逆時深度偏移處理技術在塔里木盆地塔北牙哈地區三維地震資料處理中的應用

苗青，羅日升 （中石油塔里木油田分公司勘探開發研究院，新疆 庫爾勒841000）

郭禮平 （北京銳浪石油技術有限公司，北京100085）

吳梅蓮，袁源 （中石油塔里木油田分公司勘探開發研究院，新疆 庫爾勒841000）

圖1 理論模型反應各種深度偏移效果

疊前深度偏移方法目前常用的有3種，即克希霍夫積分法、單程波疊前深度偏移法和逆時深度偏移法［1～6］。克希霍夫積分法為一次反射波成像，原理為分解旅行時算法，包括最小走時、程函方程、波前重建等。其優勢為能夠適用不規則采集數，偏移傾角可達90°，運算速度快，可以任意選擇成像目標，可作速度分析；其不足為射線近似，存在走時計算問題，不能解決多路徑問題，偏移成像精度稍差，偏移噪聲較重，保幅性差，不能適應速度橫向劇烈變化地區。單程波疊前深度偏移即波場外推求解單程波方程。其優勢為保幅性好，速度較雙程波快；其不足為波場分解近似，存在高陡構造成像問題，且不能做速度分析。逆時深度偏移為雙程反射波成像，原理主要是震源波場正向外推接收波場逆時反向外推。其優勢為不對方程近似處理，沒有傾角限制，保幅性好，適應任意變速，復雜構造條件下成像精度高；其不足為運算速度慢，目 前 不 能 做 速 度 分 析［3，4，7］。理論上逆時深度偏移處理較克希霍夫積分法、單次波疊前深度偏移更能有效解決地下復雜成像問題。從模型效果 （圖1）上看，逆時深度偏移效果最好，單程波疊前深度偏移效果次之，克希霍夫積分法效果最差。

1 偏移速度場的建立

1．1 建立速度場的主要思路

以時間域的非對稱走時kirchhoff疊前時間偏移為主要手段建立精確的時間域均方根速度場，將該速度場轉換成深度域層速度場，再采用快速多次迭代逆時偏移的方法進行精細調整深度域層速度場，以逆時偏移的道集拉平及偏移效果為準則建立最終用于逆時偏移的速度場。因此，疊前時間偏移成為疊前深度偏移 （逆時偏移）處理流程中的關鍵環節。在整個處理過程中，疊前時間偏移的運算速度及偏移效果是后續逆時偏移順利完成的基礎。整個過程交替求取 “均方根速度→層速度→均方根速度→層速度”，該處理流程的最大特點是不用建立地質模型，建模效率高［2，8，9］。

1．2 建立速度場的方法

1）疊前時間偏移求取準確的均方根速度。在基本處理工作完成的基礎上，采用基于 “GPU／CPU協同并行計算的非對稱走時kirchhoff疊前時間偏移”實現高質量、高運算速度的疊前時間域偏移方法，建立均方根速度場。該求取時間域均方根速度的方法有多種輔助手段監控，如道集拉平、不同百分比速度掃描、多次迭代修正等，求取適合研究區的速度場。該方法使得速度解釋的結果多解性減少，可得到較精確的均方根速度模型。

與疊前深度偏移相比，疊前時間偏移對速度的敏感度小，可以較容易地求取均方根速度。非對稱走時kirchhoff疊前時間偏移方法考慮了構造傾斜和其他橫向速度變化的因素，因此利用該疊前時間偏移的道集進行速度分析更容易、更可靠、更準確，求取的速度精度更高；再加以多次迭代循環來逐步優化均方根速度模型。

速度建模應注重交互速度分析和質量監控。交互速度分析是建好速度模型的基礎，在速度分析時，首先根據速度分析點對應于剖面上的位置，判斷速度的大小和變化趨勢，然后分析相應的道集和速度譜，判斷是否是假聚焦和是否為有效信號 （如多次波等）。速度的準確與否有以下2 點參考依據：①CRP （共反射點）道集拉平，根據速度迭代前后的CRP道集可以看出，當速度更為準確時，CRP道集同相軸更加平直，信噪比提高；道集信噪比的提高反映在疊前偏移剖面上表現為信噪比提高，斷層成像更加清楚，能量的聚焦更好，深層復雜部位的成像效果得到改進；②注重層速度的變化，使速度變化符合地質規律；通過多次速度迭代獲得研究區較為準確的成像速度，速度準確后，構造成像更加合理、真實，速度場的空間變化更加符合地下構造的變化規律。

2）求取層速度模型。顯示對比全部目標線的CRP道集，達到 “校平”的條件后，將均方根速度插值成均方根速度場體，然后將其轉換成層速度場體。

3）層速度模型的優化。將疊前時間偏移求取的層速度模型作為初始的層速度，進行深度偏移，得到深度域的偏移道集；將深度域的道集轉換到時間域，再進行速度分析；并進行多次迭代，迭代的過程采用先淺層后深層調整速度的方法，初次偏移適當減小孔徑及深度延拓等參數，當滿足速度分析的條件時，逐步加大偏移孔徑、偏移深度等參數，完成多次三維逆時偏移，實現 “逆時偏移掃描”。從淺入深，逐層掃描，修正速度模型，多次重復該過程，即疊前深度偏移掃描相結合確定速度模型。

4）標定井資料。參考井資料和前期解釋成圖的速度場，對速度場進行部分必要調整，確定最終速度場。

2 逆時偏移實現步驟

逆時偏移處理過程劃分為6個步驟：①人工震源向下延拓求解某深度波場；②地表接收數據向下延拓求出相同深度波場；③對步驟①、②結果按成像條件進行成像，通常采用乘法成像條件，即2個波場時間對齊后相乘然后相加，完成該運算即完成一炮的逆時偏移成像；④所有炮執行上述步驟即完成了全工區的逆時偏移成像；⑤數據合并，對所有單炮的成像數據體，按相同的地下位置進行抽道集，則形成共成像點道集，該道集通常稱為CIG （common image gather）（圖2）；⑥集處理，包括必要的切除、層校正等處理，然后疊加。

圖2 偏移數據體合并

3 應用效果

3．1 技術應用背景

2005～2006年，塔里木油田分公司在牙哈地區重新采集了三維地震數據，2006年應用疊前時間偏移技術完成處理，根據該成果所鉆井的層位預測結果與實鉆結果誤差較大。2009年，重新處理后的地震資料仍存在構造解釋成果與生產動態不一致的問題，從牙哈1井區的xx1井的鉆探和生產情況看，xx1斜井靶點應位于牙哈斷層的上升盤，但在疊前時間偏移剖面上，無論怎樣解釋均處于下降盤，地震解釋與生產情況不符合 （見圖3）。牙哈地區受牙哈大斷裂影響，斷層上、下盤速度變化大，疊前時間偏移無法實現斷層準確歸位；而逆時深度偏移為雙程反射波成像，其特點是震源波場正向外推接收波場逆時反向外推，不對方程近似處理，沒有傾角限制，保幅性好，適應任意變速、復雜構造條件下的成像。

圖3 過xx1井疊前時間偏移與逆時深度偏移地震剖面對比

3．2 效果分析

1）逆時深度偏移成果斷層歸位準確，斷層和構造高點整體南移：①淺層底砂巖頂面大斷層南移130～360m，相應的構造軸線南移，地層產狀與2014年完鉆的xx1井、xx4井傾角測井一致；②寒武系潛山頂面斷層較時間域剖面斷層 （圖4中的黑色線條）往南偏移180～450m，新、舊斷裂 （圖4中的紅色線條與黑色線條）的展布方向一致；③構造高點南移，從xx3井區潛山頂面解釋成果 （疊前時間偏移與逆時深度偏移成果圖）（圖5）上看，xx3井區構造高點向南偏移220m。

圖4 疊前時間偏移與逆時深度偏移斷層疊合對比

2）逆時深度偏移處理成果能合理解釋xx1井鉆探情況，靜態與動態符合。

3）xx3井在寒武系潛山頂面發育4m 油層，試油獲日產油4．76m3，日產氣5798m3，根據逆時深度偏移成圖結果 （圖5 （b）），xx3井位于背斜低部位，其背斜圈閉面積為2．6km2，幅度40m，塔里木油田分公司采納了該井向高部位側鉆的建議，靶點段設計為A1－B1段；而根據以往構造圖部署的A－B 點則位于相對較低位置 （該方案未實施）。

4）牙哈地區xx5 井區潛山為已開發油藏，根據逆時深度偏移成果，寒武系潛山圈閉面積20．57km2，幅度170m，高點海拔－4750m，含油面積7．97km2，幅度139m，高點海拔－4750m，圈閉面積較舊成果增加3．77km2，構造高點南移280m，含油面積增加3．12km2，含油高度增加20m，新增含油面積主要在南部 （圖6）。按單儲系數0．85計算，資源量增加380×104t。

5）牙哈xx6井背斜為2013重新落實的圈閉，面積4．08km2，幅度85m，高點海拔－5005m，圈閉面積較舊成果增加3．23km2，幅度增加45m，構造高點和斷層南移230m。該圈閉上加深鉆探的xx6井在寒武系獲得油氣突破，滾動新增含油面積1．51km2。該井2013年11月19日開鉆，2014年2月18日完鉆，完鉆層位為上寒武統丘里塔格下亞群，揭開潛山123m，巖性為白云巖、含灰白云巖。完井測試6029～6035．69m，油壓11．72MPa，日產油39．2m3，日產氣11069m3。

圖5 牙哈地區xx3井區疊前時間偏移與逆時深度偏移潛山頂構造對比

4 結語

在塔里木盆地塔北地區，速度橫向變化大，整體表現為速度由北向南變低，從理論上構造高點及斷層位置應向南位移。該區地質條件復雜，斷裂發育，速度變化劇烈，雖然經過多方面的處理技術改進，疊前時間偏移成像效果基本沒有提高，即疊前時間偏移已經不能滿足復雜地區資料的成像要求。近年來開展的逆時深度偏移從成像精度、成像效果方面都較疊前時間偏移有明顯改善。經過逆時深度偏移處理后，成像效果明顯改進，構造形態、斷裂展布與井資料符合，在井控條件下，深度誤差控制在30m 以下，滿足了地質任務要求。

圖6 牙哈地區xx5井區疊前時間偏移與逆時深度偏移潛山頂構造對比

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