90o 相位轉換技術在儲層砂體預測中的研究及應用

◇中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院 苗哲瑋

目前，巖性油氣藏已經成為油田企業勘探開發的重點，最為關鍵的問題是如何有效預測儲層砂體的展布特征和分布規律，現已成為相關從業者關注的熱點和難點。本文主要對90o相位轉換技術進行了分析與研究，首先簡要論述了90o相位轉換技術的基本原理，然后結合楔狀體模型以及實際資料，證實了該技術在儲層砂體預測中的優勢，以期為油田儲層砂體預測提供一種新思路和新方法。

隨著我國經濟的日益發展，各行各業及生產、生活對于油氣資源的需求量逐年遞增。據有關機構統計表明，2020年我國石油和天然氣的消耗量分別為7.02億噸、3280億立方米，較2019年分別增加0.54億噸、216億立方米，對外依存度分別達到了73%、43%，油氣資源嚴重依賴進口已經嚴重威脅了我國的國家安全和國民經濟發展。近些年，我國油田企業不斷加大油氣資源的勘探開發力度，除了常規的構造油氣藏外，巖性油氣藏也已成為油田企業的重要勘探開發目標及油氣增儲上產的重要發展方向。儲層砂體預測是巖性油氣藏勘探開發的基礎，因此如何對儲層砂體進行有效預測和精細刻畫是研究人員關注的熱點和難點[1-2]。目前，儲層砂體預測的技術較多，如地震反演、深度學習、AVO分析等，但這些技術需要依靠測井資料的約束以及工作人員的地質認識，存在一定的不確定性，且工作量比較大，效率差。90°相位轉換技術是通過將地震數據的相位旋轉90°，不但有效克服了零相位地震數據的缺點，使地震同相軸可以與儲層的砂巖層相對應，而且操作簡單，容易實現。

1 基本原理

通常情況下，用作地震解釋的數據都是需要經過子波零相位化處理，零相位地震資料的優點較多，主要體現在以下三點：①子波對稱性；②中心瓣與地震同相軸的反射界面一致；③高分辨率。但是上述這些優點只適用于單一反射界面，主要有以下三種：①海底界面；②不整合面；③厚度比較大的砂巖頂面[2-3]。在實際地震資料中，尤其是陸相沉積盆地中，地下儲層的厚度通常較小，連續性較差，相帶寬度也較小，且沉積空間的變化比較劇烈。對于薄層而言，地震資料的反射振幅實際上是組合地震響應，而不是單一的界面反射，它是薄層頂、底的綜合反映，因此，零相位地震資料與儲層的巖性并不存在一一對應的關系，用它來進行巖性解釋存在很大的不確定性[3-4]。

90°相位轉換技術是將地震資料的相位旋轉90°，改變了地震反射波主瓣與儲層巖性的對應關系，使地震同相軸與儲層巖性之間建立起了一定的橋梁，從而克服了零相位地震資料的缺點。從圖1可以看出，地震數據的相位從0°逐步轉換到90°的過程中，反射波同相軸的主瓣由之前對應的儲層巖性界面逐漸變成儲層砂層的中心位置[4]。經過90°相位轉換之后，地震數據的井震相位一致，不但有利于井震對比，而且提高了對薄互層砂巖的分辨率，最關鍵的一點是明確了儲層巖性和地震資料極性的對應關系，從而進一步提高了地震資料的可解釋性[3-5]。

圖1 砂泥巖儲層的地震反射特征（改變相位情況下）

2 模型測試

本文設計了一個楔狀體模型，模型參數如下：砂巖最大厚度hmax=130m，砂巖速度V砂巖=3600m/s，砂巖密度Den砂巖=2.392g/cm3，泥巖速度V泥巖=3100m/s，泥巖密度Den 泥巖=2.304g/cm3。圖2是分別采用主頻f=30Hz的零相位和90°相位Ricker子波合成的地震記錄，道間距dx=5m。合成地震記錄所使用的Ricker子波對應的波長λ=V砂巖/f=120m，則1/2λ=60m，1/4λ=30m。

從圖2（a）可知：當1/4λλ時，砂巖的頂、底界面才可以對應零相位地震資料的波峰和波谷位置；當h<1/4λ時，砂巖頂、底界面的位置與零相位地震資料波谷、波峰出現不匹配，儲層的巖性界面和地震資料的振幅之間不具有單一的對應關系。

從圖2（b）可知，不管h<1/4λ、h>λ時，還是1/4λ

圖2 不同相位Ricker子波的楔狀體模型正演結果

3 實際應用

以墨西哥灣某油田中新世碎屑巖沉積層序為例，從傳統的零相位地震剖面上可以看出，井震相關性較差，砂巖的頂底界面與地震反射同相軸的波峰、波谷吻合度較差，利用零相位地震資料進行儲層砂體預測，必然會出現較大的誤差（圖3（a））。圖3（b）為經過90o相位轉換之后的地震剖面，從圖中可以看出，井震相關性較好，大部分井的砂巖層都對應于地震剖面的波谷，不但厚層的砂巖與波谷的對應關系較好，而且薄砂層與波谷的對應關系也較好[6]。 經過90o相位轉換之后的地震剖面近似于地震反演的波阻抗剖面，使其具有了巖性地層的意義，從而提高了儲層砂巖預測的可靠性。

圖3 實際工區過井地震剖面（引自Zeng，2005）

4 結論與分析

（1）90°相位轉換技術是一種簡便、高效、實用的儲層砂體預測技術，實際應用效果較好，值得應用推廣。相對于零相位地震資料，90°相位地震資料能夠在不改變原始資料能量、波形等特征的基礎上，使儲層砂體界面與地震反射波組界面具有更好的對應關系，提高了儲層砂體預測的精度。

（2）90°相位轉換是一種重要的儲層砂體預測輔助技術，并不能完全代替地震反演。在實際應用過程中，并不是一味的進行90°相位轉換，而需要根據井震匹配的具體情況來確定相位轉換的實際角度。

（3）儲層砂體預測的方法眾多，如屬性分析、地震反演、深度學習、頻譜分解等，在實際儲層砂體預測過程中，研究人員不能僅僅依靠90°相位轉換技術，而應該綜合多種砂體預測技術的優勢，取長補短，提高儲層砂體預測的精度和可靠性，從而為后續的勘探開發提供良好的技術支持。