宽频地震处理技术振幅保真性分析与应用

白海军，张晓钊，张志伟，程学欢，李振升

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司 研究院，广东 深圳 518000)

1 引 言

海洋拖揽地震采集，由于气枪和电缆都沉放在水中，必然接收到来自海面反射回来的波，称之为鬼波(虚反射)，鬼波抑制低频分量，产生明显的周期性陷波效应，这些陷波点导致地震数据频谱范围变窄，从而对地震资料的分辨率和保真度产生较大影响[1-3]。近年来，国内外地球物理服务公司不断推出有利于鬼波压制的海上宽频地震勘探技术，在地震数据采集方面，新技术不断涌现，如上下缆采集、变深度缆(斜缆)采集和双检波器拖揽采集等[4-8]，这些新的采集方法能获得更有利于鬼波压制的宽频地震数据；在地震资料处理方面，以电缆鬼波压制为核心，适用于宽频地震数据和常规拖缆地震数据的宽频地震处理技术已经发展得比较完善[9-13]。

宽频处理成果具有更高的分辨率和信噪比，从而在薄层描述、小断层解释、深层信噪比提升和古潜山内幕刻画方面具有明显优势[4-6,14,15]。然而，宽频处理成果的优势不仅局限于成像方面有更高的信噪比和分辨率，其在储层预测方面优势也非常明显：一些学者对宽频成果和常规成果(常规采集，未做宽频处理的数据)的反演结果进行对比研究，结论是基于宽频数据的储层描述和含油气性预测精度更高，基于宽频资料的反演结果在中浅层薄砂体的边界刻画[16]、致密砂岩储层描述[17]、碳酸盐岩储层预测[18]及深水含油气性检测[19,20]中取得了良好的应用效果。

本文研究区位于珠江口盆地恩平凹陷北部隆起带，近5年相继斩获多个商业性油气发现，这些油层主要分布在中浅层，沉积相带上处于古珠江三角洲物源侧翼，沉积体系砂体类型多样，非常有利于岩性圈闭发育。靶区已发现油田普遍具有如下特征：油层数量多，单层厚度普遍小于15 m，并且主力油层在叠加剖面上多表现出“亮点”振幅异常，道集上表现出第三类AVO(Amplitude Versus Offset, AVO)特征。随着勘探程度的深入，现有的老地震资料因分辨率不足，AVO特征与钻井吻合度较低等原因，已经不能满足靶区进一步开展中浅层小断层的解释、岩性砂体边界识别、储层预测和流体检测等需求。据此，开展了以鬼波压制为核心的地震资料宽频处理，与老成果相比，新成果分辨率显著提高，中浅层的小断层更清晰，深层和基底信噪比更高，AVO保真度也得到了已钻井的验证，振幅属性、吸收衰减属性与含油气性吻合度更高，展示出宽频处理技术的有效性与良好的应用前景。

2 技术方法

气泡效应和鬼波陷波效应的共同作用导致地震资料低频端有效信号能量弱，影响成像效果。在零相位化、去气泡等子波处理的基础上，需要采取有效的鬼波压制技术消除鬼波影响，恢复低频信号的能量。

海洋地震资料宽频处理的核心是鬼波和多次波压制，目前应用比较成熟的主要有三类方法：①基于多次波与一次波的时差差异和多次波的周期性而发展起来的滤波法[13]，比如F-K滤波、Radon变换等；②基于波动理论的预测相减法[5,7-8]；③将滤波法和波动理论相结合的多次波压制[6,11,12]。宽频处理成果具有更高的分辨率和信噪比，从而在薄层描述、小断层解释、深层信噪比提升和古潜山内幕刻画取得了良好的应用效果[4-6,14,15]。

以电缆鬼波压制为核心，进一步结合其他多次波压制技术、吸收衰减补偿技术以及叠前深度域精细速度建模技术等一系列处理流程，最终确定了针对靶区三维地震资料宽频处理的完整流程。

宽频处理技术的优势是成果数据的有效频带被拓宽，低频和高频信息都更加丰富。图1是经过零相位化和去电缆鬼波处理前后的叠加剖面频谱对比。由图1可知,通过宽频处理后，低频端和高频端能量都有提升，5～30 Hz以及60～90 Hz频段能量都得到加强，5～30 Hz这部分低频信息对于断层的刻画、深层和基底的成像，以及基于地震资料开展的储层和流体研究有非常重要的意义。

图1 去鬼波前后叠加剖面频谱对比Fig.1 Spectrum before and after applying de-ghost processing

3 应用效果

3.1 小断层和中深层成像

靶区的主要目的层是新近系韩江组，埋深约1 800 m(对应的双程反射时间约为1.5 s)，目的层段小断层十分发育，这些小断层在老地震资料上非常隐蔽，断距不明显，断面不清晰。然而，精细落实这些小断层，对于圈闭有效性的研究和井位的部署，以及油田周边开展精细勘探，滚动评价目标都有至关重要的作用。本次宽频地震处理技术能够有效地解决了这一难题。图2是宽频处理前后中浅层目的层段的小断层成像效果的对比：与常规处理的资料(图2a)相比，宽频处理成果(图2b)能更好地刻画中浅层目的层段的小断层，断距和断面更清晰，交切关系更明确，对于中浅层小断层的精细落实发挥了非常重要的作用。

图2 中浅层小断层成像对比Fig.2 Comparison of small fault imaging

宽频处理后，成果数据的有效频带得到拓宽，低频、高频信息均得到加强，不仅对中浅层成像分辨率有明显改善，而且中深层地震资料信噪比、断面成像质量也得到明显提升。图3是宽频处理前后，基底和中深层成像效果对比：经过宽频处理(图3b)，低频能量得到加强，与老成果(图3a)相比，中深层(2s以下)地层和基底的成像都得到提升，基底连续性更好，深层信噪比提高，两组大断层的断面也更加清晰。

图3 基底和深层成像对比Fig.3 Comparison of deep and base imaging

3.2 井震标定和AVO

本次宽频处理成果在中浅层小断层成像、中深层地层信噪比提升、基底和断面成像方面展现出明显优势，为了进一步考察其振幅保真性，分别应用新老成果进行合成记录标定，结果见图4。图4(a)是测井的密度和声波速度，图4(b)、图4(c)分别是老成果和宽频处理成果的井震标定结果，蓝色和红色分别是合成记录与井旁道，统一重复5道显示，黑色是井旁地震道。由图4可以看出，与老成果标定结果(图4b)相比，新成果(图4c)的井震标定吻合度更高，相关系数从0.65提高到 0.83，证实了本次宽频处理成果的可靠性。

前已述及，本地区老成果存在的问题之一是道集AVO(Amplitude Versus Offset，即振幅随偏移距变化，后边都简称“AVO”)特征与钻井吻合度差，AVO曲线规律性不强，为了验证本次宽频处理成果是否解决了这一问题，利用测井资料合成AVO记录来对比。图5给出了测井数据合成AVA(Amplitude Versus Angle,AVA)记录与老成果、新成果的井旁道AVA(振幅随入射角的变化)道集的对比(AVA道集由PSTM(Pre-stack Time Migration,PSTM,叠前时间偏移)的CRP道集经偏移速度场转换得到)。可以看出，新老资料过井道集都表现为第三类AVO特征，与正演道集特征一致；差异在于，做了宽频处理的新资料，AVO规律性更强，与测井资料正演结果吻合度更高，而老资料AVO一致性较差，特别是近道振幅与整体趋势间的一致性差。

图5 AVA道集对比Fig.5 Comparison of AVA gathers

沿靶区主力目的层(图5中的红线深度处，双程时间1 390 ms附近)提取的AVA曲线，进行更直观的对比，见图6。从左往右依次是测井曲线正演的AVA曲线、老成果和宽频成果井旁道沿层AVA曲线，可以看出：主力目的层正演模拟的AVA曲线特征为振幅随偏移距(或入射角)增大而增大的第三类AVO，老资料的AVO特征不典型，特别是近道数据点规律性不强，各道间振幅变化的规律性差，而宽频处理成果(图6c)的各道间振幅变化规律性更好，AVO特征与正演模拟结果更吻合。

图6 沿目的层提取的AVA曲线对比Fig.6 Comparison of AVA curves extracted along the target layer

通过去鬼波和更精细的多次波压制，本次宽频处理的CRP(Common Reflection Point, CRP,共反射点)道集信噪比和分辨率都有显著提高，可以更好地满足中浅层小断层解释需求，基底和深层成像信噪比进一步提高，断面成像更清晰。通过井震标定和井旁道AVO特征对比验证了宽频处理成果的振幅保真性，显现出宽频处理成果在储层描述和含油气性研究方面的潜力。

3.3 含油气性检测效果对比

宽频处理资料不仅提高了地震成像的分辨率和信噪比，其蕴含的丰富的低频信息，在储层刻画和流体预测中也非常重要。分别用老资料和本次宽频处理资料提取主力层H1最小振幅属性(图7)，与构造等值线进行叠合显示。图7中A-15井已证实主力层H1为一个具有二氧化碳气顶的油藏，可以看出，本次宽频处理成果(图7b)与老成果(图7a)相比，振幅异常范围与构造等值线叠合性更好，与当前阶段对该油藏的认识更吻合(图中白色箭头标识位置)，宽频处理成果保真度高，预测的储层展布更合理。

图7 主力层H1最小振幅属性Fig.7 Minimum amplitude of the main target H1

地震波在穿过含油气储层时会发生吸收衰减，在频率上会表现为高频衰减快、低频衰减慢的特征，在频谱上就表现为整体能量向低频移动，从而低频能量相对增强，不少学者利用这一原理进行含油气性检测，取得了较好的效果[21-23]。研究区的勘探实践表明，低频能量增强属性(Low Frequency Raise，后边缩写为LFR)与含油气性有很好的相关性。图8是过A-15井的主测线(测线位置见图7a中AA’)，分别从老资料和本次宽频处理资料提取LFR属性，通过对比，主力层H1在两个数据体上都表现出低频能量增强特征，这与钻井完全吻合；不同点在于，宽频处理成果(图8b)提取的低频能量分布范围更合理，属性异常范围分布更清晰，特别是构造高部位(图中白色箭头指示位置)异常特征比老成果(图8a)更合理，与目前对该油藏的认识也更一致，这从侧面展示了本次宽频处理具有更高的保真度。

图8 A-15井主测线LFR属性Fig.8 LFR profile passing well A-15

4 结 论

针对恩平凹陷北部隆起带地震资料存在的问题，开展了以鬼波压制为核心的宽频地震资料处理，得到的认识和结论如下：

1)宽频处理成果数据频带得到有效拓宽，具有比常规处理成果更高的分辨率和信噪比，从而更有利于中浅层小断层的刻画、深层和基底的解释。

2)宽频处理成果保真度更好，井震标定和AVO与钻井结果更吻合，主力油层振幅和吸收衰减属性所指示的储层和含油气性也与地质认识更吻合。

3)通过本文研究，验证了宽频处理技术在构造成像和储层、流体研究方面的优越性，可为其他地区解决相似问题提供借鉴。