南海東部碳酸鹽巖疊后地震數據匹配處理

朱四新 陳 輝

(1.成都理工大學;2.中海油能源發展股份有限公司特普公司)

目前,南海海域珠江口盆地東沙隆起珠江組碳酸鹽巖(生物礁、灘)儲層的油氣勘探取得突破性進展,反映出沉積相和儲層的發育分布特征對油藏的形成起了重要的作用。為了提高東沙隆起碳酸鹽巖沉積相,特別是礁、灘相的發育規律及儲層特征的研究精度及水平,針對碳酸鹽巖(灰巖)頂、底及基底這3個目的層,搜集了位于珠江口盆地碳酸鹽臺地多期發育、碳酸鹽巖儲層非均質性強的所有疊后地震資料進行連片構造解釋。由于這些地震資料是不同年度采集的,地震儀器、檢波器、震源、地震地質條件以及施工方法參數等不盡相同,資料所反映的頻率特征、有效地震反射信息的強弱特征存在較大的差異;同時,由于不同年度的資料在處理中所用的參數也不相同,造成資料品質差異較大,很難滿足解釋人員在沉積相、構造研究等方面的需要[1]。因此,必須解決大面積二維、三維地震數據匹配處理的問題,為下一步尋找有效的碳酸鹽巖儲集體和預測有利儲層分布打下良好的基礎。

1 研究區地震數據基本情況

本次匹配處理的地震數據資料大約12000 km(包括三維采集數據按航行線方向抽出的二維測線),包括24個二維采集年度、4個三維采集年度,以及不同年度不同處理批次的資料,數據基本情況見表1,測線位置關系如圖1所示。表1中最后一行為三維采集數據,其它為二維采集數據。匹配處理提供數據有純波剖面、成果剖面,部分數據噪音嚴重。

表1 研究區匹配處理數據基本情況統計表

圖1 研究區地震數據導航測線圖

針對在珠江口盆地尋找有效的碳酸鹽巖儲集體這一目的,確定了匹配處理要達到的目標:目的層段為碳酸鹽巖地層;以三維測線為主進行匹配處理;要求對能量、相位(包括閉合差)、頻率(爭取頻率高一些)進行匹配與修飾處理。

2 匹配處理的整體思路、步驟及主要技術措施

2.1 整體思路與步驟

對研究區測線及測網進行綜合統計、分析發現,不同年度、同一年度不同批次處理的資料存在能量差、時差以及匹配處理數據頻率范圍差異大等問題,并且 1979、1984、1986、1988、1992、1995 等年度及T14、L INE、I8等批次二維測線與 HZXJ三維區塊測線相交。針對上述情況提出了數據匹配處理的整體思路:首先對同一年度不同批次數據進行能量、頻率等匹配處理;然后對重點區域(與 HZXJ三維區塊測線相交的區域)數據進行匹配處理;最后對二級區域數據(不與 HZXJ三維區測線直接相交,但與和三維測線相交的二維測線相交的年度資料)進行匹配處理。

根據上述匹配處理思路,確定了如下匹配處理步驟:①通過導航計算相交線之間的交點坐標位置;②根據交點位置,左右二邊各取100個CDP生成交點剖面;③對同一年度交點剖面進行時差、頻率、能量匹配統計分析;④對不同年度交點剖面進行時差、頻率、能量統計分析;⑤對匹配數據交點剖面進行匹配分析,首先針對重點區域,再擴展至二級區域,對匹配數據進行質量控制。

2.2 主要技術措施

分析認為,消除不同剖面在頻率特征和能量特征上的差別是匹配處理中的主要技術難題,而對于剩余多次波干擾、深部構造層(下構造層)地震反射能量較弱、信噪比低、同相軸連續性較差、地質結構特征不明顯等問題,現在已有較成熟的技術手段,相對而言容易解決。在能量補償、頻率補償的處理過程中,不但要考慮時間域的補償,而且要在空間域開展匹配調整工作,統一不同測網、不同剖面中有效反射的頻率特征和振幅特征,提高匹配精度,改善地震剖面品質。

2.2.1 能量匹配

由于連片各區塊海水深度不同和資料采集方法的差異,造成區塊間地震資料炮間能量及道間能量差異很大,這種能量差異給南海東部碳酸鹽巖目的層連片解釋帶來很大影響,必須采用一致性振幅補償技術來消除各種因素引起的區塊內振幅差異和區塊之間的整體振幅差異。以往的地震資料能量匹配處理工作大部分是在疊前數據上進行,在多個平面內(共炮、共道及共偏移距道集)對炮記錄進行合理有效的振幅補償,基本可以恢復由于波前擴散、激發、接收點差異(一致性問題)及反射和透射損失引起的地震波在時間、空間上的衰減。而本次匹配的數據都是疊后數據,為使疊后數據更真實地反映碳酸鹽巖地層的巖性變化,減小后續巖性處理的多解性,使剖面振幅變化較真實地反映地下能量分布,對疊后數據也要進行進一步的振幅調整。針對研究區域相關疊后資料,首先對地震剖面從縱向上統計疊后數據每一道從淺到深的振幅值;然后統計能量衰減后出現的異常值;最后進行綜合能量分析,并根據不同年度和同一年度不同批次處理的能量水平差異和側重年度(重點區域)能量水平進行整體能量均衡調整匹配。

所制定的能量匹配策略主要為:①統計均衡HZXJ三維區所有的測線;②對重點區域資料進行能量匹配,在相交的位置處按時窗對采樣點進行均方根值統計,將統計結果應用到重點區域測線能量計算中;③二級區域向重點區域能量延伸匹配。

圖2示出了研究區典型地震剖面數據能量匹配前后對比,可以看出能量均衡處理效果較好。

圖2 研究區典型地震剖面數據能量匹配前后對比

2.2.2 頻率匹配

頻率補償一般是在時間域開展的,即只在單條剖面的炮集上作時間域的頻率補償,而極少考慮空間域的頻率變化(相鄰但為不同年度采集的剖面之間的地震反射頻率變化特征)。由于采集時間、采集技術、采集方法的不同,使得本次連片處理區域不同區塊地震資料在不同空間區域分布位置上的頻率特征存在很大差異,因此本次匹配處理在對南海東部碳酸鹽巖目的層作時間域補償的同時,又進行了空間域的頻譜調整。在對各個年度匹配處理數據進行頻率調查后發現,同一處理年度地震資料的主頻基本處在同一范圍內。因此,制定的頻率匹配策略主要為:以 HZXJ三維區地震資料主頻為參照,對重點區域數據頻率進行頻率匹配后,再向二級區域外推進行數據頻率匹配。

從頻率匹配前后對比結果(圖3)來看,匹配前碳酸鹽巖(灰巖)頂、底及基底這3個目的層頻率差異比較大,匹配后3個目的層剖面的頻率較一致。

2.2.3 時差匹配

本次數據匹配處理中不同年度和同一年度不同批次數據都存在時差問題,時差無規律,較復雜。因此,制定的時差匹配策略主要為:

(1)在交點剖面圖上按年度對測線進行時差分析。

(2)首先對年度內的測線按交點位置進行時差分析,結果表明沒有時差的測線(重點區域)占大多數;然后將小部分測線時差向同年度大多數測線看齊,進行一個整體的時移來達到時差的匹配[2]。

(3)匹配完各個年度之間的時差后,以 HZXJ三維為參考,重點區域測線時差按年度整體通過時移的方式向 HZXJ三維校正時差;然后再延伸至二級區域。

3 匹配處理效果

本次研究區共計對394條測線進行了能量、頻率和閉合差的匹配處理,基本達到了如典型地震剖面(圖4)的處理效果,在碳酸鹽巖目的層拼接處,相位、能量、頻率、波組特征有較好的一致性,為下一步連片構造解釋提供了很好的資料處理基礎。

另外,為了驗證頻率匹配的可行性,在匹配處理的同時,根據已有井數據進行合成記錄標定來證明頻率匹配的合理性。首先在拓頻后的地震數據上提取統計子波(圖5),再與已有井數據(HZ28-4-1井,標定時只作整體時移,未作拉伸壓縮調整)做合成地震記錄。

從合成地震記錄拓頻前后的對比(圖6)可以看出,頻率匹配調整之后分辨率得到了提高,與合成記錄對應較好,拓頻結果真實可靠。

4 存在問題與建議

本次匹配處理主要是針對南海東部碳酸鹽巖(灰巖)頂、底及基底這3個目的層,研究區匹配數據范圍廣、年度多,并且不同年度、同一年度不同批次處理的資料存在能量差、時差、匹配處理數據頻率范圍差異大等問題。針對本次處理目標的特點,采用上述的關鍵技術可有效地提高這3個目的層的地震反射頻率,達到向高分辨率匹配的目的;可使不同年度地震剖面同時段地震反射能量達到最佳匹配,從而滿足解釋人員開展構造和沉積相研究的需要。然而,由于采用的匹配處理原則是先匹配好與 HZXJ三維相交的重點區域,在匹配之前先對不同年度不同批次處理的數據進行匹配,再擴展至二級區域,由此存在如下問題:①重點區域測線數據匹配好;②二級區域測線數據匹配較好;③其他區域測線由于不好選擇參照物會產生少許誤差。因此,建議針對這部分測線先在解釋工作站里對碳酸鹽巖頂層進行解釋,然后按解釋的層位進行追蹤拉平,這樣就對這部分測線的時差進行了微調,可以更好地滿足針對碳酸鹽巖進行連片解釋的需要。

致謝:本項工作得到了中海石油(中國)有限公司深圳分公司研究院汪瑞良物探總師、曾驛高級工程師等的大力幫助和技術指導,在此表示衷心感謝。

[1] 陸基孟.地震勘探原理[M].東營:石油大學出版社,1993.

[2] 金之鈞,龐雄奇,呂修祥.中國海相碳酸鹽巖油氣勘探[J].勘探家,1998,3(4):66-68.