利用相位扫描方法判定地震剖面极性

图1 相位扫描方法原理

1.2 正演模拟

通过建立正演模型来验证上述方法的正确性和相位扫描法的作用,设计了一个单层的地质模型,围岩为泥岩,储层为砂岩,储层顶界为正反射系数,底界为负反射系数,用不同相位的子波与反射系数褶积,得到不同相位的地震剖面(图2)。

图2

图2 不同相位地震剖面反演的相对阻抗与井的相对阻抗对比

在此基础上,对各个不同相位的地震剖面进行道积分反演,得到各个地震剖面相应的相对阻抗剖面,与实际地层的相对阻抗进行对比,从图2可以看出,只有零相位地震剖面经道积分反演得到的相对阻抗与井的相对阻抗匹配最好。当地震剖面不是零相位时,其对应的相对阻抗剖面也不是零相位,要将相对阻抗剖面校正到零相位后才与井阻抗具有可比性,利用相位扫描方法来确定这个相位校正量。

1.3 井阻抗与井旁反演道对比

在上述正演模型的基础上,选取已知相位是45°地震剖面,经道积分反演得到相对阻抗,对相对阻抗反演道进行相位扫描,当扫描角度-45°时,也就是经过-45°相位校正的井旁相对阻抗反演道与井上的相对阻抗最相似,说明井旁相对阻抗反演道被校正到了零相位,相位校正量就为-45°,而地震剖面的相位已知是45°,这表明地震剖面的相位与相位校正量互为相反数(图3)。

图3

图3 对45°地震剖面的相对阻抗剖面进行相位扫描

为了说明上述结论的正确性,再选取相位是90°地震剖面,经道积分反演得到相对阻抗,对相对阻抗反演道进行相位扫描,当扫描角度-90°时,也就是经过-90°相位校正的井旁相对阻抗反演道与井上的相对阻抗最相似,说明井旁相对阻抗反演道被校正到了零相位,地震剖面的相位校正量-90°,而地震剖面的地震相位已知是90°,同样表明地震剖面的相位与相位校正量互为相反数(图4)。所以可利用相位扫描方法得到相位校正量进而得到实际地震剖面的相位来判断地震剖面的极性。

图4

图4 对90°地震剖面的相对阻抗剖面进行相位扫描

1.4 公式推导

已知固定相位θ的地震道对应希尔伯特变换为:

(1)

Z = A e^{i θ},

零相位地震道对应的希尔伯特变换为:

(2)

Z' = A 。

将其变换零相位地震道,只需将Z进行一定角度相位旋转,即相位校正,设旋转角度(相位校正量)为θ_a,则:

(3)

Z \cdot e^{θ_{a}} = Z',

由式(1)、(2)、(3)得到:

(4)

A e^{i θ} \cdot e^{i θ_{a}} = A,

由式(4)得到:

(5)

θ_{a} = - θ 。

式(5)表明相位校正量即为地震道相位的相反数。式中:A为瞬时振幅。

2 实例应用

图5是苏里格气田ZH79井的合成地震记录标定,奥陶系顶界是一个正反射系数界面,图中层位名benxi表示本溪底界也就是奥陶系顶界,S2_3表示山2段底界,s1_3表示山1段底界,h8x2表示盒8下底界,h8s2表示盒8上底界,苏里格气田的主要目的层为盒8段与山1和山2段。从图5a可以看出,如果用正极性子波进行标定,奥陶系顶界对应黑色波峰,从图5b可以看出,用负极性子波进行标定,奥陶系顶界对应白色波谷,对比图5a和图5b可以看出:无论是用正极性子波还是负极性子波做合成地震记录都能跟地震剖面对应起来,可是目的层位却相差半个相位,直接影响解释方案,因此通过常规的合成地震记录标定法很难准确判断该地震资料是正极性还是负极性。

图5

图5 ZH79井合成地震记录标定

a—正极性子波标定的合成地震记录;b—负极性子波标定的合成地震记录

针对此问题,采用相位扫描法来判断地震资料的极性。对过ZH79井的地震剖面,进行相位扫描,对比井上的相对阻抗曲线与井旁道反演的相对阻抗曲线的匹配程度来判断地震剖面的相位,相位扫描角的间隔为45°,技术操作流程见图6。

图6

图6 相位扫描法判定地震剖面极性技术流程

图7a、b中,左图为合成地震记录,右图则为相应的井阻抗与地震剖面的相对阻抗剖面对比,右图中红色线表示地震剖面通过道积分反演的相对阻抗剖面,蓝色线表示井的相对阻抗。如图7a,当相位扫描角0°时,假定相位校正量为0°,则地震剖面假定为0°相位,用0°相位子波生成合成地震记录,对比地震道,建立时深关系,用于右边的井阻抗曲线(滤波后的)与井旁相对阻抗反演道对比,可以发现两者匹配较好。同理,如图7b,当相位扫描角为135°时,假定相位校正量135°时地震剖面被校正到零相位,根据前面研究得出的相位校正量与地震剖面相位的关系,地震剖面则假定为-135°,故用-135°相位子波生成合成地震记录,对比地震道,建立时深关系,用于右边的经过135°相位校正的井旁相对阻抗反演道与井阻抗曲线(滤波后的)对比,从图中箭头所标示可以看出两者匹配效果不好。同理,其他相位扫描角度方法也如此。通过分析可以发现,当相位扫描角为-180°~-90°,及135°~180°时,在图8中标出的地方,井旁道反演的相对阻抗与井上的相对阻抗匹配不好(图8),当相位扫描角为-45°~90°时,井旁道反演的相对阻抗与井上的相对阻抗匹配较好,根据地震剖面的相位与相位校正量互为相反数的关系,可知实际的地震剖面的相位可能是-90°~45°,因此该地震剖面为视正极性剖面(图9)。

图7

图7 对过ZH79井的井旁道反演的相对阻抗进行相位扫描示意

a—相位扫描角度为0°;b—相位扫描角度为135°

图8

图8 井旁道反演的相对阻抗与井的相对阻抗匹配不好的相位扫描角

图9

图9 井旁道反演的相对阻抗与井的相对阻抗匹配较好的相位扫描角

3 结论

1) 当地震剖面不是零相位时,其对应相对阻抗反演剖面也不是零相位,要将相对阻抗反演剖面校正到零相位后才能与井阻抗对比。

2) 正演模型分析,表明地震剖面的相位与相位校正量互为相反数,可以利用相位扫描方法得到相位校正量进而得到实际地震剖面的相位来判断地震剖面的极性。

3) 这种方法具有较好的推广价值,在实际地震资料解释时,当采用正、负极性子波分别制作合成地震记录与井旁道对比,出现两者的匹配程度相近时,需考量地震数据是否存在其他的相位偏差,通过本文方法可定量判断地震剖面的相位来判定地震剖面的极性,为后续高精度的层位标定与储层反演奠定良好的基础。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

刘传奇, 明君, 马奎前 , 等.

地震资料极性判别与道积分技术在渤中M油田的应用

[J]. 石油物探, 2013,52(3):329-334.

[2]

卢圣详

地震资料解释之前的准备工作

[J].江汉石油科技, 2009(4):22-27.

DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2004.03.013 URL [本文引用: 1]

[3]

孙振涛

高精度合成地震记录制作技术研究

[J]. 石油地球物理勘探, 2002,37(6):640-643.

[本文引用: 2]

[4]

谭明友, 刘福贵, 王立春 .

埕岛地区速度与剖面极性的研究

[J]. 石油地球物理勘探, 1994,29(s1):129-133.

[本文引用: 2]

[5]

靳玲, 苏桂芝, 刘桂兰 , 等.

合成地震记录制作的影响因素及对策

[J]. 石油物探, 2004,43(3):267-271.

人工合成记录在地震资料的解释和储层预测中起着重要的作用,为此,从5个方面论述了合成记录制作过程中应该注意的问题,即①褶积模型建立;②子波参数选择;③测井资料与地震资料的匹配;④层位标定与地震记录的极性;⑤反射系数的精确提取等。这些问题都不同程度地制约着合成记录的制作精度,而精确的合成记录又是储层预测和油藏描述的重要前提。提出了用相关系数、声波曲线对比和求剩余记录等方法来检查合成记录制作的质量。

[6]

陈广军, 张善文 .

对地震资料应用中几个常见问题的思考

[J]. 石油地球物理勘探, 2001,36(1):115-121.

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2011.04.015 URL [本文引用: 1]

[7]

吴俊刚, 吴奎, 孙书滨 , 等.

地震资料极性判别技术在储层预测中的应用

[J]. 海洋石油, 2011,31(4):15-19.

在储层地震属性预测技术研究方面,过去人们关注的焦点主要集中于地震关键面时窗选取、地震属性选择和地震属性优化及融合等方面,很少注意到地震资料极性对储层预测效果的影响。实际应用表明,地震资料的极性判断错误,可能导致储层地震属性预测失败。针对这些问题,文章在论述如何判别地震极性的基础上,利用地震属性技术对渤海海域某构造储层的横向展布进行预测,取得了较好的效果。

[8]

王金铎, 路慎强, 于建国 , 等.

地震资料解释中的极性判别技术

[J]. 石油物探, 2001,40(2):77-83.

[本文引用: 3]

[9]

王克宁

地震记录极性和层位标定研究

[J]. 石油地球物理勘探, 1992,27(1):130-139.

[10]

Dalby A

, Landrum

Speeial report of the Subeommittee on polarity standards

[J]. Geophysics, 1975,4(40).

[11]

韩文功

地震剖面的极性问题

[J]. 石油地球物理勘探, 1994,29(6):769-772.

[12]

陈俊, 程金星 .

苏北盆地地震剖面极性判别方法

[J]. 复杂油气藏, 2012,5(3):32-35.

[本文引用: 2]

[13]

李庆忠

. 走向精确勘探的道路[M]. 北京: 石油工业出版社, 1993.

[14]

赖仲康

如何判别地震资料极性做好井约束反演

[J]. 新疆石油地质, 1999,20(4):302-306.

地震资料的极性确定是关系到井约束反演的重要问题，也是长期以来应用地震资料进行岩性解释及储集层预测时困扰我们的一个问题。７０年代中叶以来，国外已有许多对这一问题进行过研究，但在实际工作中仍存在着许多认识问题。作者根据多年的实践，从地震剖面的阻抗特征，结合测井（声波，密度及ＶＳＰ测井）资料，总结出了一套判别地震资料极性的标准及一些辅助方法。此外，还介绍了一些做好井约束反演的实际经验，诸如地震相位角的消

[15]

杨海长, 周玉 .

合成记录在层位标定应用中的几个关键问题

[J]. 西南石油大学学报:自然科学版, 2009,31(4):52-57.

[16]

周兴元

常相位校正

[J]. 石油地球物理勘探, 1989,24(2):119-129.

[17]

姚逢昌

振幅谱补偿和相位校正

[J]. 石油物探, 1990,29(3):46-59.

[18]

刘金俊, 王修田, 刘怀山 .

子波零相位化、反褶积与地震记录分辨率的关系

[J]. 海洋地质动态, 2000,16(4):5-8.

讨论了地震记录分辨率的概念及影响地震记录分辨率的几个关键处理环节和它们之间的关系 ,指出了目前常规处理方法的有效使用范围和局限性 ,提出了需进一步改进的问题。

[19]

吕景英, 蒋进勇 .

地震子波零相位化改造的应用

[J]. 勘探地球物理进展, 2003,26(2):121-123.

URL [本文引用: 2]

地震资料准确标定是地震资料精细解释工作的基础。从声波时差、密度资料的环境校正入手 ,利用合成地震记录求取准确的时间深度关系 ,获得与井旁地震资料最佳匹配的非零相位实际地震子波 ;利用子波反褶积完成地震子波的零相位化改造 ,消除地震子波非零相位化引起的干涉假象和相邻地震工区间的闭合差 ,提高地震资料的分辨率。清晰的地震反射结构突出了特定的地质现象 ,为地震资料的准确标定提供了依据。

[20]

刘雯林

. 油气田开发地震技术[M]. 北京: 石油工业出版社, 1996.