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保真保幅巖性目標(biāo)處理技術(shù)在H區(qū)塊的應(yīng)用

2021-06-01 08:35董玉文陳旭歐榮生
關(guān)鍵詞:壓制巖性振幅

董玉文,陳旭,歐榮生

1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)江大學(xué)),湖北 武漢 430100 2.長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院,湖北 武漢 430100 3.中國(guó)石油青海油田分公司勘探事業(yè)部,甘肅 敦煌 736202

隨著地震勘探的思路由構(gòu)造向巖性目標(biāo)的轉(zhuǎn)變,以及服務(wù)對(duì)象也由油氣田勘探向開發(fā)評(píng)價(jià)延伸,常規(guī)的地震資料處理已經(jīng)難以滿足油氣田勘探開發(fā)的需要。近年來,巖性目標(biāo)處理、提高分辨率處理和疊前偏移技術(shù)在勘探實(shí)踐中得以長(zhǎng)足發(fā)展[1-5],基于巖性目標(biāo)的處理技術(shù)重點(diǎn)在地震資料的相對(duì)保持振幅、頻率、波形和相位處理上,在此基礎(chǔ)上,盡可能獲取高的地震成像分辨率,同時(shí)結(jié)合新鉆井的更新和地質(zhì)認(rèn)識(shí)的深入,不斷迭代到地震資料處理的過程中,以滿足儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油藏描述的需要,為提高鉆井成功率提供技術(shù)保障[6,7]。

中石油西部探區(qū)H區(qū)塊勘探程度較高,油氣藏類型以構(gòu)造和復(fù)合油氣藏為主。近年來,該區(qū)加大了風(fēng)險(xiǎn)勘探力度,先后部署鉆探了YT1井、YC1井、HS1井等風(fēng)險(xiǎn)探井,新發(fā)現(xiàn)了侏羅系巖性油氣藏,是該區(qū)增儲(chǔ)上產(chǎn)的突破口。然而,地質(zhì)研究認(rèn)為新發(fā)現(xiàn)油層位于最大湖泛面附近,含油砂層薄,幅度低,小斷裂發(fā)育,橫向變化快,呈“泥包砂”的特征。以往對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行連片處理時(shí),目標(biāo)對(duì)象多為構(gòu)造圈閉,同時(shí)要兼顧深、中、淺多套目的層,難以做到真正的保幅處理,因此常規(guī)處理精度較低,在巖性目標(biāo)發(fā)育區(qū),有效信號(hào)保真度和保幅度差,薄砂巖層段波組能量弱,反射特征難以識(shí)別,砂體橫向追蹤刻畫困難,難以滿足儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)的需要。

為滿足薄砂層預(yù)測(cè)的地質(zhì)需求,提高振幅保真度,提高地震資料的信噪比、分辨率是處理的關(guān)鍵點(diǎn)。筆者在充分認(rèn)識(shí)原始地震資料品質(zhì)的基礎(chǔ)上,在疊前去噪、振幅補(bǔ)償、提高分辨率處理等方面開展研究分析,優(yōu)化去噪流程,提出以保真保幅為核心,用疊前多域保幅去噪與振幅補(bǔ)償?shù)姆绞?,即在分階段去噪的基礎(chǔ)上,進(jìn)行地表一致性振幅補(bǔ)償,保持地震資料的相對(duì)振幅關(guān)系,確保在保幅保真的前提下,最大限度地識(shí)別薄砂層,且真實(shí)反映其振幅響應(yīng)關(guān)系,達(dá)到預(yù)測(cè)薄砂層的目的。

1 原始地震資料特征

H區(qū)塊地震資料由于激發(fā)接收條件差等因素影響,整體信噪比低,噪聲發(fā)育且能量強(qiáng),且地震資料有效頻寬窄、主頻較低,制約了原始地震資料的品質(zhì)[8-10]。主要干擾波類型為淺層折射波、可控震源諧波、面波、不同視速度的線性干擾等,可分為規(guī)則干擾及隨機(jī)干擾兩大類。規(guī)則干擾在一個(gè)十字排列子集內(nèi)顯示出很強(qiáng)的規(guī)律性,等時(shí)切片上從淺至深呈現(xiàn)出規(guī)律的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的線性干擾,環(huán)內(nèi)分布的主要為強(qiáng)能量的面波干擾,在目的層1500ms附近更加明顯(見圖1)。通過頻率和能量分析,研究區(qū)的有效信號(hào)頻寬為6~45Hz,目的層有效頻寬12~30Hz,能量縱向上衰減嚴(yán)重,深層信號(hào)能量弱,制約了對(duì)薄砂層及小斷裂目標(biāo)的刻畫。

圖1 炮域十字排列子集等時(shí)切片F(xiàn)ig.1 Isochronous slice of a subset of shot field cross arrangement

2 關(guān)鍵處理技術(shù)

2.1 疊前多域保幅去噪技術(shù)

2.1.1 自適應(yīng)面波衰減

研究區(qū)面波干擾嚴(yán)重,基于區(qū)域?yàn)V波法和頻率波數(shù)域的噪聲衰減法可以有效壓制面波,然而對(duì)于其他信號(hào),尤其是接近面波特征的成分也會(huì)被削弱,而這些往往是地震信號(hào)的有效成分。為了避免有效信號(hào)被壓制,采用自適應(yīng)面波衰減技術(shù)壓制面波干擾。該方法根據(jù)干擾波同相軸傾角方向進(jìn)行疊加組合,求出該傾角的干擾波,可以快速識(shí)別干擾波,盡可能地使有效波能量得到保持,特別是無面波部分有效信號(hào)得到最大限度的保持,為后續(xù)能量補(bǔ)償和振幅保真處理提供了保障(見圖2)。

圖2 單炮域自適應(yīng)面波衰減法壓制效果Fig.2 Suppression effect of adaptive surface wave attenuation method in single shot domain

2.1.2 全三維規(guī)則干擾壓制

線性干擾是一種嚴(yán)重的規(guī)則干擾波,主要利用十字排列子集的疊前全三維規(guī)則干擾壓制技術(shù)進(jìn)行壓制。由于面波在正交子集上表現(xiàn)為錐形,并且是從頂點(diǎn)輻射出的直線,具有穩(wěn)定的速度;將基于正交子集的地震數(shù)據(jù)通過三維傅里葉變換,轉(zhuǎn)換到頻率波數(shù)域;當(dāng)固定某一頻率時(shí),其水平切片上顯示為圓形,且在頻率域上也顯示為圓錐形,與線性噪聲在正交子集上的表現(xiàn)特征一致。由于正交子集域共中心點(diǎn)之間的距離分別為炮點(diǎn)距和檢波點(diǎn)距的一半,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)道集記錄里空間采樣不足的問題,更加保證了線性特征的穩(wěn)定。

在實(shí)際處理時(shí),先分析出線性干擾所在的頻率段,然后測(cè)量出線性速度的范圍,通過頻率-波數(shù)域的三維錐形濾波來壓制線性干擾。如果經(jīng)過錐形濾波處理,一些樣點(diǎn)由于線性特征不明顯而殘留在地震記錄上,可以通過炮檢點(diǎn)的重排,使其在另一個(gè)方向的正交子集上線性特征更明顯,從而將其有效去除。如圖3所示,線性干擾壓制后的十字排列子集上的“圓環(huán)”被去除(見圖3黑色箭頭指示區(qū))。

圖3 全三維規(guī)則干擾壓制效果(1380ms)Fig.3 Rule interference suppression effect of full 3D data (1380ms)

2.1.3 分頻異常振幅壓制

對(duì)異常振幅采取分域逐級(jí)進(jìn)行壓制:首先,在炮域進(jìn)行壓制,去除較強(qiáng)能量級(jí)別的異常振幅,以減少對(duì)后續(xù)地表一致性處理的影響;其次,在CMP(共中心點(diǎn))域,針對(duì)殘余異常振幅以及反褶積處理后增強(qiáng)的高頻噪聲,在CMP道集上進(jìn)行有效壓制。

研究創(chuàng)新使用分頻異常振幅壓制方式,即將地震數(shù)據(jù)道頭隨機(jī)重排,有效信號(hào)呈現(xiàn)隨機(jī)分布的特點(diǎn),使得殘存的異常能量更便于識(shí)別,通過道頭重排,凸顯異常振幅,在提高資料信噪比的同時(shí),最大限度地保護(hù)有效信號(hào)(見圖4)。

圖4 隨機(jī)道頭排列方式異常振幅壓制效果Fig.4 Abnormal amplitude suppression effect of random trace arrangement

2.1.4 保幅處理監(jiān)控

保幅處理是巖性目標(biāo)區(qū)處理的關(guān)鍵技術(shù),一般來說,采取一系列振幅補(bǔ)償措施,在保持振幅相對(duì)關(guān)系的情況下,補(bǔ)償?shù)貙游账p及由于地表因素造成的能量差異。首先,應(yīng)用球面擴(kuò)散補(bǔ)償技術(shù),補(bǔ)償?shù)卣鸩ㄔ趥鞑ミ^程中波前能量隨地震波傳播距離的增加而造成的縱向能量的衰減[11,12];其次,地表一致性振幅補(bǔ)償主要消除由于風(fēng)化層厚度、速度、激發(fā)巖性等地表因素變化造成的橫向能量差異[13-15]。

該次保幅處理方式較常規(guī)振幅補(bǔ)償進(jìn)行了調(diào)整,在自適應(yīng)面波衰減去除強(qiáng)能量面波干擾后,利用VSP(垂直地震剖面)井提取的Tar因子,對(duì)地震資料進(jìn)行幾何擴(kuò)散補(bǔ)償,即補(bǔ)償縱向上的能量衰減。由于大部分面波得到壓制,補(bǔ)償后以線性干擾為主的規(guī)則干擾在十字排列子集上很容易被識(shí)別。

第1次振幅補(bǔ)償在炮域規(guī)則干擾壓制后,僅應(yīng)用炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償,消除一部分因地表差異引起的能量橫向變化,暫時(shí)保留異常能量與有效能量的差異,以便后續(xù)進(jìn)行異常振幅的壓制。第2次振幅補(bǔ)償在CMP域隨機(jī)道頭排列方式異常振幅壓制后,應(yīng)用炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)及偏移距進(jìn)行補(bǔ)償,此時(shí)規(guī)則干擾及異常干擾基本被去除干凈,地表一致性補(bǔ)償效果理想。根據(jù)噪聲的去除程度,可以進(jìn)行去噪及振幅補(bǔ)償?shù)牡幚?,直至剖面整體能量均衡,在保幅處理的關(guān)鍵步驟設(shè)置方位監(jiān)控,逐步檢測(cè)地震數(shù)據(jù)切片,保持振幅的相對(duì)關(guān)系(見圖5)。

圖5 保幅處理監(jiān)控的地震數(shù)據(jù)切片F(xiàn)ig.5 Slice of monitoring seismic data for amplitude preserving processing

通過對(duì)疊前保幅去噪流程進(jìn)行優(yōu)化,將去噪與地表一致性振幅補(bǔ)償進(jìn)行迭代處理,在逐步去噪過程中消除因地表?xiàng)l件變化造成的能量差異,在分步分域逐級(jí)去除干擾、去噪的同時(shí),將有效信號(hào)最大限度地保留,始終保持振幅的相對(duì)關(guān)系,做到真正意義上的保幅去噪。經(jīng)過優(yōu)化去噪流程后,從目的層沿層信噪比屬性(見圖6)上可以清楚看到,去噪效果明顯,目的層信噪比得到很大程度提升。

圖6 疊前保幅去噪沿層信噪比屬性Fig.6 SNR attribute along the layer based on the pre-stack amplitude-preserving denoising result

2.2 井控Q補(bǔ)償技術(shù)

反褶積的應(yīng)用是基于子波時(shí)不變和子波最小相位的理論假設(shè)的,而實(shí)際資料中大地對(duì)地震子波的衰減作用導(dǎo)致地震道記錄的不穩(wěn)定性,同時(shí)高頻能量隨傳播時(shí)間的增加而減弱,子波相位亦隨時(shí)間的增大而畸變,不滿足反褶積的假設(shè)。

在利用地表一致性反褶積與預(yù)測(cè)反褶積串聯(lián)提高疊前分辨率之前,進(jìn)行井控Q補(bǔ)償,達(dá)到進(jìn)一步提高分辨率的目的。技術(shù)思路如下:首先,利用VSP井獲得的Q值,建立構(gòu)造模型,在層位約束下進(jìn)行全區(qū)Q體的建立;其次,將Q體應(yīng)用到地震數(shù)據(jù)中,對(duì)地震子波在傳播過程中振幅隨頻率變化而產(chǎn)生的衰減進(jìn)行補(bǔ)償校正;最后,利用地表一致性反褶積方法對(duì)地震子波進(jìn)行校正,消除地表?xiàng)l件差異對(duì)地震子波的影響,與預(yù)測(cè)反褶積方法串聯(lián),進(jìn)一步壓縮地震子波,提高分辨率(見圖7)。

圖7 井控Q補(bǔ)償模型Fig.7 Q compensation model controlled by well data

在串聯(lián)反褶積前采用Q補(bǔ)償技術(shù)提高分辨率的處理方式能夠很好地壓制子波旁瓣,增強(qiáng)地震子波的橫向穩(wěn)定性和一致性,與串聯(lián)反褶積聯(lián)合應(yīng)用能夠提高目的層的分辨率,且為含油氣薄層的解釋反演工作提供了較好的道集資料。從目的層沿層均方根振幅屬性(見圖8)可以清楚地看到,振幅能量得到明顯增強(qiáng),目的層砂體分辨能力提高,且與已知鉆井符合度較高。

圖8 基于井控Q補(bǔ)償?shù)难啬康膶泳礁穹鶎傩訤ig.8 RMS attribute attributes along the target zone based on well control Q compensation

與常規(guī)處理流程得到的疊加剖面相比,優(yōu)化處理流程得到的地震資料能量明顯改善(見圖9(a)、(b));同時(shí),道集的信噪比更高、低頻信息更豐富,有利于開展疊前道集屬性分析(見圖9(c)、(d))。

圖9 基于井控Q補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化處理效果Fig.9 Optimization effect based on well control Q compensation

3 應(yīng)用效果

針對(duì)西部探區(qū)H區(qū)塊最大湖泛面附近的油層段砂層薄,橫向變化快,地震資料分辨率低,預(yù)測(cè)困難等難點(diǎn),開展巖性目標(biāo)處理技術(shù)研究,強(qiáng)調(diào)地震資料的保真保幅處理,取得了較好的處理效果。新技術(shù)處理后的地震成果資料與以往常規(guī)處理地震資料對(duì)比,信噪比和分辨率均得到提高,頻帶得到拓寬,低頻成分豐富,微小斷裂歸位準(zhǔn)確,斷裂成像精度提高,地震反射特征和地層接觸關(guān)系更加清楚,薄層砂體內(nèi)幕細(xì)節(jié)更加清晰(見圖10),新技術(shù)處理成果有利于巖性圈閉的邊界刻畫和油藏分析,達(dá)到了巖性反演和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度要求以及目標(biāo)精細(xì)處理的目的。

圖10 新舊地震資料對(duì)比Fig.10 Comparison of new and old seismic data

4 結(jié)論

1)以保真保幅為核心,采用保幅去噪技術(shù),盡可能保持有效信號(hào),保證地震資料的保真度。在提高資料信噪比的基礎(chǔ)上,進(jìn)行振幅補(bǔ)償,使地震剖面縱橫向能量得到較好的均衡,相對(duì)能量關(guān)系保持一致。

2)在地表一致性反褶積、預(yù)測(cè)反褶積前進(jìn)行井控Q補(bǔ)償增強(qiáng)子波穩(wěn)定性,逐步壓縮子波,提高垂向分辨率同時(shí),保持了較好的波組特征和層間信息,使目的層高頻能量得到恢復(fù)。

3)巖性目標(biāo)處理后的地震剖面信噪比和分辨率均有提高,微小斷裂刻畫更加精細(xì),低頻信息得到較好保護(hù),利于后期巖性反演和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。該研究初步形成了適合西部沙漠地區(qū)的巖性目標(biāo)處理配套技術(shù)系列,同時(shí)該處理思路也對(duì)類似巖性目標(biāo)處理具有借鑒意義。

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