CRP道集優(yōu)化處理對(duì)疊前反演的影響

鮑熙杰，趙海波

（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）

AVO 反演技術(shù)利用地震反射振幅在不同偏移距／角度的相對(duì)改變特征，量化反射界面上下介質(zhì)彈性參數(shù)的變化。這種基于疊前地震振幅數(shù)據(jù)的反演技術(shù)拓展了常規(guī)疊后反演的能力，定量估算出控制AVO 響應(yīng)的巖石物理彈性參數(shù)，即縱波阻抗、橫波阻抗和密度，這些屬性可以提供有關(guān)地層巖性及流體性質(zhì)的信息，進(jìn)而預(yù)測(cè)出勘探有利區(qū)。目前，疊前AVA 同步反演技術(shù)（或稱(chēng)P 波阻抗和S 波阻抗聯(lián)合反演技術(shù)）已得到業(yè)界認(rèn)可，并較為廣泛地應(yīng)用于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和烴類(lèi)檢測(cè)［1-4］。

與疊后波阻抗反演比較，做好疊前彈性參數(shù)反演并非易事，必須要做好三方面工作［5］：①測(cè)井曲線優(yōu)化處理，使得測(cè)井曲線真實(shí)反演原狀地層物理性質(zhì)，消除儀器和操作等人為因素影響；②地震巖石物理分析，分析疊前反演得到的彈性參數(shù)能夠能否有效識(shí)別巖性或流體；③地震道集優(yōu)化處理，保證道集能夠揭示地下介質(zhì)的AVO 特征。除此之外，筆者認(rèn)為低頻趨勢(shì)模型是另一重要影響因素，控制著反演的宏觀趨勢(shì)，這需要根據(jù)地質(zhì)、測(cè)井信息建立反映沉積、構(gòu)造變化的低頻模型，其精度的高低影響預(yù)測(cè)指向。

既然是疊前彈性參數(shù)反演，那么CRP道集質(zhì)量的高低就決定著反演結(jié)果的可信度及效果。地震勘探雖然已從單一的構(gòu)造勘探為主向構(gòu)造勘探和巖性勘探并重轉(zhuǎn)變，但目前地震成像仍以構(gòu)造成像為主，很少為地震儲(chǔ)層描述而進(jìn)行保持動(dòng)力學(xué)特征的處理，尤其是疊前彈性參數(shù)反演需要的CRP 道集數(shù)據(jù)。即使運(yùn)用先進(jìn)復(fù)雜的反演算法，但采用處理不恰當(dāng)?shù)牡卣饠?shù)據(jù)也會(huì)嚴(yán)重影響最終的反演精度和儲(chǔ)層描述效果。本文的主要目的是衡量道集優(yōu)化處理在疊前彈性參數(shù)反演中的作用，即疊前CRP道集數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞對(duì)疊前彈性參數(shù)反演的影響，以便關(guān)注在處理過(guò)程中對(duì)道集保持AVO 特征處理的重視。通過(guò)對(duì)疊前CRP 道集數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理，提升CRP道集數(shù)據(jù)的質(zhì)量，進(jìn)而提高疊前彈性參數(shù)反演的精度。

1 道集優(yōu)化處理方法

除地震采集因素影響之外，地震處理階段中不合理的處理流程和處理參數(shù)也會(huì)破壞道集的振幅相對(duì)關(guān)系，從而影響后續(xù)AVO 分析及反演。為此，在疊前參數(shù)反演前必須對(duì)地震道集的振幅特征進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，以保證其能夠滿(mǎn)足疊前彈性參數(shù)反演的要求。本次實(shí)例所用地震數(shù)據(jù)來(lái)自塔木察格盆地塔南地區(qū)。雖然三維地震數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)精細(xì)處理（疊前時(shí)間偏移），但從圖1中的第一道和第三道比較看到，原始地震CRP 道集與井上AVO 正演道集差異仍然較大。尤其是CRP道集的近道能量較弱，這是目前疊前（時(shí)間／深度）偏移普遍存在的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)疊前CRP道集仔細(xì)分析，認(rèn)為原始道集主要存在三個(gè)方面的問(wèn)題：信噪比偏低、道集未拉平、近道能量弱。為了滿(mǎn)足疊前彈性參數(shù)反演的要求，需要對(duì)疊前CRP道集做進(jìn)一步的優(yōu)化處理。

圖1 疊前CRP道集優(yōu)化處理效果對(duì)比

1.1 疊前去噪

疊前去噪主要目的是提高道集的信噪比。疊前彈性參數(shù)反演需要輸入不同偏移距的子疊加，由于參與子疊加的數(shù)據(jù)減少（相對(duì)于全疊加），因此，其子疊加的信噪比有降低的傾向。如果其信噪比偏低，則會(huì)引起疊前彈性參數(shù)反演精度的降低。這是因?yàn)樵肼晻?huì)造成反演不穩(wěn)定，為了保證算法穩(wěn)定，反演要以犧牲分辨率為代價(jià)。為了消除或壓制噪聲，假定任何存在于傳統(tǒng)處理結(jié)果中的噪音均是隨機(jī)的（如果道集存在相干噪聲，則需要傾角或空間濾波處理）。對(duì)于隨機(jī)噪聲的壓制，本文采用F-X 預(yù)測(cè)去噪技術(shù)［6］，該技術(shù)根據(jù)復(fù)數(shù)向前一步預(yù)測(cè)的方法，分離出可預(yù)測(cè)的有效信號(hào)和不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)噪聲。

1.2 道集拉平

目前，主要有兩類(lèi)方法進(jìn)行拉平道集［5］：一類(lèi)為靜校正法，另一類(lèi)是速度調(diào)整法。前者假定在地震射線路徑上局部速度擾動(dòng)引起道集同相軸波動(dòng)，因此不能使用全局速度場(chǎng)調(diào)整，可看作靜校正誤差引起，該方法通過(guò)逐道確定靜校正漂移量以最小化同相軸最小二乘擬合誤差［7］。后者假定道集不平是由剩余NMO 引起，可以通過(guò)二階和四階均方根速度場(chǎng)高分辨率估計(jì)來(lái)矯正。本文采用Swan［8］提出的基于速度調(diào)整的道集拉平方法，該方法利用AVO技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)剩余NMO 分析以達(dá)到剩余時(shí)差校正的目的。

1.3 剩余能量補(bǔ)償

疊前時(shí)間偏移CRP道集明顯存在中間能量強(qiáng)、兩邊能量弱的問(wèn)題，而AVO 特征不可能出現(xiàn)這一狀況。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，筆者認(rèn)為是由偏移之前CMP道集內(nèi)偏移距分布不均，也就是說(shuō)近遠(yuǎn)偏道集的覆蓋次數(shù)少引起（這與地震采集的觀測(cè)系統(tǒng)有關(guān)［9］）。這一問(wèn)題可在處理環(huán)節(jié)中加以解決，即根據(jù)CMP道集中覆蓋次數(shù)信息對(duì)疊前時(shí)間偏移后CRP道集進(jìn)行基于覆蓋次數(shù)的能量調(diào)整（該方法經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明是可行的）。而本文的地震數(shù)據(jù)為最終成果數(shù)據(jù)，道頭字中沒(méi)有偏移距覆蓋次數(shù)信息，顯然上述方法失去了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。在成果數(shù)據(jù)出現(xiàn)此問(wèn)題的情況下，只能考慮剩余能量補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)的途徑有兩種。第一種是基于模型AVO 特征的背景趨勢(shì)能量補(bǔ)償［10］，該方法為模型驅(qū)動(dòng)，對(duì)一定時(shí)窗內(nèi)道集偏移距振幅能量變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)模型AVO 趨勢(shì)與實(shí)際AVO 趨勢(shì)進(jìn)行比較，求取隨偏移距變化的刻度因子，最后將刻度因子用于實(shí)際道集，實(shí)現(xiàn)目的層背景趨勢(shì)意義下的偏移距振幅能量補(bǔ)償。但應(yīng)用該方法的前提是區(qū)域地質(zhì)特征明確，對(duì)有利儲(chǔ)層區(qū)域和非有利儲(chǔ)層區(qū)域有一定的了解［10］，但該條件往往無(wú)法滿(mǎn)足。本文采用另外一種簡(jiǎn)單易行的大時(shí)窗多道能量均衡方法，該方法需要正演AVO 道集作指導(dǎo)調(diào)整時(shí)窗參數(shù)。通過(guò)對(duì)工區(qū)內(nèi)15口井進(jìn)行驗(yàn)證，證明采用這種方法完全符合AVO 特征，可用于疊前彈性參數(shù)反演。

道集優(yōu)化處理結(jié)果如圖1所示，從左至右分別為優(yōu)化處理前CRP 道集、優(yōu)化處理后CRP 道集和井位AVO 正演模擬道集，優(yōu)化處理后CRP道集質(zhì)量明顯提升，能量關(guān)系與正演道集有較好的對(duì)比性。

2 效果分析

疊前彈性參數(shù)反演是疊后約束稀疏脈沖反演的擴(kuò)展［11］，根據(jù)選擇的彈性參數(shù)配置，對(duì)不同角度或者偏移距疊加后的多個(gè)地震數(shù)據(jù)體同時(shí)進(jìn)行聯(lián)立求解，通過(guò)最小化合成地震記錄與實(shí)際地震記錄之間差異（同時(shí)受控于值域范圍約束），反演出縱波阻抗、橫波阻抗等彈性參數(shù)。疊前彈性參數(shù)反演除可提供具有真實(shí)物理意義的參數(shù)外，還能消除子波調(diào)諧以及減小反演算子范圍之外的噪音。標(biāo)準(zhǔn)的疊前彈性參數(shù)反演工作流程相似，主要包括三部分：子波提取，低頻趨勢(shì)模型建立，反演參數(shù)優(yōu)選及數(shù)據(jù)反演。

反演流程的第一步就是子波提取。子波估計(jì)是通過(guò)井點(diǎn)實(shí)際測(cè)井資料計(jì)算的反射系數(shù)序列和井旁地震道的幅度包絡(luò)進(jìn)行對(duì)比，并通過(guò)濾波器設(shè)計(jì)和迭代的方式進(jìn)行，根據(jù)井旁實(shí)際地震道與合成記錄之間的匹配程度來(lái)判斷最優(yōu)子波。優(yōu)化處理后提取的子波的形態(tài)、頻譜和相位趨于一致，特別是遠(yuǎn)偏移距疊加體的子波，相位更加合理，穩(wěn)定性得到恢復(fù)。

圖2給出了優(yōu)化處理前后第五個(gè)疊加體的反演合成記錄和實(shí)際地震記錄的空間相關(guān)性分布對(duì)比（a和c），以及優(yōu)化處理前后第五個(gè)疊加體的反演結(jié)果的信噪比空間分布對(duì)比（b和d）。從優(yōu)化處理前后對(duì)比可看到，優(yōu)化處理后相關(guān)性明顯提高，信噪比得到明顯增強(qiáng)。另外，優(yōu)化處理后的縱波阻抗和Vp／Vs剖面，信噪比提高，空間連續(xù)性變好，反演結(jié)果更加合理。

圖2 優(yōu)化處理前后第五個(gè)疊加體相關(guān)性和信噪比對(duì)比

圖3顯示了研究區(qū)巖性特性交會(huì)分析，根據(jù)區(qū)內(nèi)17口井統(tǒng)計(jì)得到，巖性主要有泥巖、泥質(zhì)砂巖、含水砂巖，含油砂巖和礫巖五類(lèi)，注意到交會(huì)圖可劃分巖性，但油砂和水砂難以區(qū)分。圖4為基于圖3的疊前反演空間砂巖厚度預(yù)測(cè)平面圖（多邊形為圖3中的紅色橢圓），比較可知，原始地震反演儲(chǔ)層預(yù)測(cè)分布范圍明顯大于優(yōu)化處理后地震反演儲(chǔ)層預(yù)測(cè)分布范圍，如果利用原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行勘探評(píng)價(jià)及井位設(shè)計(jì)將會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 縱橫波速度比-縱波阻抗交會(huì)圖識(shí)別巖性

3 討論與結(jié)論

疊前彈性參數(shù)反演對(duì)地震道集數(shù)據(jù)提出了更高要求。為消除或削弱非儲(chǔ)層特征因素對(duì)AVO 特征的影響，用于疊前反演的地震成果道集數(shù)據(jù)需要進(jìn)一步優(yōu)化處理。基于實(shí)際地震道集數(shù)據(jù)，本文考慮了信噪比、道集拉平、剩余能量的影響，采取了相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策進(jìn)行了處理。通過(guò)AVO 正演對(duì)比以及反演過(guò)程和效果分析，證明CRP道集數(shù)據(jù)如不進(jìn)行一些必要的優(yōu)化處理，將會(huì)在疊前彈性參數(shù)反演中引入較大誤差，從而影響反演成果數(shù)據(jù)體的解釋和應(yīng)用效果。

圖4 優(yōu)化處理前后反演結(jié)果的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)平面厚度分布

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