薄层反射率反演技术在地震解释中的应用——以塔里木盆地先巴扎地区石炭系小海子组薄储层识别为例

廖茂辉,朱定，陈松

(中石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830011)

薄层反射率反演技术在地震解释中的应用
——以塔里木盆地先巴扎地区石炭系小海子组薄储层识别为例

廖茂辉,朱定，陈松

(中石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830011)

地震解释中薄储层的识别是非常困难的，特别是在地震资料频率更低的深层。通常采用高精度地震资料采集、高分辨率地震资料处理等技术识别薄储层及特殊岩性体，但上述技术非常昂贵、周期长、效率低。薄层反射率反演技术是以叠后地震剖面为基础、分频技术为约束，无需建模、井控的叠后谱反演技术。该技术在消除地震子波影响的同时压制了高频端的噪声，能够得到高分辨率的反射系数剖面，提高了地震资料的分辨率，能有效识别薄储层。在塔里木盆地先巴扎地区石炭系小海子组薄储层识别中，薄层反射率反演技术效果显著，且降低了生产成本。

反射率；薄储层；反射系数；谱反演；地震解释

随着油气田勘探开发程度的不断深入，油气勘探圈闭类型已从构造型转向了低幅度、超薄岩性等领域[1]。识别薄储层一直是地震勘探的最高目标，也对地震资料采集、处理和解释提出了更高的要求。要实现该目标生产成本较大，结合已有的地震资料和成本控制，用薄层反射率反演技术识别薄储层无疑是一种有效手段。该技术是以叠后地震剖面为基础，忠实于地震剖面，不引入先验信息，可得到高分辨率的反射系数剖面。还可将反射系数剖面与合理的宽带子波进行褶积运算，获得宽频地震数据，为后续的薄储层解释和预测提供高分辨率地震基础数据，进一步转换成波阻抗剖面可对储层进行更详细的描述。该方法在塔里木盆地先巴扎地区石炭系小海子组(C2x)碳酸盐岩薄储层识别中取得了良好的应用效果。

1 技术原理及过程

薄层反射率反演(谱反演)是一种采用谱分解技术来提高小于调谐厚度的薄层成像地震处理技术[2]。该技术基于褶积模型通过地震子波把地震剖面转化为反射系数剖面。反演算法中内置了由地震分频技术获取的局部频谱特征相关的地质约束条件，在拓宽地震频带和消除子波影响的同时，压制高频端的噪声。该反演技术将各种复杂的地震信号干涉现象从原始地震数据中消除，得到高分辨率的反射率剖面或体[3]。

反演过程不需要很严格的假设条件，也不需要任何先验模型，或者任何反射系数假设、层位约束及井约束[3]，只需输入有限带宽的叠后地震数据(要求地震数据具有较高的信噪比)，即可得到高分辨率的反射系数剖面或体。具体步骤如下：①准备叠后地震数据，时窗应大于1s(实际经验)；②调整子波参数(子波长度、子波个数等)，采用统计方法从地震数据中提取精细的时变或时空变子波；③根据地震剖面调整合理的信噪比参数；④采用反褶积技术从地震数据中去除统计得到的地震子波(采用谱约束下的地震反演方法，约束条件来源于小波变换的频谱分解)；⑤生成反射系数剖面或体。

2 薄层反射率反演技术与常规反褶积方法的比较

常规地震反褶积处理也相当于一种滤波过程，其基本作用是压缩地震记录中的地震子波，同时可以压制鸣震和多次波，因而反褶积可以明显提高地震的垂直分辨率[4]。但是，常规反褶积方法有3个假设条件：一是子波时不变假设，二是反射系数序列白色假设，三是子波最小相位假设。当地震资料不满足最小相位和白噪声约束条件时，常规反褶积方法将不再适用[5]。实际地震资料中根本不可能满足上述假设条件，通常的做法是先用其他方法对地震资料进行改造以满足上述假设条件。滤波和反褶积都不改变每个频率成分的信噪比[6]，提高有效信号能量的同时也在提高噪声能量。地震资料高频部分信噪比低，反褶积后的高频成分如果信噪比小于1，非但不能提高分辨率，反而造成地震剖面面貌变乱，或者说制造了“假分辨率”。因此，一般处理人员为了不使地震剖面变乱，提升高频端的幅度只能适可而止，子波也就只能压缩到某一程度就不能再改进了[6]。

薄层反射率反演技术假设条件少，不引入先验信息及外部约束条件，约束条件完全来自于地震剖面小波变换的频谱特征。该技术还能从地震资料中提取时空变子波，提高地震剖面纵向分辨率的同时还能有效压制高频端的噪声。该技术较常规反褶积方法有明显优势。

3 应用实例

3.1 工区概况

先巴扎三维工区位于巴楚隆起色力布亚断裂下降盘南缘平台区，区内有巴什托-先巴扎构造带，是巴楚-麦盖提地区西段最为有利的油气聚集区。区内多口钻井揭示C2x储层较发育，取心见油迹、油斑。从钻井地质分析，C2x内幕为溶蚀孔洞-裂缝型储层，储层与围岩的波阻抗有差异，地震反射波在斜坡地区地层厚度较大时能识别储层，在构造高部位地层厚度较小时不能识别储层。因此用分辨率较低的地震资料来识别薄储层存在一定困难。

通常地震波在地层中随传播深度增加主频不断降低，如果遇到吸收衰减较大的地层或薄层时，地震反射波损失高频信息或产生干涉现象形成复合波，从而对地层顶、底界面的刻画变得模糊不易识别。因此对薄层的刻画需要高分辨率的地震资料。

3.2 应用效果分析

3.2.1 薄层反射率反演结果指导地震层位追踪

图1 原始地震剖面(a)与薄层反射率反演技术所得的反射系数剖面(b)对比

3.2.2 薄层反射率反演结果指导储层识别

经钻井证实C2x内幕储层与围岩存在波阻抗差异，储层波阻抗略低(见图2)，斜坡处地层较厚，地震波能识别地层的顶底界面，但在构造高部位地层变薄地震波产生干涉现象形成复合波，地震反射轴为多个反射界面的综合响应，因而地震波分辨率降低。

图2 研究区C2x储层与非储层波阻抗频率直方图

1)地震剖面识别地质体。前期认为C2x内部构造低部位、斜坡部位存在异常反射，类似于透镜体或楔形体(见图3)，可能为储层的响应特征。根据地震剖面上的反射异常与地质认识布设探井BT8井和BT9井。通过薄层反射率反演技术得到的反射系数剖面与合理宽带地震子波褶积合成了地震波形剖面(图4)。根据钻井地质资料和新地震剖面分析认为：图3中的透镜体或楔形体是不存在的，两者是连通的一套地层；只是在构造高部位地层(图4中的BT4井、BT6井周围)变薄；原始地震剖面纵向分辨率降低形成复合波，从而产生“同相轴歼灭”现象，形成假的异常反射体。经钻井证实，BT8井、BT9井在C2x内幕钻遇的“异常体”与BT6井钻遇的为同一套地层，该“异常体”是不存在的。

图3 原始连井地震剖面

图4 新处理连井地震剖面

2)波阻抗剖面识别薄储层。C2x内幕储层较发育，以溶蚀孔洞为主、裂缝沟通为辅。储层与非储层的波阻抗存在差异，但原始地震剖面分辨率低，不能识别薄储层，薄储层的顶和底都在一个波谷里(见图5(a))。新地震剖面分辨率较高，能够识别薄储层的顶和底，薄储层的顶标定在波谷、底标定在波峰(见图5(b))。将井震标定结果与钻井资料对比分析，新地震剖面与真实地层更接近，更容易识别薄储层。

图5 BT6井的井-震标定结果对比

通过约束稀疏脉冲反演，把地震剖面转换成波阻抗剖面(图6)，其更接近于地质剖面，对地层的描述更直观和详细。原始地震反演波阻抗剖面(图6(a))中C2x内幕波阻抗变化不大，储层与非储层的波阻抗值叠置，因此不能通过波阻抗来识别储层。新处理的地震反演波阻抗剖面(图6(b))中C2x内幕波阻抗是变化的，经BT6井标定，储层为相对低阻抗，围岩为相对高阻抗，反演波阻抗与BT6井实测波阻抗曲线较符合。因此，新处理的地震反演波阻抗与实际地层更接近，可以用来识别薄储层。

图6 原始地震反演波阻抗剖面(a)与新处理的反演波阻抗剖面(b)对比

新地震剖面之所以能识别薄地层，区分真假地质体，得益于薄层反射率反演技术拓宽了地震频带，提高了地震主频。通过原始地震剖面与新地震剖面频谱对比(图7)发现，频谱形态较为一致，主能量集中在中频区域，呈正态分布，符合一般规律。

图7 原始地震剖面频谱(a)与新地震剖面频谱(b)对比

4 结语

由于高精度地震资料采集和高分辨率地震资料处理投资成本大、技术难，不易实现。在节约成本的前提下解决薄储层问题，薄层反射率反演技术不失为一种有效、实用的手段。实践证明，该技术可提高地震解释的精度，具有一定的参考价值，值得推广应用。虽然该技术具有很多优点，但也有一定的局限性，地震剖面的信噪比是制约因素，且纵向分辨率也有极限。

[1]赵继龙，熊冉，陈戈，等.伽马拟声波分频重构反演在储层预测中的应用[J].地球物理学进展，2013，28(4)：1954～1955.

[2]Puryear C I，Castagna J P. Layer-thickness determination and stratigraphic interpretation using spectral inversion：theory and application[J]. Geophysics，2008，73(2)：37.

[3] Chopra S，Castagna J，Portniaguine O.Seismic resolution and thin-bed reflectivity inversion[J]. CSEG Recorder，2006，1：20～21.

[4]牟永光，陈小宏，李国发，等.地震数据处理方法[M].北京：石油工业出版社，2007：57.

[5]于平，赵震宇.勘探地震学数据处理中的三种反褶积技术[J].世界地质，2002，21(2)：181～182.

[6]李庆忠.地震勘探分辨率与信噪比谱的关系——答云美厚“地震分辨力新认识”一文[J].石油地球物理勘探，2008，43(2)：244～245.

[编辑] 龚丹

2016-02-24

廖茂辉(1978-)，男，硕士，助理工程师，主要从事地震储层预测工作，274630406@qq.com。

P631.44

A

1673-1409(2017)11-0027-05

[引著格式]廖茂辉,朱定，陈松.薄层反射率反演技术在地震解释中的应用[J].长江大学学报(自科版), 2017,14(11):27～31.