基于井控反褶積處理的川中棲霞組構造精細解釋研究

張正鵬, 熊曉軍, 肖 堯, 張敏知,唐 松, 劉 微, 李 明

(1.成都理工大學 地球物理學院，成都 610059;2.中國石油 西南油氣田公司 川中油氣礦，遂寧 629000)

0 引言

近年來，隨著油氣勘探開發技術的不斷發展，勘探開發的目標逐步由構造油氣藏向巖性油氣藏轉移，由尋找構造圈閉帶轉向深入挖掘薄儲層、小斷層控制的復雜構造及巖性圈閉[1]。四川盆地中部地區(川中)棲霞組以顆粒灘沉積為主，不僅儲層厚度薄,而且儲層橫向變化大，具有較強的非均質性，給儲層預測帶來了挑戰。這里選取川中地區的GS18井區開展構造精細解釋研究，為研究區后續的儲層預測奠定基礎。GS18井區的儲層主要發育在棲二段底部，少數儲層發育于棲一段頂部。研究區棲霞組構造解釋的難點在于，棲霞頂存在復波、棲二底界面存在弱連續性、空白地震反射區域。因此，筆者開展研究區的地震資料的高分辨率處理，并基于高分辨率處理數據體開展棲二段地層底界面的地震層位的精細解釋。

高分辨率處理是目前提高構造解釋精度的主要手段，常用的技術可以歸納為三類：①反褶積技術[2-3];②吸收補償技術[4-5];③基于時頻譜的頻率恢復技術[6]。其中基于反褶積技術的方法是目前實際應用中的主要方法，如Kazemeini等[7]提出了一種使地震數據譜逼近反射系數譜的藍化因子；Devi[8]提出了基于小波變換的過井地震剖面分辨率處理方法；吳大奎等[9]提出了一種井震聯合疊加地震資料高分辨率處理方法；周超等[10]提出了一種應用在松遼盆地薄儲層識別的反褶積方法。但是常規反褶積技術對模型存在較多的假設，如地震子波最小相位且穩態，噪聲干擾為零或很小(或隨機、平穩序列)等。在實際的資料處理中，當地震資料信噪比低或存在較強的高頻噪聲，常規的反褶積技術對地震數據的高分辨處理效果不理想[11]。此外，基于時頻譜的頻率恢復技術的核心在于對有效頻帶的展開(即拓頻處理)，其難點在于如何保持原始地震信號的保真度。相比較而言，井控反褶積技術基于完鉆井的測井數據或VSP數據和地震數據進行匹配處理，處理后的地震資料具有高保真、高信噪比和高分辨率等特點，能為后期的地震勘探和資料處理提供可靠的依據[12]。

此外，常規的高分辨處理的質控手段是保真和保幅，保真有利于地震層位解釋的準確性，保幅有利于后續儲層預測的可靠性。這里僅從保真的角度出發，直指構造精細解釋的目標，即僅需要重點關注反射界面的真實性，不關注該反射的強弱關系。采用井控反褶積高分辨率處理方法，結合縱向高分辨率的測井消息，獲得保真的三維地震數據體，并以此開展棲二段底界面的地震層位的精細解釋，研究棲霞組的構造。

1 井控反褶積的方法原理

常規反褶積技術是,加入“反射系數白噪，子波最小相位”等假設條件或反射系數的統計信息，測井信息作為地震資料的重要補充部分，提供了可靠的高頻反射系數[13-14]。井控反褶積在常規反褶積的基礎之上，仍然存在地下地層是水平層狀介質和地震波是垂直入射反射的平面波的假設，但加入了控制井的優選，在子波提取的方法上進行了改進。井控反褶積的核心在于控制井的優選，其能有效地表征研究區內的多種地層的地質特征，且具有較好的井震標定效果。此外，井控反褶積的另一個影響因素在于地震子波的準確提取，目前通常采用混合相位子波反褶積技術進行計算，其子波的振幅譜采用復賽譜分析方法計算，提取的子波振幅譜準確而客觀。子波相位譜由振幅譜計算，相位特征交互完成，并用最小熵準則衡量零相位化的程度，對選擇的相位進行合理性的監控[15]。以提取的子波進行混合相位子波反褶積，最終得到研究區高分辨率處理后的地震數據體，并與實鉆井的合成記錄(子波與反射系數的褶積)進行匹配分析，進而得到高分辨處理地震數據的質量。

基于上述分析可見，井控反褶積的應用基礎在于研究區的完鉆井需要滿足一定的代表性，檢查其測井資料的準確性和可靠性，尤其是要具有較好的聲波測井和密度測井資料，并在井旁有較高質量的地震記錄，能使獲取的子波頻譜更為準確。

這里采用的井控反褶積地震資料高分辨率處理的計算流程圖見圖1，其主要步驟包含了對需要高分辨處理的數據體分時窗、分控制點，轉換到復賽域提取子波的振幅譜，調整子波相位譜，最后選擇合適子波進行井控反褶積。

圖1 井控反褶積的計算流程圖Fig.1 Calculation flow of well-control deconvolution

2 棲霞組地層的高分辨率處理分析

研究區棲霞組地層以顆粒灘沉積為主(臺內灘)，其主要發育于棲一段頂部和棲二段底部，其平面分布特征具有強非均質性[16]。此外，基于井震標定分析得到的棲二段地層的底界面反射特征具有多樣化特征(中期波峰反射、弱波峰反射或空白反射)(圖5(a))。上述地質特征和地震響應特征，給棲二段地層底界面的地震層位解釋帶來了巨大的挑戰。

研究區目前典型井有兩口(其中高石128井儲層厚度為28 m，高石18井儲層厚度為10.3 m)，完鉆井較好地對研究區棲二段地層從顆粒灘的發育程度上進行了區分，為研究區開展井控反褶積奠定了基礎。基于圖1的計算流程，對研究區的疊后三維地震資料進行了高分辨率處理，獲得了研究區的高分辨率數據體。以高分辨率處理前、后的井震標定對比和連井剖面特征對比等兩個方面，詳細分析棲霞組地層的高分辨率處理效果。

2.1 井震標定分析

圖2和圖3是研究區典型井的井震標定分析圖，圖2(a)、圖3(a)是未做高分辨率處理的時間偏移剖面的井震標定(采用雷克子波，主頻30 Hz)，圖2(b)、圖3(b)是高分辨率處理后的時間偏移剖面的井震標定(采用雷克子波，主頻40 Hz)。

圖2 高石128井井震標定分析Fig.2 Seismic calibration analysis of well Gaoshi 128(a)高分辨率處理前;(b)高分辨率處理后

圖3 高石18井井震標定分析Fig.3 Seismic calibration analysis of well Gaoshi 18(a)高分辨率處理前;(b)高分辨率處理后

由圖2、圖3可見，高石128井和高石18井在棲霞組地層的高分辨率處理后的井震標定效果優于高分辨率處理前。高分辨率處理后的井震標定的合成記錄與井旁地震道對應關系良好，井旁地震記錄與合成記錄的波峰或波谷反射縱向位置對應，薄層的測井分界特征與地震剖面分界特征相對應，波振幅特征清楚。高石128井的井震標定相關系數由高分辨率前的57.53%提高為高分辨率后的82.09%，高石18井的井震標定相關系數由高分辨率前的53.12%提高為高分辨率后的79.70%，說明了高分辨率高保真處理的準確和可靠，滿足了棲霞組地層反射界面的真實性要求。

此外，圖2(a)(高石128井)棲霞頂的復波在高分辨率剖面上變成單波峰反射，圖3中的棲霞組頂界面對應強波峰反射，該波峰反射的橫向連續性較好，棲霞組底界面對應波谷反射，棲二底界面的“亮點”反射在高分辨率剖面上的反射能量和橫向連續性均得到增強，其有助于棲二底界面層位的準確解釋。

2.2 剖面對比分析

圖4和圖5分別是過高石118、高石18、高石128井剖面的高分辨率處理前、后的頻譜圖和連井疊前時間偏移剖面對比圖。由圖4可知，高分辨處理前的地震資料頻帶主要分布在10 Hz～45 Hz之間，而經過井控反褶積后，地震資料的主頻為40 Hz左右，且頻帶范圍擴寬為10 Hz～70 Hz，頻帶和反褶積前相比擴寬了25 Hz。從地震剖面的頻譜角度看來，高分辨率處理后的剖面有橫向連續性和縱向分辨率會有所提高。由圖5(b)可見，高分辨率處理后的連井剖面上的棲霞頂呈單波峰反射特征，且棲二底界面橫向連續性優于圖5(a)。

圖4 高分辨率前后頻譜圖Fig.4 High-resolution spectrogram before and after

圖5 過高石118-高石18-高石128的高分辨率處理前、后的連井疊前時間偏移剖面對比Fig.5 Comparison of pre-stack time migration profiles of connected wells before and after high-resolution processing of Guogaoshi 118-Gaoshi 18-Gaoshi 128(a)高分辨率處理前;(b)高分辨率處理后

由于棲霞組頂界面反射在未做高分辨率處理的時間偏移剖面(原始地震剖面)上總體呈中強波峰反射，局部發育復波，因此，棲霞頂層位解釋以時間偏移剖面(未做高分辨率處理)為主，高分辨率處理后的剖面為輔助，采用原始地震資料剖面(高分辨率處理前)上連續好的“亮點”反射的追蹤層位，修正相同區域的基于高分辨率處理后剖面的解釋層位。圖5(b)可看出棲霞頂界面的復波消失，棲二底界面橫向連續性差，局部出現弱反射或空白反射，層位解釋以高分辨率處理后的剖面為主，時間偏移剖面(未做高分辨率處理)為輔助。高分辨處理后界面反射的橫向連續性得到大幅增強，有利于棲霞組層位構造精細解釋，效果良好，為后續的儲層研究提供了可靠的地震數據成果。

2.3 棲二段地層底界面構造特征分析

研究區棲霞組薄儲層主要發育于棲一段頂部和棲二段，在高分辨率三維地震數據體的基礎上，對棲二段地層底界面進行了構造解釋。由圖6可看出，淺藍色處深度較深，顏色愈深則深度相對較淺，即棲二底界面的構造形態表現為工區中部發育東西向的“凹槽”區域，研究區南部區域構造位置高于研究區北部，從高石18井往高石120井方向，構造逐漸抬高。此外，圖6中的棲二段底界面的構造深度誤差較小(與研究區內完鉆井的棲二段地層底界面的深度誤差均小于7 m)，證明了經高分辨處理獲得的棲二段地震層位的準確性。

圖6 棲二底界面構造圖Fig.6 Interface structure map of the second bottom of Qixia

3 結論

川中地區二疊系棲霞組儲層厚度薄給后續的儲層解釋帶來了極大的困難，筆者通過井控反褶積方法對原始三維地震數據進行了高分辨處理，效果顯著，得到了以下幾個結論。

1)基于井控反褶積疊后高分辨率處理，有效地提高了棲霞組地層的地震反射波的縱向分辨率和橫向連續性，并結合井震標定分析，獲得了準確的棲霞頂界面和棲二底界面的地震層位。

2)基于高分辨率處理數據體得到的棲二段底界面的地層層位，獲得了棲二段地測底界面的構造圖，其構造誤差與研究區內的完鉆井深度誤差小，證明了高分辨率處理的成果可靠性。

3)從地震層位精細追蹤的角度出發，筆者在高分辨率處理中僅關注保真度，即僅以研究區完鉆井井震標定的合成記錄的保真度為質控手段，得到的高分辨率數據體不用于后續的儲層預測研究，該思路是可行的。