聶明明 司衛(wèi) 商建立

魏崗-官莊地區(qū)復(fù)雜斷塊群成像方法研究與應(yīng)用

聶明明 司衛(wèi) 商建立

在南陽凹陷，魏崗-官莊地區(qū)的主要構(gòu)造特征是復(fù)雜多樣的斷鼻斷塊圈閉，石油大多都分布在鼻狀構(gòu)造的軸部及斷層的遮擋部位，而復(fù)雜斷鼻斷塊的成像精度對受構(gòu)造控制油藏的勘探至關(guān)重要。本文以魏崗-官莊地區(qū)新采集的三維地震資料為主要研究對象，同時收集礦區(qū)以往三維地震資料，與本次采集資料進(jìn)行融合處理，目的是提高該地區(qū)復(fù)雜斷鼻斷塊的成像精度。通過采用分步、分域的組合去噪、相位校正、子波匹配及五維插值等一系列高精度三維融合處理技術(shù)處理后，疊加剖面的信噪比得到提高，能量得到增強(qiáng)，同相軸連續(xù)性變得更好，并且有效避免了空間假頻現(xiàn)象。通過疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)、疊前數(shù)據(jù)能量調(diào)整技術(shù)、高密度速度分析技術(shù)及克希霍夫疊前時間偏移技術(shù)提高了該區(qū)地震資料偏移成像的精度，主要目的層地震反射特征清楚，斷塊、斷鼻構(gòu)造清晰可靠，為下一步地震資料解釋提供了有力依據(jù)。

南陽凹陷魏崗-官莊地區(qū)構(gòu)造劃分上位于南襄盆地南陽凹陷北部斜坡帶，該區(qū)主要構(gòu)造形態(tài)為復(fù)雜多樣的斷鼻斷塊圈閉，多數(shù)油藏都分布在鼻狀構(gòu)造的軸部及斷層對油氣的遮擋部位。因此，如何提高地震資料的成像精度，落實(shí)復(fù)雜斷鼻斷塊構(gòu)造，對于該區(qū)的勘探有重大意義。本文試圖利用新采集資料結(jié)合目前新的處理技術(shù)方法、技術(shù)思路，整體提高該區(qū)地震資料的疊前成像品質(zhì)，為落實(shí)該區(qū)復(fù)雜斷鼻斷塊提供可靠的依據(jù)，推進(jìn)我油田勘探事業(yè)的發(fā)展。

高精度三維融合處理

受油田中心生產(chǎn)生活區(qū)采集禁炮的影響，中心礦區(qū)無法放炮，僅布置排列。雖然采集上也采用以道補(bǔ)炮，礦區(qū)變觀，同時礦區(qū)進(jìn)行特觀設(shè)計(jì)，排列采用32線240道覆蓋礦區(qū)，但是淺層缺口仍然較大，深層覆蓋次數(shù)仍然較低，需要收集

以往礦區(qū)（部分為可控震源激發(fā)）三維資料，與本次采集資料進(jìn)行拼接處理，以彌補(bǔ)資料淺層缺口和深層覆蓋次數(shù)低的問題。

提高信噪比。工區(qū)地表出露巖性分為三大區(qū)域：（1）沙層地區(qū)：主要分布于工區(qū)西北角靠近白河附近，約占工區(qū)的5%，巖性主要為沙層；（2）泥沙過度帶：分布于沙層?xùn)|南，約占工區(qū)的10%，巖性為泥沙層；（3）黃膠泥區(qū)：分布于西北以外地區(qū)，約占工區(qū)的85%，巖性為黃膠泥。由于本次施工過油田主生產(chǎn)生活區(qū)，礦區(qū)內(nèi)建筑密集，道路狹窄，同時工農(nóng)關(guān)系復(fù)雜，無法進(jìn)行震源施工，共計(jì)有2593炮禁炮，造成本次礦區(qū)內(nèi)采集資料的信噪比相對偏低，信噪比在-5db～2.5db之間，而工區(qū)內(nèi)其他地方信噪比基本上都在2.5db以上。通過分析原始單炮數(shù)據(jù)，炮集記錄上面波、線性干擾和面波經(jīng)過相位發(fā)散以后形成的低頻強(qiáng)干擾波（地滾波）及各種隨機(jī)干擾和有效反射波相互混疊，壓制了有效信號，使地震記錄的振幅譜發(fā)生畸變，這對反褶積及后續(xù)處理影響較大。針對各種噪聲的特點(diǎn)，采用分步、分域的方法綜合去噪。通過多域去噪，各種干擾得到有效壓制，疊加剖面信噪比有了較大的提高，同時主頻提高，頻譜范圍拓寬，如圖1所示。

相位校正。由于礦區(qū)過去采集的部分單炮為可控震源激發(fā)，地震子波為零相位，而新采集的單炮全部為炸藥震源激發(fā)，地震子波為最小相位，相位不一致將影響層析靜校正和反褶積。因此，我們采取可控震源相位向炸藥震源相位靠攏。首先，將可控震源單炮旋轉(zhuǎn)90度，使可控震源相位向炸藥震源靠攏，解決相位不一致問題。其次，可控震源在地表激發(fā)，而炸藥震源在井中激發(fā)，仍然會存在剩余時差，因此我們對疊加剖面分析剩余時差，然后對單炮進(jìn)行剩余時差校正。在近地表因素一致的情況下，采用相同的疊加速度分別對不同的區(qū)塊做疊加處理，然后抽取出同一位置的不同區(qū)塊的測線進(jìn)行反射波同相軸的時間比對，從而求取不同區(qū)塊間的時差。時差校正后，疊加剖面能量增強(qiáng)，同相軸連續(xù)性明顯變好，如圖2所示。

圖1 綜合去噪效果

圖2 相位校正效果

子波匹配。目前常用的疊前時間（深度）偏移成像方法，要求數(shù)據(jù)在采集網(wǎng)格、頻率、子波相位及能量方面相對均衡。否則，偏移成像易產(chǎn)生假頻，降低地質(zhì)構(gòu)造及巖性成像的真實(shí)性。此次處理涉及不同年度采集的資料，就資料的情況來看，不同年度資料在頻率、振幅、相位上存在一定的差異，這種差異可以通過子波匹配技術(shù)來解決。子波匹配技術(shù)是目前比較成熟的能夠解決不同年度資料拼接中出現(xiàn)的頻率及波形差異的技術(shù)。

解決子波形態(tài)差異的辦法是匹配算子的歸一化處理。首先以一塊資料為基礎(chǔ)，兩塊資料做相似性處理，提取相似系數(shù)，進(jìn)而求取匹配算子。本次處理是以新魏崗資料為基礎(chǔ)，求取匹配算子，然后對其它區(qū)塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配處理。通過子波匹配技術(shù)的應(yīng)用，不同區(qū)塊資料之間的差異達(dá)到最小，滿足同相疊加，最終達(dá)到無畸變?nèi)诤?，如圖3所示。

疊前地震道插值。工區(qū)新采集的地震資料三維網(wǎng)格為12.5m＊12.5m，以往采集的地震資料網(wǎng)格為25m＊50m和25m＊60m。為了避免偏移剖面上出現(xiàn)空間假頻及頻散現(xiàn)象，需要對地震資料進(jìn)行插值處理，統(tǒng)一插值為12.5m＊12.5m。

圖3 子波匹配效果

常規(guī)的疊前地震道插值技術(shù)（頻率-空間域、頻率-波數(shù)域、混合域等）數(shù)據(jù)保幅性較低，不能滿足儲層預(yù)測的需要。五維插值技術(shù)在5個維度上（縱向、橫向、偏移距、方位角、頻率域）采用傅里葉變換進(jìn)行地震數(shù)據(jù)內(nèi)插，對數(shù)據(jù)幅度和相位的變化預(yù)測精度更高，可以較好的維持地震數(shù)據(jù)間的相對能量關(guān)系，不產(chǎn)生空間假頻現(xiàn)象，使疊加剖面上的地球物理信息可以更加真實(shí)地反映地下的構(gòu)造特征。

本次處理采用疊前地震道五維插值技術(shù)，解決了多期資料面元大小不一的問題以及受采集自然因素造成的大量空炮問題，保證了資料的成像精度，疊加剖面無假頻現(xiàn)象、精度較好，如圖4所示。

圖4 五維插值結(jié)果

偏移成像

疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化。疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化能夠消除地震數(shù)據(jù)在空間上的不規(guī)則化，尤其是對淺層地震數(shù)據(jù)來說，可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充缺失炮檢距和消除采集腳印的作用。以前，為了恢復(fù)空缺地震道記錄、滿足多道處理算法（偏移等）的要求，提出了疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)。數(shù)據(jù)規(guī)則化的實(shí)質(zhì)就是將原本不規(guī)則的數(shù)據(jù)通過某種算法投影到規(guī)則的網(wǎng)格上。常用的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法有以下4種：1. 基于拋物線Radon變換的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法，但是該方法基于水平介質(zhì)的假設(shè)，精度相對不高。2. 基于DMO傾角時差校正的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法，該方法依據(jù)DMO算法的可逆性，適用于規(guī)則的觀測系統(tǒng)。3. 基于偏移距分布密度的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法，該方法先統(tǒng)計(jì)不同偏移距的振幅因子，然后對疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，適用于空間高密度采樣的地震數(shù)據(jù)。4、基于傅里葉變換的數(shù)據(jù)規(guī)則化方法，該方法是利用二維正反傅里葉變換來實(shí)現(xiàn)的，先對疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，然后再通過反傅里葉變換將數(shù)據(jù)投影到一個規(guī)則的網(wǎng)格上，該方法精度較高。

本文采用基于傅里葉變換的數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)，該技術(shù)在保證面元中心化的同時提高偏移成像的精度，規(guī)則化前后的剖面如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)規(guī)則化效果

疊前數(shù)據(jù)能量調(diào)整。通過上一步數(shù)據(jù)規(guī)則化處理，提高了偏移成像的精度，減小了偏移噪音，但是仍然存在野外采集造成的覆蓋次數(shù)差異以及能量差異，信噪比以及能量問題對偏移的精度影響很大。為此，在數(shù)據(jù)規(guī)則化之后，采用基于數(shù)據(jù)信噪比和覆蓋次數(shù)的疊前偏移能量自動調(diào)整方法，進(jìn)一步提高偏移成像的精度。

本文采用的是疊前偏移保幅能量處理軟件APEAv3.0，本軟件系統(tǒng)包括自動能量調(diào)整軟件和模型法能量調(diào)整軟件兩個部分。自動能量調(diào)整軟件是基于覆蓋次數(shù)和數(shù)據(jù)信噪比對疊前原始數(shù)據(jù)進(jìn)行能量自動調(diào)整的方法，模型法能量調(diào)整軟件基于疊加模型對疊前原始數(shù)據(jù)進(jìn)行能量調(diào)整。本軟件具有保幅、效果明顯、使用方便等特點(diǎn)，特別適用于野外采集變觀和多塊數(shù)據(jù)連片處理等覆蓋次數(shù)不均勻的地區(qū)。

高密度速度分析。速度分析是地震資料處理的主要步驟之一。在水平層狀介質(zhì)的假設(shè)前提下，地震射線是沿直線傳播?？紤]到速度各向異性，空間點(diǎn)源激發(fā)的波前面不再是球面，而是非常復(fù)雜的曲面，曲面的形狀與各向異性的強(qiáng)度有關(guān)。在一個簡單的橫向各向同性介質(zhì)模型中，反射波同相軸不具有雙曲線規(guī)律，而在實(shí)際的地震資料處理過程中卻采用雙曲方程進(jìn)行動校正，隨著偏移距的增大，誤差會越來越大。由于實(shí)際地下存在各向異性，常規(guī)動校正只能將近偏移距道集拉平，無法解決遠(yuǎn)偏移距道集不能拉平的問題。而本文通過高密度速度分析解決了資料中遠(yuǎn)偏移距存在的各向異性問題，提高了偏移成像精度。

疊前時間偏移。目前疊前時間偏移已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，本文采用基于克希霍夫積分法的疊前時間偏移技術(shù)，針對偏移中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行精細(xì)的對比測試，采用最佳的偏移參數(shù)以保證偏移成像的精度。

針對初始速度模型的建立，是在DMO速度（均方根速度）的基礎(chǔ)上進(jìn)行平滑處理從而獲得初始的偏移速度場。采用初始的偏移速度場進(jìn)行疊前時間偏移處理，進(jìn)行偏移速度掃描，得到不同百分比速度的剖面，根據(jù)地下地質(zhì)構(gòu)造和地震反射波組特征在剖面上進(jìn)行HVA。利用初始速度模型獲得的反射點(diǎn)道集，進(jìn)行剩余速度分析，并不斷的修正速度模型，以反射波同相軸是否拉平、剖面信噪比是否提高等信息來判斷速度模型的精度。通過多次迭代最終獲得可靠的偏移速度場，如圖6所示。

圖6 最終的疊前時間偏移速度場

偏移孔徑是影響偏移成像效果的一個重要參數(shù)。它用來確定偏移成像的信息范圍，跟目的層的埋深和傾角關(guān)系密切。目的層越深，傾角越大，偏移孔徑就越大。需要偏移的資料范圍越大，計(jì)算用時就越長。傾角過小影響陡傾角的成像，繞射波不能完全收斂，傾角過大會產(chǎn)生畫弧現(xiàn)象，把深層的噪音帶到淺層，降低信噪比。

一般情況下，在共偏移距剖面上，隨著旅行時和偏移距的增大，最大反射傾角減小。因此，針對不同的偏移距和旅行時，疊前時間偏移可以僅限最大傾角范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。這樣不但能得到更理想的偏移成像效果，還可以大大縮短計(jì)算時間。

在確保偏移速度場精度、偏移參數(shù)精度的基礎(chǔ)上，才能獲得最佳的偏移成像精度。圖7為最終的偏移成果。

圖7 最終的疊前時間偏移成果

效果分析

通過高精度的三維融合處理技術(shù)、高密度各向異性速度分析技術(shù)以及高精度的疊前時間偏移技術(shù)提高了偏移成像的精度，主要目的層地震反射特征較清楚，斷鼻、斷塊構(gòu)造清晰可靠，較老剖面有大幅度的提高，如圖7所示，很好地落實(shí)了復(fù)雜斷鼻、斷塊的構(gòu)造特征，為該區(qū)復(fù)雜斷塊群的勘探提供了精確的地震成果資料。

本文以南陽凹陷魏崗-官莊工區(qū)新采集三維地震資料為例探討提高地震成像精度的技術(shù)與方法，筆者認(rèn)為要想提高成像精度應(yīng)首先分析影響成像精度的因素并逐一扎實(shí)的解決。本文所闡述的針對受復(fù)雜斷鼻、斷塊構(gòu)造控制的油氣藏的成像處理方法，對其他地區(qū)復(fù)雜斷塊群的地震成像具有一定的指導(dǎo)意義。

中石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院）