基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉換技術在識別海上中深層復雜疊置砂體中的應用研究

史文英，吳其林，方中于，李添才，張興巖

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司物探技術研究所，廣東湛江524057）

基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉換技術在識別海上中深層復雜疊置砂體中的應用研究

史文英*，吳其林，方中于，李添才，張興巖

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司物探技術研究所，廣東湛江524057）

90°相位轉換快速高效識別油氣儲層的方法已經在油氣地震勘探界廣泛接受，但地震儲層的調諧厚度與儲層實際厚度匹配良好是該技術應用的必要條件之一，這就大大限制了該技術在中深層中低頻、高速砂泥巖地層中的應用。嘗試采用寬頻+逆散射級數法的鬼波壓制處理結合90°相位轉換技術，破解該技術在中深層應用瓶頸。通過利用上述技術在南海L地區中深層的2880層復雜疊置砂體識別實驗，應用效果良好，較好分辨2880層3套孤立砂體橫向分布和接觸關系，并為該區下一步油田開發提供了依據。這套組合技術的應用不僅對該區油田開發具有指導意義，同時拓展了90°相位技術在中深層目的層勘探層的應用，為海上中深層地震資料上快速識別復雜疊置砂體提供了一種技術手段。

90°相位轉換；鬼波壓制；寬頻處理；逆散射級數

伴隨海上油氣勘探開發的深入，逐漸由淺層走向中深層，但是伴隨深度的增加，地震波在傳播過程中存在大地吸收和頻散［1］，常規的“零相位”地震資料并不是真正的零相位資料。因此迫切需要改善地震資料品質并尋找到一種能夠快速識別油氣儲層的方法［1-2］。90°相位轉換技術可以將地震反射波最大振幅提到薄層中心，使地震相位具有巖性地層的意義［3-6］，快速實現地震阻抗界面向巖性界面轉換，為油氣田勘探開發提供了便利手段［1-3］。

1　工區地震地質概況

在南海的珠江口盆地L地區中深層的2880層砂體是研究區主力油層，鉆井鉆遇不同的油水界面，證實為多個孤立的砂體。前人基于測井、錄井、巖芯等資料分析認為該層砂體為辮狀河分流河道沉積，河道縱向疊置、橫向上被分流河道間泥巖隔開，但對這些孤立的河道砂體縱橫向展布認識不清，制約了對該區下一步油氣田開發部署（圖1）。

圖1　過2880層砂體連井地震剖面圖（2880層砂體箭頭所指）

由圖1可知，2880層砂體位于2200ms，地震主頻約為35Hz，地震資料頻帶約為8～60Hz。據測井得到的地層砂體層速度為3600m/s，計算地震的1/4波長即調諧厚度在25.7m左右。可以觀察到LF13-9井2880層砂體具有一定的識別性，整體上可圈定在“透鏡狀”的黑色相位中；而LF10a和L10aH井2880層砂體橫向上似斷非斷，邊界在地震剖面上不易識別。而據井上統計，2880層砂體區域上厚薄不均，已鉆井的厚度在8.6～22.9m不等，L13-9井砂體厚度為22.9m，L10a井砂體厚度為19.4m（砂巖內部含隔夾層泥巖），L10aP井砂體厚度約為20m。

2　90°相位轉換技術應用存在的問題及對策

90°相位轉換技術有3個常見的適用條件，一是地震資料品質好，保真保幅信噪比高是其評判標準；二是地震儲層的調諧厚度與儲層實際厚度匹配良好；三是儲層界面的地震反射特征較為明顯［2］。但本工區2880層處于中深層，地震資料信噪比低、頻帶變窄（8～60Hz）、主頻不高；同時中深層砂巖層速度快，在2880層砂體層速度達3600m/s，進一步導致了研究區地震儲層的調諧厚度較厚，1/4波長計算約為30m，大于研究區井上儲層實際鉆遇砂體最大厚度22.9m；另外伴隨地層深度的增加，大地吸收造成地震子波相位畸變也對直接應用90°相位轉換技術帶來隱患。

依據鉆井認識，將圖1三口井中2880層砂體分布特征進行正演模擬。

模擬方法選取單邊放炮自給自收的褶積模型，主頻選取與實際剖面同一頻帶的窄頻帶原始子波（8～60Hz）和寬頻頻帶子波（4～75Hz），子波均零相位化，避免地震波在傳播過程中存在大地吸收和頻散問題。砂體速度設置為3600m/s，砂體密度2.53g/cm3，泥巖速度為3590m/s，泥巖密度2.61g/cm3。圖2A中，2880層3個孤立砂體位于正演模型中部，隔一層泥巖的下部橫向連片砂巖為2900層砂體，背景為一套相對高阻抗泥巖。圖2B中窄頻帶原始地震子波正演模擬的剖面可知，地震剖面上同相軸能夠反映2880層砂體變化，但砂體邊界不是特別清楚。圖2C為寬頻地震子波90°相位轉換的結果，地震剖面同相軸非常清楚刻畫3個孤立分散砂體位置。

圖2　地震正演模擬

地震正演研究表明，在寬頻地震子波的條件下，90°相位轉換在研究區目的層具有高效、低成本識別砂體分布的潛力。

基于這個認識，筆者嘗試利用90°相位轉換技術進行3個孤立砂體在地震剖面上的精細刻畫。首先進行子波零相位化處理和拓頻提高分辨率處理。原始地震剖面的頻帶范圍8～60Hz，而模型將頻帶范圍拓寬4～75Hz，即低頻由8Hz延拓至4Hz，高頻部分由60Hz拓高至75Hz的頻率，為拓頻帶寬提供了指導。應用效果如圖3、圖4所示。圖3可知，窄頻帶地震剖面在2880層目標砂體分辨能力上明顯較弱，左側第一個紅色箭頭的孤立砂體若隱若現；第二個和第三個孤立砂體分布和接觸關系都不不清。而圖4中，經過寬頻帶（子波零相位化+反Q提頻）處理后的地震資料在目標砂體的分辨能力明顯增強，但砂體接觸關系與真實砂體孤立分布情況還不能完全清晰刻畫。

圖3　窄頻帶地震剖面

圖4　寬頻帶地震剖面

3　基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉換技術

為解決圖3中存在的問題，在保真保幅條件下進行子波零相位化+反Q提頻處理后，提高頻寬成+90°度相位轉換成為解決該問題的關鍵技術。目前針對淺水海上資料，基于去鬼波技術的寬頻處理技術毫無疑問處于先進寬頻處理技術的前列。

國內專家學者在研究去鬼波技術中提到［1］，在去鬼波處理技術要求對地震子波進行零相位化處理。本次對地震子波零相位處理充分考慮了海況因素、大地吸收色散，對地震子波進行了由淺至深的相位變化進行了校正。

3.1鬼波產生機制及類型

在海洋地震勘探中，需要將震源和接收器放置于海平面以下一定深度，由于海水與空氣波阻抗差異較大，兩者之間形成了較強的反射面而構成自由表面，使震源處激發的地震波經過該自由表面再向下反射，形成鬼波。鬼波的波形、頻率、視速度等都與一次反射波相似，從而嚴重干擾一次反射波，降低地震剖面的分辨率，給地震資料反演與地質解釋造成很大的困難。

鬼波可以分為以下3種類型，炮點位置產生的鬼波稱為激發鬼波，接收點位置產生的鬼波稱為接收點鬼波，二者共同產生的鬼波稱為激發—接收鬼波。

3.2鬼波壓制方法

鬼波壓制是勘探地球物理界研究的重點之一，國內外許多學者在該領域做了頗有成效的研究工作。本文綜合前人研究鬼波壓制方法及效果，采取了逆散射級數法的鬼波壓制方法［11］。其具體流程：（1）對炮集記錄，切除直達波，得到散射場地震數據；（2）選擇合適插值方法實現近偏移距地震數據補償；（3）進行地震數據規則化處理，恢復缺失道、壞道地震數據；（4）按照鬼波壓制后的公式進行鬼波壓制得到鬼波壓制后的地震數據。

實驗效果表明，采用這種方法后，一次波的時間、振幅、相位都得到很好的恢復，資料信噪比得到提高（圖5）。

如圖5所示，鬼波壓制后2880層孤立砂體分布及接觸關系逐漸清晰，左側紅色第一個箭頭所指的孤立砂體分布較為清楚（黑色波谷相位）。紅色第二個箭頭所指的孤立砂體（黑色波谷相位）和左邊沉積體接觸關系清楚，可見第一個孤立砂體和第二個孤立的砂體接觸邊界，呈淡黃色，如左側第一個綠色虛箭頭所指。第3個孤立砂體和中間第二個孤立砂體接觸關系邊界有一定顯示，如圖5中右側綠色箭頭所指，隱約見談黃色邊界。鬼波壓制后的效果明顯較前期子波零相位化+ 反Q提頻后的剖面目的層2880層砂體分辨能力效果有明顯提高。

圖5　寬頻鬼婆壓制后地震剖面圖

3.3基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉換技術應用效果分析

如圖6所示，基于窄頻帶90°相位轉換后的地震剖面在目標層2880層孤立砂體分布及接觸關系有一定改善，但邊界還是不清楚，接觸關系難以明確。

如圖7所示，基于寬頻鬼波壓制后的90°相位轉換地震剖面圖，在L13-9井、L10a井和L10ap三口井上的2880層3套孤立砂體分布及其邊界接觸關系區別上較圖4又有明顯的提高。具體表現在2880層的L13-9井上孤立砂體與L10a井上孤立砂體邊界和上下分割關系較圖4中最左紅色箭頭所指的紅色波形區分邊界更加清楚。同時在L10a井上的2880層孤立砂體與L10ap井上的2880層3套孤立砂體邊界較圖4右側紅色箭頭所指的邊界接觸關系有一定提高。通過該方法的實施，理清3口井2880層孤立砂體的分布關系，為該區下一步油氣田開發方案的實施提供里依據。

通過圖7和圖6對比可知，在識別中深層復雜疊置砂體時，基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉換的應用效果較寬頻鬼波壓制后地震剖面有了明顯進步，證實了該技術在中深層目的層勘探層應用的巨大潛力，為快速識別中深層目的層砂體疊置和接觸關系提供了快速高效的手段。

圖6　基于窄頻帶90°相位轉換后地震剖面圖

圖7　基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉換后地震剖面圖

4　結論

（1）地震正演研究表明，窄頻帶子波90°相位轉換技術在識別中深層上識別孤立砂體分布難度較大，但利用寬頻子波90°相位轉換技術的識別效果明顯較好。

（2）在海上中深層地震資料進行90°相位轉換技術識別砂體疊置與接觸關系時，寬頻+逆散射級數法的鬼波壓制處理后地震資料頻帶和主頻提高后，能夠較好解決地震儲層的調諧厚度與儲層實際厚度不匹配的問題。

（3）基于寬頻鬼波壓制的90°相位轉換技術在中深層復雜疊置砂體識別的應用效果表明，該套組合技術是實用有效的，并為該區下一步油氣田開發方案的實施提供了依據，同時為類似地震地質條件的砂體識別提高了一種借鑒。

［1］ 王守君，方中于，史文英，等.海洋地震資料子波零相位化技術研究與應用［J］.石油物探，2015，54（5）：551-559.

［2］陳文雄，夏同星，閆濤，等.地震90°相位轉換技術適用條件分析及應用效果［J］.中國海上油氣，2013，25（5）：26-30.

［3］ 林承焰，張憲國.地震沉積學探討［J］.地球科學進展，2006，21 （11）：1140-1144.

［4］ 董春梅，張憲國，林承焰.地震沉積學的概念、方法和技術［J］.沉積學報，2006（5）：698-704.

［5］林承焰，張憲國，董春梅.地震沉積學探討［J］.石油學報，2007，28（2）：69-72

［6］ 魏嘉，朱文斌.地震沉積學—地震解釋的新思路及沉積研究的新工具［J］.勘探地球物理進展，2006，21（11）：1140-1144.

［7］ 吳其林，但志偉，肖為，等.珠江口盆地H區塊碳酸鹽巖儲層地震沉積學應用研究［J］.沉積學報，2015，33（4）：827-834.

［8］ 王軍，張中巧，閻濤，等.90°相位轉換技術在黃河口凹陷新近系儲層預測中的應用［J］.海洋石油，2011，31（2）：29-33.

［9］ 田根海，黃兆輝.海上勘探鬼波產生的機制及壓制方法研究［J］.西部探礦工程，2012，24（2）：61-64.

［10］ 王維佳.海底多分量中的直達波、鬼波及水柱混響［J］.石油地球物理勘探，2001，36（1）：72-77.

［11］ 王芳芳，李景葉，陳小宏.基于逆散射級數法的鬼波壓制方法［J］.地球物理學報，2013，56（5）：1628-1633.

TE3

A

1004-5716（2016）05-0059-04

2016-01-21

2016-01-22

史文英（1980-），男（漢族），吉林磐石人，工程師，現從事海洋地震資料綜合研究工作。