地震资料的保真性分析与检验

董臣强，尚新民，刘立平

（1.中国矿业大学（北京），北京 100083；2.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院，山东东营 257022）

对地震资料的“保真性”一词，一直没有很清晰的定义。我们认为，撇开地震资料分辨率的原因，地震资料的保真性可以简单理解为地球物理空间地震反射特征与地下地质体实际形态的相似性，相似性越好，地震资料的保真性越好。

对于地震资料保真性的分析，林继武［1］提出利用自动滤波技术和自动频率补偿技术进行以储层为目标的地震资料保真处理，在提高分辨率和信噪比的同时有望保持原始信息的真实性；王西文等［2］针对地层岩性圈闭识别和评价对地震资料的要求，采用地表一致性反褶积和单道预测反褶积组合的方法解决地震资料连片处理中的相对保幅问题。这些学者都是从处理技术应用的角度对地震资料的保真性进行探讨和分析。我们则通过实际三维地震资料的地质解释对比，更为直观地分析地震资料保真性的影响因素，并探讨检验地震处理成果资料保真性的依据和办法。

1 问题的提出

研究区位于准噶尔盆地腹部地区的D1—D2井区，构造单元上隶属于阜康凹陷东部斜坡带，地下地质构造简单。由侏罗系头屯河组底界构造图（图1）可见，该区呈现西南低、东北高的单斜形态；沉积地层为砂、泥岩互层，砂地比为25%左右；砂岩储层呈现下粗上细的正旋回结构，为河道砂岩的典型沉积特征。

图1 D1和D2井区侏罗系头屯河组底界构造平面分布

2003年9月，D1井在侏罗系头屯河组4 871.2～4 873.0m井段发现了1.8m 的高压油层，中途测试获得高产油气流，折算原油产量84.3m3／d，天然气产量48 675m3／d，取得了重要突破。为此，2004年部署了D1井并采集了三维地震资料，并基于该三维资料部署了评价井，但没有取得预期效果。2012年，受到邻区河道油藏勘探经验的启发，在D1井三维的东北部探区部署了D2井并采集了北三维地震资料。该三维地震资料在侏罗系头屯河组反映出众多的曲流河道沉积体特征，而且这些河道砂体在层位地震切片上有向D1井三维区内延伸的趋势。然而，之前在D1井三维区内并没有发现河流相砂体反射特征，于是联想到D1井三维地震资料是否存在保真性不够的问题，进而影响到了该资料的解释及地质认识。

2 两期三维地震资料特征的差异

D1井勘探突破的同时也带来了研究课题。埋深达到4 871m 的岩性油藏，首先要解决的问题就是岩性体的识别与描述。理论上，该深度砂体厚度的识别极限在15～20m，而发现的油层仅1.8m，对地震资料分辨率有着极高的要求。为了尽可能地识别薄油层，D1井三维地震资料处理过程中只能不断提升高频信号，最大限度地提高地震资料分辨率。

图2是2004年处理的D1井三维与2012年处理的D2井北三维重合部分的地震剖面（红框内为频谱提取范围）及其各自对应的频谱，可以看出，D1井三维资料的频带宽度为10～70Hz，D2井北三维资料的频带宽度为8～45Hz，即D1井三维的高频成分在处理过程中被拓宽了25Hz。反映到地震剖面上，两块三维资料整体面貌相似，但明显可见D1井三维地震资料视分辨率较高。同时也可以发现，在侏罗系头屯河组地层（图2中红框范围），D1井三维地震资料由于较高的分辨率使得地震波能量强弱变得均一，失去了D2井北三维中的地震波能量变化明显、反映出较多的短轴状强反射的特点。这些短轴状强能量反射波，经后期钻井证实，就是D2井北三维区目前的主要勘探对象——曲流河道砂体的地震响应。

图2 D1井三维（a）与D2井北三维（b）地震剖面及其频谱

图3 D1井三维（左）与D2井北三维（右）成果资料（局部）沿层切片拼接

由D1井三维和D2井北三维成果资料重合部分对应的层位切片（图3）上可见，D2井北三维探区区内呈现出河道纵横交错的地震响应特征，且有多条河道具有向D1井三维探区内延伸的趋势；而D1井三维探区内的反射能量特征发散而杂乱，没有明显的地质沉积体平面形态的地震响应显示，说明D1井三维成果资料的属性特征与区域上大的沉积规律是不一致的，不能较为真实地反映该区目的层的主要沉积特征。由此可见，D1井三维地震资料最大限度的提高分辨率处理，其结果是降低了地震资料的保真性。

3 两期三维地震资料的保真性分析

为了探究两期三维地震资料存在差异的原因，从资料采集和处理的各个环节进行全面分析。

从2003年采集的D1井三维与2012年采集的D2井北三维观测系统和采集参数（表1）对比来看，两期资料采集的最大偏移距、道距、炮排距等参数基本一致；但D1井三维采集的接收线距、炮点距、最大非纵距及束线距较大，因此采集方位角也更宽。

表1 两期三维地震资料采集参数

从两期三维施工不同观测系统采集到的单炮记录对比来看（图4），两期资料在频率上基本一致；由于地表条件的差异，D1井三维资料表现出的信噪比稍高。

从两期资料的处理流程（图5）上分析，在叠前处理部分，两期资料均采用地表一致性反褶积8ms步长处理。从D1 井三维与D2井北三维的叠后拼接纯波剖面（图6）上看，由于分别处理，除了存在部分时差及信噪比差异外，两期资料面貌基本一致，叠前处理步骤对两期资料影响不大。

在D1井三维资料叠后处理过程中，针对薄油层识别的高目标和高要求，采用了大量的提频与去噪处理技术来提高资料分辨率，包括叠后反褶积、反Q滤波、叠后频率加权、τ－p滤波等技术手段［3－6］，其中叠后频率加权、τ－p滤波对资料保真性影响明显。在D2井北三维资料处理时，基于已有资料的频带范围，在不影响河道成像的基础上，叠后仅采用了蓝色滤波处理技术［7－8］来适当提高分辨率，在提高频率的同时较好地保持了振幅特征。

由上述对比分析可知，两期三维地震资料处理过程中的差别主要集中在叠后针对提高分辨率的处理上，这也是导致D1井三维地震资料保真性下降的原因所在。合理的地震资料高分辨率、高信噪比、高保真度处理，应是在提高分辨率与信噪比的同时，确保地震资料能够如实地反映出地质沉积体的地震反射特征。因此，在地震资料处理工作中应该充分分析原始地震资料品质，设计出针对性的处理方案，不能片面强求地震资料的高分辨率与高信噪比。

图4 D1井三维（a）与D2井北三维（b）单炮记录及频谱

图5 D1井三维（a）与D2井北三维（b）地震资料处理流程

图6 D1井三维（左）与D2井北三维（右）叠后拼接纯波剖面

4 地震资料保真性处理效果检验

既然叠前处理步骤对两期资料影响不大，我们认为就可以应用纯波资料的属性特征来检验最终成果资料的处理效果。

纯波资料是地震资料处理的中间成果，它只经过了叠前处理的叠加或偏移处理，没有经过叠后的提频、去噪等处理流程，较好地保持了原始地震资料的品质与特征。纯波资料用于实际解释会受到噪声的干扰和分辨率的限制，因此地质综合研究过程中不可能普及应用。但该中间成果完整地保留了原始资料特征，它所呈现出的地震属性形态虽然不够清晰，但可信度却是较高的，因此可以利用纯波资料的属性特征来检验最终处理成果的保真程度。只要最终成果资料的宏观属性特征没有偏离纯波资料，两者反映的地质体特征较为一致，就可以认为最终成果资料的保真性较好；否则保真性较差，需要重新进行处理。因此，纯波资料的属性特征是检验后期资料处理保真效果的重要手段之一。

图7是D1井三维纯波资料与D2井北三维成果资料（局部）的沿层切片对比结果。由图7可见，在D1井三维区内的纯波资料切片上，反映出了D2井北三维区内多条河道地震响应向西的延伸轨迹，即使没有D2 井北三维层位切片的对比，也可以看出河道响应的蛇曲状形态。由此也证实了D1井三维资料是由于叠后大幅提频处理导致其保真度出现了较大的下降。

按照D2 井北三维地震资料的处理流程，对D1井三维资料的部分束线进行了重新处理，选取覆盖次数较高（110次）的Inline1687 线进行重处理前、后的效果对比（图8）。与老资料（图8a）相比，重新处理后的剖面（图8b）上波组特征活跃，层间信息丰富，河道特征刻画明显，成像效果较好。

图7 D1 井三维纯波资料（左）与D2 井北三维成果资料（右）沿层切片拼接

图8 D1井三维Inline1687线老地震剖面（a）与重新处理后的地震剖面（b）

5 结束语

通过D1井三维与D2井北三维地震资料的处理流程与处理效果对比可以看出：

1）根据地震处理成果资料的频谱及分辨率难以判断地震资料的保真性，因为频谱的拓展范围及分辨率的提高幅度不能真实反映资料品质。以前处理的D1 井三维资料的频带较宽，分辨率亦较高，但保真性下降，而实际工作中往往会被误认为处理效果较为理想。

2）在地震资料的后期处理过程中，提频是一项主要的处理流程，但过分地强调提高地震资料的分辨率必然会导致保真性受损，并影响到勘探认识的差异。D1井三维区由没有河道反射特征到处理出河道反射特征，充分说明了后期适当提频处理的重要性。

3）在地震资料的处理过程中需要地质解释人员的充分参与，通过多套中间资料尤其是与纯波资料的对比分析，确保最终成果资料分辨率与保真性的有机统一。其中纯波资料所反映出的平面属性特征，是检验后期提频地震资料保真性的重要依据。

［1］林继武.储层目标地震资料保真处理新技术［J］.中国海上油气（地质），1994，8（1）：66－70 Lin J W.New methods in seismic dada fidelity processing for reservoir objectives［J］.China Offshore Oil and Gas（Geology），1994，8（1）：66－70

［2］王西文，赵邦六，吕焕通，等.地震资料相对保真处理方法研究［J］.石油物探，2009，48（4）：319－331 Wang X W，Zhao B L，Lv H T，et al.Study of relative fidelity processing of seismic data［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2009，48（4）：319－331

［3］胡中平.塔中地区地震条件分析及采集处理方法探讨［J］.勘探地球物理进展，2002，25（1）：1－4 Hu Z P.Analysis of seismic condition and acquisition ＆processing research in Tarim Basin［J］.Progress in Exploration Geophysics，2002，25（1）：1－4

［4］邱天林.沙漠地区地震资料处理方法研究［J］.石油物探，2004，43（5）：458－461 Qiu T L.Seismic processing for data from desert［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2004，43（5）：458－461

［5］曾庆才，李琛.沙漠地区地震资料处理方法研究［J］.石油物探，2003，42（3）：406－409 Zeng Q C，Li C.Study of processing method for seismic data from desert［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2003，42（3）：406－409

［6］郭廷超，安新社，吴桂林.高分辨率处理方法及其在准噶尔盆地的应用［J］.勘探地球物理进展，2002，26（3）：220－224 Guo T C，An X S，Wu G L.Application of high resolution data processing methods in Junggar Basin［J］.Progress in Explortion Geophysics，2002，26（3）：220－224

［7］唐文榜，刘来祥，樊佳方，等.地震可检测性分辨率研究［J］.石油物探，2012，51（2）：107－118 Tang W B，Liu L X，Fan J F，et al.Research on seismic detectable resolution［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（2）：107－118

［8］王维强，杨国权.基于EMD 与ICA 的地震信号去噪技术研究［J］.石油物探，2012，51（1）：19－29 Wang W Q，Yang G Q.Random noise denoising technique based on EMD and ICA［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（1）：19－29

［9］唐湘蓉，蔡涵鹏，贺振华.地震波高频信息在薄层砂体预测中的应用［J］.石油物探，2012，51（3）：244－250，279 Tang X R，Cai H P，He Z H.Thin－bed sand body prediction based on seismic wave high－frequency information［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（3）：244－250，279

［10］赵波，俞寿朋，贺振华，等.蓝色滤波及其应用［J］.矿物岩石，1998，18（增刊）：216－219 Zhao B，Yu S P，He Z H.Blue filter and its application［J］.Journal of Mineralogy and Petrology，1998，18（S1）：216－219

［11］陆基孟.地震勘探原理［M］.东营：石油大学出版社，1993：61－71 Lu J M.Principle of seismic prospecting［M］.Dongying：Uinversity of Petroleum Press，1993：61－71

［12］范廷恩，胡光义，余连勇，等.切片演绎地震相分析方法及其应用［J］.石油物探，2012，51（4）：371－376 Fan T E，Hu G Y，Yu L Y，et al.Isochronous slice method for seismic facies analysis and its application［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（4）：371－376

［13］孙素琴，杨玉杰.塔里木盆地顺西区块地震反演及储层预测［J］.石油物探，2012，51（3）：304－311 Sun S Q，Yang Y J.Seismic inversion and reservoir prediction of Shunxi block in Tarim Basin［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（3）：304－311

［14］高云，朱应科，赵华，等.叠前同时反演技术在砂砾岩体有效储层预测中的应用［J］.石油物探，2013，52（2）：223－228 Gao Y，Zhu Y K，Zhao H，et al.Application of prestack simultaneous inversion technique in effective reservoir prediction of sand－gravel body［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2013，52（2）：223－228

［15］张建宁，韩文功.东营凹陷浊积砂体叠后地震属性与储层物性相关性研究［J］.石油物探，2012，51（2）：204－212 Zhang J N，Han W G.Correlative analysis on poststack seismic attributes and physical properties of reservoir in turbidite sandstone of Dongying Depression［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2012，51（2）：204－212