陳習峰,管文華,石一青,龐全康
(中國石化江蘇油田分公司物探研究院,江蘇南京 210046;2.中國石化地球物理華東分公司,江蘇揚州 225007)
車邏發(fā)財莊位于蘇北盆地高郵凹陷北斜坡的中西部,具有較大隱蔽油氣勘探潛力,其中阜三段(E1f3)是重要的勘探層系。但車邏城南老三維設計面元20 m×40 m,覆蓋次數(shù)僅為48 次。工區(qū)內三維資料已經(jīng)進行了多輪次處理,資料品質進一步改善難度很大,尤其是資料分辨率與儲層識別的需求相去甚遠。高精度三維重新采集項目的部署實施非常必要,其目的主要是提高目的層地震資料主頻率、拓寬頻帶,進而提高儲層預測精度,落實巖性圈閉,為下步鉆探提供有利目標。
該地區(qū)地表條件極為復雜,障礙物種類多、數(shù)量多、面積大。各類障礙區(qū)總面積128.84 km2,涉及理論炮點13 648 個,占理論炮點總數(shù)的66%。其中城鎮(zhèn)、高鐵、運河涉及到炮點分別為:45%、30%、25%。因此,野外地震采集時,在上述障礙區(qū)主要采用可控震源沿道路激發(fā)。可控震源施工時采用激發(fā)點距加密、接收道距提高一倍的變觀測系統(tǒng),覆蓋次數(shù)由320 次增加到960 次。整個三維井炮正點率45.8%,共實施炸藥震源21 358炮,可控震源6 095炮,整個項目變成了名副其實的炸藥震源與可控震源聯(lián)合采集項目(圖1)。針對該區(qū)的巖性油藏勘探,做好可控震源和炸藥震源的一致性處理就尤為重要。
在可控震源和炸藥震源的一致性處理中,往往只強調二者相位和頻率的不一致。實際生產(chǎn)中多采用子波匹配的處理技術[1-3]。但車邏地區(qū)實際資料處理中發(fā)現(xiàn),在進行子波匹配處理后,同相軸還存在較大的時差,且這種不一致性在工區(qū)西部的運河區(qū)更為嚴重。而且在經(jīng)過統(tǒng)一匹配算子處理后,合并數(shù)據(jù)的疊加信噪比往往不如井炮的疊加信噪比,這預示著,除了相位差異之外還有其它因素影響著聯(lián)合處理質量。文中系統(tǒng)梳理了可控震源在運河區(qū)的激發(fā)特點后,認為在復雜水網(wǎng)區(qū),可控震源與炸藥震源聯(lián)合成像時要同時關注相位和表層靜校正雙一致性問題,并提出了一體化解決方法,獲得了較好的成像效果。
可控震源獲取單炮的方法原理是利用理論設計的掃描信號,即參考信號,使可控震源產(chǎn)生振動,通過野外采集獲得母記錄,再利用參考信號與母記錄進行相關,壓縮地震波形,獲得可控震源單炮地震記錄??煽卣鹪醇ぐl(fā)采集的地震數(shù)據(jù)經(jīng)過自相關后其子波是零相位,而在地震數(shù)據(jù)處理中,包括反褶積在內的許多處理算法都要求地震數(shù)據(jù)中子波是最小相位。因此在反褶積之前首先需要把零相位震源子波的地震數(shù)據(jù)轉化為最小相位震源子波的地震數(shù)據(jù)[4-5]??煽卣鹪春驼ㄋ幷鹪促Y料相位差異校正方法多種多樣,有的利用反褶積[6],有的運用子波匹配方法[7],甚至還有的直接將兩種單炮或疊加道做匹配。其本質上都是為了將可控震源的零相位校正為最小相位,實現(xiàn)和井炮校正一致。匹配處理模糊了相位和時移問題,會影響后續(xù)的靜校正處理,本文的方法是先行解決相位,即讀取儀器的掃描信號,對其自相關進行最小相位化處理,并得到整形算子(圖2),再利用基于堤壩模型的靜校正技術解決時移問題。
圖2 可控震源最小相位化
如圖3 所示,工區(qū)地震剖面800 ms 處有一強反射,地質上它是鹽城組底部的一套火成巖??煽卣鹪疮B加剖面上,它表現(xiàn)為一根強軸,強軸上面有一根弱軸(圖3a);而對應的井炮資料,它是兩根強軸,強軸對應的時間也不相同,且在強軸上方那根弱軸不存在。經(jīng)過最小相位校正后,可以看到校正后的可控震源火成巖反射特征(圖3b)與井炮(圖3c)趨于一致。
圖3 可控震源最小相位校正
可控震源最小相位化后,其反射特征一致性得到提高和改善,但對比二者的剖面可以看到,二者疊加不能完全閉合,存在比較大的時移,時差達到28 ms 左右(圖4)。是什么原因造成如此大的時差,可控震源激發(fā)時遇到了怎樣的問題?為什么同是在水網(wǎng)區(qū),井炮和可控震源表現(xiàn)出來的靜校正問題是如此的不同?理論上,可控的信號應該早到,實際卻是晚到??煽卣鹪摧^大的靜校正是不是跟地表及近地表結構相關?
圖4 可控震源與炸藥震源剖面閉合檢查
由于工區(qū)內水網(wǎng)密布,可控震源只能在堤壩上激發(fā),而炸藥一般是鉆井在地下12 m 以下深度激發(fā),堤壩較高的高程,較低的速度造成了較為嚴重的靜校正問題[8]。經(jīng)過模型計算,高差為18 m 時會形成28 ms 的時差,激發(fā)點以上地層的平均層速度約為643 m/s。微測井數(shù)據(jù)表明,本區(qū)低速度層的速度在300~500 m/s 之間,高速層速度在1 600~1 800 m/s 之間。在處理中通常借助層析靜校正[9-11]解決靜校正問題。但是本區(qū)有幾個特殊的地方:一是野外可控震源單炮噪音背景非常大,不僅純可控震源的疊加信噪比也明顯低于井炮,如圖5所示,而且可控震源單炮的初至拾取特別困難,精度難以保證;二是堤壩在平面上呈現(xiàn)線性展布,而可控震源多沿堤壩上的道路激發(fā),其橫向上觀測尺度極小,這種表層結構層析靜校正難以刻畫[12],測試處理也表明本區(qū)層析靜校正應用效果不佳。因此在復雜水網(wǎng)、城鎮(zhèn)區(qū)的可控震源與炸藥震源聯(lián)合處理中,兩種震源之間不僅需要解決相位,而且還要解決靜校正產(chǎn)生的時差問題。
圖5 不同震源原始疊加對比(未應用靜校正處理)
在野外精細表層結構調查的基礎上,綜合野外微測井和靜力觸探成果,建立起堤壩表層模型(圖6),首先借助微測井,摸清高速層頂?shù)奈恢?,并進行較大尺度平滑,獲取整個工區(qū)的低速層底界。此界面以下直接填充經(jīng)平滑后的微測井解釋速度,以上速度的填充要在分析微測井降速帶成果的基礎上,仔細分析堤壩可能的速度結構,開展速度掃描,并最終建立起堤壩區(qū)速度模型,然后對井炮進行井深校正,將炮點位置從井底校正到地面,再進行地形校正,將不同高程的可控震源炮點以及炸藥震源炮點校正到固定基準面上。檢波點近似認為在地表,所以可以直接校正到固定基準面。通過這種方式解決堤壩區(qū)中、大尺度靜校正問題。具體公式如下:
圖6 堤壩表層模型
其中t炮點,t檢波點分別為炮點和檢波點的靜校正量;h低、h降、h高分別為低速層、降速層以及高速層的厚度,m;v低、v降、v高分別為低速層、降速層以及高速層的速度,v替換為替換速度,m/s;E基準面、E炮點、E檢波點分別為基準面高程、炮點和檢波點的地表高程,m。
在工區(qū)西部大運河區(qū),分別測試了層析靜校正和基于堤壩模型靜校正。從靜校正處理后的疊加對比看,前者效果一般,后者則獲得了更好的成像,整個剖面同相軸連續(xù)性更好,原來未能成像的淺層,也表現(xiàn)出橫向強連續(xù)性(圖7)。
圖7 純可控震源不同靜校正處理效果對比
在車邏地區(qū)復雜水網(wǎng)城鎮(zhèn)區(qū)的可控震源與炸藥震源聯(lián)合處理中,首先是解決相位問題,對可控震源數(shù)據(jù)進行最小相位化,然后是解決復雜近地表產(chǎn)生的靜校正問題,進行基于堤壩的模型靜校正及基于地表一致的剩余靜校正處理,較好地解決了復雜水網(wǎng)城鎮(zhèn)區(qū)的不同震源數(shù)據(jù)的一致性問題,實現(xiàn)了同相軸的同相疊加,提高了剖面疊加質量。如圖8 所示,從工區(qū)靜校正處理的數(shù)據(jù)中分別抽取出純可控的和純炸藥的進行疊加,從疊加效果上看,無論是主測線還是聯(lián)絡線,可控震源資料與炸藥資料的相位和時差問題得到很好的校正,為最終精確成像打下了扎實的基礎。
圖8 雙震源一體化處理效果
(1)可控震源與炸藥震源一致性處理中,不僅要做好相位、頻率的一致性處理,而且在復雜水網(wǎng)區(qū),靜校正處理在可控震源與炸藥震源的聯(lián)合處理中更為重要。
(2)復雜水網(wǎng)區(qū)的靜校正問題非常突出,在層析靜校正受限的情況下,依托微測井以及靜力觸探等資料,建立較準確的水網(wǎng)區(qū)近表層速度模型,能夠較好地解決可控震源與炸藥震源聯(lián)合處理中的靜校正問題,提高混采區(qū)的資料品質。
(3)在蘇北復雜水網(wǎng)區(qū),精細的表層結構調查就顯得尤為重要,它不僅是激發(fā)參數(shù)優(yōu)選的基礎,也是解決復雜水網(wǎng)區(qū)靜校正問題的基礎。