春光探区地震资料相位差异消除方法及在储层预测中的应用

宋桂桥



春光探区地震资料相位差异消除方法及在储层预测中的应用

宋桂桥

（中国石化油田勘探开发事业部，北京 100728）

春光探区位于准噶尔盆地西北缘，地表以沙漠、戈壁为主，导致采集到的地震资料，即使在精细处理之后，仍与钻测井资料揭示的储层分布之间，存在着一些固有的相位差异，且不同时期采集的地震资料之间，也互相存在着一定的相位差异。在这种情况下，当利用地震资料进行储层预测，或者利用不同时期地震资料进行对比分析时，其结果往往存在误差。为了消除这种误差，提出了基于地震子波相位差异的地震资料相位旋转方法，根据相位差与频率之间的拟合关系，旋转其中一套地震资料的相位，使其与另外一套地震资料相位一致，从而为后续的振幅分析提供依据。另外，为了得到准确的储层分布特征，通过地质模型约束下的约束稀疏脉冲反演技术，对相位旋转前后的多套地震资料进行储层预测，对比结果表明，相位校正后的地震资料的波阻抗属性可以更准确地反映储层展布特征及油藏动态特征。

春光探区；地震子波；相位；波阻抗反演；储层预测

野外采集的地震记录一般可以描述为地震子波与地下反射系数序列的褶积。大量的地震资料处理实践表明，应用零相位地震子波或最小相位地震子波进行反褶积是提高地震数据分辨率最有效的途径，因此，常规处理中的反褶积技术绝大多数都基于子波为最小相位的假设。但实际地震子波是混合相位[1-2]，因此，以最小相位子波假设为前提的反褶积后地震子波不是一个脉冲，还存在剩余子波。即使将混合相位地震子波转换为最小相位地震子波，由于子波长度有限，反褶积后的地震子波还会存在剩余子波。

对于相位估算及校正方法，前人做过大量的研究，通常采取相位扫描等方式进行子波估算及校正[3-5]。这些方法，多是在没有测井资料的情况下，对地震数据进行相位扫描，进而确定能够将剩余相位影响降至最低的相位值，并对地震资料进行处理。然而，由于采集条件和地表特征的影响，地震资料有时存在着固有的相位差异，即使经过了相对精确的地震资料处理，仍然存在着相位差异。

对于储层预测来说，地震反演技术在目前的油气勘探与开发中起着十分重要的作用[6]，常用的地震反演方法主要有递推反演、模型反演、地震属性反演、地震统计学反演等。基于测井地质模型约束的稀疏脉冲波阻抗反演逐渐成为目前生产中常用的方法[7–9]；基于地震资料的多井约束反演技术一直是滚动勘探开发的关键技术，其原理是通过地震资料进行井间波阻抗的内插外推，得到地层的波阻抗分布，进而直观、快速地进行储层预测和油藏描述。

1 春光探区概况

春光探区位于准噶尔盆地西部车排子凸起，西北部为扎伊尔山，东部为红车断裂带（图1）。构造格局上，车排子凸起长期处于隆升状态，整体表现为向东南倾伏的单斜构造，东部和南部则紧邻昌吉凹陷和四棵树凹陷两大生烃凹陷，油源条件较为优越[10-11]。

图1 区域地质和研究区地震资料范围

新近系沙湾组是春光探区最重要的油气勘探层系之一，可细分为沙一段、沙二段和沙三段。由于构造简单，断裂不太发育，油藏类型以岩性油气藏为主，大部分为稀油油藏，还发现了稠油油藏和少量的气藏。岩心测试和测井资料表明，沙湾组有效储层的孔隙度为27% ~35%，速度和密度比泥岩低。

春光探区低速度、低密度的储层段与上覆泥岩之间常形成负反射地震界面，在地震资料上表现为强波谷地震反射，是典型的“亮点”特征。因而地震资料的质量好坏，影响着春光探区储层预测的精度，春光探区的勘探工作对地震资料品质的要求也越来越高。根据不同地质需求，在2010年和2017年分别采集地震资料，而对两次采集的地震资料，通过历年处理，累计达到5套之多。

两次采集的地震资料均为三维高精度采集地震资料，达到研究区三维地震资料满覆盖的要求，面元为10 m×10 m，采样间隔为1 ms。2010年采集的地震资料A，在常规叠加后的主频为55~65 Hz，频宽为10~160 Hz。之后，根据生产中识别薄储层的需要，经过提频处理后，地震资料A的主频达到了70~80 Hz。2017年采集的地震资料B处理后主频达到了90 Hz。地震资料相位差异也主要存在于地震资料A和B之间，需要根据实际情况分析其差异原因并找出消除差异的方法。

2 地震资料特征

春光探区地表条件导致采集到的地震资料与测井合成地震记录之间存在着一定差异，主要表现为提取的井旁道地震子波与标准零相位Ricker子波之间存在着差异。另外，不同时期采集的地震资料分别经过精细处理后，相互之间仍存在着一定的差异。

图2为过W1和W2井不同时期采集的地震剖面对比，可以看到图中虚线和箭头处，两口钻井均发育储层，在蓝色的曲线中表现为低特征。储层顶部对应着红–黄色的波谷地震响应。生产中常常利用这种波谷振幅的分布来进行储层预测。从图2中还可以看到，不同时期地震资料的地震响应是有差异的。在两井目标储层处，图2a均为强振幅反射，储层特征表征准确；图2b在W1井处为强振幅，而在W2井处为弱振幅，振幅表征储层不准确。如果考虑到W1井对应储层段为油层，W2井对应储层段为水层，且对于“亮点”油藏来说，油层往往比水层具有更强的振幅值，那么反而地震资料B的地震响应特征更准确。这就给油气生产带了困惑。

图2 过W1井和W2井地震剖面

对图2地震剖面统计地震子波，得到的结果如图3所示。图3中将零相位主频为70 Hz的标准Ricker子波也叠加在一起对比分析，对比表明，两套地震资料的子波波形相近，频谱特征也相近。频谱中，由于拓频处理，两者均在100~110 Hz处出现高频能量补充的现象，两套地震资料的子波波形与标准Ricker子波相近，说明地震资料处理环节中，对地震子波的改变相近且合理。而两套地震资料在波形剖面中振幅的差异，则可能是由于采集设备和参数等的差异而形成的。

得到两套地震资料中多口井的地震子波波形、频率谱和相位谱，两套地震资料的子波的振幅谱差异不大，而相位谱则差别较大，且均表现出非零相位的特征。这些相位差异，使得两个子波波形中负相位旁瓣均有不同程度的变形，与Ricker子波两侧旁瓣对称的特征明显不同。这些地震子波的相位差异，是引起地震剖面中波形反射差异的主要原因。

图3 过W1井和W2井地震剖面的统计子波对比

3 地震子波相位校正方法

由于地震资料之间相位存在差异，当利用地震资料进行储层预测，或者利用多套地震资料进行对比分析时，其结果往往会存在一定的误差。为了消除这种误差，笔者提出了地震资料相位旋转方法，根据相位差与频率之间的拟合关系，旋转其中一套地震资料的相位，使其与另外一两套地震资料相位一致，使两套地震资料可以对比分析。这也为后续的振幅分析及波阻抗反演的储层预测提供依据。

从图4的地震子波特征来看，主要是子波相位谱存在差异，使得两套地震资料在描述相同地下储层时，形成了不同的反射特征。为了使两套地震资料在反映地下储层时的特征趋近一致，即去除地震资料采集时存在的固有相位差异，仍需要对其中一种地震资料进行相位校正，从而能够反映相同的地质特征。

图4中的子波相位谱则显示，两套地震资料之间的相位差随着频率的变化而改变。读取两者相位角差，并与频率交会分析，如图4a所示，频率100 Hz时，两者差值最小；频率低于该值时，相位角差值随频率升高而降低；频率高于该值时，相位角差值随频率升高而增加（图4b）。

图4 地震子波相位校正方法和校正前后的相位谱对比

通过三次多项式拟合了相位角差值随频率变化而变化的函数，如公式（1）所示。利用公式（1）拟合相位角差与频率关系，得到的相关系数达到0.95以上。

得到相位角差与频率的拟合关系后，可以对地震资料的相位谱进行修正，使两套地震资料相位一致。

具体实现步骤如下：

（1）将其中一套地震资料进行频谱变换，得到公式（2）。一般选择与零相位差异更大的地震资料进行相位谱变换，这里选用地震资料B进行变换。变换方法可以选常用的频谱变换，本文选用傅里叶变换进行计算。

（2）将公式（2）转换形式，可以分别计算振幅谱和相位谱，如公式（3）所示。对公式（3）中的相位谱进行相位转换，结合公式（1）得到公式（4）。

（3）将公式（4）新计算的相位谱带入公式（3），然后通过公式（5）的反变换，即可得到相位校正后的地震资料C。

图5是经过相位谱差值拟合变换后得到的地震资料C与地震资料A、B的剖面对比，目标层的地震资料C和地震资料A的地震反射波形更相近，能够更好地反映储层分布。同时也看到，地震资料C振幅谱与地震资料B振幅谱差异较小，仍然保持一致，从而保持了与地震资料A的差异。

这些对比说明，不同时期采集的地震资料，因为采集仪器、参数的差异引起的地震子波相位异常，可以通过拟合相位角差与频率的关系校正到一致的相位。这种只改变相位谱而不改变振幅谱的方法，只能针对相位差异大而振幅谱差异小的情况。

4 波阻抗反演过程中地震子波相位的影响

图6是三套地震资料目的层位的振幅属性以及对地震资料A和变换后的地震资料C提取的最小波阻抗平面属性。图中显示，地震资料A和地震资料B的属性特征差异较大，特别是在W1井附近的含油气区域，两套资料反映的属性范围不一致。同时也看到，经过相位调整后，地震资料C的属性与地震资料A的属性一致性更好。

图5 相位变换前后过W1井和W2井的地震剖面对比及地震子波对比

地震资料A的波阻抗属性平面图与相位处理后地震资料C的波阻抗属性平面图对比反映的储层边界范围更为一致。波阻抗属性对比图中还可以看出，部分区域在储层边界形态一致的情况下，存在着波阻抗值的细微差异，这些差异可能是在不同年代油藏开发过程中油水变化对波阻抗值的影响所致。因而，利用这些波阻抗值对比分析，能够排除不同时期地震资料采集过程中的差异，从而反映真实的油藏动态的变化。

图6 相位变换前后地震资料的振幅属性和最小波阻抗属性平面

5 结论

（1）不同时期采集的地震资料，采集仪器与参数的差异可能引起的地震子波相位异常，可以拟合两套不同时期的地震资料相位谱差异，通过拟合相位角差与频率的关系将相位校正一致。不过这种只改变相位谱而不改变振幅谱的方法，只能针对相位差异大而振幅谱差异小的情况。

（2）反演过程中，分别使用了多套资料的井旁道地震子波，得到的反演结果就相当于进一步修正了相位差异后的结果。地震资料存在相位异常时，相位校正后地震资料的波阻抗属性能更准确地反映储层展布特征及油藏动态特征。

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Phase difference elimination of seismic data in Chunguang area and its application in reservoir prediction

SONG Guiqiao

(Oilfield Exploration & Development Division, SINOPEC, Beijing 100728)

Located in the northwest margin of Junggar Basin, the surface of Chunguang exploration area is mainly covered with desert and Gobi. As a result, even after fine processing, there are still some inherent phase differences between the collected seismic data and the reservoir distribution revealed by drilling and logging data, and there are also certain phase differences between the collected seismic data in different periods. In this case, the reservoir prediction results often have errors when using seismic data for reservoir prediction, or using seismic data in different periods for comparative analysis. According to the fitting relationship between phase difference and frequency, the phase of one set of seismic data is rotated to make it consistent with the phase of another set of seismic data, thus providing a basis for subsequent amplitude analysis. In addition, in order to obtain the accurate reservoir distribution characteristics, the constrained sparseness spike inversion technique under the constraints of geological model is used to predict the reservoir of several sets of seismic data before and after phase rotation. The results show that the reservoir distribution and reservoir dynamic characteristics can be more accurately analyzed by comparing the wave impedance properties of serval seismic data.

Chunguang area; seismic wavelet; phase, impedance inversion; reservoir prediction

1673–8217（2019）02–0044–06

P631

A

2018–10–22

宋桂桥, 高级工程师，1965年生，1988年毕业于中国地质大学（武汉）石油物探专业，现从事物探技术管理、参与重点物探项目技术攻关。

编辑：赵川喜