薄地层的定量解释(实例研究)

引言自石油勘探进入地震地层学时代以来,要求勘探学家更详尽的研究地质情况的变化,在成熟探区尤为如此。但是,对地球物理学家的这一要求,因地震子波的分辨力所至,迄今仍为难题。近来,分析地震数据已有可能揭露构造和地层中的小量的变化,发展了一种定量解释技术,以补偿子波分辨力的不足,甚至可提供有关薄层的厚度及横向延伸范围等信息。     

地震分辨力与信噪比无关

 基于众多研究者对笔者（2005）论文“地震分辨力新认识”中提出的地震分辨力与信噪比无关这一结论的质疑,从分析分辨力和信噪比两个基本概念出发,探讨了地震分辨力的内在本质,找出了问题的根源,进一步明确了地震分辨力与信噪比无关的结论,并为去噪和提高分辨力指明了研究方向。研究认为,地震分辨力取决于地震子波特性（包括子波主频、带宽、相位等）,地震子波一定,地震分辨力惟一确定;可分辨准则的确立为地震分辨力的定量描述提供了一个客观评价标准;提高地震分辨力应当从提高或改善地震子波特性入手;噪声的存在不会影响地震分辨力的大小,但却会影响地震分辨力的实用性;分辨力与信噪比无关,视觉分辨率与信噪比有关;寻求最佳的波场分离方法是去噪处理的根本出路。获得理想的无噪声记录是最大限度提高分辨力的必由之路。     

第一菲涅尔带半径与地震资料的横向分辨力

对第一菲涅尔带半径的物理概念进行了剖析，指出它代表该带内地震能量同相加强，并不能代表两个砂体相隔多远时才能被认为是两个砂体这一物理过程。针对目前地震资料横向分辨力计算方法在概念上的混淆，从光学分辨力的定义出发，利用瑞利判据，推导了一种新的计算公式。推导结果表明，在实际资料处理中，这两个公式的数值结果相差无几。可以将第一菲涅尔带半径作为地震资料横向分辨力的一种近似。     

地震分辨力新认识

地震分辨力一直是地震勘探研究的主要问题之一。本文在阐述了地震分辨力与地震分辨率差异的基础上，介绍了地震分辨力的定义、准则，讨论了地震分辨力同地震地质解释能力之间的关系和差异，重新认识了噪声与分辨力的关系。研究认为：地震分辨力是地震资料的一种客观存在，它只决定于地震子波的特性，与地震剖面中是否存在噪声无关。提高地震分辨力的惟一途径是改善地震子波本身的特性。．提高地震资料的信噪比只能提高地震地质解释能力，不能从根本上提高分辨力。在地震分辨力一定的条件下，利用特殊的方法（技术）可以解释地层厚度小于1／4波长的薄层的变化，但这并不意味着地震分辨力的提高，仅仅说明地震地质解释能力的增强。     

利用高分辨率地震反演研究薄砂岩储层

以地震反演为主要手段,借助高阶统计量算法求取最适合地下实际情况的地震子波进行反演,并利用高阶统计量提取的子波和地震统计方法提取的地震子波分别对塔河油田南部地震资料进行反演。对比反演结果发现,高阶统计量方法提取的子波反演结果分辨率明显提高,提取的子波反演剖面较好地分辨出石炭系顶、底部薄砂岩储层及其横向分布范围,为薄砂岩储层油气藏研究提供了可靠的分析依据。     

基于自适应震源子波提取与校正的瑞利波波形反演

近年来,基于瑞利波的全波形反演技术取得了较大进展,在接收点覆盖面积足够的情况下,该方法对横向不均匀复杂介质具有较高的分辨能力。影响波形反演精度的关键因素之一是震源子波,然而野外地震记录对应的地震子波是未知的,采用不正确的震源子波势必对反演结果产生负面影响,常规处理方法是利用合成数据进行子波校正,但子波校正需进行多次迭代,导致反演计算时间增加。为了解决这一问题,引入加窗自适应子波提取方法,从观测记录中提取与实际数据匹配较好的震源子波,将其作为初始子波进行子波校正,达到进一步优化反演结果的目的。分别采用真实子波、错误子波、错误子波联合子波校正、提取子波、提取子波联合子波校正五种子波对断层模型进行反演测试。测试结果表明：所提方法获得的子波对应的反演结果最好,错误的子波对应的结果最差;仅利用提取的子波也可以获得较好的反演效果,而采用子波提取与校正相结合的方法可以节省计算时间,进一步提高瑞利波波形反演的精度。最后通过实际数据测试进一步验证了该结论。     

近地表吸收补偿在辽河油区地震资料中的应用

针对近地表地震波吸收衰减导致的地震资料频散及子波横向不一致问题,先依据吸收衰减可造成数据频率改变这一特性,采用改进的峰值频率偏移法定量求取空变表层 Ｑ 值;然后引入稳定补偿方法,有效限制了高频噪音,既可补偿吸收损失、调整相位,又不会放大高频噪音。 将该方法应用于辽河油区的实际地震资料处理中,实现了空变 Ｑ 值补偿,明显拓宽了资料的有效频带,子波横向一致性得到改善。     

希尔伯特变换子波反褶积

在具有常规脉冲反褶积(DECON)相同条件的前提下,希尔伯特变换子波反褶积是利用多道振幅谱的几何平均值求取子波,并对所求的子波作各种整形,然后作反褶积,从而有利于提高地震资料的横向连续性和分辨率.试验结果表明,效果是显著的,并得到了有关专家的好评.同时,希尔伯特变换法利用了实因果序列的性质,所以提取子波方法简单,实现方便,且一个反褶积因子可应用于许多道,节省了求因子的时间。本文介绍了希尔伯特变换提取子波的理论推导和几个实现的方案,子波整形及反褶积的方法,并给出了实际资料处理的实例。     

基于阻尼雷克子波的可控震源非线性扫描信号设计方法

目前常用的可控震源扫描信号相关子波具有较多、较大旁瓣,相关时产生较强的相关噪声,尤其是在中国西部低信噪比地区,严重地影响了地震资料品质。雷克子波虽是旁瓣小、分辨能力强的理想子波,但其能量主要集中在主频段,具有低频成分少、频带窄等问题,不符合宽频带勘探的要求。为此,提出了一种子波旁瓣小、低频丰富、频带宽的阻尼雷克子波,并定义了其计算公式;然后运用阻尼雷克子波进行可控震源宽频非线性扫描信号设计,获得的扫描信号具有频带宽、旁瓣小的特点,并进行了正演模拟;最后通过应用试验对比说明了该方法能够改善可控震源激发效果,提高地震资料品质。     

地震偏移剖面的假频、频散和横向分辨力

本文对偏移剖面上的假频、频散和横向分辨力作了比较系统的论述。通过这种讨论,说明了偏移剖面上的假频与偏移方法无关,而主要与记录和算子的采样及重采样有关;频散现象的产生与偏移方程的精度和差分的精度有关;而横向分辨力则与方程的精度和采样率有关。偏移时应用更精确的方程和更精确的采样,不但对偏移归位有好处,而且对提高横向分辨力也是必须的。     

基于稀疏反演的多道匹配追踪地震信号去噪方法及其应用

基于超完备子波库的单道匹配追踪方法在自适应分解地震道时未能分离有效信号和噪声,故难以直接、准确地去除噪声。为此提出了基于稀疏反演的多道匹配追踪去噪方法,以多个连续地震道为研究对象,首先采用多方向矢量中值滤波法计算同相轴倾角,以中间道为标准将同相轴校正后再水平叠加;然后采用基于基追踪降噪的稀疏反演方法分解叠加道,选择与叠加道中有效信号匹配的子波作为中间道匹配追踪分解的子波库;最后根据其它道相对中间道的校正量,对中间道匹配追踪分解的子波库进行反校正,分别构建各道匹配追踪分解的子波库。将基于有效信号匹配子波构建的子波库代替超完备子波库,在搜寻最佳匹配子波时选择性地提取地震道中有效信号,可直接分离有效信号和噪声。单道信号测试结果验证了该方法去除噪声的可行性;合成和实际地震数据应用结果表明,该方法相较于单道匹配追踪方法具有更好的去噪效果,且去噪后剖面的横向连续性更好。     

地震分辨率

地震分辨率是高分辨率地震勘探的一个核心研究内容。对现有地震分辨率的定义、极限准则和计算公式进行了较为详细的归纳总结和对比分析，同时简要叙述了分辨率研究工作的特点和影响分辨率的因素，认为提高震源子波分辨率是提高地震分辨率的基础和关键，要提高震源子波的分辨率则必须从提高震源子波的下传能量、提高高频分量的能量和研发高能量宽频带震源三方面入手。     

子波处理方法的研究

子波处理包括子波估算、整形滤波算子设计以及整形滤波处理。子波估算通常有两类方法,其一是利用声测资料提取子波;其二是用多道统计平均方法求取子波。从实际估算的子波和井下记录的下行直达波来看,地震子波的基本形状像似雷克(Ricker)子波。子波频率误差对于波处理效果的影响要比子波波形误差大得多。因此搞准子波频率是做好子波处理的关键。文中还对零相位削尖整形子波的几种处理方法进行了分析,并用钻井资料对各种子波处理结果进行了验证。结果表明,多道自适应子波处理方法可以改善地震剖面的连续性和分辨率;道自适应子波处理方法对地震噪声的适应能力较强;利用声测和井旁地震道设计的整形滤波算子进行子波处理的效果不及前两种方法;根据已知子波设计的统一整形滤波算子,处理效果最差。     

基于高阶统计量的地震子波提取方法评价

基于高阶统计量的子波提取方法可提取-个非最小相位的地震子波,但需要对地震资料和地下反射系数序列分布进行-定假设,且子波提取方法是-个开环过程,在实际应用中还存在提取子波的稳定性、唯-性、精度、抗噪能力、收敛性及带限数据长度适应性等问题,因此该法的有效性及提取子波的准确性仍有待验证。本文对主要的几种子波提取方法进行了综述,其中包括:基于测井资料进行井旁子波提取评价、利用地震反演进行子波提取评价、基于合成地震记录与实际地震记录比较的子波提取评价、基于子波本身属性的子波提取评价。文中对各方法的优势和不足进行了全面分析,认为基于地震记录属性参数和子波属性的动态评价方法能够更有效地评价子波提取方法的有效性和提取子波的精度,通过分析提取子波的属性参数和相应的地震记录的属性参数之间的关系及其对基于高阶统计量的子波提取方法的影响程度,可为子波提取方法的修正和完善提供借鉴。     

基于谱模拟技术的混合相位地震子波估计方法

针对现有的地震子波振幅谱模型的不足提出了新的振幅谱模型及其估计方法。介绍了子波的Z变换在单位园上无零点和子波自相关函数已知的条件下混合相位地震子波估计的方法原理和判别准则,并在此基础上提出了基于地震子波振幅谱模拟技术的混合相位地震子波估计方法。合成和实际数据处理结果均表明,基于地震子波振幅谱模拟技术的混合相位地震子波估计方法具有较好的性能。     

深度域地震子波提取方法综述

由于深度域地震子波具有对介质速度依赖的特性,褶积模型无法直接用于提取深度域地震子波。准确提取深度域地震子波对于深度域地震资料的反演和解释具有重要意义。首先,分析了深度域地震子波提取中存在的2个主要问题,即深度域地震子波对介质速度的依赖特性和深度域测井数据与地震数据的采样间隔非一致性,并提出了相应对策。然后,对目前已有的深度域地震子波提取方法进行了梳理,根据是否在方法中用到测井信息,将方法分为确定性地震子波提取方法和统计性地震子波提取方法2大类,并对每一种方法的优缺点及适用条件进行了总结。最后,对深度域地震子波提取方法的未来发展提出以下建议:(1)深度域统计性地震子波提取方法有待进一步发展;(2)将地震反演结果与测井资料之间的相关性纳入到子波提取结果优劣的评价标准中;(3)使用地震子波模型减少子波提取中需要求解的未知量个数,以提升方法的计算效率;(4)将一维深度域地震子波提取方法扩展至提取二维和三维深度域地震子波;(5)利用机器学习方法的优势,建立不依赖褶积模型的深度域地震子波提取方法,或建立可以省去子波提取的深度域地震反演方法。     

叠前地震反演精度影响因素

叠前地震反演能够提供更加丰富的地球物理信息,但影响其反演精度的因素较多。设计了包含不同速度特征的地质模型,再对基于地质模型提取的地震模型数据体进行反演,将反演结果与理论值进行误差对比,分析了初始约束模型、信噪比、反演子波选取、反射系数计算公式选择对叠前地震反演精度的影响。结果显示,精度高的初始约束模型反演结果好于精度低的初始约束模型;信噪比大的地震数据体的反演结果优于信噪比小的地震数据体;选取的反演子波与地震数据主频的匹配程度越近似,反演精度越高;可以选取适用条件相对较合理的Zeoppritz方程作为反射系数计算公式。地质模型数据与实际资料反演结果对比表明,构建与实际地质模型弹性属性接近的反演初始参数模型,对采集数据进行滤波去噪和修饰处理提高地震资料信噪比,通过测井和地震资料提取主频与地震数据相匹配的反演子波以及反射系数计算公式等参数的合理选择有利于提高叠前地震反演精度。     

用超临界反射子波波形畸变测定速度的横向变化

超临界反射子波波形畸变是指一种相位移现象,它与反射界面的形态、反射界面各侧的物理性质以及地震波的入射角有关。在一定的假设条件下,根据波的运动学和动力学规律,可以导出超临界反射子波相位移与速度的关系。基于这种关系制作的理论量板曲线与实际曲线进行对比,可以求得速度。这种测定速度方法的具体步驟是:①假定一些速度横向变化的模型,计算理论曲线量板;②先测定一个于波标准到达时间的相位移曲线,并与实际记录比较,求出子波延迟时间t和相位移r以及角频率ω;③由角频率ω和炮检距x等参数求得实际相位移、振幅比与相位移的关系曲线;④用实际曲线与理论曲线进行对比求得对应炮检距x的速度。对每个地震道的子波进行上述处理,可得到各道子波的速度。从而了解速度的横向变化。     

基于TV约束和Toeplitz矩阵分解的波阻抗反演

利用波阻抗剖面的非高斯分布特点以及地震子波褶积矩阵的Toeplitz结构,对波阻抗剖面进行全变分(TV)约束,可以在压制随机噪声的同时保持剖面的不连续性,对地震子波褶积矩阵进行Toeplitz稀疏矩阵分解得到地震子波的稀疏表达。地震资料的低频损失导致无法反演出波阻抗的低频背景,故将测井或解释层位信息通过最小二乘法建立约束条件。建立的约束最优化目标函数可以同时反演子波和波阻抗。文中将地震剖面整体处理,反演结果比常规的逐道反演具有更高的精度、横向连续性和抗噪性。     

反褶积滤波

如果能够完成反射过程的反演,也就是说能够提出组成地震记录的反射子波,而只剩下表示反射系数的脉冲,则我们试图使用反射波确定地层圈闭的困难问题就被简化了。这种过程,1957年鲁宾逊在“子测分解”的文章[7]中已经讨论过,但是这种方法要求基本的合成子波是一个单边衰减的、最小相位的时间函数。我们所观测到的和习惯上所应用的许多地震子波并不是这种类型的子波。本文的目的是讨论数字计算机处理这类问题的方法。我们得到有限的和有界的反滤波函数,在最小平方的意义上,该函数使地震波形简化为单位脉冲的最佳逼近值。逼近的程度取决于反滤波的时间长度。合适长度的反滤波函数可得到近似的单位脉冲,它的宽度为原始子波宽度的50%或者小于50%。因此,这些滤波器就能在仪器滤波的实际范围之外提高分辨力。它们的效果对于尖峰频率的变化和合成子波波形的变化或多或少是敏感的,而对于干扰则取决于各别的条件。虽然,这种敏感的问题通过设计合适的反滤波器可以多少得到解决。但是,通常由于缺乏有关合成子波波形的资料而增加了困难。