组合反褶积在LD地区薄储层预测中的应用

李美，赵玉华，王永刚

高斌 （中石油集团东方地球物理勘探有限责任公司长庆项目部，陕西 西安710018）

许建权 （中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃 兰州730020）

LD地区属于鄂尔多斯盆地西南部巨厚黄土塬区。表层被巨厚的第四系黄土覆盖，地震地质条件较复杂，地形起伏剧烈，激发接收条件差，原始地震资料信噪比很低。该区2000年以前主要以沟中弯线为主，2003年以后陆续进行了沟塬连接线采集。2005年以后开展黄土山地直测线和非纵测线地震勘探，剖面品质有了大幅提升，取得了较为丰富的地质成果。近年来不断优化观测方式及采集参数，加大覆盖次数，提高了地震波下传的能量，野外地震资料的品质显著提高。

目前在该地区已形成了成熟的配套技术和处理流程，并取得了良好的应用效果。但是，该区勘探程度低，目的层段埋深大，地震波能量弱，地震资料信噪比低，使得地震资料预测该区目的层二叠系山西组一段 （Psx1）、石盒子组八段 （Psh8）砂体及含气性困难较大。因此，笔者开展了该区精细地震资料处理研究，尤其是目的层段的高分辨率处理方法研究。

1 影响地震数据分辨率的因素

影响地震数据分辨率的因素主要有以下几个方面：①地下地质因素，即岩石的吸收、表层影响、薄互层结构、层间反射等；②数据采集因素，即激发接收条件、观测系统设计、仪器性能等；③数据处理与解释因素，即动静校正、噪声衰减、反褶积、偏移、资料解释等。

LD地区受地震地质条件影响，静校正问题突出，野外采集的地震资料品质较差，折射波、面波等多种干扰严重，降低了地震资料的信噪比。在子波相同的条件下，信噪比越低，分辨率也就越低。工区表层结构异常复杂、低降速带横向变化剧烈，这种变化将导致不同记录道的子波特性变化很大，从而影响地震信号最终的分辨率。而巨厚黄土对地震波的能量吸收严重，相位发生畸变，频率变低，且高频部分比低频部分衰减更快，浅层比深层衰减更快，严重降低了地震资料的分辨率。

2 提高分辨率的处理思路

针对上述影响因素，将保幅处理贯穿于整个处理过程。做好真振幅恢复处理，逐步消除与地质信息无关的振幅信息，保持振幅在时间和空间上的相对变化趋势，以反映地震波在地层中传播能量的相对变化关系，即AVO（振幅随偏移距的变化）响应特征。以提高原始数据的信噪比为主要目标，为提高分辨率处理提供良好的基础数据。

李庆忠院士曾指出：信噪比是分辨率的基础，分辨率是由信噪比所定义的[1]。LD地区地震资料的显著特点就是信噪比低，精细的静校正能够实现信号的同相叠加，在提高信噪比的同时提高分辨率是叠前提高分辨率的前提。

针对LD地区黄土塬地貌，采用了初至层析反演＋初至波剩余静校正的方法解决了基础静校正问题，再辅以速度分析与剩余静校正的迭代处理求取剩余静校正，较好地解决了静校正问题。噪声是提高分辨率的最大障碍，它使得利用反褶积方法拓宽频带受阻。信噪比越低，反褶积效果越差。而多数去噪方法具有滤波性质，压制噪声的同时，也损失了信号的频率成分，从而导致频带变窄，分辨率降低。在有噪声的情况下，地震记录的信噪比（Rs/n） 和分辨率（α）通常由下式来定义：

式中：Gs（ω）、Gn（ω）分别为信号和噪声的谱；ω＝2πf，为圆频率。如果信号和噪声是带限的，式（1）、（2）的积分区间为带宽，否则为从式（1）、（2）可以看出，信噪比越高，分辨率也就越高。

反褶积是提高分辨率的主要处理手段。由于信号是带限的，中频段能量分布较强，在低频段和高频段能量分布较弱；如果噪声是白噪，反褶积后低频段和高频段噪声将会放大，从而使信噪比降低。从式 （1）、（2）看，当信噪比降低到一定程度时，分辨率会降低。因此，利用反褶积拓宽信号频带是受原始信噪比制约的。因此，LD地区开展叠前保幅去噪是保证反褶积效果的关键。该次研究采用多域多系统组合去噪思路，根据噪声和信号在不同频带内特征不同的特点，采用时频分析手段分时分频去噪，不损失有效信号在该频带范围内的频率成分，实现保真去噪，为反褶积提供可靠的数据基础[1～5]。

3 组合反褶积提高分辨率

一般来说，反褶积的主要目的在于分离子波与反射系数序列，它的作用有3个方面：一是提高地震剖面的分辨率，以便能对薄层进行分辨；二是对子波和相位进行一致性处理，消除地震剖面横向上子波、相位的差异；三是对剖面的相位进行处理 （最小相位化或零相位化）。

LD地区的目的层主要为Psx1、Psh8内幕反射。由于黄土塬区地震资料频率低、主频在25Hz左右，单一的反褶积很难把频率提到够高，除非是牺牲信噪比。而组合反褶积技术可以在保证信噪比的前提下逐步提高分辨率。子波处理的目的之一就是要将混合相位的子波归整到统一的相位。通过波形一致性处理，不仅分辨率有所提高，同时也保持了地震记录的信噪比，从而做到统一子波、时间对齐和同相叠加。

Psx1、Psh8目的层频率高、能量弱，极易被上覆和下伏的强能量所淹没，反褶积方法的选取在提高深层致密薄砂岩储层的成像精度方面起到了至关重要的作用。从图1的攻关试验分析，地表一致性反褶积是一种多道统计的反褶积，具有算子稳定、抗干扰能力强的特点，它不但具有压缩子波的作用，而且对子波相位有一定的调整作用；地表一致性预测反褶积＋脉冲反褶积使目的层频率提高，但会导致目的层信噪比降低和假分辨率现象；在兼顾信噪比和分辨率的前提下，地表一致性预测反褶积＋预测反褶积优于地表一致性预测反褶积＋脉冲反褶积，但没有地表一致性预测反褶积＋Q补偿效果好；由于Q补偿是一种补偿大地吸收衰减效应的技术，它不仅可以补偿振幅衰减和频率损失，使地震剖面的浅、中、深层反射波波形基本一致，中、深层的高频部分得到加强，频谱被拓宽，使其恢复原来的地震波形态[6]，而且可以改善地震记录的相位特性，从而改善地震同相轴的连续性，提高弱反射波的能量和地震资料的信噪比和分辨率。因此，该次研究选用地表一致性预测反褶积＋Q补偿的方法。

图2为LD地区Q补偿前后单炮、自相关及频谱对比图，图3为Q补偿前后的叠加剖面对比及合成记录标定。图2、3综合显示地表一致性预测反褶积＋Q补偿后，地下反射层高频成分得到恢复，振幅能量关系保持良好，子波压缩效果明显，分辨率提高，一致性得到加强，与合成记录符合程度更高。

图1 LD地区叠前反褶积方法试验

由于对子波和反射系数进行了各种假设，加上噪声的影响，叠前反褶积处理后，仍然留下剩余子波影响信号。因此，在叠后需考虑如何消除剩余子波。而改造剩余子波特性是提高分辨率的又一重要途径。针对LD地区Psx1、Psh8目的层频率高、能量弱的问题，叠后采用零相位反褶积进一步提高高频能量及弱反射。零相位反褶积采用分频滤波器对输入数据进行滤波，然后利用振幅均衡的手段，把各频率成分的信号均衡到同一水平上，再相加输出，从而达到在有效频率范围内展宽频带，并且只改变振幅谱，不改变相位谱，满足了深层致密砂岩储层预测的需求。图4为LD地区叠后零相位反褶积处理前、后剖面对比，可见目的层频率提高、弱能量加强。

图2 LD地区Q补偿前 （a）、后 （b）单炮、自相关及频谱对比

图3 LD地区Q补偿前 （a）、后 （b）合成记录标定及叠加剖面段

通过上述研究，针对LD地区上古生界薄砂体目的层，设计了提高分辨率的处理流程：反褶积前数据→地表一致性预测反褶积→Q补偿→叠后零相位反褶积。

图4 LD地区叠后零相位反褶积处理前 （a）、后 （b）剖面对比

4 处理效果分析

为了进一步论证组合反褶积在提高分辨率后同相轴的准确性，将时深标定后的M井投影到测线上。从图5可见，Psq5、Psx1、Psx2、Psh7和Psh8同相轴都比较清晰，尤其是Psx1、Psh8和Psq5的横向分辨率都明显提高，更容易追踪，提高了Psh8和Psx1致密砂岩的刻画能力，且与合成记录符合更好，没有出现假频。地震资料成像精度显著提高，主频由以往的30Hz左右提高到35～40Hz，突出了深层致密薄砂层的反射特征。

图5 LD地区组合反褶积处理效果分析

5 结语

笔者主要从LD地区静校正问题突出、信噪比低、分辨率低的难点出发，阐述了信噪比是提高分辨率的基础这一观点，指出保幅处理应贯穿于致密砂岩地震资料处理的过程中，在逐步提高信噪比的基础上，形成了一套针对该区深层致密砂岩储层预测目标的叠前、叠后组合反褶积技术，成果数据主频由以往的30Hz左右提高到35～40Hz，使上古生界薄砂体储层的预测精度由以往的12m提高到8m左右，突破了LD地区黄土塬地震勘探的技术瓶颈。

[1]熊翥 .复杂地区地震数据处理 [M].北京：石油工业出版社，2002.

[2]李庆忠 .走向精确勘探的道路 [M].北京：石油工业出版社，1993.

[3]熊翥 .地震数据精细处理 [M].北京：石油工业出版社，2003.

[4]余景奎 .提高分辨率处理的几种途径 [J].特种油气藏，2005，12（5）：38～41.

[5]俞寿朋 .高分辨地震勘探 [M].北京：石油工业出版社，1993.

[6]严红勇，刘洋 .地震资料Q值估算与反Q滤波研究综述 [J].地球物理学进展，2011，26（2）：606～615.