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1、1第十章 高分辨率地震勘探剖面的解释高分辨率的剖面应该如何来作解释？这个问题过去没有人认真考虑过，不少研究单位直接用高分辨率的剖面去作砂层追踪，或者使用其振幅参数，用调谐曲线作厚度计算。这是有问题的。我作了不少理论记录，发现反射记录上的同相轴实质上是追踪着反射系数而不是追踪着砂岩。在分辨率不高的常规剖面上，这个矛盾暴露得不明显。当有效频带展宽到 80Hz 以上，主频达 5OHz 以上时，反射剖面愈来愈不像砂层剖面。而当主频达 1OOHz 以上时，反射剖面实际上是接近为反射系数剖面，人们很难看懂它。只有把这种剖面转换成波阻抗剖面，或者简单地从上到下连续积分累加，才能真实地反映砂层的变化情况。第一
2、节 一个完整砂岩体的模型试看我作的理论地震记录：图 83（a）是设计的一个地下砂层分布的剖面。此剖面是声速剖面。图中黑色的是砂层，每个道的基线就是泥岩基线，它相当于速度为 3000m/s。两个道之间的距离相当于速度增量为 100Om/s。所以砂岩的速度在 34OO390Om/s 之间变化。采样率为 1ms，设地层平均速度为 300Om/s，则每个采样点相当于 1.5m 厚度。此剖面的右方砂层较多、较厚，相当于一个砂岩体的根部。而向左砂层逐渐减薄，层数增加，相当于砂岩体的前缘， （三角洲相） 。再向左边进入浅湖相，砂岩薄而且层数稀少。因而此模型可以表达一个完整的砂岩体的情况。整个剖面的总厚度是
3、200ms，相当于地下300m。在右方单层砂岩最厚的达 33m，到左方最薄的可以为 1.5m（一个采样点） 。我们从 Gardner 经验公式出发即：总体密度 （69）25.031vv 为纵波层速度，就可以推算出波阻抗 v。从而得到反射系数曲线如图 83（b） 。图 83（c）是同一个模型用另外一种显示方式，内容与（4）相同。它是以曲线的形式表达的声速模型。在图 83（d）中列出了我们作试验中所采用的不同的子波形态（见注释） 。让我们先来看看零相位带通子波的理论模型。将子波褶积反射系数模型图 83（b）就可得到如下理论的合成地震剖面。图 84（a）是 102OHZ 一个倍频程的带通子波（即 S
4、inC 子波）的例子。这个频档大致相当于我们新生界盆地中常规剖面 3s 左右深层的反射频带。图的右方就画出了这个子波的形态。与图 83（a）答案相比，这个例子的分辨率太差了。基本上看不清地下砂层的分布情况。将答案透明薄膜图 83（a）上移 2Oms 时，可以看到左方 3Om、33m 及 27m 三个厚砂层在图 84（a）上有三个波峰就正好吻合。 （上移的原因是由于反射波从砂层顶开始起跳）。但其它的砂层都对不上。图 84（a）中凡是有强振幅处，一般地反映它附近有地下较厚的砂层。而薄砂层全部没有反映。图 84（b）是零相位带通子波 1O4OHz 的两个倍频程的情况，子波绘于右方。这是我们常规地震剖
5、面 1s 到 3s 之间典型的通频带。注释：（本书将图 83（a）及（b）用透明薄膜印了一份红色的波形图，是为了让读者可以剪下来蒙在其它几幅图上自己去作对比。 ）2345将此图 84（b）与答案 83（a）核对时，应该将 83（a）上移约 18ms。右方 33m 及 27m砂层有较好的反映。其它厚砂层也都有些反映，但反映不真实。例如我们打号之处就是地下有 10 来米砂层而反射波形反而变为波谷或者压在过零点上。图的最左边 18 道在浅湖相沉积中的 6m 砂层却有着良好的反映，而且振幅相当的强。这便是为什么通常在大套泥岩的湖相沉积之中追踪薄砂层常常能够取得成功的道理。从第 8 道至第 20 道之间
6、有三个倾斜的同相轴是复合叠加所造成的“视同相轴” 。在我们模型中其实并没有倾斜的地层，这种6现象也值得我们在解释工作中加以注意！我在陆相沉积地震地层学若干问题一文中曾经指出这种视同相轴有时会造成假的叠瓦、上超或下超现象。图 84（c）是带通子波 108OHz 三个倍频程的情况。这相当于目前石油勘探（中层反射）的高分辨率的地震剖面。此剖面的主频约 65Hz 左右。这是通过努力将子波化为零相位之后才有的效果。右边是它的子波形态。看到这条剖面使人十分纳闷，除了左边 6m 砂层有着良好的反映之外，其它的地方是很难理解的！再看分辨率更高的例子。图 84（d）是带通子波 1016OHz 四个倍频程的、零相
7、位的、理想的高分辨率剖面。我作完这个理论记录后自己都感到吃惊！除了左边浅湖相的 6m 砂层跃然纸上以外，其它的砂层连影子也不见了。第二节 追踪砂层必须用波阻抗剖面或积分地震道看了半天，才明白这张图其实并不是反映着砂层，而是反映着反射系数序列。我将图83（b）蒙在图 84（d）上，一点不错！（这次你不需要移动，只要对准图框） 。几乎每一根反射系数的棍棍都有相应的反映。所以我得到如下的结论：（1）我们反射剖面的波形并不是追踪着砂层，而是追踪着反射系数。（2）反射剖面上的波形胖瘦程度与子波主瓣的胖瘦程度是一致的。子波主瓣瘦的就反映不了厚砂层；子波胖的反映不了薄砂层。当砂层厚度与子波主瓣一样胖瘦时，振
8、幅就猛的加强，这便是振幅的“调谐”作用。（3）当砂层厚度大于主瓣宽度的时候，砂层的顶、底界分成为两个反射：一个反射为正，另一个反射为负。但由于解释人员不能通过肉眼直观地识别它，所以看不懂它与砂层的联系。不少人拿着 108OHz 的高分辨率剖面去追踪砂层，以为同相轴中断处便是砂层尖灭，这样的解释是十分危险的。例如图 84（c）中右边，我打的地方的波峰同相轴就根本不是砂层的尖灭。那么，怎样才能看懂地下的砂层分布情况呢？答案是：你必须把反射波形转化为波阻抗剖面才能理解它。最简单的办法是把反射波形从上到下来一个积分，并去除其直流成分。便称为积分地震道。大家知道反射系数 （70）12R当波阻抗反差不大时
9、， ，且设 为 与 的平均值。则有12 21R因此对反射系数取积分便近似有（71）ln21dt所以反射系数的积分便正比于波阻抗 的自然对数，这是一种最简单的相对波阻抗概念。现在我们把图 84（a） （b） （c） （d）都来一次积分，就得到图 85（a *） （b *） （c *）（d *）四张。7先看图 85（d *）带通子波 10160Hz 经过积分以后，将它与图 83（a）的答案相比，简直太好了：每个厚度为 4.5m 以上的砂层都反映良好。3m 的砂层也有较弱的反映。 （如右边第 43 道上） 。甚至在左边湖盆中有一层 1.5m 的砂层也能追踪（第 173 道） 。如果我们今后五年左右能
10、够争取频宽达到 10160Hz，这样的剖面会给我们带来极大的用处。8图 85（c *）是 10-8OHz 的积分地震道。它的分辨率差一些，但是和答案 83（a）相比，凡是 6m 以上的砂层都有了正确的反映，这是当前我们的技术所允许的高分辨率成果。图 85（b *）是 104OHz 的积分地震道，它相当于目前常规剖面转为波阻抗之后的情况。厚于 12m 的砂层才能得到正确的反映，只有左边 6m 的砂层非常突出，可以分辨。在第1520 道附近，积分道剖面上也还有倾斜的轴，这也是分辨率不够高所引起的“视同相轴倾斜现象” 。9图 85（b *）的另外一个现象便是你与答案 83（a）对比时不需要再向上移动
11、图框了，因为经过积分后，砂层的位置都已经还原到它应该在的位置了。图 85（a *）的情况也是如此。这也是积分地震道的好处。从图 85（a *）来看，分辨率太低了是没有办法的。即使积分后，也不能很好地分辨出砂层来，但它比不积分的还是稍好些，至少厚砂层的位置对齐了。所以我打趣的向人说：“高分辨率的地震反射叠偏剖面似乎在讲我们听不怪的外国话。需要一个翻译，这个翻译便是波阻抗或 积分地震道” 。因而我认为高分辨率勘探的最终成果，交到解释人员手里的剖面不应该是一般的水平叠加或者叠偏剖面，而应该是波阻抗剖面或者是积分地震道剖面。否则解释人员很可能作出错误的解释。“采集处理丁高分辨率地震资料后，如果不作波阻
12、抗或积分道剖面，就好比农夫辛辛苦苦种了庄稼而不去收获！”。我 这句话并不太夸大。五年前我访问了美国某家大公司，该公司在墨西哥湾海上寻找非背斜油藏，一直取得成功。其成功决窍有三：亮点、积分地震道和 AVO 技术。他们公司多年来始终规定：凡是送到解释人员手中的剖面必须是积分地震道剖面。我国东部地区早已进入非背斜隐蔽油藏的搜索阶段，所以我积极宣传对砂岩储集层搞积分地震道。当然，有条件能够作绝对波阻抗当然更好，但是它要花较多的时间和精力。与绝对波阻抗相比，积分道的优点是：（l）递推时累计误差反而小；（2）计算简单，不需要反射系数的标定；（3）没有井的控制也能作。缺点是它不知道波阻抗的绝对值。最近，胜利
13、油田等单位试作了积分地震道，取得了很好的成效。如果在大庆油田作，效果会更好！第三节 不能丢失低频请再看两个雷克子波的例子。图 86（a）二是主频为 4OHz 的雷克子波，图 86（b）是主频为 80Hz 的雷克子波。右方都画出了其子波波形。从这两张图来看，显然可以看出还是子波的胖瘦决定了反射剖面的胖瘦。请注意：图 86（a）子波的胖瘦程度和图 84（c）1O8OHz 子波的主瓣宽度几乎是接近的。图 86（b）的也和图 84（d）的接近。但雷克子波的频宽仅有 1.25 个二倍频程。 （-3dB 点的 f2/f1只有 2.36 倍） 。所以主频 40Hz 的图 86（a）的分辨率要比带通 1O80
14、Hz 差。 （抱歉我把雷克子波的理论记录都画成波形加变面积，而前面图 84（a） （b） （c） （d）都画成波谷也涂黑的“密点显示”了。可能会造成视觉上的差别，不过波形是正确的） 。图 87（a *）及图 87（b *）是它们相应的波阻抗（积分地震道） 。将它们与图 85（c *）及图 85（d *）比较就显得逊色多了。图 87（a *）中打“?”的地方是与答案图 83（a）不符之处。图 87（b *）中打“?”的地方是厚砂层变成中央下陷，甚至似乎分为两个砂层的情况。这是因为 80Hz 主频的雷克子波缺乏低频所造成。但图 87（b *）对反映薄砂层还是不错的。再作一个试验，将一条剖面的低频成
15、分滤去，看其结果。我们将图 84（b）的剖面用一个带通滤波器 BP（2835709OHz）对它作一次滤波，于是得到图 88（a） 。滤波后，视周期的确小了，主频似乎偏高了。但实际上频带更窄，分辨率更差。表现为有连续振动的多相值、其滤波后的实际子波形态画在最右边。图 88（b）是它的积分地震道。拿它去和图 85（b *）相比，效果就差多了：左方 6m 砂层由一层变为三层；第 12 道至第 18 道似10乎地下存在着不少厚砂层，其实不然。右方也出现了许多与答案 83（a）相矛盾之处，我把这种滤去了有效的低频成分而表面上看来视周期变小的现象叫作“假分辨率” 。1112我还作了一些最小相位子波及混合相
16、位子波的理论反射剖面，其结论也是分辨率提高以后解释人员看不懂，但作了积分地震道之后总会有所改进。有人告诉我，他作了积分地震道之后，似乎只有相位差 90的差别，没有其它的什么效果。我告诉他，这是因为当前我们常规处理的出站剖面频带太窄、分辨率不高，积分以后一般只是正弦曲线积分变成余弦曲线，相位差 90。如果分辨率提高后差别就会变大，象我的理论记录那样。积分地震道是可以追踪砂层的，而且有厚度的概念。反射记录追踪13的是反射系数，而两者就有原则的区别。最后再说几句关于绝对波阻扰的话。所谓绝对波阻抗就是根据第十一章公式（73）递推所得的波阻扰，所以有人称之为“递归反演的波阻扰” 。国外不同的公司给它起了不同的商标名字，例如： Seislog，velog，G log，Fusion 等等。它的成果表现方式也有绝对波阻扰、相对波阻抗及声速剖面等三种。我
