蔣 波

(中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院,江蘇南京211103)

地震資料重處理的必要性毋庸置疑。長(zhǎng)期以來,隨著地震成像技術(shù)的快速進(jìn)步、對(duì)探區(qū)地質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷深化以及計(jì)算能力的快速提升,中石油和中石化在多個(gè)重點(diǎn)探區(qū)持續(xù)開展大量地震資料重處理工作,成果資料為油氣藏開發(fā)提供了更為可靠的基礎(chǔ)資料,有效提高了鉆井成功率,并取得了多個(gè)新發(fā)現(xiàn)。相對(duì)于地震資料重新采集,地震資料重處理的周期短,費(fèi)用低。多年的生產(chǎn)實(shí)踐表明,地震資料重處理的勘探開發(fā)效益顯著,是油氣勘探開發(fā)企業(yè)挖潛增效、穩(wěn)產(chǎn)、發(fā)現(xiàn)新儲(chǔ)量的重要手段,也是低油價(jià)形勢(shì)下降低勘探成本和提高開發(fā)效益的必然選擇。

在對(duì)地震資料進(jìn)行首次處理或?qū)σ烟幚碣Y料進(jìn)行再處理時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)以下情況:受當(dāng)時(shí)地質(zhì)認(rèn)識(shí)程度的限制,地質(zhì)對(duì)地震資料處理的指導(dǎo)作用有限;受當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)軟硬件資源條件限制,未能采用先進(jìn)但計(jì)算成本高的處理技術(shù);受處理流程限制,未采用處理解釋一體化方案,解釋對(duì)處理的指導(dǎo)作用發(fā)揮不夠,地震資料的潛力未能得到充分發(fā)揮。新技術(shù)、新流程以及新的地質(zhì)認(rèn)識(shí)和計(jì)算能力提升,釋放了地震資料重處理的潛力。2000年后,隨著地震勘探技術(shù)的巨大進(jìn)步,人們提出了包括“兩寬一高”地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)、全波形反演(full wave inversion,FWI)及RTM成像技術(shù)等新方法和新技術(shù)。此外,計(jì)算機(jī)集群計(jì)算能力因眾核CPU和GPU的大量使用得到了極大提升。目標(biāo)油藏由構(gòu)造油藏轉(zhuǎn)向巖性油藏、隱蔽油藏以及非常規(guī)油藏。

地震資料重處理包括兩種情況:第一種是利用新技術(shù)和新流程處理老資料;第二種是利用新技術(shù)和新流程開展新資料和老資料的融合處理(包括連片處理)。地震資料重處理的目標(biāo)是滿足新的勘探開發(fā)目標(biāo)油氣藏識(shí)別與描述的需求。地震資料重處理基本要求是利用新的方法、技術(shù)和流程,顯著提高地震成像處理結(jié)果的振幅保真度、信噪比、分辨率、構(gòu)造成像的精度。地震資料重處理的技術(shù)要點(diǎn)是依據(jù)新理念、利用新技術(shù)、構(gòu)建新流程。地震資料重處理的新理念是地質(zhì)與地球物理結(jié)合、解釋與處理結(jié)合的理念,通過構(gòu)建新的處理流程,將測(cè)井、巖性、構(gòu)造、沉積等方面的先驗(yàn)認(rèn)知加入速度建模中。最新發(fā)展的地震資料處理技術(shù)包括:與地表相關(guān)噪聲壓制技術(shù)(表面相關(guān)多次波衰減(surface-relative multiple elimination,SRME))、高維數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)(反泄露傅里葉變換(antileakage fourier transform,ALFT))、時(shí)變反褶積或帶吸收衰減的反演反褶積技術(shù)、共炮檢距矢量片(offset vector tile,OVT)域?qū)挿轿怀上裉幚砑夹g(shù)、ES360全方位偏移成像技術(shù)、各向異性速度層析反演與建模技術(shù)、透射波FWI技術(shù)、反射波FWI技術(shù)、逆時(shí)深度偏移成像技術(shù)等。新流程的構(gòu)建要素是以共成像點(diǎn)道集中來自地下同一反射點(diǎn)(或散射點(diǎn))的反(繞)射子波的同相位疊加為核心,以解釋處理一體化為基本理念構(gòu)建重處理流程。

本文從提高振幅保真度、提高信噪比、提高分辨率、提高偏移成像精度和多期采集資料融合處理5個(gè)方面,討論了地震資料重處理的技術(shù)要點(diǎn)。利用兩個(gè)探區(qū)的實(shí)例說明了重處理方法技術(shù)的有效性,展示了利用地震資料重處理挖掘老資料的潛力。

1 提高振幅保真度的重處理

保幅處理旨在消除因非地質(zhì)因素造成的地震信號(hào)特性(振幅、頻率、相位等)的變化,保持最終成果中各點(diǎn)間地震信號(hào)動(dòng)力學(xué)特性的相對(duì)關(guān)系,使地震信號(hào)的特性變化與地質(zhì)因素變化之間形成可預(yù)測(cè)的關(guān)系。振幅保真度用于衡量保幅處理效果,處理成果的振幅保真度越高則表示其地震解釋越可靠。常規(guī)地震資料處理通常要求不改變有效波的相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系,做到振幅相對(duì)保真即可;但AVO、時(shí)延地震等研究,需要地震資料具有更高的振幅保真度,巖性油氣藏勘探開發(fā)對(duì)地震資料處理成果的保真度要求極高。

以往地震資料處理的振幅保真度難以滿足解釋需求的原因包括:①地震資料采集過程中,受復(fù)雜地震地質(zhì)條件(如激發(fā)接收巖性變化、淺層分布不均的散射體或屏蔽層、復(fù)雜構(gòu)造等)和施工因素(如觀測(cè)系統(tǒng)變化、覆蓋次數(shù)不均勻、激發(fā)井深、檢波器埋置質(zhì)量等)等影響,造成地震原始記錄本身具有非常復(fù)雜的振幅變化;②傳播路徑復(fù)雜、目標(biāo)層照明不均以及資料處理軟件假設(shè)條件苛刻且難以滿足,導(dǎo)致處理結(jié)果的保真度難以得到保證;③受部分處理模塊(如去噪、多次波壓制、反褶積、偏移成像等)的局限,未能選擇合適的處理參數(shù)導(dǎo)致振幅失真。

對(duì)于不能滿足儲(chǔ)層預(yù)測(cè)保幅需求的地震資料,提高振幅保真度的重處理應(yīng)首先分析原有資料處理成果中存在的振幅保真問題及其原因,探尋資料重處理的潛力;其次在常規(guī)振幅補(bǔ)償(真振幅恢復(fù)、地表一致性振幅補(bǔ)償)的基礎(chǔ)上,著重開展保真處理新技術(shù)的應(yīng)用,利用新的技術(shù)手段,修正認(rèn)識(shí)誤區(qū),提高油氣藏儲(chǔ)層識(shí)別與描述的可靠性;最后通過保幅去噪、一致性處理、多次波壓制和中、深層弱信號(hào)恢復(fù)等預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用,強(qiáng)化剩余振幅補(bǔ)償處理、保幅偏移處理、保幅量化質(zhì)量控制的效果,提高處理成果的保真度。

1.1 剩余振幅補(bǔ)償處理

分析常規(guī)振幅補(bǔ)償處理后的振幅保真效果,針對(duì)特殊需求,采用剩余振幅補(bǔ)償處理技術(shù),進(jìn)行輔助性的振幅補(bǔ)償處理。常用的剩余振幅補(bǔ)償技術(shù)如下。①共偏移距域剩余振幅補(bǔ)償:可改善處理成果的振幅保真度。②基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的剩余振幅補(bǔ)償:在反射波振幅橫向連續(xù)的假設(shè)條件下,對(duì)不同時(shí)間、頻率、炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的反射波振幅進(jìn)行統(tǒng)計(jì),獲得剩余振幅補(bǔ)償[1]。③地表一致性振幅補(bǔ)償:由局域非均勻介質(zhì)引起的目的層振幅失真問題,可以將上覆標(biāo)志層作為時(shí)窗進(jìn)行地表一致性振幅補(bǔ)償處理,必要時(shí)可進(jìn)行多次迭代處理。④反加權(quán)系數(shù)振幅補(bǔ)償:由覆蓋次數(shù)不均勻引起的振幅失真問題,可通過反加權(quán)系數(shù)的方法來提高振幅的保真度。⑤Q補(bǔ)償處理:既可以補(bǔ)償高頻成分又可以補(bǔ)償振幅能量,如恢復(fù)火成巖下伏地層能量,加強(qiáng)層間弱反射信號(hào)[2]。

1.2 保幅偏移處理

先進(jìn)的疊前偏移處理技術(shù)可以提升振幅的保真度,目前較為先進(jìn)的保幅偏移處理技術(shù)及特點(diǎn)如下。①黏滯介質(zhì)Q偏移:可有效提升疊前深度偏移成像質(zhì)量[3]。②振幅保真疊前時(shí)間偏移:可有效改善AVO的分析效果[4]。③雙復(fù)雜介質(zhì)條件下頻率空間域有限差分法保幅偏移:可改善雙復(fù)雜介質(zhì)的成像效果[5]。④含各向異性參數(shù)的偏移:可有效提升振幅保真度[6]。⑤OVT域偏移:與常規(guī)偏移相比OVT域偏移對(duì)于AVO特征的保持效果更好[7]。⑥基于復(fù)數(shù)域波場(chǎng)分解的保幅RTM逆時(shí)偏移:其成像的振幅保真度高[8]。⑦最小二乘偏移成像:理論上能夠消除采集照明不佳的影響,均衡成像振幅[9]。實(shí)際地震資料處理中應(yīng)根據(jù)資料特點(diǎn)及條件,合理選擇偏移技術(shù)。

1.3 保幅量化質(zhì)量控制

包括噪聲壓制、疊前一致性處理、疊加及疊前偏移成像、偏移后修飾等各個(gè)處理環(huán)節(jié)的重處理全過程都需做到振幅保真。我們可采取殘差分析法、時(shí)頻分析法、振幅曲線對(duì)比法、振幅比計(jì)算法、子波一致性分析法和沿層地震屬性分析法、AVO屬性分析法、切片分析法和合成記錄對(duì)比法等方法[10]檢驗(yàn)振幅是否保真。

利用VSP資料和測(cè)井資料可定量分析并求取可靠的振幅補(bǔ)償信息,有依據(jù)地提高地震資料處理成果的振幅保真度,因此井控真振幅恢復(fù)可獲得更合理的振幅補(bǔ)償。圖1為基于井控AVO正演分析的AVO背景趨勢(shì)能量校正,因測(cè)井的波阻抗信息可用于正演模擬,故對(duì)比井旁共反射點(diǎn)(common reflection point,CRP)道集與井上正演模擬結(jié)果,可檢驗(yàn)井旁CRP道集是否與井上正演模擬結(jié)果反映的曲線特征相符,并以此評(píng)價(jià)CRP道集數(shù)據(jù)的保幅性[11]。與校正前道集相比,若校正后道集的AVO規(guī)律更為接近AVO正演道集的AVO規(guī)律,則證明校正后的道集保幅性更高。

圖1 基于井控AVO正演分析的AVO背景趨勢(shì)能量校正

2 提高信噪比的重處理

地震資料的信噪比越高,則地震資料質(zhì)量越好,處理結(jié)果越可信。提高信噪比的方法原理是根據(jù)信號(hào)和噪聲在時(shí)間、空間、頻率、波數(shù)和變換域的分布特性設(shè)計(jì)相應(yīng)的算子,然后從數(shù)據(jù)里分離或重建噪聲和信號(hào)。不同地區(qū)地表?xiàng)l件和激發(fā)及接收條件、地下反射信號(hào)條件和地下構(gòu)造復(fù)雜程度均不同,因此,地震資料疊前去噪方法、流程和參數(shù)的選擇也不盡相同。合理精細(xì)地選擇去噪流程、處理模塊和處理參數(shù)是提高信噪比的關(guān)鍵。對(duì)低品質(zhì)資料而言,提高信噪比的重處理尤為重要,其處理難點(diǎn)在于保幅去噪,即對(duì)噪聲壓制程度的準(zhǔn)確掌握。

提高信噪比的重處理應(yīng)針對(duì)不同去噪處理方法把握不同的去噪原則,具體如下。①迭代去噪:在靜校正、速度分析、去噪等關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用迭代處理,逐步提高資料的信噪比,應(yīng)先進(jìn)行近地表靜校正、剩余靜校正處理,再進(jìn)行疊前去噪處理,以避免疊前去噪損傷數(shù)據(jù)中的弱高頻有效信號(hào)。②保幅去噪:以不損失有效波為前提,優(yōu)選去噪處理參數(shù),準(zhǔn)確把握噪聲壓制的程度。③保頻去噪:盡量保護(hù)有效頻寬,如采取波場(chǎng)分離技術(shù)去除低頻干擾。④針對(duì)性去噪:去噪前首先應(yīng)分析各種噪聲類型和特點(diǎn),在系統(tǒng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采取針對(duì)性保幅去噪、多次波壓制等手段,對(duì)于特殊的低信噪比資料,可采取分區(qū)域、分類別、分頻、分方法的去噪處理方法。⑤多域組合去噪:根據(jù)噪聲特點(diǎn),采取共炮點(diǎn)、十字排列、共檢波點(diǎn)、共偏移距、CMP道集等多域組合去噪方法,提高壓制效果。⑥順序去噪:根據(jù)噪聲特點(diǎn),一般采取先強(qiáng)后弱、先普遍后局部、先易后難、先非相干噪聲后相干噪聲的處理順序。在實(shí)際處理中應(yīng)以疊前去噪處理為主,疊后精細(xì)去噪處理為輔。

提高信噪比的重處理應(yīng)針對(duì)不同類型的噪聲優(yōu)選保幅去噪效果好的方法,具體如下。①對(duì)于強(qiáng)異常噪聲,可采用F-X域分頻異常振幅衰減、子波統(tǒng)計(jì)的異常振幅衰減、防假頻時(shí)頻分析異常振幅衰減和基于子波頻譜特征去噪方法。②對(duì)于面波噪聲,可采用自適應(yīng)面波衰減、頻散面波衰減(surface wave analysis modelling and inversion,SWAMI)和模型驅(qū)動(dòng)的干涉面波壓制方法。③對(duì)于線性相干噪聲,可采用十字交叉排列-3DFKK錐形濾波、非均勻空間采樣相干噪聲壓制和曲波變換相干噪聲衰減方法。④對(duì)于隨機(jī)噪聲,可采用基于曲波域稀疏約束的OVT域去噪[12]、基于三維各向異性拉普拉斯濾波去噪[13]、基于方向可控濾波的去噪[14]、基于隨機(jī)信號(hào)統(tǒng)計(jì)特征的高維濾波去噪[15]方法。

2.1 多次波壓制處理

多次波壓制不僅有利于提高信噪比,也有利于提高振幅保真度和分辨率,可大幅提高井震一致性,使地層結(jié)構(gòu)特征更為清晰。多次波壓制是海上資料處理中的重點(diǎn)和難點(diǎn),為此,針對(duì)海上多次波特點(diǎn)研發(fā)了多種多次波壓制技術(shù)。陸上部分探區(qū)的多次波也非常發(fā)育,在對(duì)其進(jìn)行壓制處理時(shí),時(shí)常會(huì)借用海上多次波壓制技術(shù)。目前主要的多次波壓制技術(shù)包括:高分辨率拋物線Radon變換多次波壓制[16]、基于波動(dòng)方程的SRME多次波壓制、基于稀疏反演估計(jì)一次波的多次波壓制(estimation of primaries by sparse inversion,EPSI)[17]、層間多次波壓制(extended interbed multiple prediction,XIMP)、聚束濾波多次波壓制、自由表面多次波壓制(general surface multiple prediction,GSMP)以及逆散射級(jí)數(shù)層間多次波壓制[18]等。

2.2 規(guī)則化處理

早期采集的地震資料普遍存在覆蓋次數(shù)低、面元偏大、排列長(zhǎng)度不夠、方位偏窄等不足,尤其是復(fù)雜山地、城鎮(zhèn)區(qū)地震資料的空間采樣多存在不規(guī)則情況,采用疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化重處理此類地震資料具有較大的潛力,應(yīng)重點(diǎn)考慮高維插值技術(shù),其中匹配追蹤傅里葉插值(matching pursuit Fourier interpolation,MPFI)疊前五維數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)可壓制采集腳印和異常噪聲,使數(shù)據(jù)覆蓋次數(shù)更均勻,明顯提高共偏移距道集質(zhì)量,減少偏移畫弧,完善并豐富地質(zhì)信息,獲得品質(zhì)更高的近偏移距共成像點(diǎn)道集,有效防止出現(xiàn)空間假頻現(xiàn)象[19]。另外,采用最小二乘疊前時(shí)間偏移方法進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)則化處理,使用合理的預(yù)條件算子可改善數(shù)據(jù)規(guī)則化的處理效果[20]。疊前數(shù)據(jù)的規(guī)則化處理還包括方位角校正(azimuth move out,AMO)技術(shù),它可以規(guī)則化覆蓋次數(shù)和方位角。圖2展示了五維數(shù)據(jù)規(guī)則化處理前、后的逆時(shí)深度偏移剖面,對(duì)比圖2a和圖2b可知,規(guī)則化處理后的逆時(shí)深度偏移剖面成像品質(zhì)得到明顯提升。

圖2 五維數(shù)據(jù)規(guī)則化處理前(a)、后(b)的逆時(shí)深度偏移剖面

時(shí)間域拉東插值(time domain radon interpolation,TDRI)算法首先計(jì)算輸入數(shù)據(jù)的拉東振幅譜,然后將其反變換到期望輸出位置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重構(gòu),利用拉東域比傅里葉域稀疏這一特性可改善假頻數(shù)據(jù)的插值問題,與MPFI技術(shù)相比,在復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域應(yīng)用TDRI算法更具有優(yōu)勢(shì),可解決MPFI技術(shù)在高陡構(gòu)造區(qū)存在的假頻問題,從而改善同相軸連續(xù)性,更好地對(duì)陡傾角地層進(jìn)行反射成像。

2.3 特殊成像處理

針對(duì)復(fù)雜探區(qū)的低信噪比資料,宜選擇共反射面元(common reflection surface,CRS)疊加,作為目前最好的生成零炮檢距剖面的方法[21],它突破了常規(guī)CMP水平均勻?qū)訝罱橘|(zhì)理論假設(shè),提高了復(fù)雜構(gòu)造成像精度。超面元疊加去噪技術(shù)可提高深層覆蓋次數(shù),保護(hù)深層低頻有效信號(hào),提高成像的信噪比。

3 提高分辨率的重處理

當(dāng)常規(guī)處理的目標(biāo)針對(duì)性不強(qiáng),反褶積、Q補(bǔ)償和一致性等處理未能做到極致,或資料處理成果的分辨率難以滿足資料解釋的需要時(shí),地震資料提高分辨率的重處理就應(yīng)針對(duì)某一層系開展,并遵循以下處理原則:①在保證信噪比的前提下,采用交替方式展開提高信噪比和分辨率的重處理,疊前疊后逐步提頻;②通過優(yōu)化處理流程、模塊和參數(shù),確定分辨率與信噪比的最佳平衡,在力求目的層分辨率最大化的同時(shí),保持波組特征不被破壞;③在子波壓縮、頻率補(bǔ)償時(shí)盡量恢復(fù)激發(fā)子波的頻率成分,力爭(zhēng)拓寬目的層段反射波的頻帶寬度,且使其不超過激發(fā)子波的頻帶寬度,以保證地震資料真實(shí)地反映地下的地質(zhì)情況;④有效頻帶內(nèi)高、低頻能量相對(duì)均勻,對(duì)高頻的原始記錄進(jìn)行“保頻”處理,對(duì)低頻的原始記錄進(jìn)行“拓頻”處理。提高分辨率的重處理包括以下3個(gè)方面。

3.1 子波處理

反褶積處理通過拓寬頻譜從而壓縮地震子波以增加垂向分辨率,反褶積處理模塊及其處理流程在提高分辨率處理中至關(guān)重要。提高垂向分辨率應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注反褶積方法的選擇及方法的組合應(yīng)用。反褶積處理方法主要包括:地表一致性反褶積、穩(wěn)健反褶積、地表一致性β反褶積、井約束頻帶展寬反褶積和調(diào)諧反褶積等。此外,提高分辨率的重處理還應(yīng)注重井控零相位化處理,井約束的非穩(wěn)態(tài)相位校正技術(shù)不但考慮了子波相位的非穩(wěn)態(tài)性,而且充分利用了測(cè)井合成地震記錄相位校正精度高的優(yōu)點(diǎn),有效實(shí)現(xiàn)信號(hào)的零相位化,有助于提高地震資料的分辨率[22]。

3.2 Q補(bǔ)償處理

應(yīng)充分發(fā)揮Q補(bǔ)償處理提高地震資料處理成果分辨率的作用[23]。目前獲取Q值的常用方法包括:①子波模擬法,基于VSP資料、合成記錄和近地表調(diào)查資料與地震初至波幅值,在構(gòu)造模型的約束下進(jìn)行井控反Q濾波[24],適用于井資料較多且構(gòu)造不復(fù)雜的探區(qū),為避免出現(xiàn)以點(diǎn)帶面的問題,應(yīng)廣泛收集并應(yīng)用各類井資料,做好歸一化處理,以消除人為因素的影響;②譜比法,適用于地震資料信噪比較高的情況。

3.3 一致性處理

地震數(shù)據(jù)高分辨率處理中的一個(gè)基本準(zhǔn)則是同相疊加。理論計(jì)算表明兩道時(shí)差為2ms的相同波形的地震道疊加相當(dāng)于62.5Hz的高截濾波。同一反射一致性是指同一反射點(diǎn)的波形一致,時(shí)間對(duì)齊,且橫向上相鄰反射點(diǎn)的同相性好,這是高分辨率資料處理的關(guān)鍵。在常規(guī)近地表靜校正、速度分析和地表一致性剩余靜校正多次迭代處理的基礎(chǔ)上,地震資料提高分辨率的重處理應(yīng)根據(jù)地震資料的不同情況,選擇應(yīng)用分頻迭代剩余靜校正、各向異性非均質(zhì)動(dòng)校正、非剛性匹配[25]、匹配濾波、譜整形、非地表一致性剩余靜校正等一致性處理方法,實(shí)現(xiàn)同相疊加,并克服疊加降頻效應(yīng)。

圖3a和圖3b是分別采用常規(guī)處理流程和高分辨率精細(xì)處理流程得到的偏移成像剖面,采用包括高精度分頻時(shí)差一致性校正迭代處理、保幅多域去噪、疊前井控地表一致性β反褶積、高頻吸收Q補(bǔ)償、非剛性匹配、疊后調(diào)諧反褶積、井控零相位化處理等技術(shù)的高分辨率精細(xì)處理流程得到的重處理成果中,分辨率明顯提升,目的層主頻由34Hz提高到48Hz,為層位劃分解釋和地質(zhì)認(rèn)識(shí)的提高提供了基礎(chǔ)資料。

圖3 采用不同處理流程得到的偏移剖面a 常規(guī)處理流程; b 高分辨率精細(xì)處理流程

4 提高成像精度的重處理

巖性油氣藏、縫洞儲(chǔ)層、超深構(gòu)造等特殊地質(zhì)目標(biāo)對(duì)地震成像精度提出了更高的要求。如果處理技術(shù)存在盲區(qū),或靜校正、速度建模和偏移成像方法不夠先進(jìn),又或者未能獲得足夠的地質(zhì)認(rèn)識(shí)及先驗(yàn)信息,不能發(fā)揮處理解釋一體化及井控的作用,那么地震資料處理成果的精度將難以滿足地震資料解釋的需要。提高成像精度的重處理首先需要提高處理技術(shù)和地質(zhì)認(rèn)識(shí),其次分析重處理資料的特點(diǎn)及前期處理存在的問題,圍繞重處理的地質(zhì)任務(wù)開展處理,應(yīng)重點(diǎn)開展以下4個(gè)方面的工作。

4.1 近地表靜校正處理

近地表靜校正是地震資料成像獲得可靠構(gòu)造形態(tài)的基礎(chǔ)。只有在近地表靜校正可靠的情況下,才能獲得較為可靠的速度和成像構(gòu)造形態(tài)。不同的靜校正方法有其各自的適應(yīng)性,地震資料重處理應(yīng)針對(duì)以往資料處理在近地表靜校正方面的不足,選用合適的近地表靜校正技術(shù)。層析反演靜校正適用于表層條件較為復(fù)雜的地震資料;折射靜校正適用于具有良好折射層的地震資料;基于模型約束的綜合靜校正[26]適用于模型靜校正量中低頻成分較為可靠的情況;靜校正量地表一致性融合[27]適用于特定的復(fù)雜靜校正;多種靜校正方法聯(lián)合或多方法靜校正量融合適用于靜校正非常復(fù)雜的情況。

4.2 建立高精度速度模型

速度建模精度對(duì)成像的影響頗大。合理準(zhǔn)確的偏移速度場(chǎng)可消除假斷層,減少井震誤差,獲得更加準(zhǔn)確、可靠的成像效果。一體化工作模式可為地震資料重處理的速度建模發(fā)揮重要作用[28],因此,重處理的高精度速度建模應(yīng)采用處理解釋一體化工作模式,重點(diǎn)包括以下3個(gè)方面。

第二大主要研究趨勢(shì)涉及在成功的翻轉(zhuǎn)課堂中采用的教學(xué)技術(shù)細(xì)節(jié)。Gannod等展示了在軟件工程課程中的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。為了達(dá)到理想的教學(xué)效果，他們把播客（podcasting）運(yùn)用到課外活動(dòng)，并結(jié)合了課堂活動(dòng)中的合作式學(xué)習(xí)。結(jié)果表明：傳統(tǒng)課堂和翻轉(zhuǎn)課堂差異巨大。翻轉(zhuǎn)課堂無論是對(duì)學(xué)生還是教師都大有裨益。Kellogg，Baranovic都在他們各自與技術(shù)相結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂有助于補(bǔ)充和鞏固教學(xué)內(nèi)容。

4.2.1 建立初始速度模型

建立初始速度模型應(yīng)充分利用成熟探區(qū)不同的已知條件,選用合適的技術(shù):①在地表復(fù)雜的情況下,可利用潛水波層析反演深度深的特點(diǎn),提高初始速度模型的精度[29];②在高密度采集以及炮集中透射波具有較高信噪比的情況下,利用透射波層析成像提高淺、中層速度建模的精度[30];③在測(cè)井信息豐富的情況下,利用鉆測(cè)井信息,進(jìn)行時(shí)間域?qū)游唤忉尣⒔⒌刭|(zhì)模型,可實(shí)現(xiàn)地質(zhì)層位控制下的初始速度建模[31];④在淺層地震數(shù)據(jù)缺失的情況下,根據(jù)區(qū)域地質(zhì)填圖,確定近地表層位解釋方案、斷裂發(fā)育位置,結(jié)合地質(zhì)露頭資料,實(shí)現(xiàn)“基于數(shù)字露頭模型的近地表速度建?！盵32];⑤在高密度觀測(cè)條件下,可利用寬方位地震數(shù)據(jù),提高背景速度的估計(jì)精度[33]。

4.2.2 速度模型優(yōu)化

重處理的速度模型優(yōu)化包括如下多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。①地質(zhì)導(dǎo)向約束的網(wǎng)格層析迭代建模方法適用于復(fù)雜構(gòu)造,可充分利用地質(zhì)露頭資料、地震層位、地層傾角等先驗(yàn)信息進(jìn)行網(wǎng)格層析約束,得到的迭代更新結(jié)果精度高,小尺度速度變化刻畫準(zhǔn)確[34];②高斯束層析反演速度建模方法無傾角限制,且可以模擬回折波,相對(duì)于常規(guī)射線層析反演,高斯束層析反演可獲得更高波數(shù)成分的速度場(chǎng),有利于高精度RTM成像[35];③針對(duì)特殊地質(zhì)體的高精度速度建模方法通過刻畫特殊地質(zhì)體速度的空間變化,消除特殊地質(zhì)體對(duì)地震成像的不利影響[36];④井控網(wǎng)格層析反演技術(shù)利用鉆井分層信息建立網(wǎng)格層析方程,進(jìn)而迭代求解速度擾動(dòng);⑤井震深度差約束條件下傾斜橫向各向同性(tilted transversely isotropic,TTI)介質(zhì)速度建模方法[37]可降低TTI模型反演參數(shù)之間的不確定性,提高層析成像反演的魯棒性。井控速度模型優(yōu)化是解決復(fù)雜構(gòu)造成像的有效手段。

圖4a為常規(guī)速度建模得到的偏移剖面,圖4b為火成巖高精度速度建模得到的偏移剖面。在對(duì)該區(qū)域火成巖具備了一定的認(rèn)識(shí)并進(jìn)行地質(zhì)識(shí)別后,通過處理解釋一體化勾畫火成巖輪廓,而后將測(cè)井獲得的火成巖速度進(jìn)行充填等一系列重處理,獲得了火成巖高精度速度模型。重處理后的火成巖下伏地層連續(xù)性明顯變好,消除了假斷裂,斷裂帶邊界及內(nèi)幕斷溶體成像更加清晰。

圖4 采用不同速度建模方法得到的偏移剖面a 常規(guī)速度建模; b 火成巖高精度速度建模

4.2.3 建立各向異性參數(shù)模型

各向異性偏移的成像結(jié)果精度高,振幅保真度高[38]。在各向異性問題嚴(yán)重的地區(qū),開展保幅處理、精確成像處理必須考慮各向異性。一般情況下,可根據(jù)實(shí)際資料條件,盡可能選擇從井信息、3D VSP、變偏移距VSP數(shù)據(jù)得到更為可靠的各向異性參數(shù)[39],此外還可以井地聯(lián)合提取垂向橫向各向同性(vertical transversely isotropic,VTI)介質(zhì)的各向異性參數(shù)。圖5為采用不同建模方法得到的偏移剖面,可以看出,利用TTI各向異性速度建模方法得到的偏移剖面,同相軸交叉的現(xiàn)象得到了較好地解決,波組特征改善明顯。

圖5 采用不同建模方法得到的偏移剖面a 各向同性速度建模; b TTI各向異性速度建模

4.3 成像方法

4.4 OVT域處理

對(duì)于寬方位地震資料的重處理,應(yīng)重點(diǎn)考慮OVT域處理。OVT域處理的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)在于:可以實(shí)現(xiàn)方位角靈活劃分,便于OVT域道內(nèi)插、全局去噪和分方位插值。OVT域地震數(shù)據(jù)規(guī)則化[42]處理可消除非規(guī)則采集對(duì)OVT域處理的影響,在保護(hù)微幅構(gòu)造和斷層成像方面具有良好的應(yīng)用效果,而且能夠壓制偏移畫弧、采集腳印等非規(guī)則采集造成的偏移噪聲。如果選擇可互換OVT道集的疊前時(shí)間/深度偏移,在限定炮檢距和方位角的前提下進(jìn)行偏移,更能提高偏移結(jié)果的精度和橫向分辨率[7],該偏移方法適合于復(fù)雜構(gòu)造的偏移成像,其剖面的信噪比高,道集的保真度更高。OVT域疊前偏移形成的道集數(shù)據(jù)保留了方位角與炮檢距等信息,根據(jù)裂縫發(fā)育的主方位不同,可劃分不同扇區(qū)方位角范圍和偏移距范圍,為后續(xù)疊前裂縫預(yù)測(cè)和屬性反演提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并為解釋人員提供更為豐富的信息。將OVT域共反射點(diǎn)道集(OVT common reflection gather,ORG)或OVT域共成像點(diǎn)道集(OVT common imaging gather,OIG)分選為蝸牛道集,再進(jìn)行方位各向異性校正,可消除不同方位的道間差異,并提高成果剖面的品質(zhì)。

5 多期采集地震資料的重處理

兩期或多期采集的地震資料會(huì)存在因觀測(cè)系統(tǒng)不一致,或因激發(fā)接收因素發(fā)生變化引起的地震波場(chǎng)特征不一致等問題,多期采集地震資料重處理的重點(diǎn)應(yīng)是消除不一致性問題,多期采集地震資料重處理的方法技術(shù)主要包括連片處理和融合處理。

5.1 連片處理

連片處理是將同一探區(qū)兩塊或多塊相鄰的三維地震資料(不同時(shí)期采集的)連在一起進(jìn)行處理。連片處理的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面邊界數(shù)據(jù)的擴(kuò)大有利于地震資料處理中邊界問題的解決,可明顯改善拼接處的處理成果品質(zhì);另一方面統(tǒng)一連片處理可消除多塊相鄰三維地震數(shù)據(jù)的振幅、頻率、相位、時(shí)差等諸多不一致性問題,可明顯改善多塊三維資料的整體一致性,為探區(qū)整體認(rèn)識(shí)和研究提供可靠資料,從而更好地開展全區(qū)地震資料解釋及井位部署研究。連片處理首先從消除波場(chǎng)的不一致性出發(fā),然后進(jìn)行高維數(shù)據(jù)規(guī)則化等處理。連片處理的關(guān)鍵技術(shù)主要包括:統(tǒng)一處理網(wǎng)格、面元均化、統(tǒng)一靜校正、一致性處理、地表一致性振幅補(bǔ)償、地表一致性反褶積、匹配濾波、五維規(guī)則化、統(tǒng)一速度和統(tǒng)一偏移成像等。此外,新技術(shù)和新方法的應(yīng)用也是連片處理成果品質(zhì)得到明顯改善的關(guān)鍵因素,如匹配濾波技術(shù)可以使不同振幅、相位、頻率特征的多塊相鄰三維地震資料的一致性得到明顯改善[43]。

5.2 融合處理

融合處理是將同一探區(qū)不同時(shí)期采集的兩塊或多塊三維地震資料融合在一起進(jìn)行處理。融合處理與連片處理的主要區(qū)別在于連片處理的多塊三維數(shù)據(jù)相鄰,而融合處理的多塊三維數(shù)據(jù)重疊。故連片處理中的關(guān)鍵處理技術(shù)也同樣適用于融合處理。融合處理的優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)的融合增加了覆蓋次數(shù)并使方位角變寬,這為挖掘地震資料的潛力提供了便利條件,更有利于提高處理成果品質(zhì)和油藏描述精度等[44]。

6 重處理實(shí)例

6.1 川南地區(qū)OVT域處理效果分析

川南地區(qū)TL三維OVT域處理的主要目的是對(duì)陸相地層進(jìn)行提高分辨率的重處理。與原有處理相比,重處理的主要技術(shù)差別在于:原有處理采用了常規(guī)的靜校正、振幅補(bǔ)償、去噪、反褶積、速度分析、共偏移距域偏移、疊后提頻等技術(shù),而重處理則針對(duì)目的層采用了層析靜校正、地表一致性剩余靜校正、振幅恢復(fù)和一致性處理、穩(wěn)健反褶積、調(diào)諧反褶積及高頻吸收Q補(bǔ)償、保幅多域去噪、五維規(guī)則化、OVT域偏移、相關(guān)法優(yōu)化OVG道集等技術(shù)。重處理的關(guān)鍵在于新技術(shù)的應(yīng)用以及處理解釋一體化的作用得到了發(fā)揮,對(duì)比圖6a和圖6b可知,重處理成果剖面上主要目的層地震反射分辨率提高明顯,可更好地拾取地層界面,主要目的層段層間信息豐富,波組特征突出,主河道邊界刻畫清晰,小尺度、弱反射河道砂體地震響應(yīng)特征增強(qiáng),為砂體展布特征研究及砂體精細(xì)預(yù)測(cè)提供了更好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖6 原有處理成果剖面(a)和重處理成果剖面(b)

6.2 西北某探區(qū)RTM逆時(shí)偏移處理效果分析

為提高西北某探區(qū)目的層的成像精度,開展了大量的逆時(shí)偏移重處理,原有的和重處理后的振幅屬性剖面和水平切片如圖7所示。與原有的振幅屬性剖面(圖7a)和水平切片(圖7b)相比,重處理后的振幅屬性剖面(圖7c)和水平切片(圖7d)的橫向分辨率明顯提高。與原有的疊前時(shí)間偏移剖面(圖8a)相比,重處理后的逆時(shí)偏移剖面(圖8b)品質(zhì)改善明顯。利用重處理后的成果資料部署了兩口探井井位,取得了重大突破。

圖7 原有的和重處理后的振幅屬性剖面和水平切片a 原有的振幅屬性剖面; b 原有的振幅屬性水平切片; c 重處理后的振幅屬性剖面; d 重處理后的振幅屬性水平切片

圖8 原有的疊前時(shí)間偏移剖面(a)和重處理后的逆時(shí)偏移剖面(b)

7 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1) 地震資料重處理的目的是利用新技術(shù)和新流程對(duì)老資料重新進(jìn)行處理以獲得品質(zhì)更高的成果資料,從而解決實(shí)際生產(chǎn)中存在的具體問題。因此,地震資料重處理首先要找出以往資料處理存在的不足,分析存在問題的原因和資料重處理的潛力所在;其次圍繞地質(zhì)目標(biāo),依托新的處理方法技術(shù)解決原有技術(shù)不能解決的諸多實(shí)際問題,利用新技術(shù)和新思路以及處理解釋一體化工作模式,深入挖掘地震資料的潛力;最終獲得高品質(zhì)的處理成果,為油氣藏勘探和開發(fā)提供更為可靠的基礎(chǔ)資料。

2) 地震資料的潛力挖掘伴隨著軟硬件條件、處理技術(shù)水平和地質(zhì)認(rèn)識(shí)的提高逐步取得進(jìn)展。復(fù)雜的地質(zhì)問題需要通過反復(fù)研究得以認(rèn)識(shí),復(fù)雜的地震資料也需要經(jīng)過反復(fù)處理以獲得更好的處理成果。一方面,地震資料重處理提高了處理成像的品質(zhì),為地質(zhì)認(rèn)識(shí)的深化提供了基礎(chǔ);另一方面,隨著地質(zhì)認(rèn)識(shí)的深化和提高,以及對(duì)先驗(yàn)信息的不斷掌握,可對(duì)地震資料重處理提出更明確具體的要求,指導(dǎo)資料處理,這也促進(jìn)了地震資料重處理品質(zhì)的提升。

3) 井控處理是一種基于地面地震與井間地震一體化的地震資料處理技術(shù),旨在充分利用已有測(cè)井資料所包含的地球物理屬性參數(shù),約束資料處理參數(shù),實(shí)現(xiàn)井震數(shù)據(jù)一體化分析處理。地震資料重處理過程中應(yīng)強(qiáng)化井控處理,并借助井信息量化分析手段提高重處理質(zhì)量和可解釋性。

4) 地震資料重處理在深入挖掘原有資料潛力,提高勘探效益方面的重要性已經(jīng)得到了充分的認(rèn)可。但受限于原有資料的品質(zhì)(譬如炮點(diǎn)距和炮線距、檢波點(diǎn)距或檢波線距過稀,假頻現(xiàn)象嚴(yán)重,信噪比過低,方位角過窄,最大偏移距不足,缺乏近偏移距數(shù)據(jù)等等),地震資料重處理的作用是有限的,因此需要找尋地震資料重處理的最優(yōu)性價(jià)比。在重點(diǎn)目標(biāo)區(qū),即便采用了各種高新技術(shù),“兩寬一高”的地震數(shù)據(jù)采集仍然是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量成像、滿足油藏勘探與開發(fā)需求的根本保證。