基于广义S变换地震高分辨率处理方法的改进及在流花11－1油田的应用＊

孙雷鸣 万 欢 陈 辉 冯全雄 何玉梅

（1.中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院地球物理研究所； 2.中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院；3.成都理工大学数学地质四川省高校重点实验室）

基于广义S变换地震高分辨率处理方法的改进及在流花11－1油田的应用＊

孙雷鸣1万 欢2陈 辉3冯全雄2何玉梅1

（1.中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院地球物理研究所； 2.中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院；3.成都理工大学数学地质四川省高校重点实验室）

相比较早的小波变换和傅氏变换，广义S变换具有更好的时频局部性，但也存在低频信息易损失、弱反射层易丢失等问题。对基于广义S变换的地震高分辨率处理方法进行了改进，提出了新的处理思路。这种基于广义S变换的高分辨率处理技术，在提取并补偿高频信号的同时，也对低频信号进行了有效的保持。该项技术在流花11－1油田取得了良好的应用效果。

高分辨率 广义S变换 方法改进 流花11－1油田

近年来，广义S变换作为一种新的时频分析方法在地震高分辨率处理中得到了广泛应用[1－3]。实践证明，广义S变换比小波变换和傅氏变换具有更好的时频局部性，其低频部分有较高的频率分辨率，高频部分有较高的时间分辨率，且可以提取地震信号的单频信号，对信号的刻画更加精细。然而，基于广义S变换的吸收衰减补偿方法存在着低频信息易损失、弱反射层易丢失等问题。因此，笔者对基于广义S变换的地震高分辨率处理方法进行了改进，基本思想为：若不考虑地层的吸收作用，即深、浅层的反射波频率没有衰减，则深、浅层的振幅谱和相位谱应该是相同的，这时用广义S变换将地震记录分解成不同频率的信号，则这些单频信号对应时间的能量分布具有相似性；然而，地层吸收是存在的，它造成了反射波频率的衰减，即各频率能量随着深度的不同而不同，因此对其乘以时频变因子，可使能量得到补偿，从而提高地震剖面的分辨率。

南海流花11－1油田的应用效果表明，与前人的研究相比，本文方法在提高地震记录分辨率的同时保持了地震剖面的低频信息、能量相对关系和弱反射层，是一种更加有效的地震高分辨率处理手段。

1 基于广义S变换的地震高分辨率处理方法的改进

刘喜武等[4]在2006年提出了基于广义S变换的吸收衰减补偿方法。该方法的实现步骤可简单描述如下：首先逐道进行基于广义S变换的时频分析，在每个时间点根据地层吸收特点提取不同频率的吸收衰减因子；然后用此因子对各个频率的能量进行补偿，最后重构得到高分辨率地震剖面。

本文对上述方法进行了改进。为了保持地震剖面振幅强弱的对比关系，采用指数变换的修正规范方差模在处理完成后进行振幅对比关系校正；为了保持地震剖面的低频信息，在处理的同时对低频段进行特殊处理，以避免低频信息的损失和低频信息过补偿造成的假象。

指数变换的修正规范方差模表达式为

在补偿过程中，为了避免低频能量损失，利用指数变换的修正规范方差模对补偿后的频谱进行修正，修正过程如下：

（1）地震信号x（t）经广义S变换处理后，得到的各个频率的分解信号为s（t），其对应的频谱为S（k），则信号的规范方差模为

在此基础上可推导出多分辨频率补偿公式，即

（2）采用广义S反变换进行地震信号的重构，从而得到频率补偿后的地震信号；频率补偿后可采用常规振幅补偿方法继续补偿，最终得到频率振幅补偿后的地震记录，从而达到提高分辨率和扩展频宽的目的。

2 在流花11－1油田的应用效果分析

流花11－1油田是中国最大的生物礁灰岩油藏，含油层段位于新近系下中新统珠江组灰岩地层。由于灰岩层段最薄处仅3.5 m，在原始地震数据上很难进行精细识别，利用本文方法对其进行了提高分辨率处理。

2.1 高分辨率处理效果分析

选择反Q滤波方法与本文方法的处理结果进行对比分析，以说明本文方法在高分辨率处理中的优势。反Q滤波方法是目前商业软件中成熟的高分辨率处理方法，它能够补偿地层吸收，通过补偿能量损失及频率衰减来提高地震剖面的分辨率。

选取过LHA井原始地震剖面（图1a），分别对其进行反Q滤波、基于广义S变换（本文方法）的高分辨率处理（处理结果见图1b、c）；再分别对LHA井原始地震剖面、反Q滤波处理剖面和本文方法处理剖面进行频谱分析并成像，其结果见图2。

由图1可以看到，经反Q滤波和本文方法处理后的地震剖面，其分辨率都得到了明显提高，尤其是深层的分辨率得到明显提高，具体表现为地震反射同相轴变细，处理后剖面的信噪比得到了保持。这说明改进后的基于广义S变换的高分辨率处理方法是有效的。

图1中红色圈所示部分反映了原始地震剖面中的反射弱层和反射强层在反Q滤波处理剖面上，其分辨率提高的同时能量的对比关系被破坏，全部变成了强层（这个结果对后续的处理、解释或反演等都不利）；而本文方法处理剖面上，反射弱层和反射强层保持了原始地震剖面的能量对比关系，且原始地震剖面中弱层和强层的分辨率都得到了提高，任何一个弱层都还存在。这说明改进后的基于广义S变换高分辨率处理方法要优于反Q滤波方法。

图1 过LHA井原始地震剖面及其处理剖面

图2 对应于图1剖面的频谱分析图

分析图2可以看到，原始地震剖面的主频在0～150 Hz之间，经反Q滤波和本文方法处理后的剖面主频都在0～200 Hz之间，频带都得到了一定程度的扩展。图2中红色圆圈部分反映了原始地震剖面频谱在0 Hz时其能量为－9 db左右；本文方法处理后的剖面频谱在0 Hz时其能量也在－9 db左右；而反Q滤波处理后的剖面频谱在0 Hz时，其能量降到了－18 db左右，这说明反Q滤波方法在提高分辨率的同时损失了部分低频信息，而低频信息是重要的油气指示信息，应该在提高分辨率的同时尽可能的保留。因此，改进后的基于广义S变换的高分辨率方法处理的效果明显优于反Q滤波方法。

综上所述，经过改进的基于广义S变换的高分辨率方法在提高分辨率的同时保持了地震剖面的能量对比关系，保持了低频信息和弱层信息不丢失，其处理效果优于反Q滤波方法，可以将其用于解决实际生产问题。

2.2 合成记录分析

图3 过LHA井原始地震剖面及井旁地震道与60 Hz子波合成记录

图4 过LHA井本文方法处理地震剖面及井旁地震道与60 Hz子波合成记录

图3、4分别为过LHA井原始地震剖面、本文方法处理地震剖面及井旁地震道与60 Hz子波的合成记录。对比合成记录可以看到，本文方法处理地震剖面的合成记录与井旁地震道具有更好的相似性和一致性，吻合程度更高。这说明，改进后的基于广义S变换的高分辨率处理是一种提高地震记录分辨率的有效手段，经过该方法处理后的地震记录可为今后的高分辨率处理、精细解释等奠定基础。

2.3 反演效果分析

图5a、b分别为原始地震记录反演密度剖面和本文方法处理剖面的反演密度剖面（图中由黄色到黑色表示密度逐渐增大）。从图中可以看到，本文方法处理剖面的反演密度剖面相比原始地震记录的反演密度剖面，其地下层位更加精细、清晰，地层更加连续，分辨率高，更加符合地下实际地质构造情况，这再次证明了改进后的基于广义S变换的高分辨率处理是一种提高地震记录分辨率的有效手段。

图5 过LHB井反演密度剖面图

3 结束语

广义S变换是一种优于小波变换和傅氏变换的地震高分辨率处理方法，具有更好的时频局部性，但也存在低频信息易损失、弱反射层易丢失等问题，为此对基于广义S变换的地震高分辨率处理方法进行了改进，提出了新的处理思路。南海流花11－1油田的应用效果表明，在提高地震分辨率的基础上，改进后的基于广义S变换的地震高分辨率处理方法保持了能量的相对关系，并使低频信息没有损失和弱反射层没有丢失，从而提高了薄层的辨识能力。

[1] 陈学华，贺振华，黄德济.基于广义S变换的地震资料高效时频谱分解[J].石油地球物理勘探，2008，43（5）：530－534.

[2] 金国平.广义S变换在地震高分辨率处理中的应用[J].石油仪器，2009，23（3）：51－53.

[3] 刘继承，常正胜.基于广义S变换的地震高分辨率分析[J].自动化技术与应用，2009，28（10）：56－60.

[4] 刘喜武，年静波，刘洪.基于广义S变换的吸收衰减补偿方法[J].石油物探，2006，45（1）：9－14.

An improved method of sesmic high－resolution processing based on generalized S transform and its application in LH11－1 oilfield

Sun Leiming1Wan Huan2Chen Hui3Feng Quanxiong2He Yumei1
（1.Geophysics Unit，Drilling－Recovery Engineering Institute，CNOOC Energy Development Limited，Guangdong，524057；2.Drilling－Recovery Engineering Institute，CNOOC Energy Development Limited，Tianjin，130012；3.Geo mathematics Key Lab of Sichuan Province，Chengdu，610059）

Compared with the earlier wavelet transform and Fourier transform，generalized S transform is better in time－frequency locality，but is easier to lose low frequency information and to miss weaker reflections.Therefore，the method of sesmic high－resolution processing based on generalized S transform was improved and a new idea of processing was developed.Using this improved method based on generalized S transform，high frequency signals can be extracted and compensateed，and simultaneously low frequency signals are effectively maintained.This improved method was applied in LH11－1 oilfield，resulting in good effects.

high resolution；generalized S transform；improved method；LH11－1 oilfield

＊国家重大科技专项子专题“流花11－1三维地震高分辨率处理技术攻关及生物礁灰岩储层描述（编号：2008ZX05024－01－012－2）”资金资助。

孙雷鸣，男，2005年毕业于成都理工大学，获地球探测与信息技术专业硕士学位，现从事石油勘探地震资料处理、分析研究工作。地址：广东省湛江市南油特普公司（邮编：524057）。电话：0759－3901023。E－mail：sunlm＠cnooc.com.cn。

2010－08－03改回日期：2010－10－14

（编辑：周雯雯）