魏崗-官莊地區復雜斷塊群成像方法研究與應用

聶明明 司衛 商建立

魏崗-官莊地區復雜斷塊群成像方法研究與應用

聶明明 司衛 商建立

在南陽凹陷，魏崗-官莊地區的主要構造特征是復雜多樣的斷鼻斷塊圈閉，石油大多都分布在鼻狀構造的軸部及斷層的遮擋部位，而復雜斷鼻斷塊的成像精度對受構造控制油藏的勘探至關重要。本文以魏崗-官莊地區新采集的三維地震資料為主要研究對象，同時收集礦區以往三維地震資料，與本次采集資料進行融合處理，目的是提高該地區復雜斷鼻斷塊的成像精度。通過采用分步、分域的組合去噪、相位校正、子波匹配及五維插值等一系列高精度三維融合處理技術處理后，疊加剖面的信噪比得到提高，能量得到增強，同相軸連續性變得更好，并且有效避免了空間假頻現象。通過疊前數據規則化技術、疊前數據能量調整技術、高密度速度分析技術及克希霍夫疊前時間偏移技術提高了該區地震資料偏移成像的精度，主要目的層地震反射特征清楚，斷塊、斷鼻構造清晰可靠，為下一步地震資料解釋提供了有力依據。

南陽凹陷魏崗-官莊地區構造劃分上位于南襄盆地南陽凹陷北部斜坡帶，該區主要構造形態為復雜多樣的斷鼻斷塊圈閉，多數油藏都分布在鼻狀構造的軸部及斷層對油氣的遮擋部位。因此，如何提高地震資料的成像精度，落實復雜斷鼻斷塊構造，對于該區的勘探有重大意義。本文試圖利用新采集資料結合目前新的處理技術方法、技術思路，整體提高該區地震資料的疊前成像品質，為落實該區復雜斷鼻斷塊提供可靠的依據，推進我油田勘探事業的發展。

高精度三維融合處理

受油田中心生產生活區采集禁炮的影響，中心礦區無法放炮，僅布置排列。雖然采集上也采用以道補炮，礦區變觀，同時礦區進行特觀設計，排列采用32線240道覆蓋礦區，但是淺層缺口仍然較大，深層覆蓋次數仍然較低，需要收集

以往礦區（部分為可控震源激發）三維資料，與本次采集資料進行拼接處理，以彌補資料淺層缺口和深層覆蓋次數低的問題。

提高信噪比。工區地表出露巖性分為三大區域：（1）沙層地區：主要分布于工區西北角靠近白河附近，約占工區的5%，巖性主要為沙層；（2）泥沙過度帶：分布于沙層東南，約占工區的10%，巖性為泥沙層；（3）黃膠泥區：分布于西北以外地區，約占工區的85%，巖性為黃膠泥。由于本次施工過油田主生產生活區，礦區內建筑密集，道路狹窄，同時工農關系復雜，無法進行震源施工，共計有2593炮禁炮，造成本次礦區內采集資料的信噪比相對偏低，信噪比在-5db～2.5db之間，而工區內其他地方信噪比基本上都在2.5db以上。通過分析原始單炮數據，炮集記錄上面波、線性干擾和面波經過相位發散以后形成的低頻強干擾波（地滾波）及各種隨機干擾和有效反射波相互混疊，壓制了有效信號，使地震記錄的振幅譜發生畸變，這對反褶積及后續處理影響較大。針對各種噪聲的特點，采用分步、分域的方法綜合去噪。通過多域去噪，各種干擾得到有效壓制，疊加剖面信噪比有了較大的提高，同時主頻提高，頻譜范圍拓寬，如圖1所示。

相位校正。由于礦區過去采集的部分單炮為可控震源激發，地震子波為零相位，而新采集的單炮全部為炸藥震源激發，地震子波為最小相位，相位不一致將影響層析靜校正和反褶積。因此，我們采取可控震源相位向炸藥震源相位靠攏。首先，將可控震源單炮旋轉90度，使可控震源相位向炸藥震源靠攏，解決相位不一致問題。其次，可控震源在地表激發，而炸藥震源在井中激發，仍然會存在剩余時差，因此我們對疊加剖面分析剩余時差，然后對單炮進行剩余時差校正。在近地表因素一致的情況下，采用相同的疊加速度分別對不同的區塊做疊加處理，然后抽取出同一位置的不同區塊的測線進行反射波同相軸的時間比對，從而求取不同區塊間的時差。時差校正后，疊加剖面能量增強，同相軸連續性明顯變好，如圖2所示。

圖1 綜合去噪效果

圖2 相位校正效果

子波匹配。目前常用的疊前時間（深度）偏移成像方法，要求數據在采集網格、頻率、子波相位及能量方面相對均衡。否則，偏移成像易產生假頻，降低地質構造及巖性成像的真實性。此次處理涉及不同年度采集的資料，就資料的情況來看，不同年度資料在頻率、振幅、相位上存在一定的差異，這種差異可以通過子波匹配技術來解決。子波匹配技術是目前比較成熟的能夠解決不同年度資料拼接中出現的頻率及波形差異的技術。

解決子波形態差異的辦法是匹配算子的歸一化處理。首先以一塊資料為基礎，兩塊資料做相似性處理，提取相似系數，進而求取匹配算子。本次處理是以新魏崗資料為基礎，求取匹配算子，然后對其它區塊的數據進行匹配處理。通過子波匹配技術的應用，不同區塊資料之間的差異達到最小，滿足同相疊加，最終達到無畸變融合，如圖3所示。

疊前地震道插值。工區新采集的地震資料三維網格為12.5m＊12.5m，以往采集的地震資料網格為25m＊50m和25m＊60m。為了避免偏移剖面上出現空間假頻及頻散現象，需要對地震資料進行插值處理，統一插值為12.5m＊12.5m。

圖3 子波匹配效果

常規的疊前地震道插值技術（頻率-空間域、頻率-波數域、混合域等）數據保幅性較低，不能滿足儲層預測的需要。五維插值技術在5個維度上（縱向、橫向、偏移距、方位角、頻率域）采用傅里葉變換進行地震數據內插，對數據幅度和相位的變化預測精度更高，可以較好的維持地震數據間的相對能量關系，不產生空間假頻現象，使疊加剖面上的地球物理信息可以更加真實地反映地下的構造特征。

本次處理采用疊前地震道五維插值技術，解決了多期資料面元大小不一的問題以及受采集自然因素造成的大量空炮問題，保證了資料的成像精度，疊加剖面無假頻現象、精度較好，如圖4所示。

圖4 五維插值結果

偏移成像

疊前數據規則化。疊前數據規則化能夠消除地震數據在空間上的不規則化，尤其是對淺層地震數據來說，可以實現補充缺失炮檢距和消除采集腳印的作用。以前，為了恢復空缺地震道記錄、滿足多道處理算法（偏移等）的要求，提出了疊前數據規則化技術。數據規則化的實質就是將原本不規則的數據通過某種算法投影到規則的網格上。常用的數據規則化方法有以下4種：1. 基于拋物線Radon變換的數據規則化方法，但是該方法基于水平介質的假設，精度相對不高。2. 基于DMO傾角時差校正的數據規則化方法，該方法依據DMO算法的可逆性，適用于規則的觀測系統。3. 基于偏移距分布密度的數據規則化方法，該方法先統計不同偏移距的振幅因子，然后對疊前地震數據進行加權處理，適用于空間高密度采樣的地震數據。4、基于傅里葉變換的數據規則化方法，該方法是利用二維正反傅里葉變換來實現的，先對疊前地震數據進行傅里葉變換，然后再通過反傅里葉變換將數據投影到一個規則的網格上，該方法精度較高。

本文采用基于傅里葉變換的數據規則化技術，該技術在保證面元中心化的同時提高偏移成像的精度，規則化前后的剖面如圖5所示。

圖5 數據規則化效果

疊前數據能量調整。通過上一步數據規則化處理，提高了偏移成像的精度，減小了偏移噪音，但是仍然存在野外采集造成的覆蓋次數差異以及能量差異，信噪比以及能量問題對偏移的精度影響很大。為此，在數據規則化之后，采用基于數據信噪比和覆蓋次數的疊前偏移能量自動調整方法，進一步提高偏移成像的精度。

本文采用的是疊前偏移保幅能量處理軟件APEAv3.0，本軟件系統包括自動能量調整軟件和模型法能量調整軟件兩個部分。自動能量調整軟件是基于覆蓋次數和數據信噪比對疊前原始數據進行能量自動調整的方法，模型法能量調整軟件基于疊加模型對疊前原始數據進行能量調整。本軟件具有保幅、效果明顯、使用方便等特點，特別適用于野外采集變觀和多塊數據連片處理等覆蓋次數不均勻的地區。

高密度速度分析。速度分析是地震資料處理的主要步驟之一。在水平層狀介質的假設前提下，地震射線是沿直線傳播。考慮到速度各向異性，空間點源激發的波前面不再是球面，而是非常復雜的曲面，曲面的形狀與各向異性的強度有關。在一個簡單的橫向各向同性介質模型中，反射波同相軸不具有雙曲線規律，而在實際的地震資料處理過程中卻采用雙曲方程進行動校正，隨著偏移距的增大，誤差會越來越大。由于實際地下存在各向異性，常規動校正只能將近偏移距道集拉平，無法解決遠偏移距道集不能拉平的問題。而本文通過高密度速度分析解決了資料中遠偏移距存在的各向異性問題，提高了偏移成像精度。

疊前時間偏移。目前疊前時間偏移已廣泛應用于生產，本文采用基于克希霍夫積分法的疊前時間偏移技術，針對偏移中的關鍵參數進行精細的對比測試，采用最佳的偏移參數以保證偏移成像的精度。

針對初始速度模型的建立，是在DMO速度（均方根速度）的基礎上進行平滑處理從而獲得初始的偏移速度場。采用初始的偏移速度場進行疊前時間偏移處理，進行偏移速度掃描，得到不同百分比速度的剖面，根據地下地質構造和地震反射波組特征在剖面上進行HVA。利用初始速度模型獲得的反射點道集，進行剩余速度分析，并不斷的修正速度模型，以反射波同相軸是否拉平、剖面信噪比是否提高等信息來判斷速度模型的精度。通過多次迭代最終獲得可靠的偏移速度場，如圖6所示。

圖6 最終的疊前時間偏移速度場

偏移孔徑是影響偏移成像效果的一個重要參數。它用來確定偏移成像的信息范圍，跟目的層的埋深和傾角關系密切。目的層越深，傾角越大，偏移孔徑就越大。需要偏移的資料范圍越大，計算用時就越長。傾角過小影響陡傾角的成像，繞射波不能完全收斂，傾角過大會產生畫弧現象，把深層的噪音帶到淺層，降低信噪比。

一般情況下，在共偏移距剖面上，隨著旅行時和偏移距的增大，最大反射傾角減小。因此，針對不同的偏移距和旅行時，疊前時間偏移可以僅限最大傾角范圍內的數據進行計算。這樣不但能得到更理想的偏移成像效果，還可以大大縮短計算時間。

在確保偏移速度場精度、偏移參數精度的基礎上，才能獲得最佳的偏移成像精度。圖7為最終的偏移成果。

圖7 最終的疊前時間偏移成果

效果分析

通過高精度的三維融合處理技術、高密度各向異性速度分析技術以及高精度的疊前時間偏移技術提高了偏移成像的精度，主要目的層地震反射特征較清楚，斷鼻、斷塊構造清晰可靠，較老剖面有大幅度的提高，如圖7所示，很好地落實了復雜斷鼻、斷塊的構造特征，為該區復雜斷塊群的勘探提供了精確的地震成果資料。

本文以南陽凹陷魏崗-官莊工區新采集三維地震資料為例探討提高地震成像精度的技術與方法，筆者認為要想提高成像精度應首先分析影響成像精度的因素并逐一扎實的解決。本文所闡述的針對受復雜斷鼻、斷塊構造控制的油氣藏的成像處理方法，對其他地區復雜斷塊群的地震成像具有一定的指導意義。

中石化河南油田分公司勘探開發研究院）