相干技术在油气勘探中的应用

刘 洋

（中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010）

相干技术实际上是对相邻地震道空间上的不连续性进行度量，然后分析地震数据的不连续性特征，进而识别地下储层的各种异常地质现象，如断层、裂缝、火山、河道等。自从1995年美国学者Bahorich 和Farmer 提出第一代相干技术以来，经过20多年的发展，该技术已经成为了一种十分普及的地震属性分析技术，广泛应用于油气勘探中的各个方面，不但可以减少地震资料解释中的人工经验成分，而且可以大幅提高解释人员的效率，为油气勘探提供非常有力的技术支持，从而促进油气勘探的发展[1—2]。

1 相干技术的简介

从基本原理上而言，相干技术非常简单、易懂，本质上是利用相应的数学算法计算出地震各道之间的相关性，突出地震数据的不连续性。目前，相干技术都是从三维数据体出发，计算三维空间中的每个样点与周围数据的相似性，最终形成一个相似性数据体，基本的计算公式见式（1）。

式中，t为时间；为倾角为最大倾角；L为相干时窗；T和T′为地震道的数据对；R为相干系数。

目前，相干技术的算法主要有3种：①第一代相干技术（C1），主要是利用互相关分析算法，对基准道与参考道的地震数据进行计算，从而获得相似性数据体。C1计算效率非常高，但是抗噪性较差，比较适用于地震资料品质好，大断层发育的工区；②第二代相干技术（C2），主要是通过构建协方差矩阵来计算地震数据的相似性。与C1相比，C2的运算效率稍慢，但是算法中加入了地层的倾角和方位参数，抗噪性强，大部分情况下可以使用C2技术；③C3利用的是本征值分析算法来计算地震数据的相似性。与C1和C2相比，C3的运算速度最慢，但其抗噪能力比较强，而且横向分辨率最好，如图1所示。

图1 不同算法的相干体切片对比

2 相干技术的应用

当实际地下存在地质异常体时，地震波在传播过程中会出现一些异常波形，导致最终偏移的地震同相轴出现不连续性，而相干技术正好可以有效识别这些不连续性，因此，地震解释人员可以使用相干技术来识别这些地质异常体，如断裂、裂缝、生物礁、生物礁、河道、以及火山岩体等[1—2]。

2.1 在断裂解释中的应用

相干技术可以有效突出断裂造成的地震不连续，进而准确地识别断裂。相干技术在油气勘探中应用最多的就是断裂研究。相干体的剖面和切片可以清晰地描述研究区断层的特征，如走向、倾向、倾角等，进而有助于解释人员分析研究区的断裂在剖面和平面上的展布规律，确保断裂解释的合理性。相比于传统的人工地震解释方法，相干技术大幅减少了解释人员经验成分，不但可以提高解释精度，而且可以提高解释效率，已在各个油田得到了广泛应用，并取得了非常好的效果。

2.2 在裂缝预测中的应用

当实际地层中存在较少的裂缝时，由于地震资料的分辨率有限，在地震数据上无法识别这些裂缝。但是，如果是很多裂缝组成的裂缝发育带时，它们在地震数据上就会出现异常。而相干技术正好可以识别这些异常，从而间接预测裂缝发育带。利用相干技术进行裂缝预测具有方法简单，操作容易、效率高等优点，但是也存在一定的误差，因此，在实际裂缝预测研究中，解释人员应该综合利用各种资料和技术，降低裂缝预测的多解性和风险，提高裂缝预测的精度。

2.3 在生物礁识别中的应用

在形成和发育的过程中，由于生物礁的核部岩性比较单一，使得核部的地震反射特征非常相似。但是，受到海平面升降和海水冲刷的影响，生物礁的边缘生长规律不同，使得边缘的岩性变化非常大。一般情况下，生物礁的围岩都是正常沉积的海相地层，但是，由于各种因素的影响，如压实作用、沉积速度等，围岩与生物礁接触的部分岩性差异较大，会形成比较特殊的地震反射，导致地震波形的变化比较大，同相轴不连续，因此，可以利用相干技术来识别生物礁。

2.4 在河道刻画中的应用

河道是河流沉积体系中非常典型的构成单元，一直以来，河道的刻画和识别都是解释人员关注的重点。在常规的地震数据上，虽然可以识别一些特征比较明显的河道，但是河道的总体形态不清，分辨率较差。但由于河道与周边的沉积特征具有十分明显的差异，使得地震振幅大小不同，反射特征有显著区别。相干技术可以突出振幅和反射特征的差异，进而可以识别河道，因此，相比于常规的地震数据，相干技术可以更清楚、更直观地刻画河道。

2.5 在火山岩体识别中的应用

由于火山岩的岩相变化非常快，而且地质规律不明显，因此，利用常规的地震数据，很难识别火山岩。但是，火山岩体的内部反射比较杂乱，而周围的地层是连续性沉积，导致火山岩体和周围地层的地震同相轴不连续，而相干技术可以突出这种不连续性，在相干切片上，火山岩体表现出十分明显的弱相干，与周边的强相干的地层相比，具有十分显著的差异（图2）。因此，可以使用相干技术识别火山岩体。

图2 火山岩体相干识别

3 结论

在目前的油气勘探中，相干技术是一种必不可少的解释手段。相干技术具有操作简单、结果准确客观等特点，可以准确识别地震反射同相轴的不连续性特征，揭示更加隐蔽、更加复杂、难以解释的地震特征，进而可以清晰地反映各种地质异常体，不但可以提高地震资料解释的精度和速度，而且可以大幅缩短地震解释的周期。但在实际应用过程中，解释人员应该综合其他的方法和资料，减少单一相干技术的多解性，提高解释的准确性，为油气勘探提供更多的帮助。