深度域地震資料解釋探討

郝曉紅，晏玉環(huán)

（中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司研究院，上海 200120）

深度域地震資料解釋探討

郝曉紅，晏玉環(huán)

（中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司研究院，上海 200120）

疊前深度偏移在速度復(fù)雜或構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)的成像具有優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)成為地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)流程。對(duì)疊前偏移處理數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的解釋主要有兩種思路：時(shí)深轉(zhuǎn)換到時(shí)間域進(jìn)行解釋、直接在深度域進(jìn)行解釋。在深度域進(jìn)行解釋有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些難點(diǎn)：褶積模型的適用性、井震標(biāo)定的適用性以及深度校正問題。在前人研究和工作實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出了一種在深度域進(jìn)行解釋的方法，盡量適應(yīng)目前解釋系統(tǒng)、工作習(xí)慣、工作思路的方法。

疊前深度偏移；深度域地震資料解釋；褶積模型；井震標(biāo)定；深度校正

疊前深度偏移是目前地震資料處理技術(shù)中歸位相對(duì)準(zhǔn)確的一種偏移方法，特別是在速度復(fù)雜或者構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，主要用來解決鹽丘、復(fù)雜基底、復(fù)雜斷塊、生物礁、泥底辟、流體底辟等復(fù)雜地質(zhì)體的波場(chǎng)成像問題。隨著偏移算法的成熟、計(jì)算機(jī)能力的進(jìn)步，規(guī)?；寞B前深度偏移成為可能。目前，疊前深度偏移已經(jīng)是工業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)處理流程。因此如何對(duì)疊前深度偏移后的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的解釋及其它的應(yīng)用就成為必須面對(duì)的問題。

1 為什么要在深度域進(jìn)行地震資料解釋

深度域地震剖面與時(shí)間域地震剖面相比，具有地下構(gòu)造真實(shí)、直觀、便于解釋等特點(diǎn)，并且無需進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換就能得到初始深度構(gòu)造[1]，隨著疊前深度偏移技術(shù)的推廣，具備了在深度域進(jìn)行地震資料解釋的基礎(chǔ)，其優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）深度域地震剖面比時(shí)間域地震剖面更能真實(shí)反映地下的構(gòu)造形態(tài)。雖然在一條質(zhì)量較好的時(shí)間偏移地震剖面上，同相軸較真實(shí)地表示了地下構(gòu)造面的水平相對(duì)位置，而垂向的相對(duì)位置則被歪曲，甚至嚴(yán)重歪曲[2]，剖面上反應(yīng)的構(gòu)造形態(tài)可能與地下結(jié)構(gòu)不同，而深度域地震數(shù)據(jù)更直觀，更能真實(shí)地反應(yīng)地下地質(zhì)體的形態(tài)和相對(duì)位置，特別是在有生物礁、氣煙囪或者鹽巖底辟發(fā)育的速度復(fù)雜地區(qū)，時(shí)間域剖面有無法克服的問題。如圖1中所示，由于海底存在高速礁體，時(shí)間域的剖面存在虛假的地震反射層向上凸起的現(xiàn)象。

圖1 淺層存在高速異常體時(shí)的疊前深度偏移剖面（左：深度域；右：時(shí)間域）

（2）疊前深度偏移后的深度域地震資料具有較準(zhǔn)確的地質(zhì)意義，可以為地層對(duì)比提供較好的約束。在PSDM深度域剖面上，地質(zhì)分層與地震解釋層位之間的偏差較小是合理的；如果偏差過大，那么地質(zhì)分層可能需要進(jìn)一步調(diào)整，假如地質(zhì)分層確實(shí)是合理的，則疊前深度偏移的成果可能是不合理的，需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

（3）深度域的地震資料可以判斷井校正后層位的合理性。由于深度域地震資料的深度值是相對(duì)的，無法與井上分層準(zhǔn)確地一一對(duì)應(yīng)，因此必須對(duì)解釋層位和地震數(shù)據(jù)應(yīng)用井較正，以得到最終的深度層位和構(gòu)造圖。如果校正后的層位與校正前的層位之間的偏差較小，則這種井校正的算法和參數(shù)是合理的；如果偏差較大，則說明這種校正方法是不合理、不準(zhǔn)確的，特別是在探井少、構(gòu)造復(fù)雜、速度橫向變化快的地區(qū)特別有用（圖2）。

（4）深度域地震剖面的視頻率比時(shí)間域剖面低，表現(xiàn)為同相軸較粗，實(shí)際上具有和時(shí)間剖面基本相同的分辨率。不過由于速度隨深度增加，因此在深度域的均勻采樣意味著時(shí)間域的采樣間隔是變化的：淺部的時(shí)間采樣間隔略大，深部的時(shí)間采樣間隔略小，因此在深度域地震剖面上其深部的分辨率會(huì)比相應(yīng)的時(shí)間剖面分辨率高一些。

2 如何在深度域進(jìn)行地震資料解釋

前人對(duì)深度域進(jìn)行地震資料解釋中存在的問題做了前瞻性研究[1,3]。何惺華（2004）從時(shí)間域和深度域的地震波場(chǎng)描述出發(fā)，對(duì)深度域的子渡、褶積和Fourier變換等基本問題進(jìn)行分析探討，證明了時(shí)域與深度域中的地球物理概念、原理和方法是相互聯(lián)系的．其數(shù)學(xué)表達(dá)方式是相似的，并對(duì)深時(shí)轉(zhuǎn)換中采樣間隔的選擇、頻率譜與波數(shù)譜數(shù)據(jù)的關(guān)系和深時(shí)轉(zhuǎn)換剖面上視頻率變化等實(shí)際問題給出了合理的解釋[3]。張雪健等認(rèn)為在深度域進(jìn)行層位標(biāo)定也應(yīng)利用合成地震記錄，由于深度域傅里葉變換存在不確定性，因此提出不利用統(tǒng)計(jì)子波而采用標(biāo)準(zhǔn)瑞克子波來進(jìn)行深度域的合成地震記錄制作，并提出了適用于深度域的合成地震記錄制作方法[1]。

本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)井震標(biāo)定的適用性、深度域的深度校正問題進(jìn)行了探討。

圖2 深度域解釋的地震層位（左）與時(shí)深轉(zhuǎn)換得到的深度層位（右）對(duì)比

2.1 層位標(biāo)定

如果研究區(qū)內(nèi)沒有已鉆井，則需要根據(jù)波組特征對(duì)比法進(jìn)行層位標(biāo)定：根據(jù)時(shí)間域的地震剖面、或者相鄰工區(qū)的解釋成果，確定研究區(qū)構(gòu)造層或者標(biāo)準(zhǔn)層的反射特征，然后在深度域地震剖面上尋找相應(yīng)的波組特征，并最終確定構(gòu)造層或者標(biāo)準(zhǔn)層的解釋框架，隨后可以在整個(gè)研究區(qū)工區(qū)展開深度域?qū)游蛔粉櫍▓D3）。

圖3 波組特征法標(biāo)定地震反射層的深度域（左：時(shí)間域?qū)游?；右：深度域?qū)游唬?/p>

研究區(qū)內(nèi)有已鉆井，則需要通過合成記錄進(jìn)行層位標(biāo)定，把鉆井分層深度直接對(duì)應(yīng)到深度域地震體上是不準(zhǔn)確的，因?yàn)樯疃扔虻卣饠?shù)據(jù)是相對(duì)準(zhǔn)確的，即地層的形狀是基本準(zhǔn)確的，但深度不是絕對(duì)準(zhǔn)確的，也就是說地震的深度與鉆井的深度無法直接對(duì)應(yīng)。井震標(biāo)定可以直接在深度域進(jìn)行[1,3]，前人總結(jié)歸納深度域合成記錄制作過程應(yīng)包括：（1）利用聲波、密度等測(cè)井曲線進(jìn)行層位劃分并建立深時(shí)關(guān)系，根據(jù)多層介質(zhì)反射系數(shù)的波動(dòng)方程推導(dǎo)公式，求取頻率域的反射系數(shù) ；（2）對(duì)時(shí)間域的井旁道記錄利用同態(tài)反褶積方法提取地震子波，得到頻率域的子波譜；（3）利用頻率域褶積模型計(jì)算合成記錄，作反傅里葉變換得到時(shí)間域合成地震記錄，再根據(jù)時(shí)深關(guān)系求出每個(gè)時(shí)域采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的深度點(diǎn)，按照所要求的深度采樣間隔進(jìn)行重采樣，得到深度域合成地震記錄[4]。由于其過程較復(fù)雜，在實(shí)際生產(chǎn)采用了一種折中方法：先把深度域地震體轉(zhuǎn)換為時(shí)間域地震體，直接利用現(xiàn)有的合成記錄制作方法和模塊在時(shí)間域進(jìn)行井震標(biāo)定，然后再結(jié)合波組特征來確定深度域剖面上構(gòu)造層和儲(chǔ)層反射特征和位置（圖4，圖5）。通過井震標(biāo)定識(shí)別了標(biāo)準(zhǔn)層的波組特征后，可以進(jìn)行層位和斷層的解釋工作。其基本思路和在時(shí)間域進(jìn)行的解釋工作是類似的。與時(shí)間域相比，在深度域進(jìn)行的解釋更加直觀，地質(zhì)意義更加明晰，各構(gòu)造層位的幾何展布形態(tài)是相對(duì)準(zhǔn)確的。例如，在深度域解釋，淺層生物礁不會(huì)給其下部的層位帶來顯著影響，因此不會(huì)解釋出時(shí)間域的假構(gòu)造（圖1）；鹽底辟底部及以下地層的拉伸現(xiàn)象會(huì)減少，為鹽丘以下構(gòu)造的準(zhǔn)確識(shí)別提供基礎(chǔ)。

圖4 有井情況下的深度域地震資料解釋流程圖

圖5 深度域井震標(biāo)定示意圖（A井）（左：合成記錄；右：過井深度域地震剖面）

2.2 深度校正

解釋成果可以直接成圖，稱為原始構(gòu)造圖，反映的是地下構(gòu)造的相對(duì)形態(tài)，相比地下的真實(shí)地質(zhì)體而言，原始構(gòu)造圖上井點(diǎn)處的深度與井上的真實(shí)深度仍然存在一定的偏差誤差；但與時(shí)間域的時(shí)間圖相比，其形態(tài)要準(zhǔn)確得多，特別是在速度復(fù)雜的地區(qū)，因?yàn)榇藭r(shí)時(shí)間圖與深度圖差異很大，不具備通常所說的時(shí)間圖與深度圖之間的相似性（圖6）。

成圖過程中最大的難題是如何進(jìn)行深度校正，使得地震深度和井深度一致。有的研究者認(rèn)為深度偏移剖面的深度和井的深度是一致的，地質(zhì)分層可以在深度剖面上直接標(biāo)定；而有的研究者則認(rèn)為深度偏移是相對(duì)準(zhǔn)確的，只能盡量平移來減少地震層位與井分層之間的誤差，不能進(jìn)行非平移的操作[2]。對(duì)此，筆者有不同的意見：首先，深度偏移后深度域地震資料的深度是相對(duì)準(zhǔn)確的，不能與井上深度直接對(duì)應(yīng)起來；其次，深度偏移后的深度地震剖面的深度除了平移之后，還必須進(jìn)行微調(diào)，因?yàn)樯疃绕频南鄬?duì)準(zhǔn)確是針對(duì)地震數(shù)據(jù)處理的較大的尺度來說的，但對(duì)于地震資料解釋而言，要求的精度更高一些，此時(shí)必須通過深度校正來達(dá)到構(gòu)造層深度或構(gòu)造圖深度與井分層深度的一致性。深度校正可以在面上進(jìn)行（針對(duì)某個(gè)層位），也可以通過速度模型在3D數(shù)據(jù)體上進(jìn)行。

對(duì)某個(gè)層位或者構(gòu)造面進(jìn)行校正時(shí)，采用了如下方法：首先計(jì)算各口井上地震與井分層之間的誤差，接著根據(jù)克里金算法對(duì)誤差數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，最后對(duì)原始層位網(wǎng)格進(jìn)行校正，得到校正后的層面網(wǎng)格，即某層的構(gòu)造圖。對(duì)3D數(shù)據(jù)體進(jìn)行深度校正，采用的是速度模型，首先把深度域地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為時(shí)間域，根據(jù)層位標(biāo)定時(shí)的時(shí)深關(guān)系及其它的速度資料建立3D速度模型，把時(shí)間域地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為深度域，此時(shí)深度域地震數(shù)據(jù)和井的分層深度基本上對(duì)應(yīng)了；此外，對(duì)其它的數(shù)據(jù)都可以按照這種方法轉(zhuǎn)換為新的深度域數(shù)據(jù)，例如，層位數(shù)據(jù)也可以進(jìn)行如此的轉(zhuǎn)換過程，得到深度校正過的層位。

在深度域，深度校正的合理性可以快速檢驗(yàn)。例如，在B工區(qū)，進(jìn)行了多次的速度分析和建模，得到了速度模型，根據(jù)目前的結(jié)果來看，這個(gè)速度模型在目標(biāo)層段和研究范圍內(nèi)是比較合理的，但在離井較遠(yuǎn)的區(qū)域則可能是不合理的（圖2）。

圖6 時(shí)間域構(gòu)造圖與深度域構(gòu)造圖比較（左：時(shí)間圖；右：深度構(gòu)造圖）

3 結(jié)論

綜上所述，疊前深度偏移在構(gòu)造和速度復(fù)雜地區(qū)能得到更好、更真實(shí)的地下地質(zhì)體的像；疊前深度偏移目前已經(jīng)成為工業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，因此在深度域進(jìn)行地震資料解釋已經(jīng)具備了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；根據(jù)前人的分析研究，在深度域進(jìn)行解釋是可行的，利用現(xiàn)有的軟件和方法也能在深度域進(jìn)行常規(guī)解釋；在深度域進(jìn)行解釋，同樣需要進(jìn)行井震標(biāo)定工作；由于地震深度不具備絕對(duì)意義，因此需要根據(jù)鉆井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行深度校正，其校正方法、原理、效果對(duì)深度域地震資料解釋是關(guān)鍵因素之一。

根據(jù)近幾年的工作實(shí)踐，筆者認(rèn)為今后的地震資料綜合解釋必須走向三個(gè)結(jié)合：地震數(shù)據(jù)處理（特別是疊前深度偏移）必須與解釋緊密結(jié)合，地震數(shù)據(jù)處理與井?dāng)?shù)據(jù)緊密結(jié)合，地震資料解釋與地質(zhì)分析緊密結(jié)合，只有這樣才能真正實(shí)現(xiàn)深度域地震資料綜合解釋，盡量滿足勘探開發(fā)過程中不斷提出的各項(xiàng)要求，盡量接近地球物理的目標(biāo)，及建立相對(duì)合理的速度場(chǎng)。從目前來看，速度分析將貫穿地震資料處理、解釋、預(yù)測(cè)、圈閉評(píng)價(jià)整個(gè)過程，隨著勘探階段的不斷深化，以及開發(fā)階段的越來越精細(xì)的要求，速度分析將成為核心過程，它必須緊密結(jié)合偏移處理與解釋不斷完善，以達(dá)到更加接近真實(shí)速度的目的。

[1] 張雪建，梁鋒，王桂玲．深度域合成地震記錄的制作方法研究[J]．石油地球物理勘探，2000，35（3）：377-380．

[2] 漆家福，夏義平，楊橋，等．油區(qū)構(gòu)造解析[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2006．

[3] 何惺華．深度域地震資料若干問題初探[J]．石油物探，2004，43（4）：353-358．

[4] 王永剛，朱兆林，曹丹平．井間地震資料深度域合成地震記錄的制作方法[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，29（3）：27-30．

世界前沿科技：多孔介質(zhì)微觀孔隙結(jié)構(gòu)三維成像技術(shù)

巖石的微觀孔隙結(jié)構(gòu)是控制油、氣、水在儲(chǔ)集層中滲流的主要因素，通過巖石薄片顯微照相僅能獲得微觀的二維圖像，不能反映孔隙在三維空間的分布狀態(tài)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和眾多學(xué)者的不懈努力，目前已有了比較成熟的多孔介質(zhì)微觀孔隙結(jié)構(gòu)三維圖像獲取技術(shù)，主要包括離子束技術(shù)（FIB）、激光共聚焦掃描顯微鏡、多孔介質(zhì)微納米CT成像技術(shù)等。多孔介質(zhì)微納米CT成像技術(shù)是一種無損傷的三維成像技術(shù)，不但可獲得足夠分辨率的多孔介質(zhì)微觀孔隙結(jié)構(gòu)三維圖像，而且可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)孔隙中流體的滲流狀態(tài)，目前在多孔介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)及滲流機(jī)理研究中已得到廣泛應(yīng)用。

最近幾年，國(guó)外微納米CT成像技術(shù)的研究焦點(diǎn)主要集中在3個(gè)方面：（1）孔隙有形態(tài)學(xué)與拓?fù)鋵W(xué)特征研究，探索和計(jì)算控制孔隙內(nèi)部流體滲流的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。（2）孔隙網(wǎng)絡(luò)模型提取方法研究，應(yīng)用圖形學(xué)的模式識(shí)別理論，研究從三維圖像中提取能準(zhǔn)確反映多孔介質(zhì)微觀孔隙結(jié)構(gòu)的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型的方法，以及孔隙網(wǎng)絡(luò)模型的三維可視化方法。（3）基于孔隙網(wǎng)絡(luò)模型的滲流模擬研究，通過擬合實(shí)驗(yàn)分析可以得到儲(chǔ)集巖的毛細(xì)管壓力曲線及相對(duì)滲透曲線，用于單相、兩相及三相流體在多孔介質(zhì)中滲流機(jī)理的研究。此外，由Micro-CT成像技術(shù)獲取的三維巖石圖像還可用于巖石組構(gòu)、孔隙內(nèi)部三相流體可視化的研究。Micro-CT成像技術(shù)提供了較好的分辨率來識(shí)別孔隙空間中原始和殘余流體的分布，孔隙內(nèi)部流體形態(tài)及配置關(guān)系能被清晰識(shí)別，這對(duì)提高石油采收率的研究是非常重要的。

通用的臺(tái)式Micro-CT掃描儀獲得的圖像分辨率對(duì)膠結(jié)較差的砂巖來說是足夠了，但對(duì)膠結(jié)緊密的低滲透砂巖和碳酸鹽巖，則需要同步加速X射線微層析儀才能獲得較好效果。但目前同步加速X射線微層析儀價(jià)格比較昂貴，還不能工業(yè)化地應(yīng)用于日常的實(shí)驗(yàn)。隨著Micro-CT技術(shù)的不斷進(jìn)步和計(jì)算能力（操縱巨大的圖像數(shù)據(jù)集的能力）的不斷改進(jìn)，在不遠(yuǎn)的將來一定能用到納米級(jí)的CT設(shè)備，獲取分辨率更高的微觀孔隙結(jié)構(gòu)三維圖像?？紫督Y(jié)構(gòu)及滲流機(jī)理的研究也將從微米級(jí)邁向納米級(jí)。

摘編自《中國(guó)石油報(bào)》2014年5月6日

日本開發(fā)新技術(shù)高效利用油砂生產(chǎn)汽油

日本京都大學(xué)某研究小組開發(fā)出的一種新技術(shù)，可從油砂高效提取汽油。這項(xiàng)技術(shù)以廉價(jià)的鐵礦石為催化劑，從油砂中提取汽油等燃料，比現(xiàn)有方法提高效能約40%。研究人員表示，他們今后準(zhǔn)備與石油公司和鋼鐵公司等合作開展研究，早日促使新技術(shù)實(shí)用化。

摘編自《中國(guó)海洋石油報(bào)》2014年5月9日

Seismic Data Interpretation after PSDM in Depth Domain

HAO Xiaohong, YAN Yuhuan
（Institute of SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company,Shanghai200120,China）

The prestack depth migration (PSDM) could have good image in complex area of velocity or geological structure, and has become standard process in seismic data processing. The seismic interpretation to the cube after PSDM could be carried out in depth domain or time domain by depth-time transformation. There are many advantages to interpret seismic cube in depth domain, although some difficulties exist, such as the applicability of convolution model, how to conduct seismic-well ties, and depth correction for map and cube, and so on. On the basis of previous study and work practice, and approach has been approved which is adapt to the current interpretation system, existing workflow, and work ideas.

PSDM; seismic interpretation in depth domain; convolution model; seismic-well tie; depth calibration

P631.4

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.02.020

1008-2336（2014）02-0020-05

2013-11-13；改回日期：2014-01-24

郝曉紅，1976年生，女，碩士，地球物理師，2006年畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院固體地球物理專業(yè)，主要從事地震解釋和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。E-mail：haoxiaohong.shhy@sinopec.com。