渤海多工區交疊區域潛山成像精細處理技術研究與應用

2024-01-13 05:09:58席自彬

海洋工程裝備與技術 2023年4期

席自彬

(中海油田服務股份有限公司物探事業部,天津 300451)

0 引言

渤海油田已建成中國海上最大油田群,作為深層隱蔽型油氣藏,潛山油氣藏已成為渤海油氣田勘探開發的主要目標之一[1]。目前,渤海工區已實現三維采集全覆蓋,但不同工區施工時間跨度較大,存在海底電纜(Patch和Swatch)、拖纜等多種采集方式,不同工區在采集方向、偏移距范圍、振幅差異、頻率特征、信噪比、采集方式方面存在較大差異,尤其在多工區交疊區域,給地震資料重處理帶來各種困難和艱巨挑戰。對于多工區交疊區域,為了更好解決成像一致性問題,更好地落實潛山構造圈閉和進行內幕儲層研究,加快潛山勘探進程,對該區域構造區的地震資料進行重處理非常有必要。針對渤海多工區交疊區域老資料重處理,要從3個方向著手和重點攻關:一是精細關鍵處理技術助力老資料挖潛;二是精細的拼接技術保障最終成像結果的一致性;三是高精度三維疊前深度偏移技術提高潛山構造區成像質量。

1 老資料存在問題及處理難點

對于多工區銜接部位的三維地震資料,采集處理的時間、方法均不相同,不同地震資料品質、反射特征等差別很大。主要目的層潛山埋深較大,地震資料分辨率低,品質較差,尤其是在潛山頂面及內幕成像、走滑斷層、邊界斷層的成像、次級斷層的接觸關系不清,多解性強。有些地方甚至呈雜亂狀反射,影響斷層的組合關系,也給層位解釋帶來了很大的困難。這些問題直接影響了該區的構造落實程度,制約了本區進一步的油氣勘探評價工作。具體表現在:潛山頂面及其內幕地層成像較差,走滑斷層及次級斷層組合關系認識不清楚,中深層地層接觸關系和產狀需要精細落實。

2 精細關鍵處理技術

在重處理的過程中,除了常規的處理方法和流程之外,一些“專精特新”(專業、精細、特殊、創新)處理技術將非常有助于老資料挖潛。

2.1 關注直達波,提高遠偏移距的利用率,增加潛山成像時大入射角信息

由于采集年份較早,受當時采集設備等因素影響,現有資料品質相對較低,更重要是電纜較短(大部分為3km),方位角窄,直達波掩蓋遠偏移距的有效信號,影響中深層及復雜斷層區域成像。大角度及中遠偏移距信息對于復雜陡傾角斷裂和潛山內幕地層的成像至關重要,被直達波掩蓋的信息必須關注,需要對直達波進行特殊處理(如噪音衰減),不能簡單地切除直達波。

2.2 海底電纜陸檢橫波泄露噪音衰減

渤海部分工區采集時采用海底電纜采集方式,海底電纜陸檢資料除了發育常規類型的噪音如涌浪、線性噪音及弧形干擾之外,還常常發育有陸檢橫波泄露噪音。在海底電纜陸檢炮集上表現為不規則噪音,在頻譜和能量上表現為與有效信號一致,使得有效信息基本上被掩蓋,而且從炮集上很難衰減這些噪音。但該種噪音在共檢波點道集上表現出一種規則性[2]。針對陸檢的橫波噪音,本文提出了水陸檢匹配法壓制橫波噪音的新技術體系。

首先,將海底電纜水檢資料與陸檢資料匹配;然后,將匹配后的數據進行自適應相減,得到陸檢資料的噪音模型;為了保護有效波資料,繼續處理得到的噪音模型,利用波動特征不同將殘余有效波剔除,得到純噪音模型;最后,將陸檢資料與噪音模型進行自適應相減,得到最終去噪后的資料。流程圖如圖1所示。

圖1 橫波噪音衰減原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of shear wave noise attenuation principle

從圖2可以看出,使用水陸檢匹配法壓制橫波噪音后,橫波噪音得到有效衰減,陸檢資料的信噪比得到大幅提升。

(a) 噪音衰減前道集 (b) 噪音衰減后道集 (c) 衰減的橫波泄露噪音圖2 陸檢共檢波點道集橫波泄露噪音衰減效果Fig.2 Attenuation effect of shear-wave leakage noise of land detection common detection points

2.3 全信息校正水陸檢合并

雙檢合并作為OBC/OBN資料處理中最為關鍵的一步,目的是消除因檢波點沉放在海面以下帶來的電纜鬼波。水檢是壓力檢波器,具有方向性;而陸檢是速度檢波器,不具有方向性。兩者記錄的鬼波的極性相反,利用雙檢中鬼波極性的差異可以有效地消除鬼波[3]。但由于水陸檢檢波器響應及與海底耦合情況的差異,導致不能直接相加合并,需要先進行兩種信號的匹配處理。目前,商業軟件使用較多的是交叉鬼波法[4]。這種方法把水陸檢的所有差異用一個匹配算子表示,不足以達到波形所有特征的精確匹配,導致合并后電纜鬼波壓制不徹底。由此引起的頻譜陷波補償不足,制約了OBC/OBN天然采集優勢在成像中的作用。

由于陸檢檢波器耦合性較差,地震記錄能量弱,雙檢資料在能量、相位上都存在差異。雙檢合并前需要計算水深,海底反射系數以及陸檢標定系數[5]。本文在認真分析水陸檢在頻率、振幅、相位等方面差異的基礎上,提出OBC地震資料的全信息校正水陸檢合并方法。第一步,對陸檢數據進行信號轉換,陸檢資料經過信號轉換后,低頻信息得到提升,整個頻譜包絡與水檢一致性更高;第二步,對信號轉換后的數據進行振幅校正,與水檢振幅進行算子匹配;第三步,進行相位校正,與水檢相位進行算子匹配。最后,在水陸檢資料高精度匹配之后進行水陸檢資料的合并。

從疊加剖面及頻譜(圖3)上可以明顯看出,全信息校正雙檢合并技術可以更好地壓制電纜鬼波,較好地彌補陷波點,拓寬了主頻,提高了資料分辨率,波組關系更加明確。

(a) 水檢疊加

(b) 水陸檢雙檢合并疊加

(c) 雙檢合并前后頻譜(紅色:水檢;藍色:陸檢;綠色:雙檢)圖3 全信息校正水陸檢合并效果Fig.3 Combined effect of Marine and land detection corrected by full information

2.4 精細拼接處理技術

精細拼接技術對最終成像結果的一致性尤為重要,尤其是針對多工區交疊區域,可以較好地解決不同工區的差異性。一般疊前拼接處理流程如下:

(1) 對不同工區首先要規定統一觀測系統[6],拼接的主要目標是在統一原點、網格及速度的基礎上,實現研究區內不同區塊的無縫拼接。

(2) 選擇拼接主工區(第一匹配目標),原則是選擇工區面積占比較大、地震資料品質較高的工區為主工區,其他工區向主工區匹配。工區較多時,可選擇一到兩個工區為主工區。

(3) 對各工區選擇信噪比高、滿覆蓋、資料品質好的重復區進行匹配算子的計算,經過時差校正、振幅、相位、頻率及二次能量匹配等,通過加權疊加的方法,在相應的偏移距面上拼接,得到最終的拼接結果。

渤海各工區老資料由于采集時間跨度較大,采集方式多樣、采集設計不同,在采集方向、偏移距范圍、振幅差異、頻率特征、信噪比等方面存在較大差異。因此,在拼接過程中應注意時差匹配、能量匹配、相位匹配和頻率匹配。各種匹配算子要精確求取,才能保證拼接后不同區塊間能量差異減弱,各屬性統一,沒有明顯拼接痕跡,過渡自然。

圖4所示為目標線拼接前后的疊加剖面。拼接后不同工區間的時差、頻率、相位和能量基本一致,地震剖面構造走勢更加明晰,基本上消除了不同工區間的差異,明顯提高了整體地震資料質量,完成了整個工區的無縫拼接處理,為下一步地震資料的處理奠定了良好基礎。

(a) 精細拼接前疊加

(b) 精細拼接后疊加圖4 精細拼接前后效果Fig.4 Effect before and after the fine stitching

2.5 Q引導下的弱振幅補償

對于渤海工區老資料,由于采集方式、地下氣云區及潛山區等特殊地質條件影響,地質剖面上往往會出現空白區等弱振幅現象,無法辨別真實地質構造,給地質成像造成很大難題。傳統的處理方法[7]通常是采用局部振幅均衡或者是局部振幅增益,處理較為簡單、初級,不能很好地恢復地層真實反射情況。本文采用Q引導下的弱振幅補償技術,通過計算出弱反射區域的剩余Q值,對氣云區或者弱反射區域進行振幅恢復,可以較好地解決弱振幅問題,剖面整體特征更趨于一致,弱振幅區能量得到有效恢復。該補償方法完全是地震數據驅動,不需要速度等其他額外的信息。并且,若該方法在一次處理后沒有達到預計效果,可以進行多次處理[8]。從圖5可以看出,Q引導下的弱振幅補償技術可以明顯改善潛山及潛山內幕區域弱振幅成像。

(a) 弱振幅補償前疊加

(b) 弱振幅補償后疊加圖5 潛山區域弱振幅補償前后效果Fig.5 Effect before and after weak amplitude compensation in buried hill area

2.6 高斯射線束三維疊前深度偏移

由于渤海工區深層太古界潛山區域,構造比較復雜,常規時間偏移在橫向速度處理上具有局限性。僅僅依靠疊前時間偏移成像,無法得到準確的地下構造形態,而三維疊前深度偏移可以有效地對地下復雜構造成像[9]。在各種不同的疊前深度偏移方法中,高斯射線束疊前深度偏移既有著波動方程方法更好地適應橫向速度變化和多路徑的優勢,還有著常規的克希霍夫積分方法適應角度大、運行效率高的優點[10]。

高斯射線束的原理是在射線的中心外推旅行時和振幅,計算公式如下:

(1)

其中,Δp為射線的旅行時;fmin、fmax為最小、最大頻率;Bw為射線的寬度;de為地震波長。

高斯射線束疊前深度偏移主要包含了兩方面內容:

(1) 數據變換:首先將地震數據分割成一組組的局部區域,通過τ—p傾斜疊加,將不同區域的地震數據轉換為不同的平面波。

(2) 數據成像:利用振幅信息及射線走時,對上一步轉換的平面波映射成像。對于不同方向平面波映射成像過程是相互獨立的,這種方法可以自然地對多次波至受控波束偏移成像。

受控波束偏移(Controlled Beam Migration,CBM)[11]是一種延伸的高斯射線束偏移技術,它與常規高斯射線束偏移的最大區別是,在Tau-p域中只對確定的同相軸偏移。因此,它比常規高斯射線束偏移具有更高的信噪比,更利于潛山、斷面等復雜成像。基于這些優點,本文認為,CBM較常規克希霍夫深度偏移更加適用于潛山及潛山內幕成像。從圖6可以看出,經過針對性處理手段后,新處理資料的信噪比大幅提高,潛山頂面及潛山內幕成像明顯改善;地層接觸關系更明確,多次波壓制更干凈。