子波分解与重构技术在储层预测中的应用

汲生珍 （中国地质大学 （北京）能源学院；中石化石油勘探开发研究院，北京 100083）

邬兴威，夏东领 （中石化石油勘探开发研究院，北京 100083）

在地震勘探中，单地震数据可分解为多个不同频率的子波，而对不同特征的目标地质体选择不同频率的单一地震子波或某一频段的子波集，构建新的地震数据体，并依据重构后的数据体异常来预测地下储层、流体的分布等［1］。Bear等［2，3］开发的多子波变换技术奠定了多子波分解技术的基础。此后，该技术在储层、流体预测中的应用愈来愈受到广泛关注。赵爽等［4］利用多子波地震道分解技术，对三维地震道数据进行含煤目的层段多子波分解转换处理及多子波地震道重构，进行目的层段储层预测及含油气性检测；李曙光等［5］利用基于频率域小波的地震信号多子波分解及重构技术在含油气储层方面进行应用；何胡军等［6］探讨了该技术在薄互层储层中的应用；佘刚等［7］将该技术用于含气性预测，取得了良好效果。笔者以塔河油田于奇地区奥陶系为例，详细研究了子波分解与重构技术在储层预测中的应用，为该区有利储层的预测提供了有利的技术支持。

1 方法原理

地震资料解释的基本模型，通常假设是由单一地震子波与地层反射系数序列的褶积组成；而实际地震波的频率会随着深度的增加而降低，而且同一地震数据，不同类型的储层和非储层、含油气层和不含油气层对地震信号 （子波）的响应也不同，与之相对应的地震信号 （子波）的形状或频率也不同，从而导致该假设与实际情况有一定差距［8］。为此，假定地震信号由多个原子以及随机噪声组合而成，即：

式中：u（t）为地震信号；t为时间；mi为第i次迭代选取的子波；Ai为相应的振幅；fm为主频率；t0为时间延迟；φ为子波相位；N为分解后剩余的信号，即信号中的噪声。原子可以采取各种形式，如Morlet小波、高斯函数、汉明窗函数、汉宁窗函数等。

通过子波分解技术，将以往只能从宏观上认识的地震道 （剖面和数据体）数据分解为不同形状不同频率的地震子波组合。被分解出来的子波都可以由分析人员控制，并可由此推导出一系列从不同方面表达储层及油气特征的新方法。被分解出来的全部或者部分不同振幅和主频的雷克子波按照其分解后的位置重新组合，形成新的地震道。如果选择所有的雷克子波重构地震道，与原始的地震道基本一致，其误差可以忽略，据此可以作为子波分解的质量控制手段。如果选择部分子波重构，将会得到一个全新的地震道，示意图如图1所示。

图1 地震道子波分解与重构示意图

应用多子波地震道分解技术，结合研究区地质背景和钻井油层资料可以进行储层预测及油层解释。在对地震数据进行地震道分解的基础上，筛选、合成更有利于直接进行油层解释的新的地震道集，计算新的地震数据体的各种属性，如某个单频的谐振、两个单频能量的差、某段频率的能量异常等，对储层、流体预测提供有效的技术支持。

2 模型正演

基于多子波地震道分解与重构技术，笔者对其进行了模型正演。在含有高速层，如煤层、膏岩或盐岩等地层中，由于高速层的存在，致使其下砂岩或者灰岩等储层的反射特征被淹没，或者受到一定程度的影响，直接利用原始地震数据有效预测储层或流体的难度较大。为此，设计了含高速层的地质模型，通过多子波分解与重构，去除高速层的影响，从而突出有利储层的地震反射特征 （见图2）。

图2 地质模型及相应的地震道子波分解与合成正演模拟

在图2（a）中，大套泥岩 （灰色）中发育一套高速层 （黑色），厚度45m、速度5000m/s，其下分别为厚度15m、速度2800m/s的泥岩隔层 （灰色），以及厚度15m、速度3500m/s的砂岩 （白色）。该套地质模型正演地震模型结果如图2（b）所示，在高速层与砂岩及砂泥岩间分别形成一套强地震反射，但是受高速层的影响，反映砂岩储层的地震反射被掩盖掉了。为此，应用子波分解及重构技术对地震反射波进行分解，其结果如图2（c）～ （f）所示，分别为处理时窗内分解掉1～4个原子的结果。可以看出，分解掉4个原子后，砂岩层的地震反射特征也被分解掉了；而分解掉3个原子后，砂岩层的地震反射轴则清晰地反映出来。因此，可以利用子波分解与合成技术，去掉掩盖有利储层的强反射轴，而将潜在的有利储层及油气层反映出来。

3 应用效果分析

于奇东地区位于新疆塔河油田的东北部，其奥陶统储层主要为岩溶－缝洞型碳酸盐岩储层。储层多以Ⅲ类储层为主，Ⅱ类、Ⅰ类储层较为少见。由岩心和测井曲线揭示，难见大的洞穴系统，以小型溶蚀孔洞发育为特征，有效储层分布主要受控于断裂和裂缝作用。

于奇东地区南部中、下奥陶统顶部为质纯灰岩，其上伏上奥陶统下段地层厚度较薄，主要为灰色粉细晶灰岩，在其上地层主要为大套泥岩及泥灰岩沉积；上奥陶统下段的厚度较薄，致使在于奇东地区南部该层存在厚度减薄带。在地震剖面中，中、下奥陶统纯灰岩与上奥陶统的泥岩、灰泥岩之间显示为强反射，该套强反射在一定程度上掩盖了下覆储层的特征，致使利用地震技术进行储层预测存在一定难度。为此，在该区应用了地震子波分解与重构技术，在尽可能去除地震强轴影响的前提下，对子波重构后的地震数据进行分频处理，从而寻找该区的有利储层。如图3所示，子波分解前 （图3（a））在地震反射波组TA与TB之间存在能量非常强的地震反射界面，频率相对较低，该套反射层对其下伏储层及其所含流体等信息而引起的变化起到一定的屏蔽作用；而对强反射界面进行子波分解及重构后 （图3（b）），其下伏储层的分辨率明显增加，且串珠状储层明显地显示出来。

图3 于奇东地区子波分解与重构前 （a）、后 （b）地震剖面对比图

于奇东地区上奥陶统覆盖区有利储层主要发育在与断裂相关的溶孔和裂缝带内。分析表明，该区断裂及串珠状储层段主频为20Hz左右，非储层及断裂不发育层段主频变化较大。为此，利用分频技术对该区进行分频相干及分频能量处理，并提取20Hz的地震属性进行研究分析。如图4所示，在上奥陶统覆盖区子波分解前 （图4（a））TB顶面20Hz能量整体较强，well1井20Hz虽然能量较强但是整体特征不太明显；但是在子波分解与重构后 （图4（b）），well1井的储层特征显示的非常明显。

如图5所示，平面特征也显示出子波分解与重构前后的区别。在子波分解前，TB与TA间的强地震反射在平面上呈南北向大面积分布，掩盖了其有利储层的分布 （图5（a））；而经子波分解与处理，去掉该强反射层之后，与断裂与裂缝相关的溶孔清晰地反映出来 （图5（b））。

图4 于奇东地区子波分解与重构前 （a）、后 （b）20Hz能量与原始地震剖面叠合图

图5 于奇东地区TB顶面子波分解与重构前 （a）、后 （b）20Hz能量与相干叠合对比图

4 结语

子波分解与重构技术是针对不同地质体的各种地震响应特征，将地震道分解为不同形状不同频率的地震子波组合。该技术对于复杂区域的储层与流体预测起到了很好的作用。该技术利用不同频率的可解析的雷克纵波，消除了高速层对其上下地层地震反射的影响，提高了地震反射波的分辨率，突出了有利储层的地震反射特征。利用多子波重构后的地震数据体开展储层预测研究，对于突出刻画有利储层的分布提供了有力的技术支持。

［1］Lebmn J，Veaerll M.Balanced multi－wavelets theory and design ［J］.IEEE Trans，1998，46 （4）：1119～1125.

［2］Bear L K，Pavlis G L.利用多子波方法对宽频带地震数据的时间残差进行多信道估计 ［J］.世界地震译丛，2001，（1）：65～77.

［3］Daubechies I.Ten lectures on wavelets［M］.Ladephia：Society for Industrial and Applied Mathemetics，1992.

［4］赵爽，李仲东，许红梅，等.多子波分解技术检测含煤砂岩储层 ［J］.天然气工业，2007，27（9）：44～47.

［5］李曙光，徐天吉，唐建明.基于频率域小波的地震信号多子波分级及重构 ［J］.石油地球物理勘探，2009，44（6）：675～679.

［6］何胡军，王秋雨，程会明 .基于匹配追踪算法子波分解技术在薄互层储层预测中的应用 ［J］.物探化探计算技术，2010，32（6）：641～644.

［7］佘刚，周小鹰，王箭波 .多子波分解与重构法砂岩储层预测 ［J］.西南石油大学学报，2013，35（1）：19～27.

［8］邢成智，党玉芳.地震油气检测技术在准葛尔盆地拐19井Ⅸ侏罗系油藏评价中的应用 ［J］.天然气工业，2007，27（增刊）：477～478.

［编辑］ 龙舟