OVT屬性分析方法在采集設計中的應用

馬 濤 王彥春 李揚勝 柳興剛 倪宇東* 韓志雄

(①中國地質大學(北京)地球物理與信息技術學院，北京 10083；②中國石油東方地球物理公司，河北涿州 072751)

1 方法的提出

近年來,隨著地震勘探技術中高密度、寬方位等理念的逐漸深入，OVT技術逐漸應用于地震資料處理和解釋的各環節，并取得了良好效果。OVT域是衍生于十字排列的新的數據處理域，具有延伸至全工區的單次覆蓋、偏移后保留方位角信息、可高精度插值等優良特性，每個OVT類似一個疊后三維數據體。它不僅能應用于常規處理流程中，還能在寬方位、高密度資料中充分發揮優勢。目前OVT技術已成為寬方位資料的主流處理技術。

OVT是十字排列道集內的一個數據子集，(圖1)。每個OVT有限定范圍的炮檢距和方位角。簡單地講，OVT就是一個限定一定炮檢距、方位角范圍的三維道集。從我們熟悉的面元角度可這樣理解OVT：首先按兩倍線距的網格對每個面元中的炮檢對進行劃分，對每個網格進行編號；然后提取所有面元具有同樣網格編號的炮檢對即構成一個OVT(圖2)。從流程很容易看出OVT片的個數就是觀測系統的覆蓋次數。

Vermeer[1]和Cary[2]的研究確立了OVT技術的理論基礎，而寬方位高密度地震勘探促進了OVT技術的發展和應用；Starr[3]的專利中描述了OVT道集創建和偏移的方法；龔明平等[4]認為，OVT技術在處理過程中可以保留炮檢距和方位角信息，有利于提高地震成像精度；劉依謀等[5]認為，OVT域處理在復雜構造地震成像、各向異性強烈地區地震數據能發揮更大作用；婁兵等[6]的研究表明，OVT域處理后的疊前地震道集具有較高的振幅保真度；袁剛等[7]采用OVT域的非剛性匹配技術有效校平蝸牛道，改善了成像效果；詹仕凡等[8]應用OVT域疊前地震屬性分析技術，實現高精度各向異性分析，顯著提高地震資料解釋和裂縫預測的精度；白辰陽等[9]提出基于OVT的多方位綜合解釋技術，利用方位AVO進行含油氣性檢測；段文勝等[10]認為OVT是十字排列道集的延伸，是十字排列道集的一個數據子集，并試圖利用OVT域的寬方位疊前偏移壓制多次波和提取較好的地震屬性；王兆磊等[11]針對寬方位勘探帶來的高效采集噪聲干擾、高保真集數據分離等問題提出了相應的噪聲壓制及拆分混疊數據等方法，取得了較好的信噪分離效果，證實了分方位資料在解決地震成像和方位各向異性問題上的優勢；丁吉豐等[12]應用GeoEast處理系統，針對大慶油田“兩寬一高”數據進行OVT域疊前地震屬性分析及分方位角的儲層裂縫預測收到了良好的效果。

圖1 十字子集示意圖

圖2 OVT與道集的關系示意圖

OVT概念誕生于采集技術，但是在現階段采集技術的應用中，OVT相關的概念涉及較少。本文深入研究OVT屬性分析技術與采集設計，尤其是與觀測系統之間的相互關系。

OVT有如下優點：

(1)OVT能夠拓展到整個探區，空間不連續性幅度小，并且OVT內炮檢距和方位角是相對恒定的，非常適合規則化和偏移處理；

(2)OVT處理相對于分扇區處理能得到更準確的方位速度，得到更好的成像效果；

(3)OVT偏移后可保留更精確的方位和炮檢距信息，便于方位相關的屬性提取，如方位各向異性分析及裂縫檢測；

(4)OVT域處理克服了分炮檢距處理時，數據多集中在中炮檢距范圍，大炮檢距和小炮檢距分布不均勻的缺點，在各個炮檢距范圍均有數量相當的數據道參與處理。

OVT有著許多獨特的優點，在處理、解釋中有著廣泛的應用。下面首先介紹OVT屬性的概念，分析OVT屬性分析技術在地震采集設計中的應用。

2 OVT屬性

將OVT屬性劃分為兩類：OVT體屬性和OVT片屬性，下面分別進行介紹。

2.1 OVT體屬性

提取全工區中所有OVT的炮檢距、方位角屬性，垂直疊加構成OVT體屬性。實際工區都可拆分成許多字排列，將所有提取的十字排列以原點作為基準進行疊加，對炮檢距和方位角等屬性統計分析，此即OVT體屬性分析方法。

圖3展示了M工區觀測系統OVT體的炮檢距屬性。可見絕大多數觀測系統信息：圖形整體的寬度和長度的比值代表排列片的橫縱比；每個格子代表一個OVT片，片的橫向長度和縱向高度由炮線距和接收線距分別決定；格子(片)的數量代表觀測系統的覆蓋次數。

圖3 炮檢距OVT體屬性示意圖

在OVT體屬性中以最小炮檢距為例，網格中顯示的是這一OVT片炮檢對中炮檢距最小值。炮檢距容差即為OVT片內炮檢距最大值減去炮檢距最小值。

OVT體屬性中包含全工區所有炮檢對的信息。它看起來與單個模板所形成的OVT屬性沒有差別。當然在實際觀測系統中由于變觀，會產生超出理論最大炮檢距的炮檢對。每個OVT片的網格中規則分布著多個面元網格，每個面元網格中又包含了多個來自工區不同位置的，具有相同炮檢距、方位角的炮檢對。所以OVT體屬性與工區形狀無關，僅與觀測系統有關。

2.2 OVT片屬性

如果將OVT體屬性中的某個OVT片的所有面元單獨提取，將其展布到原中點位置，即在工區范圍內顯示面元屬性，叫做OVT片屬性。每個OVT片上，理論上每個面元有且僅有一次覆蓋，這樣使OVT數據體具備了有利于處理流程的屬性：面元屬性均勻分布，空間連續性好。而且整個OVT片數據體中，所有的炮檢距和方位角屬性，是分布在很小的一個范圍內的。這樣的單次覆蓋數據體對于偏移算法來說是非常有優勢的。

OVT片屬性在空間分布上與工區形狀具有相似性。針對實際的OVT片，可以直觀分析因現場變觀引起的面元空間分布的不連續性。圖4a是理論觀測系統某個OVT片的炮檢距屬性，圖4b是實際經過野外炮點偏移后的OVT片的屬性。可以清晰看出存在一些難以避免的炮檢對的缺失，空間出現不連續現象。為了保證較好的空間連續性，在偏移前都需做OVT數據規則化。

圖4 理論(a)和經實際炮點變觀(b)的OVT片屬性面元分析示意圖

綜上所述，OVT體屬性是宏觀的，是觀測系統的綜合體現。對某一工區，若觀測系統確定，則有且僅有一個OVT體屬性。而OVT片屬性是微觀的，僅代表這一OVT片的特性，并與工區形狀直接相關，每個工區OVT片的個數與覆蓋次數相同(變觀會導致產生大于覆蓋次數的OVT片)，片屬性能直觀體現變觀后OVT片的空間不連續性。

3 OVT屬性在觀測系統參數論證中的應用

在地震觀測系統設計階段，通常會提出幾套觀測系統進行分析對比，優選最佳方案。這就需要對比不同觀測系統之間細微的差別，本文嘗試采用OVT屬性作為評判標準進行評價、對比。

利用OVT體屬性，可以對比不同觀測系統的橫縱比、覆蓋次數、最大炮檢距、最小炮檢距、炮檢距容差和方位角容差等。在最大炮檢距確定情況下，OVT片數量(覆蓋次數)取決于線距的大小，線距越小，劃分的OVT越精細，OVT片數量越多。炮檢距容差和方位角的容差是OVT一個重要屬性，這種屬性代表一個OVT片里炮檢距或方位角屬性的離散情況。OVT處理技術的初衷是達到分炮檢距、分方位角處理的目的，就是希望每個OVT數據子集的炮檢距或方位角越集中越好，也就是OVT屬性的容差越小越好。圖5、圖6是兩種觀測系統炮檢距容差和方位角容差的對比，可見160m線距的24L4S96T觀測系統的炮檢距容差僅為303～395m，而240m線距的16L6S96T觀測系統的炮檢距容差達494～622m，遠大于其他觀測系統。因此，OVT數據不利于OVT域偏移。

圖5 兩種不同觀測系統炮檢距容差對比

圖6 兩種不同觀測系統方位角容差對比

由圖5、圖6可見，兩個觀測系統具有相同的最大炮檢距和橫縱比，由于不同的線距，導致覆蓋次數有明顯的變化，炮檢距容差和方位角容差也有明顯差異，線距越小，炮檢距容差和方位角容差越小，觀測系統屬性更好，更加利于OVT域處理。

4 OVT屬性指導現場變觀

采集現場炮點變觀后通常采用兩種激發—接收方式(圖7)： 一種是恢復性激發，使用原炮點位置的排列；一種是使用采集設計中正常觀測系統接收，大多是中間放炮對稱接收。其中恢復性激發會導致出現超出正常設計的最大炮檢距的炮檢對。勘探實踐中往往根據甲方的需求選取其中之一。

圖7 恢復性放炮(a)與正常放炮(b)對比

本次研究以非洲M國的實際采集數據為例進行說明。設計的觀測系統具體參數如下。

觀測系統： 16L5S110T

基本面元/m2： 25×25

覆蓋次數/次： 8(橫)×11(縱)

接收線距/m： 250

激發線距/m： 250

最大炮檢距/m： 3365.4

橫縱比： 0.72

由于該項目三維區地表較簡單，野外炮點偏移較少，因此面元屬性較理論觀測系統的屬性變化較少。實際現場地震數據采集過程中，炮點變觀采用恢復性激發，實際炮檢點布設如圖8所示。覆蓋次數分布和玫瑰圖如圖9所示，可見覆蓋次數和玫瑰圖均無明顯變化。

圖8 實際炮檢點布設圖

圖9 覆蓋次數分布圖(a)及玫瑰圖(b)

首先進行了OVT體屬性分析，觀測系統為16L5S110T，88次覆蓋，理論OVT片數量為88個，但實際數據經過數據分選計算得到的116個OVT體屬性數據(圖10)，比理論值多出了28個。多出的這些OVT片，與中間正常的OVT片不同，其數據量明顯偏小，只有幾十道至幾百道。這些數據顯示在圖10中帶“十字”的位置。

這些數據產生的原因，是由于本次采集炮點變觀后，使用了恢復性激發方式，導致最大炮檢距增大。

從OVT片屬性角度分析正常OVT片(圖11a)和一個小數據OVT片(圖11b)的屬性，可見正常OVT數據面元分布圖在整個工區范圍內基本完整，僅有極個別面元缺失；而小數據OVT片僅在少數面元上有數據，大部分面元缺失數據。

分析小數據量OVT片對最終剖面的影響。針對某一個小數據量OVT片數據進行了偏移處理，結果見圖12。可以看出剖面表現出來的都是偏移假頻，基本看不到有效信息。圖13是將所有小數據量OVT片數據進行偏移疊加剖面，仍然難以分辨有效反射信息。圖14是所有OVT數據的偏移疊加剖面，圖15是去掉小數據量OVT片的偏移疊加剖面。可見即使將所有小數據量OVT片進行疊加，也無法增加有效反射信息，而去掉了小數據量OVT得到的剖面效果好于用全部OVT片偏移疊加的效果，說明這些小數據量的OVT片對最終偏移剖面產生了干擾作用，應盡量避免這些數據參與疊加。

圖13 所有小數據OVT片偏移疊加剖面

圖14 全部OVT偏移疊加剖面

圖15 去除小數據OVT片后的偏移疊加剖面

這些小數據量OVT體是由于炮點野外變觀，并采用恢復性放炮，導致最大炮檢距超出設計值所致，并且數量稀少。在分OVT片進行偏移時，無法進行偏移歸位，導致嚴重偏移假頻，對于最終的偏移結果起到的只是干擾作用。所以野外變觀應盡量采用正常觀測系統放炮，避免采用恢復性激發方法，更有利于OVT域數據偏移處理。

5 結束語

本文尋求用從OVT屬性分析技術角度分析其在地震采集技術中的應用。

從OVT體屬性圖件可得到多方面的觀測系統信息，例如覆蓋次數、橫縱比、最大炮檢距、炮檢距容差、方位角容差等，可作為觀測系統分析與評價中的有力數據。實際數據分析表明：恢復性放炮產生的大炮檢距的數據，不僅影響觀測系統的屬性，而且對偏移成像起到了干擾作用，實際施工中應盡量不采用恢復性放炮。