王 江,涂國(guó)田,王 杰

(1.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)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(shí)別儲(chǔ)層最小厚度為1/4地震波長(zhǎng),但面對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下精細(xì)的構(gòu)造解釋、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油藏描述,常規(guī)地震資料因受分辨率限制已無(wú)法滿足油氣勘探和開(kāi)發(fā)的需求[1-2],尤其是對(duì)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(kāi)發(fā)目標(biāo)的精細(xì)解釋與地質(zhì)刻畫(huà)[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(kāi)發(fā)階段構(gòu)造精細(xì)解釋和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)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(jí)數(shù)分析信號(hào)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(lái)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(guò)開(kāi)窗截取處理來(lái)獲得對(duì)序列譜密度的估計(jì),不論對(duì)數(shù)據(jù)加窗還是對(duì)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(duì)子波旁瓣的抑制會(huì)降低譜分辨能力。2006年,徐衍和[8]針對(duì)薄煤層預(yù)測(cè)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(guó)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(cè)問(wèn)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(cè)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(guò)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(lái)達(dá)到譜白化的效果,與反褶積的結(jié)果相比,它對(duì)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(cè)井的地震資料高頻補(bǔ)償利用微測(cè)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(lái)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(cè)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。可見(jiàn),無(wú)論時(shí)變譜白化、HFE,還是測(cè)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(guò)子波壓縮的方法強(qiáng)調(diào)高頻端弱信號(hào)反射能量增強(qiáng)來(lái)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(duì)上述問(wèn)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(wú)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(guò)頻率域Butterworth子波“載波調(diào)制”來(lái)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(chēng)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(guò)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(hào)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(cè)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(cè)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(guò)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(duì)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(duì)所有的回歸系數(shù)求最小,而只對(duì)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(wú)法保持地震資料的信噪比、相對(duì)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(shí)別有效信號(hào),而且輸出信號(hào)信噪比較高。當(dāng)輸入信號(hào)特征未知時(shí),傳統(tǒng)的信號(hào)處理方法則很難從強(qiáng)噪聲背景中檢測(cè)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(guó)工程師STEPHEN BUTTERWORTH在英國(guó)《無(wú)線電工程》期刊的一篇論文中提出的。Butterworth帶通濾波器相對(duì)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(guò)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(lèi)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(duì)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(lèi)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(wú)線電載波信號(hào)發(fā)射中的調(diào)制方法,傳送信號(hào)的一方將所要傳送的信號(hào)附加在高頻振蕩上,這里高頻振蕩波是指攜帶信號(hào)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(guò)程中,將改進(jìn)型頻率域Butterworth帶通子波譜的包絡(luò)線稱(chēng)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(duì)象,應(yīng)用調(diào)制信號(hào)(改進(jìn)型Butterworth帶通子波譜的包絡(luò)作為目標(biāo)函數(shù)),通過(guò)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(duì)較大,此過(guò)程就是使短時(shí)窗地震記錄的LS-LUD高精度譜整體趨勢(shì)與Butterworth子波譜包絡(luò)形態(tài)相對(duì)保持一致,可形象比喻為L(zhǎng)S-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(shí)別有效信號(hào),輸出信號(hào)信噪比也較高,而且當(dāng)輸入信號(hào)特征未知時(shí),很容易從高頻背景中檢測(cè)出低頻信息,所以通過(guò)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(guò)對(duì)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(guò)程僅通過(guò)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(guò)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(jiàn)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(cè)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(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)的能量關(guān)系(圖4),完全可以滿足識(shí)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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B(niǎo)utHRS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(duì)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B(niǎo)utHRS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(duì)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(lái)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(duì)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(guò)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(guò)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(duì)較大,此過(guò)程就是使短時(shí)窗地震記錄的LS-LUD高精度譜整體趨勢(shì)與Butterworth子波譜包絡(luò)形態(tài)相對(duì)保持一致,可形象比喻為L(zhǎng)S-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(shì)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(zhǎng)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(guò)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(duì)振幅關(guān)系及振幅能量級(jí)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(duì)L235進(jìn)行拓頻處理前、后的地震偏移剖面。由圖7可見(jiàn),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(duì)L235進(jìn)行拓頻處理前、后的地震頻譜。由圖8可見(jiàn),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(duì)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(duì)L235進(jìn)行拓頻處理前(黑線)、后(紅線)地震頻譜對(duì)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(wú)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(shí)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(duì)應(yīng)關(guān)系和波組特征

對(duì)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(duì)比,合成地震道和地震剖面波組特征清晰,對(duì)應(yīng)關(guān)系一致,地震反射同相軸井震對(duì)應(yīng)關(guān)系和波組特征吻合,說(shuō)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(guò)標(biāo)定對(duì)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(lái)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(duì)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(píng)井資料,其中主要目的層段南一段有24口井的地震薄層識(shí)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(shí)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(shuō)明常規(guī)地震資料經(jīng)過(guò)ButHRS拓頻處理后得到的高頻信息真實(shí)可靠,完全可以識(shí)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(cè)井曲線-地震對(duì)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(wú)法識(shí)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(duì)比追蹤,說(shuō)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(cè)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(méi)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(shuō)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(cè)井、鉆井巖性一一對(duì)應(yīng),為分析大一段下部和南屯組砂巖儲(chǔ)層和砂體刻畫(huà)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(cè)的精度需求。

圖12 ButHRS拓頻處理前(a)、后(b)的測(cè)井-地震對(duì)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(pán)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(wú)法確定砂體邊界及巖性體之間的關(guān)系,見(jiàn)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(huà)銅缽廟斷裂帶有利含油砂體展布特征,應(yīng)用ButHRS技術(shù)對(duì)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(duì)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(guò)強(qiáng)振幅屬性與鉆井砂巖一致性對(duì)比關(guān)系,區(qū)域內(nèi)28口探評(píng)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(cè)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(cè)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(lái)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(guò)對(duì)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(pán)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(guò)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(shí)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(cè)儲(chǔ)層,鉆井實(shí)際與預(yù)測(cè)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(duì)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(shì)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(duì)原始地震資料信噪比要求沒(méi)有反褶積嚴(yán)格,對(duì)于低信噪比地震資料可以通過(guò)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(guò)程盡可能保留更多有效的低頻及高頻信息。

3) 通過(guò)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(zhǎng)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(duì)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(shí)別能力增強(qiáng)。以拓頻處理后的地震資料為基礎(chǔ),經(jīng)過(guò)精細(xì)地震層位追蹤和屬性預(yù)測(cè)可以精細(xì)刻畫(huà)砂體,識(shí)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(kāi)發(fā)。