测井信号为驱动的地震资料有色反褶积方法研究

张华，曹中林吕文彪，熊晶璇

（中国石油川庆钻探工程公司地球物理勘探公司技术发展中心，四川 成都 610213）

李国发 （中国石油大学 （北京）中国石油天然气集团公司物探重点实验室，北京 102249）

测井信号为驱动的地震资料有色反褶积方法研究

张华，曹中林吕文彪，熊晶璇

（中国石油川庆钻探工程公司地球物理勘探公司技术发展中心，四川 成都 610213）

李国发 （中国石油大学 （北京）中国石油天然气集团公司物探重点实验室，北京 102249）

反褶积技术是目前提高地震资料分辨率最为主要的方法，而现有的反褶积方法大都基于反射系数序列为白噪的假设前提，但事实上在对不同地区反射系数序列进行统计分析后发现，其频谱并非白谱，而是整体趋势表现为低频弱、高频强的蓝谱，所以在该假设条件下对高分辨率地震资料处理存在潜在风险。针对反射系数不总是随机白噪的特点，利用采集声波测井信号和密度测井信号，计算反射系数序列的振幅谱，从而确定反射系数的颜色参数，然后对地震资料进行有色补偿，并将地震资料绘制为能够反映地下结构特征的地震剖面图像。该处理方法不但能补偿白噪反射系数假设对地震记录反褶积的影响，而且能有效提高地震记录的分辨率，增强了地震记录反映地下结构的能力。

测井信号；有色补偿；分辨率

反褶积技术是目前提高地震信号分辨率最为主要的方法，但现有的反褶积方法大都基于反射系数序列为白噪的假设为前提。Walden等［1］在对不同地区反射系数序列进行统计分析后发现，反射系数序列的频谱并非白谱，整体趋势表现为低频弱、高频强的蓝谱。Rosa等［2，3］进一步发现实际反射系数的频谱特征可以模拟为指数为0.5～1.5的指数函数。李国发［4］指出反射系数基于白噪假设对高分辨率地震资料处理存在潜在风险。目前，对地震记录进行有色补偿可克服白噪假设对地震信号分辨率的影响，最为常用的一阶ARMA补偿公式：c（z）＝ （1－αz）／（1－βz）（其中，α和β是描述反射系数颜色的2个关键参数；c（z）是有色补偿算子的Z变换；z是Z变换符号）。虽然地震数据包含了反射系数的颜色信息，但在实际工作中，很难利用数据本身来估算反射系数颜色的2个关键参数α和β，处理人员根据“经验”主观地确定颜色参数，这在很大程度上降低了有色补偿的精度和可靠性。相对于地震信号，测井信号不仅包含有丰富的岩性和物性信息，还包含了与反射系数有关的颜色信息。通过测井信号分析得到反射系数的颜色信息，驱动地震记录进行有色补偿处理，能较大程度上提高地震信号有色补偿的精度和可靠性。为此，笔者进行了以测井信号为驱动的地震资料有色反褶积方法研究。

1 测井信号为驱动的有色反褶积原理

对已经过前期处理的地震剖面进行有色成分补偿时，首先，利用测井信号驱动得到实际地层反射系数的振幅谱。从磁盘上读取采集并记录的声波测井信号和密度测井信号，再利用下式计算地层波阻抗：

式中：a（i）是波阻抗，100g／（cm2·s）；p（i）为声波测井信号，s；ρ（i）为密度测井信号，g／cm3；Δz深度采样间隔，m；i是深度采样序列号。

根据式 （1）计算的波阻抗信号，再利用下式计算实际地层反射系数：

式中：r（i）为反射系数。

在利用式 （2）计算反射系数振幅谱之前，需要将反射系数由深度域转换到时间域，由于速度随深度变化而变化，深度域等间隔采样的反射系数变换到时间域之后，其采样间隔是不等的，需要进行等间隔重新采样，由此引发的假频问题会严重影响反射系数振幅谱的估算精度。为此，笔者采用下式，在不进行时深转换和重新采样的情况下直接计算反射系数的振幅谱，避免了采样假频对振幅谱的影响。

比较所有误差El，k的大小，最小误差所对应的颜色参数a和β即为反射系数的实际颜色参数。

由反射系数振幅谱估算的颜色参数α和β在数学上属于典型的非线性最优化问题，很容易掉进局部极值问题的陷进。笔者提出的计算方法有效地避免了局部极值问题，能够得到可靠的实际反射系数颜色参数。当求出反射系数颜色参数α和β后，就可利用下式进行地震资料的有色成分补偿：

式中：x是补偿前的地震记录；y是补偿后的地震记录；Δt是时间采用间隔；N是时间采用个数；m是时间采样序列号。

由于笔者提出的方法消除了反射系数白噪假设对地震记录分辨率的影响，将有色补偿之后的地震记录绘制为能够反映地下结构特征的地震剖面图像，不但能使地震记录谱具有能够与测井资料相符合的“蓝色”趋势，而且能更好地反映地下构造的形态特征和组合关系。

2 实际资料应用效果测试

为验证上述方法的实际应用效果，选取四川盆地某地区的一段实际资料进行应用测试。图1是常规处理之后的叠加剖面和振幅谱。图2是利用声波测井信号和密度测井信号计算的反射系数序列和反射系数序列的振幅谱。利用笔者提出的方法进行测井信号约束下的地震资料有色补偿处理，由测井信号计算的反射系数颜色参数α＝0.8，β＝0.4。图3是地震资料有色补偿处理之后的叠加剖面和振幅谱，与图1相比，补偿后的叠加剖面分辨率明显提高，且剖面的整体质量也得到了改善，更好地反映了目的层的结构细节；显然测井信号驱动下进行的有色反褶积能有效地拓宽原地震剖面的频带宽度，提高了地层反射系数的保真度，为研究地层岩石的性质提供比较可靠的数据。

图1 四川某地区常规处理后叠加剖面 （a）和振幅谱 （b）

图2 利用声波测井信号和密度测井信号计算的反射系数序列 （a）和反射系数序列的振幅谱 （b）

图3 四川某地区有色补偿处理后叠加剖面 （a）和振幅谱 （b）

3 结论

以测井信号为驱动的地震资料有色反褶积处理方法消除了反射系数白噪假设对地震记录分辨率的影响，能够更好地反映地下构造的形态特征和组合关系，拓宽地震记录的有效频带，突出其中的微弱构造信息，在地震资料处理中具有较高的应用价值和前景，对提高地震资料解释精度以及指导复杂油气藏精细勘探与开发意义重大。

［1］Walden A T，Nunn K R.Correcting for coloured primaty reflectivity in deconvolution［J］.Geophysics Prospecting，1988，36（10）：1365～2478.

［2］Rosa A L R，Ulrych T J.Processing via spectral modeling［J］.Geophysics，1991，56（8）：1244～1252.

［3］Rosa A L R.Deconvolution tests with deep water experimental data from Campos basin，Brazil［A］ .1985SEG Annual Meeting［C］ .Washington，1985-10-06～10.

［4］李国发，彭苏萍，高日胜，等 .复赛谱域提取混合相位子波的方法 ［J］.天然气工业，2005，25（1）：85～87.

［5］Ferber R G，Koitka H.Sequential Wiener deconvolution to improve seismic resolution［J］.Geophysical Prospecting，1991，39（2）：183～191.

［6］俞寿明 .高分辨率地震勘探 ［M］.北京：石油工业出版社，1993.

［7］姚姚.高分辨率勘探中几个理论问题的探讨 ［J］.石油物探，1991，30（1）：31～38.

［8］王兆旗，陈见伟，胡冰 .地震数据高分辨率处理技术在苏北盆地的应用 ［J］.石油天然气学报 （江汉石油学院学报），2009，31（5）：278～283.

［9］唐博文，赵波，吴艳辉，等 .一种实现谱模拟反褶积的新途径 ［J］.石油地球物理勘探，2010，45（增刊）：66～70.

［10］周超，孙夕平，张研 .井控反褶积方法在松辽盆地薄储层识别中的应用 ［J］.石油天然气学报 （江汉石油学院学报），2010，32（6）：395～400.

［编辑］ 龚丹

Colored Deconvolution Method of Seismic Data Derived from Logging Signals

ZHANG Hua，CAO Zhonglin，LYU Wenbiao，XIONG Jingxuan，LI Guofa （First Author' s Address：Technology Development Center，Geophysical Prospecting Company，Chuanqing Drilling Engineering Company Limited，CNPC，Chengdu 610213，Sichuan，China）

Deconvolution technology was currently the most critical method for increasing seismic resolution.But the existed deconvolution methods was based on assuming reflection coefficient sequence as white noise.In fact，reflection coefficient series of different areas was statistically analyzed，it was found out that the spectral of reflection coefficient sequence was not white spectrum，but it was a blue spectrum with its overall trend of weak low-frequency and strong high-frequency.Therefore，there existed potential risks for high-resolution seismic data processing under the assumed condition.For the characteristics of reflection coefficient being not always random white noise，acoustic logging signal and density logging signal were used to calculate the amplitude spectrum of the reflection coefficient sequence，and the amplitude spectrum of the reflection coefficient sequence was used to determine color parameter of the reflection coefficient，and then colored compensate was provided for seismic data，and seismic data were drawn as seismic images to reflect the underground structure.This processing method not only can compensate the effect of white noise reflection coefficient assumptions on the seismic data of deconvolution，and also can effectively improve the resolution of the seismic record，enhance the ability of seismic record reflecting underground structures.

logging signal；colored compensation；resolution

P631.84

A

1000-9752（2014）04-0071-04

2013-07-23

中国石油天然气集团公司 “十二五”重大科研项目 （2011B-3706）。

张华 （1981-），男，2008年中国石油大学 （华东）毕业，硕士，工程师，现主要从事地震资料处理技术研发与应用工作。