逆時偏移技術在南陽凹陷白秋-馬店地區的應用

張建成,朱新宇,鐵迎春

(中國石化河南油田分公司物探研究院，河南鄭州 450046)

逆時偏移技術在南陽凹陷白秋-馬店地區的應用

張建成,朱新宇,鐵迎春

(中國石化河南油田分公司物探研究院，河南鄭州 450046)

摘要：以提高復雜斷塊地質構造的成像精度為目的,通過高精度疊前去噪技術提高原始資料的信噪比,為速度建模和逆時偏移提供高質量的數據道集；建立與地下地質情況相匹配的地質模型與速度模型,根據南陽凹陷白秋-馬店地區的資料特征提取適合于該地區的逆時偏移計算參數，保障逆時偏移處理的成像精度。對白秋-馬店地區實際資料的逆時偏移成像處理以及成果解釋研究表明，逆時偏移技術在改善復雜斷塊構造地區的成像精度具有良好的應用效果。

關鍵詞：南陽凹陷；白秋-馬店地區；復雜斷塊；逆時偏移；速度建模；網格層析；參數優化

南陽凹陷白秋-馬店地區是典型的復雜斷塊構造探區，斷層復雜，構造破碎，橫向速度變化劇烈,常規的疊前時間偏移難以對此復雜構造實現精確成像。逆時偏移成像技術是在全聲波波動方程延拓震源波場和檢波點波場進行的，結合了傳統Kirchhoff方法和單程波波動方程方法的優點；其疊前成像不受偏移傾角和偏移孔徑的限制，成像精度高、斷層歸位準確,對地層復雜構造和速度變化適應性好，是復雜斷塊和復雜地質構造精確成像的理想手段[1-2]。

逆時深度偏移是一個解釋性的處理過程，遵循了地質與地球物理相結合及地震資料處理與解釋一體化的指導思想。要做好逆時深度偏移成像工作，除了要求有高精度的逆時偏移算子外，還需要有與地下地質情況相匹配的速度模型和能正確反映地下地質情況的信噪比較高的原始地震數據。

1疊前提高信噪比處理

1.1相干噪音衰減方法

常規的地震資料處理方法，為了提高地震記錄信噪比，采取的方法對有效信號進行了某些改造，使有效信號失真，造成分辨率降低。Canales最先提出了用f-x域預測濾波消除隨機噪聲的方法,就是一種對有效信號改造很小的去噪聲的方法，很好地解決信噪比與分辨率之間的矛盾，實用性很高。

反射波同相軸在f-x(頻率-空間)域具有空間可預測性，而隨機噪聲是不可預測的；據此可設計求出每個頻率上的預測濾波算子，再把預測濾波算子分別作用于對應的每一空間方向數據系列，便可預測出相干信號，壓制隨機噪聲。預測是通過橫向預測，在多道之間進行的。此方法對高斯分布的隨機噪音有很好地消除效果。

1.2局部奇異值分解法提高地震數據的信噪比

奇異值分解是以相干性為基礎的技術，它能增強信號和壓制噪聲，已在地震勘探中有不同的應用，但主要是在總體規模上。現在，把它局部地應用于隨時間和偏移距變化的相干同相軸來改善未疊加的地震資料的信噪比。本方法首先從含噪聲的輸入地震剖面提取一個數據窗，然后應用傾角控制所提取的數據，把相干同相軸橫向排成直線，用奇異值分解來增強這些同相軸。輸出數據被移動回到它們原來的位置，構制一個局部凈化的剖面。通過輸入剖面重復這個過程，就得到了一個高信噪比的新地震剖面。窗口沿時間和空間方向移動以覆蓋整個輸入剖面，為了消除邊緣人為噪聲，確定一個有比例的重疊。

2深度域速度模型建立

2.1初始速度模型的求取

在資料處理過程中，先進行常規時間域速度分析，從而得到時間域疊加速度模型，把分析得到的疊加速度當成初始均方根速度，對目標線進行疊前時間偏移，從而得到時間域的CRP道集，由時間域速度分析得到的初始均方根速度不準確，所以CRP道集上的同相軸一定會存在剩余時差。按照偏移后CRP道集上的炮檢距一致原則，從而對剩余時差再作速度分析就得到了剩余均方根速度。依據Dercgowski循環的理論，對偏移速度進行多次循環迭代求得修正速度，直到最佳偏移成像效果為止，求得精確的均方根速度，利用約束層速度反演方法反演，就可以求得瞬時層速度體。處理步驟分以下幾個階段:

(1)調查工區速度的變化規律。在對有效信號的優勢頻帶進行調查，在優勢頻帶疊前預處理后進行速度分析參數測試，速度分析按密度250 m×250 m進行速度分析，經過速度分析與剩余靜校正迭代獲取準確的疊加速度。

(2)疊后偏移速度場建立。將最終疊加速度進行調整，平滑后作為疊后時間偏移的初始速度場，進行疊后偏移，根據偏移結果調整偏移速度。

(3)解釋人員將疊后時間偏移的數據體在解釋工作站進行簡單解釋，了解工區的構造格局，對疊加速度場進行調整，進行目標線250 m×250 m偏移，目標線與速度分析迭代。在構造復雜，地層產狀陡部位，加密速度分析網格進行速度拾取。采用逐點速度分析方法，通過自動剩余速度拾取模塊拾取CRP道集的剩余時差，建立剩余時差與速度的關系量，然后通過CVI約束速度反演得到新的速度模型。構造復雜部位速度場復雜，成像不理想部位局部進行增量百分之零點五疊前時間偏移速度掃描，進行個別調整。

(4)疊前時間偏移后，以拾取的最終疊前時間偏移速度場為初始速度函數，用一系裂速度函數進行剩余動校，并將動校后的道集疊加，選取最佳效果的速度。

(5)疊前時間偏移數據體解釋，追蹤主要目標層，建立全區的時間域地質模型，對疊前時間偏移的速度場進行調整，計算瞬時層速度，利用時間域構造模型與瞬時層速度計算時間域沿層層速度，利用沿層層速度與時間域構造模型建立深度域構造模型，將沿層層速度充填到深度構造模型建立初始疊前深度偏移速度場。

2.2速度模型的優化

依據剩余延遲速度分析得到的瞬時速度體，很可能存在一些局部速度誤差，要進行微調處理。進行層析成像速度模型優化，優化后建立新的深度域構造模型及深度域速度模型，經過多次迭代獲得最終疊前深度偏移速度模型及構造模型[3-4]。

3逆時偏移計算參數優選

逆時偏移的一個重要環節是震源波場的正向延拓，這就要用到一個震源子波，而地震子波的準確性對提高剖面的分辨率以及逆時偏移成像效果有重要的作用。傳統的逆時偏移采用雷克子波，這樣使用比較簡單方便，但顯然與真正的子波相差較大，而且雷克子波還具有頻帶窄的天然理論缺陷。

針對白秋地區的地震資料進行3種子波的測試，子波測試的標準是：①零相位，非零相位的子波會導致成像深度錯動；②頻帶較寬，頻譜比較平坦，這樣相關成像時子波的頻譜不會影響數據的頻譜；③在滿足上述條件的基礎上，延續時間要短，延續時間短的子波有較好的計算效率。

在子波選取時測試了三種子波的成像效果以及頻率特性，它們分別是Richer子波、Ormsby子波和Klauder子波，根據實驗測試結果可以看出，寬頻的Ormsby子波和Klauder子波在成像方面更有優勢，可以很好的保護地震數據的頻譜。同時根據南陽凹陷白秋-馬店地區地震資料的特點及地震成像的要求，進行逆時偏移參數優化,在面元大小、偏移孔徑、深度網格參數、延拓步長等方面進行仔細測試分析，得到適合該地區最優的逆時偏移計算參數進行逆時偏移成像處理(表1)。

表1　白秋地區逆時偏移計算參數表

4應用效果

通過白秋-馬店地區滿覆蓋200 km2逆時偏移成像處理，從偏移成果剖面對比、切片對比、相干體對比，相比于常規的疊前時間偏移處理，逆時偏移成果剖面在斷塊成像方面精度更高；斷裂和高陡構造成像有所改善，斷裂更加清晰(圖1)。通過構造圖與鉆井分層對比分析認為,剖面成像精度有了一定程度的提高,在解釋的4個層位上，井的分層與地震層位吻合的程度較高；深度誤差±2%。經對鉆井、地震分層詳細對比，對4口井12個斷點數據進行了斷點誤差分析，已劃分斷層的符合率為90%以上。

圖1　Kirchhoff深度偏移成果(左)和RTM成果(右)

5結論與認識

采用雙程波波動方程的逆時偏移成像技術是目前理論最完整、成像精度最高的疊前深度偏移成像方法，它具有相位準確、成像精度高對高陡傾角適應性強等優勢；逆時偏移作為目前精度最高的地震成像技術對輸入的疊前數據和速度模型依賴性比較強，要求較高信噪比的輸入數據和與地下地質構造匹配較高的速度模型。

參考文獻

[1]劉定進，周云何.高精度屏算子地震偏移成像方法研究[J].石油物探，2010，49(6)：531-535.

[2]張慧宇，劉路佳.GPU提速疊前時間體偏移技術[J].物探化探計算技術，2011，33(5)：568-571.

[3]張敏，李振春.偏移速度分析與建模方法綜述[J].勘探地球物理進展，2007,30(6)：421-427.

[4]李慧，成德安.網格層析成像速度建模方法與應用[J].石油地球物理勘探，2013,48(增刊1)：12-16.

編輯：吳官生

文章編號：1673-8217(2016)01-0069-03

收稿日期：2015-10-12

作者簡介：張建成，工程師，1966年生，2011年畢業于中國石油大學(華東)資源勘查工程專業，現從事地震資料處理工作。

中圖分類號：P631.443.4

文獻標識碼：A