(中國石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 南京 210000)

0 引 言

溱潼凹陷是蘇北盆地東臺坳陷中部的次級凹陷，由北向南分為斜坡帶、深凹帶、斷階帶3個次級構造單元，斜坡帶由西向東進一步劃分為西斜坡、北斜坡、東斜坡。研究表明：西斜坡戴南組發(fā)育水下分流河道、河口壩等沉積微相，是尋找超覆尖滅型巖性油藏的有利層段(藍加達，2015)；西斜坡阜三段為三角洲前緣河口壩—遠沙壩沉積，被北東向、北北東向斷層切割，易形成構造-巖性油藏。西斜坡戴南組和阜三段儲層埋藏淺(<2 km)、物性好(南華1井阜三段儲層孔隙度為26.4%，滲透率為288 mD)，是效益勘探的重點目標，但儲層單砂體厚度薄(南華1井阜三段測井解釋油層0.9 m/層)、橫向變化快且尖滅方式各不相同，以地層超覆尖滅、地層巖性尖滅、構造-巖性等復雜圈閉為主，圈閉面積小(平均面積<0.5 km2),識別難度大。

實踐證明，巖性與構造-巖性等隱蔽油藏勘探需要較高的地震構造成像精度、保幅性及分辨率。

地震資料保幅性差會導致儲層預測結果不可靠，影響圈閉識別；地震資料分辨率低，則地層尖滅點識別及巖性圈閉邊界刻畫不準，影響圈閉描述與井位部署。

保幅處理旨在消除非地質因素造成的地震信號特性的變化，使地震信號特性的變化與地質因素的變化之間形成可預測的關系(張志軍等，2015),提高分辨率旨在保證資料保幅性及高信噪比的前提下，力求目的層分辨率的最大化。

國內外在提高分辨率、提升保幅處理方面開展了大量的研究工作(李忠效等，2018；蔣波，2020)，探討地表一致性預測反褶積、反Q濾波和近地表吸收補償?shù)确椒▽μ岣叩卣鸱直媛实淖饔?，以及保幅處理的重要性等方面的問題。但是，以往的研究主要針對提高分辨率或保幅處理的某一方面，缺乏提高溱潼凹陷地震資料保幅性與分辨率的具體處理方法的研究。

近年來，針對溱潼西斜坡戴南組和阜三段等目的層地震資料情況，探索了提高地震資料保幅性和分辨率的“雙高”處理技術及質量控制方法，有效改善了資料成像質量，指導了隱蔽油藏的勘探。

1 地震資料問題分析

溱潼凹陷西斜坡地震資料保幅性與分辨率的主要影響因素有下列3個方面。

(1) 該區(qū)歷時7年分4塊完成三維地震采集，采集因素差異大(表1)，不同期次數(shù)據(jù)的覆蓋次數(shù)、偏移距等觀測系統(tǒng)屬性，以及能量、頻率、信噪比等地震波的動力學特征差異大，連片融合處理的一致性問題突出，地震資料保幅和提頻處理難度大。

(2) 地表地貌復雜，城鎮(zhèn)、村莊、河流、養(yǎng)殖池等分布密集，地震激發(fā)和接收效果差異大，地震采集變觀和炮檢點位置偏離設計點位置，地震資料的均勻性、連續(xù)性變差。

(3) 原始資料中的噪音干擾強，主要有面波干擾、異常振幅干擾和隨機干擾，且層間多次波發(fā)育，67%的單炮信噪比<1，降低了地震資料信噪比，影響速度分析精度。

2 保幅與提高分辨率處理關鍵技術

2.1 保幅去噪處理

提高信噪比處理是根據(jù)信號與噪音在不同域的不同特性，從數(shù)據(jù)中分離或重建信號和噪音。難點在于保幅去噪，即對噪音壓制程度的準確掌握。

2.1.1 噪音分類 研究區(qū)原始地震資料中的噪音主要有下列4種。

(1) 面波干擾，具有能量強、頻率低(主頻<8 Hz)、速度低、衰減快、頻散等特點。

(2) 異常振幅干擾，具有能量強、隨機或近偏移距分布的特點。

(3) 隨機干擾，具有全頻帶、隨機分布、范圍廣等特點，主要為環(huán)境噪音。

(4) 部分單炮中存在大風天氣因素造成的高頻異常干擾。

2.1.2 噪音衰減 根據(jù)噪音特征，按照“先規(guī)則后不規(guī)則、先強后弱”的順序進行噪音衰減。

(1) 采用譜編輯法進行面波干擾衰減，即利用有效波優(yōu)勢頻帶范圍內均方根振幅的變化趨勢，對面波發(fā)育的低頻頻帶范圍內的均方根振幅變化趨勢進行修正，以衰減面波干擾。重點是查清面波的頻帶范圍及有效波的優(yōu)勢頻帶范圍。

(2) 針對隨機干擾、異常振幅干擾及高頻風噪干擾等不規(guī)則干擾，采用異常振幅衰減法，即利用不規(guī)則干擾和有效信號的振幅與頻率差異，在指定時間窗口內，通過中值濾波進行干擾波衰減，或對相鄰道進行插值后替換干擾道，該方法對炮集或共中心點道集處理效果較好。

主要參數(shù)為空間中值濾波窗口、頻帶窗口、門檻值：空間中值濾波窗口為參與運算的道數(shù)，通常為噪音道數(shù)的4倍，該值越大，去噪效果越明顯，但越易損傷有效波，且會增加運算時間；門檻值表示干擾道的振幅值超出窗口內振幅中值的倍數(shù)(潘軍等，2016)。通過實驗，優(yōu)選了相關處理參數(shù)(表2)。

溱潼凹陷地震資料品質評價結果表明，在面元邊長20 m、地震主頻35 Hz的前提下，地震資料信噪比>4時疊前偏移成像效果好，保幅性高，可識別斷距為20 m的斷層。去噪處理前地震疊加剖面上的目的層段信噪比=0.5，去噪處理后信噪比>4，為疊前偏移成像、提高分辨率處理奠定了基礎(圖1)。

此外，部分處理步驟會增強或產(chǎn)生一些噪音，如能量一致性處理會增強弱噪音能量，反褶積會產(chǎn)生低頻或高頻噪音，因此需在不同處理步驟后進行針對性的噪音壓制處理，保幅去噪處理貫穿整個處理流程。

表1 溱潼凹陷西斜坡三維地震采集施工因素對比

表2 溱潼凹陷西斜坡噪音分類及針對性去噪方法參數(shù)

圖1 去噪前后疊加剖面及信噪比對比Fig. 1 Stacked sections and signal-to-noise ratio comparison before and after denoising (a) Stacked section before denoising; (b) Stacked section after denoising; (c) Signal-to-noise ratio comparison

2.1.3 層間多次波壓制 溱潼凹陷地震資料表明層間多次波發(fā)育，其中鹽城組地層產(chǎn)生的多次波對目的層的影響最大。鹽城組地層埋深<600 m，以砂礫巖沉積為主，與下伏地層的波阻抗差異大，形成強反射系數(shù)界面，對地震信號有強屏蔽作用，同時產(chǎn)生強能量多次波。鹽城組砂礫巖地層縱波速度為2 000 m/s，與目的層地層縱波速度(2 400～2 500 m/s)差異小，導致多次波識別與壓制難度大。

研究區(qū)多次波特點：① 動校正后的CMP道集上，多次波因動校不足，中遠偏移距同相軸下搭，擾亂一次波；② 速度譜上，多次波的能量團在垂向上成串狀分布，速度約為2 000 m/s，隨時間、深度增加有增大趨勢；③ 疊加剖面上，由淺至深出現(xiàn)一系列產(chǎn)狀近似平行、反射特征相近的波組，其傾角約為鹽城組地層傾角的2倍(苑益軍等，2012)。

高精度Radon變換法可在τ-p域內較好地區(qū)分一次波與多次波，被廣泛應用于多次波壓制。由于溱潼西斜坡目的層內多次波與一次波的速度相近，無法做到不損傷一次波而壓制多次波(劉田田等，2020)，因此對其應用方案進行優(yōu)化，即改變在疊前偏移前壓制多次波的常規(guī)處理方式，采用兩步法進行多次波的壓制：① 僅對進行速度建模所需的CMP道集或CRP道集進行多次波壓制，使道集上有效波組更清晰，獲得的速度譜能量團更集中，進而提高速度模型精度及有效波成像質量，此步驟中的多次波壓制只輔助提高速度模型精度；② 對疊前偏移體偏處理獲得的所有CRP道集進行多次波壓制，提高CRP道集信噪比(圖2)，最終提高地震資料成像品質。此方案可有效提高CRP以及成果剖面信噪比和成像質量，同時最大程度保證資料保幅性，為準確成像及疊前反演提供良好的基礎。

圖2 多次波壓制前后CRP道集對比Fig. 2 Comparison of CRP gathers before and after multiple suppression(a) CRP gathers before multiple suppression; (b) CRP gathers after multiple suppression

2.2 一致性處理

一致性處理旨在消除非地質因素造成的地震波能量和頻率的空間不一致性，在溱潼西斜坡地區(qū)地震資料的處理中分別采用能量一致性和子波一致性處理。

2.2.1 能量一致性處理 由于球面擴散和大地吸收作用，地震波能量隨時間和偏移距的增大迅速衰減；同時，由于地表激發(fā)接收條件的變化，炮、道間數(shù)據(jù)一致性差；研究區(qū)4塊三維地震資料因采集因素差異導致能量存在差異。實踐表明，分3步進行能量一致性處理，即幾何球面擴散補償、地表一致性振幅補償和剩余振幅補償，可取得較好效果。

(1) 幾何球面擴散補償法符合地震波傳播理論，可補償?shù)卣鸩ㄔ诳v向上的能量衰減，其補償因子計算公式為：

(1)

式(1)中：G(t)為補償因子；vi(t)為炮檢距i處的均方根速度，m/s；t為雙程旅行時,s；v1為速度函數(shù)中的最小速度值，m/s，起歸一化作用。

將不同時間的振幅值乘以對應的補償因子，可較好地補償?shù)卣鸩ㄔ诳v向上的能量衰減，即

A(t)=G(t)A0(t)

(2)

式(2)中：A(t)為時間t處補償后的振幅值，A0(t)為時間t處補償前的振幅值。

該方法中速度的應用是關鍵，通常選擇剩余靜校正后的均方根速度場進行補償運算。

該方法中能量分析時窗的選擇至關重要，關系到獲得的補償因子是否合理。溱潼凹陷西斜坡地震處理中，將目的層所在時間窗口分別向上、向下拓寬500 ms作為能量分析時窗。

(3) 地震數(shù)據(jù)經(jīng)幾何球面擴散補償和地表一致性振幅補償處理后，仍存在一定的能量不均或振幅失真問題，需進行剩余振幅補償。剩余振幅補償方法較多，但多存在不保幅問題?？紤]到地表一致性振幅補償?shù)谋７詢?yōu)勢，通常在完成剩余靜校正處理后再次采用該方法改善能量不均衡的問題。

2.2.2 子波一致性處理 目的是提高子波一致性實現(xiàn)同相疊加，或壓縮子波提高地震垂向分辨率。為保證資料保幅性，運用地表一致性反褶積技術，適當拓寬其頻譜，但不進行子波壓縮處理。地表一致性反褶積處理較好地消除了地表差異對子波記錄的影響，增強了子波的橫向一致性，優(yōu)勢頻帶亦得到拓寬(圖3)。

圖3 地表一致性反褶積前后疊加剖面及頻譜對比Fig. 3 Stacked profiles and spectrum comparison before and after surface consistent deconvolution(a) Stacked profile before surface consistent deconvolution; (b) Stacked profile after surface consistent deconvolution; (c) Spectrum comparison of the target stratum

2.3 提高分辨率

研究區(qū)目的層砂體厚度普遍<10 m，前期處理資料主頻為20～25 Hz，理論上僅能分辨厚度>24 m的儲層，需提高地震資料分辨率。由于大地濾波作用，地震波傳播時迅速衰減，導致地震高頻部分信噪比低、能量弱。

反Q濾波技術能夠補償大地濾波造成的地震振幅和頻率衰減，可補償高頻信息、拓寬頻帶(嚴紅勇等，2011)。影響反Q濾波處理效果的主要因素有地震資料信噪比和品質因子Q。區(qū)內地震資料經(jīng)噪音壓制后信噪比較高(>4)，滿足要求。品質因子Q為描述地震波衰減的參數(shù)，反映了能量損耗的比率：Q值越大，介質的彈性越好，對地震波的衰減越??；Q值越小，介質黏彈性越大，衰減越大。獲取Q值有Q掃描法、李氏經(jīng)驗公式法、譜比法3種常用方法。

(1)Q掃描法：通過人工經(jīng)驗獲取Q值。該方法可人為控制Q值，但不能空變，資料信噪比難以控制。

(2) 李氏經(jīng)驗公式法(田樹人，1990)：通過李氏經(jīng)驗公式獲取Q值?；诖罅抠Y料得出Q與層速度vP的經(jīng)驗公式，可基于井資料獲取準確的層速度值,從而獲得準確的Q值。

(3)

式(3)中：vP為縱波速度值，無量綱。

(3) 譜比法：通過對地震數(shù)據(jù)目的層進行譜比分析，獲得空變的Q體，其Q值更精細，但對地震資料品質要求高。

芒沙村由于地處亞熱帶，降水較多，河流錯綜復雜，水資源充沛，并有南馬河流過，豐富的水資源不僅滿足了村民們基本的生活用水和農(nóng)業(yè)灌溉的需要，而且依托南馬河，建成了就有四級電站，其中有兩級電站在芒沙村，充分利用水力發(fā)電，基本滿足了村里的用電需要。

經(jīng)資料處理后，溱潼西斜坡地震資料信噪比較高，選用譜比法獲得空變的Q體進行反Q濾波處理，同時綜合利用鉆井資料、Q掃描法和李氏經(jīng)驗公式法對目的層的Q值進行質控，以獲得信噪比和分辨率平衡較好的地震資料。為確保反Q濾波處理過程不影響地震保幅性，轉變在CMP道集上進行疊前反Q濾波處理的常規(guī)思路，對CRP道集進行反Q濾波處理。

2.4 數(shù)據(jù)規(guī)則化

受采集中炮檢點變觀及多期次采集觀測系統(tǒng)差異的影響，溱潼西斜坡地震資料的采集面元、覆蓋次數(shù)、方位角、偏移距等屬性差異較大，導致偏移處理出現(xiàn)空間假頻、偏移噪音嚴重等問題?；谄ヅ渥粉櫢道锶~變換的五維規(guī)則化(5DMPFI)技術，綜合考慮地震數(shù)據(jù)5個維度(主測線、聯(lián)絡測線、炮檢距、方位角及時間)的信息對地震數(shù)據(jù)進行重構，可實現(xiàn)不同面元內炮檢距和方位角的規(guī)則分布，具有反假頻、防頻譜泄漏以及保幅性更高的優(yōu)點(劉田田，2021)。5DMPFI處理包括目標觀測系統(tǒng)設計及關鍵參數(shù)優(yōu)選兩方面。

(1) 研究區(qū)存在2種觀測系統(tǒng)(表1)，綜合考慮三維面積大小、原始數(shù)據(jù)品質，盡可能不產(chǎn)生新的物理點，優(yōu)選帥垛—唐劉三維觀測系統(tǒng)作為目標觀測系統(tǒng)。

(2) 5DMPFI處理中的關鍵參數(shù)為5個維度的窗口參數(shù)，其中偏移距和方位角窗口已通過目標觀測系統(tǒng)確定，時間窗口為數(shù)據(jù)處理所采用的時間采樣率(2 ms)，主測線窗口和聯(lián)絡測線窗口分別定義了2個方向上參與運算的數(shù)據(jù)道數(shù)，對重構道集質量、成像效果及計算時間影響大。經(jīng)大量實驗，主測線與聯(lián)絡測線窗口均選擇為21道。經(jīng)5DMPFI處理后，三維地震的空間均勻性、信噪比及成像質量得到明顯提高，滿足疊前偏移要求(圖4)。

圖4 五維數(shù)據(jù)規(guī)則化前后疊加剖面對比Fig. 4 Comparison of stacked profiles before and after 5DMPFI processing(a) Stacked profile before 5DMPFI processing; (b) Stacked profile after 5DMPFI processing

2.5 精細速度建模

速度模型是決定地震成像效果的關鍵。疊加速度模型的優(yōu)化主要通過速度分析與剩余靜校正交互迭代處理來實現(xiàn)。將動校正后CMP道集上反射波組是否校平、剩余靜校正量是否收斂到縱向采樣點(2 ms)范圍內作為速度精度的判斷標準。

疊前偏移速度模型的優(yōu)化主要通過速度調整與目標線疊前偏移交互迭代來實現(xiàn)。

(1) 將疊加速度平滑后作為疊前偏移的初始速度，并對其進行目標線偏移處理。

(2) 對偏移后的CRP道集進行反動校，計算其速度譜后拾取疊前偏移速度，采用該速度進行目標線偏移，檢查偏移得到的CRP道集上反射波組是否校平；若未校平則繼續(xù)進行迭代速度建模與目標線偏移的迭代，進一步優(yōu)化速度模型。經(jīng)多次迭代至CRP道集校平后，即獲得準確的疊前時間偏移速度模型。

3 保幅處理質量控制

地震保幅處理中需對每個步驟進行嚴格質量控制(張征等，2011)。

(1) 噪音衰減。若噪音殘差(噪音衰減前后的數(shù)據(jù)差值)及其疊加剖面中未包含有效信號，且噪音衰減后的單炮記錄和疊加剖面中目的層的振幅曲線及頻譜曲線未發(fā)生畸變或缺失，則認為噪音壓制過程保幅。

(2) 能量一致性處理。主要對比處理前后目的層或標志層沿層振幅曲線，二者相似程度越高，保幅效果越好。

(3) 頻率一致性及提高分辨率處理。首先確保未改變地震的極性和相位，然后對處理前后目的層的地震資料進行自相關，若子波主能量一致性強，主瓣寬度被壓縮，旁瓣幅度降低，則認為保幅性較好；若進行時頻分析處理前后的時頻譜變化不大，或處理后時頻譜上頻率沿時間方向均勻分布，則認為處理過程保幅。

(4) 偏移處理。速度模型精度是影響保幅性的重要因素。通常認為CRP道集剩余曲率越小則速度模型越精確，地震成像效果、保幅效果越好。

4 應用效果

利用上述處理方法，首先加強地震保幅處理質量控制，在此基礎上進一步提高分辨率，改善成像效果。加強保幅處理質量控制前后剖面對比結果(圖5)呈現(xiàn)下列特征。

(1) 前期處理未對資料保幅性進行嚴格質控，剖面圖上綠框內多套波組交叉，內幕波組與上下強反射波組之間產(chǎn)狀差異明顯，波組產(chǎn)狀與構造認識有較大出入；藍框內波組特征不清，橫向對比追蹤困難，存在多解釋性。

圖5 前期處理與新處理疊前偏移剖面及目的層頻譜對比Fig. 5 Pre-stack migration profiles and spectrum comparison of the target stratum by the old and the new processing methods(a) Pre-stack migration profile by the old processing method; (b) Pre-stack migration profile by the new processing method; (c) Spectrum comparison of the target stratum

圖6 前期處理與新處理資料沿目的層地震均方根振幅平面圖對比Fig. 6 Comparison of RMS amplitude plans along the seismic target spectrum by the old and the new processing methods(a) Plan by the old processing method; (b) Plan by the new processing method

(2) 加強保幅處理后的新處理剖面的波組特征清楚，綠框內多次波受到有效壓制，波組產(chǎn)狀與構造認識更吻合；藍框內地震振幅強弱變化與地層巖性變化一致，波組易于橫向對比追蹤。頻譜分析顯示，在未進行反Q濾波處理的情況下，新處理資料目的層頻帶由原10～50 Hz拓寬至8～55 Hz，說明保幅處理可有效保護地震資料頻率成分。

圖6為對新老資料沿目的層提取的均方根振幅屬性平面圖，圖6中任意線處新老資料的純波剖面(圖7)和頻率剖面(圖8)顯示：前期資料剖面橫向上存在能量、頻率突變，火成巖區(qū)域在平面、剖面上強振幅反射波組特征不凸顯；新處理資料的能量與頻率整體均衡、過渡自然、一致性高，地震頻帶得到拓寬，火成巖強振幅反射特征在平面和剖面上得到凸顯，均方根振幅平面屬性展示了豐富的細節(jié)與地質現(xiàn)象，表明保幅處理資料能較好地反映地質體的變化，為地震屬性分析及儲層預測奠定基礎。

對CRP道集進行反Q濾波處理，有效提高了地震資料分辨率，目的層主頻由25 Hz提升至35 Hz，有效頻寬由8～55 Hz拓展到8～75 Hz，反射信息更豐富，小斷層成像更清晰，斷點更干脆，地層尖滅現(xiàn)象更清楚，尖滅點位置易于識別(圖9)。

圖7 前期處理與新處理疊前偏移純波剖面對比Fig. 7 Comparison of pre-stack migration pure wave profiles by the old and the new processing methods(a) Profile by the old processing method; (b) Profile by the new processing method

圖8 前期處理與新處理資料頻率屬性剖面對比Fig. 8 Comparison of frequency attribute profiles by the old and the new processing methods(a) Profile by the old processing method; (b) Profile by the new processing method

圖9 提高分辨率前后剖面及目的層頻譜對比Fig. 9 Comparison of profiles and spectrum of the target stratum before and after enhanced resolution processing(a) Profile before enhanced resolution processing; (b) Profile after enhanced resolution processing; (c) Spectrum comparison of the target stratum

圖10 提高分辨率處理前后的測井合成記錄與地震剖面疊合顯示及相關系數(shù)對比Fig. 10 Comparison of log synthesis record and seismic profile superposition display andcorrelation coefficient before and after enhanced resolution processing(a) Post-stack display of synthetic records and the old seismic profile in Well C4b and correlation coefficients; (b) Post-stack display of synthetic records and the new seismic profile in Well C4b and correlation coefficients

采用35 Hz雷克子波與測井資料制作合成記錄，圖10為其與地震剖面疊合對比圖(圖10)顯示，新處理資料的井震吻合度高，目的層段的井震相關系數(shù)平均值由0.26提升至0.73。

通過新處理資料的精細解釋與儲層反演，在研究區(qū)發(fā)現(xiàn)了一系列巖性、構造-巖性圈閉，在陳家舍—帥垛地區(qū)探明的戴南組優(yōu)質儲量>400萬t，在南華、吉溝、陳家舍3個地區(qū)發(fā)現(xiàn)了阜三段有利構造-巖性油藏分布區(qū)帶。

5 結 論

(1) 地表條件復雜、多期次采集因素差別大、噪音干擾、地震波傳播中的吸收衰減及目的層間砂泥巖薄互層的反射系數(shù)較小等特征，導致溱潼凹陷西斜坡戴南組和阜三段地層地震資料保幅處理難度大、分辨率低。

(2) 針對溱潼西斜坡戴南組和阜三段的巖性、構造-巖性隱蔽油藏，建立以保幅去噪、一致性處理、數(shù)據(jù)規(guī)則化及精細速度建模等為主的保幅處理流程并優(yōu)選相關參數(shù)，提高了資料信噪比與保幅性；針對CRP道集開展反Q濾波處理，在保幅基礎上提高了目的層地震資料分辨率。

(3) 在噪音衰減、振幅補償、提高分辨率、速度建模等關鍵環(huán)節(jié)，建立保幅評價與質量控制方法體系，確保處理成果的保幅性。

(4) 新處理資料目的層間反射信息豐富，信噪比更高，地層接觸關系清楚，井震吻合程度高；地震能量、頻率一致性好，地震資料波組產(chǎn)狀、振幅變化與地質認識吻合；目的層地震主頻提高了5～10 Hz，頻帶拓寬了10～20 Hz，分辨率明顯提高，小斷層、地層尖滅點的識別能力提升。

通過對“雙高”處理資料的解釋應用，發(fā)現(xiàn)了一批巖性、構造-巖性圈閉，經(jīng)勘探驗證取得了重大突破。