gòu)技術(shù)，通過(guò)將地震道數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，尋找其中最能反映油藏分布的頻段進(jìn)行重構(gòu)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行含油氣研究，預(yù)測(cè)了各砂體含油氣情況，圈定了含油氣范圍。

1 多子波分解與重構(gòu)的原理

常規(guī)地震道解釋的基本模型是單一子波與地層反射系數(shù)系列的褶積，地震信號(hào)處理和解釋所用的褶積和反褶積以及地震道反演一般都是基于單一地震子波的假設(shè)。但是不同物理特性的地層，如儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層，含油氣儲(chǔ)層和不含油氣儲(chǔ)層的地震響應(yīng)是不同的，地震子波在穿過(guò)不同地層時(shí)所受到的改造也不同，其形狀會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化?；趩我坏卣鹱硬ǖ鸟薹e模型的一些常規(guī)儲(chǔ)層及油氣預(yù)測(cè)的方法就存在一定的局限性，對(duì)此引進(jìn)了多子波地震道模型的概念。

設(shè)R(t）代表時(shí)間域的反射系數(shù)，Ri(t）代表只含有一個(gè)非零的反射系數(shù)序列，那么R(t）=(t）;而wj(t）代表一組不同形狀(不同頻率）的子波，則地震道

基于這一概念的多子波地震道分解方法就是將地震道分解成不同形狀、不同頻率雷克子波［1］的響應(yīng)，如果將這些子波響應(yīng)重新疊加，就可得到分解前的地震道。該技術(shù)突破了常規(guī)地震信號(hào)處理和解釋中單一子波的假設(shè)，地震道分解結(jié)果更符合客觀實(shí)際。

2 多子波地震道分解技術(shù)應(yīng)用分析

在多子波地震道分解技術(shù)的應(yīng)用中，首先在高品質(zhì)的疊后地震資料上進(jìn)行多子波地震道分解，在分解后的數(shù)據(jù)體上進(jìn)行層位和斷層解釋，再結(jié)合鉆井資料，對(duì)不同的解釋目標(biāo)，找出含油和不含油特征進(jìn)行多子波地震道重構(gòu)，并選擇其對(duì)應(yīng)的不同地震窗口，在非重構(gòu)和重構(gòu)的地震數(shù)據(jù)體上進(jìn)行頻譜、頻譜衰減、數(shù)據(jù)體波形分解等應(yīng)用研究，找出與鉆井資料吻合，并且具有地質(zhì)含義的屬性，進(jìn)行含油氣預(yù)測(cè)研究，圈定含油氣范圍。下面就多子波地震道分解與重構(gòu)技術(shù)的三種應(yīng)用方式結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析。

2.1 多子波地震道分解與重構(gòu)［2］

2.1.1 地震層位解釋

地震資料的干擾訊號(hào)通常給解釋帶來(lái)困難，常規(guī)的頻率濾波只是去掉或減少干擾波所在的頻率，并不能去掉干擾子波。在應(yīng)用多子波分解法將地震分解后，可對(duì)子波進(jìn)行篩選，去掉干擾子波，提高信噪比。

應(yīng)用多子波地震道分解與重構(gòu)進(jìn)行地震解釋時(shí)，首先將本區(qū)地震道分解成不同頻率的雷克子波，然后根據(jù)解釋層位特征，不斷改變分解后數(shù)據(jù)體的重構(gòu)子波范圍，選擇能最佳反映該解釋層位特征，重構(gòu)子波地震剖面進(jìn)行層位對(duì)比解釋。圖1是本區(qū)一條穿過(guò)斷層的原始剖面和5～49 Hz的重構(gòu)子波地震剖面，可見(jiàn)重構(gòu)后的地震剖面信噪比高，F(xiàn)斷層更加清晰，更易進(jìn)行層位解釋。

圖1 原始地震剖面(左）和5～49 Hz重構(gòu)地震剖面(右）Fig.1 Original seismic section(left）and reconstruction with 5 ～49 Hz(right）

2.1.2 儲(chǔ)層和油氣預(yù)測(cè)

應(yīng)用多子波地震道分解與重構(gòu)技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層和含油氣預(yù)測(cè)時(shí)，假定同一地區(qū)和同一層位對(duì)同一類型的儲(chǔ)層或含油氣層具有相似的地震響應(yīng)，根據(jù)已知鉆井資料，選取與該儲(chǔ)層或含油儲(chǔ)層變化相關(guān)的子波，去掉無(wú)直接關(guān)系的子波，合成最大限度反映該儲(chǔ)層或含油儲(chǔ)層變化的新的地震道。

圖2是本區(qū)花港組H7層位過(guò)A4和A1井的原始剖面和20～50 Hz的重構(gòu)子波地震剖面，A4井鉆遇了H7油層，A1井鉆遇了H7水層，在原始剖面上二口鉆井都存在與儲(chǔ)層有關(guān)的紅色負(fù)相位同相軸，表明二口鉆井都存在相同儲(chǔ)層。在對(duì)子波進(jìn)行篩選重構(gòu)后，A1水井的子波幾乎沒(méi)有了，而A4油井的子波仍然很強(qiáng)，所以可清楚區(qū)別油層和水層，從而進(jìn)行儲(chǔ)層和含油氣預(yù)測(cè)。

圖2 過(guò)A4和A1井的原始剖面(左）和20～50 Hz重構(gòu)子波剖面(右）Fig.2 Original section(left）amd reconstruction with 20 ～50 Hz(right）which cross A4 well and A1 well

2.2 頻譜及頻譜衰減

地震波穿過(guò)不同物理特性的地層(油層或非油層）時(shí)，其頻率的衰減也不同。由于采用的是雷克子波進(jìn)行分解，雷克子波的頻譜是一解析函數(shù)，通過(guò)子波就可計(jì)算任意大小的頻譜?？稍陬A(yù)測(cè)層位的上下各取一個(gè)窗口，分別計(jì)算頻譜，并對(duì)上下頻譜進(jìn)行能量歸一化處理，消除窗口內(nèi)巖性的影響差，然后計(jì)算頻譜差，估算地震訊號(hào)穿過(guò)該層位時(shí)的頻譜衰減，從而進(jìn)行含油氣預(yù)測(cè)。

本次在頻譜分析時(shí)采用了二種窗口:一是巖性窗口，該窗口主要包括目標(biāo)層對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)段，主要反映該層的巖性特征。二是衰減窗口，該窗口主要對(duì)應(yīng)目標(biāo)層之下，反映地震波穿過(guò)該層后的衰減頻譜。圖3是本區(qū)花港組H2層連井線的巖性窗口頻譜、衰減窗口頻譜和H2層上下窗口的頻譜差(頻譜衰減）。

巖性窗口頻譜特征表明:①和③含油區(qū)巖性頻譜頻率成份偏高，⑤含水區(qū)巖性頻譜頻率偏低。衰減窗口頻譜表明這三個(gè)區(qū)的衰減頻譜具有明顯不同的特征，①區(qū)以10 Hz較強(qiáng)能量為特征，③區(qū)在10 Hz附近能量要低于①區(qū)，⑤區(qū)以20 Hz較強(qiáng)寬緩能量為特征。頻譜衰減過(guò)井線表明這三個(gè)區(qū)有著完全不同的頻譜特征，①區(qū)頻譜衰減嚴(yán)重，表示地震訊號(hào)穿過(guò)H2層位后高頻部分減少，低頻部分增加，較強(qiáng)的負(fù)值出現(xiàn)在10 Hz附近，③區(qū)也存在衰減，但沒(méi)有①區(qū)明顯，⑤區(qū)基本上沒(méi)有衰減，寬緩的負(fù)值分布在在20～30 Hz。

該研究成果與鉆井結(jié)果吻合度較高，①區(qū)對(duì)應(yīng)為高含油飽和度的厚油層，儲(chǔ)層物性較好，③區(qū)對(duì)應(yīng)為低含油飽和度的油層，儲(chǔ)層物性較差，⑤區(qū)為含水儲(chǔ)層。

圖3 巖性窗口頻譜(左）、衰減窗口頻譜(中）和頻譜衰減(右）Fig.3 Frequency spectrums of lithology window(left） ，frequency spectrums of attenuation window(mid）and attenuation of frequency spectrum(right）

2.3 地震體波形分解與重構(gòu)［3］

地震體波形分解是一種提取線性相似地震波形狀的分解與合成方法，這一方法把地震數(shù)據(jù)分解成若干分量，第一分量的波形代表輸入地震數(shù)據(jù)中具有最大共性、最大能量的波形。第二分量代表去掉第一分量后的地震數(shù)據(jù)中具有最大共性、最大能量的波形，以此類推。因此，地震體波形分解為我們提供一個(gè)有效識(shí)別不同等級(jí)中不同地震響應(yīng)的地質(zhì)巖性和流體的有效方法。地質(zhì)分析認(rèn)為第一分量可反映該地區(qū)最大地質(zhì)巖性或巖相分類，而相似的振幅可反映同一類型或相似的地質(zhì)巖相或巖相。第二分量則反映次一級(jí)的地質(zhì)巖性或巖相分類，以此類推。

應(yīng)用該方法，針對(duì)花港組不同層位在不同的重構(gòu)數(shù)據(jù)體上進(jìn)行分解，找出最佳反映該油藏或巖性特征分布的窗口及分量，進(jìn)行儲(chǔ)層和含油性預(yù)測(cè)。圖4為全子波重構(gòu)地震數(shù)據(jù)體形分解得到的第一分量花港組H7層位相對(duì)振幅平面圖和20～55 Hz子波重構(gòu)數(shù)據(jù)體形分解的第一分量H7層位相對(duì)振幅平面圖以及25～60 Hz子波重構(gòu)數(shù)據(jù)體形分解的第一分量H6層位相對(duì)振幅平面圖。

與實(shí)際鉆井比較，全子波重構(gòu)地震數(shù)據(jù)體形分解得到的第一分量更多的是反映H7儲(chǔ)層的分布，而20～55 Hz和25～60 Hz子波重構(gòu)數(shù)據(jù)體形分解的第一分量更多的是反映含油儲(chǔ)層的分布。我們?cè)谠搱D上勾畫(huà)出H7和H6層可能的含油范圍及有利區(qū)塊，該含油范圍和振幅顯示與鉆井結(jié)果吻合度較高，A1和A2井所鉆遇的H7層砂體為含水儲(chǔ)層，在其上覆的H6層砂體為含油層。

3 結(jié)論

本次應(yīng)用多子波分解技術(shù)對(duì)平湖油氣田花港組的地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行了多子波分解，在此基礎(chǔ)上對(duì)花港組主要油藏進(jìn)行了重構(gòu)、頻譜、頻譜衰減和數(shù)據(jù)體形分解與重構(gòu)等多項(xiàng)應(yīng)用研究，得出如下結(jié)論:

圖4 全子波重構(gòu)H7(左）和子波重構(gòu)H7(中）及H6(右）的第一分量振幅平面圖Fig.4 First component amplitude map of original H7(left）and reconstruction of H7(mid）and H6(right）

(1）多子波地震道分解技術(shù)針對(duì)基于單一地震子波褶積模型的常規(guī)儲(chǔ)層及油氣預(yù)測(cè)方法存在的局限性，引進(jìn)了多子波地震道模型概念，地震道分解結(jié)果符合客觀實(shí)際。

(2）在預(yù)測(cè)層位的上下分別計(jì)算頻譜和頻譜差，估算地震訊號(hào)的頻譜衰減，可以進(jìn)行含油氣預(yù)測(cè)。

(3）地震體波形分解與重構(gòu)提供了有效識(shí)別不同等級(jí)中不同地震響應(yīng)的地質(zhì)巖性和流體的方法。

(4）多子波分解和數(shù)據(jù)體積分解等技術(shù)所圈定的含油氣范圍與鉆井結(jié)果吻合度較高，具有較好的應(yīng)用價(jià)值，在平湖油氣田油藏挖潛中起到了重要作

用。

［1］Ricker，N.The Form and Laws of Propagation of Seismic Wavelets［J］.Geophysics，1953，18(1）:10－40.

［2］Ping An.Application of multi-wavelet seismic trace decomposition and reconstruction to seismic data interpretation and reservoir characterization［C］//SEG International Exposition ＆ Annual Meeting，New Orleans.2006:973－977.

［3］Ping An.Case studies on stratigraphic interpretation and sand mapping using volume-based seismic waveform decomposition［C］//SEG.SEG International Exposition＆ Annual Meeting，New Orleans:2006:496－499.

Application study of multi-wavelet seismic trace decomposition and reconstruction in Pinghu oil and gas field

GAO Weiyi1，ZHANG Hao1，AN Ping2
(1.Shanghai Petroleum Co.Ltd.，Shanghai 200041，China;2.GeoCyber Solutions Inc.，Beijing 100016，China）

Multi-wavelet seismic trace decomposition and reconstruction is a new kind of seismic trace decomposition technology，which separates the seismic traces into a series of wavelets with different shape and different frequency using the decomposition algorithm.By applying the multi-wavelet seismic trace decomposition and reconstruction，study on frequency spectrum attenuation and volume based waveform decomposition processing on the seismic data which represents the oil reservoirs in Huagang formation was carried on，those attributes which have the distinct geological meaning and good relativities with wells were found out，and hydrocarbon bearing area in different reservoir were clearly portrayed.

Pinghu oil and gas field;multi-wavelet seismic trace decomposition and reconstruction;frequency spectrum attenuation;volume based waveform decomposition

P631.4

A

10.3969/j.issn.1008－2336.2011.04.020

1008－2336(2011）04－0020－04

2011－06－10;改回日期:2011－07－01

高偉義，男，1962年生，高級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)主要從事石油勘探與開(kāi)發(fā)研究工作。E-mail:gaowy@shpc.com.cn。