地震拓频技术在贝尔凹陷油气勘探中的应用

任朝发 杨重洋

摘 要：海拉尔盆地贝尔凹陷为断陷盆地具有斷层复杂，地层较薄，砂体横向连续性差，纵向储层岩性变化较大，岩石成分结构差异大的特点，造成该区地震资料分辨率较低，严重阻碍了油气的勘探开发。为了充分利用地震资料认清地下地质情况，解决实际工作中的难题，文中利用地震拓频技术，即增强高频弱信号能量，从而提高叠后地震资料的分辨率来解决构造与圈闭的精细识别、刻画描述问题。实际应用效果表明该技术是开展构造研究，描述构造圈闭，区分油层与火山岩的有效手段，对贝尔凹陷下步勘探具有积极意义。

关键词：贝尔凹陷；砂体；地震拓频；分辨率；构造研究；构造圈闭

引言

海拉尔盆地位于内蒙古自治区呼伦贝尔盟境内为中、新生代的多旋回、叠合式、断陷-拗陷型盆地[1-2]，盆地构造演化主要经历断陷、断拗转换、拗陷以及构造反转四个演化阶段。贝尔凹陷是海拉尔盆地贝尔湖拗陷的次级构造单元，为断陷盆地，其物源、近物源、相带窄、相变快的特点，造成砂体横向连续性差，纵向储层岩性变化较大，岩石成分结构差异大[3]，并且该区域内小断裂非常发育，地层局部破碎严重，造成地震分辨率低，圈闭不容易识别和落实。为此， 则需要进一步拓展地震资料频率、提高分辨率、充分挖掘资料潜力，增强对复杂构造的识别能力，以满足该地区的勘探需求。

目前，提高地震资料分辨率的方法主要有反褶积、时变谱白化、反Q滤波，广义S变换和高频拓展技术（HFE）等。不同方法在提高地震资料分辨率上各有优缺点，针对贝尔凹陷的勘探任务与地质条件，文中采用高频拓展技术，有效地拓宽了该地区地震数据的频率宽度，提高了分辨率，使地震反射层位的地质意义更明确、地震信息更加丰富，增强对贝尔凹陷复杂构造与地层的识别能力，对贝尔凹陷下步勘探具有积极意义。

1 拓频方法的技术原理

地震记录是反射系数序列在频率空间低频端的投影，不改变反射系数序列，将频率空间低频端的地震记录反投影到更宽、更高的宽频带，也就是说将一个由低频子波形成的地震数据转换为由高频子波形成的地震数据，即可达到拓宽频带、提高分辨率的目的。由上述可知，拓频处理方法可以以归结为求解如下问题：已知：y（t）=r（t）*w（t）；且r（t），w（t）未知；求解：h（t）=r（t）*w（at），已知a为子波压缩系数且a>1。方法特点是不需要已知子波，避免了求取子波方法上存在的问题。由于不需要子波，拓频处理就可以保持地震子波时变、空变的相对关系，保持地震数据的时频特性和波组特征；大幅度提高分辨率的同时，基本保持地震数据原有的信噪比。根据地震数据的品质，选定合适的a值，求解以上方程，可得到高分辨率地震数据。

2 问题分析与处理流程

针对本次拓频处理中如何最大限度地拓展高频有效信号，压制高频噪音，以及如何保护好低频有效信号成分的难点，文中采用以下措施：（1）根据频率扫描合理设计高截频参数。（2）充分试验计算时窗及低截频参数，最大限度保留低频信号。主要流程简述为：（1）对地震资料去噪处理；（2）进行时频分析；（3）拓频处理的参数试验；（4）对地震资料做拓频处理；（5）对处理结果做质量检查，达到预期目标则输出处理结果，否则重复（4）。其中去噪处理和拓频处理参数试验两个环节比较重要。去噪处理采用FOCUS保真去噪，其核心是在不同的信噪级别上实现多次信噪分离和多次去噪，保证每一次去噪的结果对有效信号影响较小，其结果就是信号失真度小，波形自然，做到保真处理。拓频处理参数试验中最关键的处理参数是子波压缩程度参数，子波压缩程度参数直接确定了拓频的最高频率，最高频率永远小于截止频率。

3 处理效果分析

图1为拓频处理前后效果对比图，对比拓频处理前、后的地震资料可以看出，拓频处理之后，地震资料分辨率显著提高，频率平均拓宽了约60Hz，并且基本保持了原始数据的信噪比、相对振幅关系和时频特性，有很高的保真度。拓频后由于剖面分辨率得到提高，原来很宽、反射很强的由一个反射轴分为2个，原始剖面中同相轴上下空白的反射区在拓频剖面上出现反射轴，地震资料展示了更为丰富的地质信息，在原始剖面上不能分辨的薄互层与小断层都能在拓频处理后的剖面上清晰地分辨出来，其地质意义更加清晰，为地震地质解释带来更多的信息及思考。

4 解释应用效果分析

贝尔凹陷地区地震解释通常用相干数据体指导复杂断块的精细解释。相干数据体技术是利用三维数据体在空间上波形特征的相似性变化来解决地质问题的一种地震手段。当地下存在断层或地层不连续变化时，计算出的相干值是一个较小值或较大值[4]。图2为拓频前后沿层相干体切片，从图可以看出拓频后地震资料分辨率提高，相干体展示的地震属性更加清晰。通过浏览相干体数据，可快速把握断裂展布规律，对断裂展布方向、位置、各级组合方式一目了然。图3展示了拓频前后地震数据的剖面特征。从图上可以看出，拓频后的地震资料分辨率明显提高，不仅能够分辨许多小断层，而且能够准确分辨薄储层。通过剖面与实际井资料的对比，发现剖面所显示的层位信息与井资料所显示的实际地质信息完全一致，进一步弄清该地区的构造与地层特征，落实了油藏范围。所以拓频后地震资料反映地震属性更精细，从地震属性的分析看，由于拓频后地震数据分辨率提高、地震信息更加丰富，因此可更精细地反映属性的异常变化，对于构造解释，储层预测起到了细致刻画的作用。

5 结束语

通过对贝尔凹陷地区的地震资料进行的拓频处理，有效地拓宽了该区三维地震数据的频带宽度，提高了分辨率，达到了预期的效果，真正实现了为油气勘探服务的目的。主要结论如下：（1）高频地震拓展技术能有效提高地震数据主频，拓宽有效频带，频率平均拓宽了约60Hz，使地震数据反映的地震信息更加丰富。（2）拓频后的地震剖面总体分辨率提高，同相轴的地质含义更加明确，为地震地质解释带来更多的信息及思考。（3）拓频后的地震剖面所显示的层位信息与井资料所显示的实际地质信息完全一致，地震资料反映地震属性更精细。

值得一提的是文章所研究的地震资料尚未用于储层反演，该地震拓频技术输出的地震数据是否适用于储层反演还有待于进一步研究。

参考文献

[1]张晓东，刘光鼎，王家林.海拉尔盆地的构造特征及其演化[J].石油实验地质，1994，16（2）：119-127.

[2]张长俊，龙永文.海拉尔盆地沉积相特征与油气分布[M].北京：石油工业出版社，1995.

[3]王建功，段书府，王天琦，等.贝尔凹陷潜山储层的地球物理响应特征及勘探方向[J].石油地球物理勘探，2010，45（5）：731-736.

[4]刘军，侯平，魏茂林，等.大情字井地区高精度三维地展解释技术及应用[J].石油地球物理勘探，2004，39（1）：50-55.

作者简介：任朝发（1982-），男，2005年毕业于西南石油大学信息与计算科学专业，现就职于大庆油田勘探开发研究院，工程师，从事地震资料处理解释一体化研究。