OVT屬性分析方法在采集設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

馬 濤 王彥春 李揚(yáng)勝 柳興剛 倪宇東* 韓志雄

(①中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)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(shù)中高密度、寬方位等理念的逐漸深入，OVT技術(shù)逐漸應(yīng)用于地震資料處理和解釋的各環(huán)節(jié)，并取得了良好效果。OVT域是衍生于十字排列的新的數(shù)據(jù)處理域，具有延伸至全工區(qū)的單次覆蓋、偏移后保留方位角信息、可高精度插值等優(yōu)良特性，每個(gè)OVT類似一個(gè)疊后三維數(shù)據(jù)體。它不僅能應(yīng)用于常規(guī)處理流程中，還能在寬方位、高密度資料中充分發(fā)揮優(yōu)勢。目前OVT技術(shù)已成為寬方位資料的主流處理技術(shù)。

OVT是十字排列道集內(nèi)的一個(gè)數(shù)據(jù)子集，(圖1)。每個(gè)OVT有限定范圍的炮檢距和方位角。簡單地講，OVT就是一個(gè)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(wǎng)格對(duì)每個(gè)面元中的炮檢對(duì)進(jìn)行劃分，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行編號(hào)；然后提取所有面元具有同樣網(wǎng)格編號(hào)的炮檢對(duì)即構(gòu)成一個(gè)OVT(圖2)。從流程很容易看出OVT片的個(gè)數(shù)就是觀測系統(tǒng)的覆蓋次數(shù)。

Vermeer[1]和Cary[2]的研究確立了OVT技術(shù)的理論基礎(chǔ)，而寬方位高密度地震勘探促進(jìn)了OVT技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用；Starr[3]的專利中描述了OVT道集創(chuàng)建和偏移的方法；龔明平等[4]認(rèn)為，OVT技術(shù)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(rèn)為，OVT域處理在復(fù)雜構(gòu)造地震成像、各向異性強(qiáng)烈地區(qū)地震數(shù)據(jù)能發(fā)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(shù)有效校平蝸牛道，改善了成像效果；詹仕凡等[8]應(yīng)用OVT域疊前地震屬性分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度各向異性分析，顯著提高地震資料解釋和裂縫預(yù)測的精度；白辰陽等[9]提出基于OVT的多方位綜合解釋技術(shù)，利用方位AVO進(jìn)行含油氣性檢測；段文勝等[10]認(rèn)為OVT是十字排列道集的延伸，是十字排列道集的一個(gè)數(shù)據(jù)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(duì)寬方位勘探帶來的高效采集噪聲干擾、高保真集數(shù)據(jù)分離等問題提出了相應(yīng)的噪聲壓制及拆分混疊數(shù)據(jù)等方法，取得了較好的信噪分離效果，證實(shí)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(yōu)勢；丁吉豐等[12]應(yīng)用GeoEast處理系統(tǒng)，針對(duì)大慶油田“兩寬一高”數(shù)據(jù)進(jìn)行OVT域疊前地震屬性分析及分方位角的儲(chǔ)層裂縫預(yù)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(guān)系示意圖

OVT概念誕生于采集技術(shù)，但是在現(xiàn)階段采集技術(shù)的應(yīng)用中，OVT相關(guān)的概念涉及較少。本文深入研究OVT屬性分析技術(shù)與采集設(shè)計(jì)，尤其是與觀測系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。

OVT有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)OVT能夠拓展到整個(gè)探區(qū)，空間不連續(xù)性幅度小，并且OVT內(nèi)炮檢距和方位角是相對(duì)恒定的，非常適合規(guī)則化和偏移處理；

(2)OVT處理相對(duì)于分扇區(qū)處理能得到更準(zhǔn)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(guān)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(shí)，數(shù)據(jù)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(diǎn)，在各個(gè)炮檢距范圍均有數(shù)量相當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)道參與處理。

OVT有著許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在處理、解釋中有著廣泛的應(yīng)用。下面首先介紹OVT屬性的概念，分析OVT屬性分析技術(shù)在地震采集設(shè)計(jì)中的應(yīng)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(jìn)行介紹。

2.1 OVT體屬性

提取全工區(qū)中所有OVT的炮檢距、方位角屬性，垂直疊加構(gòu)成OVT體屬性。實(shí)際工區(qū)都可拆分成許多字排列，將所有提取的十字排列以原點(diǎn)作為基準(zhǔn)進(jìn)行疊加，對(duì)炮檢距和方位角等屬性統(tǒng)計(jì)分析，此即OVT體屬性分析方法。

圖3展示了M工區(qū)觀測系統(tǒng)OVT體的炮檢距屬性。可見絕大多數(shù)觀測系統(tǒng)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(gè)格子代表一個(gè)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(shù)量代表觀測系統(tǒng)的覆蓋次數(shù)。

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(wǎng)格中顯示的是這一OVT片炮檢對(duì)中炮檢距最小值。炮檢距容差即為OVT片內(nèi)炮檢距最大值減去炮檢距最小值。

OVT體屬性中包含全工區(qū)所有炮檢對(duì)的信息。它看起來與單個(gè)模板所形成的OVT屬性沒有差別。當(dāng)然在實(shí)際觀測系統(tǒng)中由于變觀，會(huì)產(chǎn)生超出理論最大炮檢距的炮檢對(duì)。每個(gè)OVT片的網(wǎng)格中規(guī)則分布著多個(gè)面元網(wǎng)格，每個(gè)面元網(wǎng)格中又包含了多個(gè)來自工區(qū)不同位置的，具有相同炮檢距、方位角的炮檢對(duì)。所以O(shè)VT體屬性與工區(qū)形狀無關(guān)，僅與觀測系統(tǒng)有關(guān)。

2.2 OVT片屬性

如果將OVT體屬性中的某個(gè)OVT片的所有面元單獨(dú)提取，將其展布到原中點(diǎn)位置，即在工區(qū)范圍內(nèi)顯示面元屬性，叫做OVT片屬性。每個(gè)OVT片上，理論上每個(gè)面元有且僅有一次覆蓋，這樣使OVT數(shù)據(jù)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(xù)性好。而且整個(gè)OVT片數(shù)據(jù)體中，所有的炮檢距和方位角屬性，是分布在很小的一個(gè)范圍內(nèi)的。這樣的單次覆蓋數(shù)據(jù)體對(duì)于偏移算法來說是非常有優(yōu)勢的。

OVT片屬性在空間分布上與工區(qū)形狀具有相似性。針對(duì)實(shí)際的OVT片，可以直觀分析因現(xiàn)場變觀引起的面元空間分布的不連續(xù)性。圖4a是理論觀測系統(tǒng)某個(gè)OVT片的炮檢距屬性，圖4b是實(shí)際經(jīng)過野外炮點(diǎn)偏移后的OVT片的屬性?？梢郧逦闯龃嬖谝恍╇y以避免的炮檢對(duì)的缺失，空間出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象。為了保證較好的空間連續(xù)性，在偏移前都需做OVT數(shù)據(jù)規(guī)則化。

圖4 理論(a)和經(jīng)實(shí)際炮點(diǎn)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(tǒng)的綜合體現(xiàn)。對(duì)某一工區(qū)，若觀測系統(tǒng)確定，則有且僅有一個(gè)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(qū)形狀直接相關(guān)，每個(gè)工區(qū)OVT片的個(gè)數(shù)與覆蓋次數(shù)相同(變觀會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大于覆蓋次數(shù)的OVT片)，片屬性能直觀體現(xiàn)變觀后OVT片的空間不連續(xù)性。

3 OVT屬性在觀測系統(tǒng)參數(shù)論證中的應(yīng)用

在地震觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，通常會(huì)提出幾套觀測系統(tǒng)進(jìn)行分析對(duì)比，優(yōu)選最佳方案。這就需要對(duì)比不同觀測系統(tǒng)之間細(xì)微的差別，本文嘗試采用OVT屬性作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)、對(duì)比。

利用OVT體屬性，可以對(duì)比不同觀測系統(tǒng)的橫縱比、覆蓋次數(shù)、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(shù)量(覆蓋次數(shù))取決于線距的大小，線距越小，劃分的OVT越精細(xì)，OVT片數(shù)量越多。炮檢距容差和方位角的容差是OVT一個(gè)重要屬性，這種屬性代表一個(gè)OVT片里炮檢距或方位角屬性的離散情況。OVT處理技術(shù)的初衷是達(dá)到分炮檢距、分方位角處理的目的，就是希望每個(gè)OVT數(shù)據(jù)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(tǒng)炮檢距容差和方位角容差的對(duì)比，可見160m線距的24L4S96T觀測系統(tǒng)的炮檢距容差僅為303～395m，而240m線距的16L6S96T觀測系統(tǒng)的炮檢距容差達(dá)494～622m，遠(yuǎn)大于其他觀測系統(tǒng)。因此，OVT數(shù)據(jù)不利于OVT域偏移。

圖5 兩種不同觀測系統(tǒng)炮檢距容差對(duì)比

圖6 兩種不同觀測系統(tǒng)方位角容差對(duì)比

由圖5、圖6可見，兩個(gè)觀測系統(tǒng)具有相同的最大炮檢距和橫縱比，由于不同的線距，導(dǎo)致覆蓋次數(shù)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(tǒng)屬性更好，更加利于OVT域處理。

4 OVT屬性指導(dǎo)現(xiàn)場變觀

采集現(xiàn)場炮點(diǎn)變觀后通常采用兩種激發(fā)—接收方式(圖7)： 一種是恢復(fù)性激發(fā)，使用原炮點(diǎn)位置的排列；一種是使用采集設(shè)計(jì)中正常觀測系統(tǒng)接收，大多是中間放炮對(duì)稱接收。其中恢復(fù)性激發(fā)會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)超出正常設(shè)計(jì)的最大炮檢距的炮檢對(duì)?？碧綄?shí)踐中往往根據(jù)甲方的需求選取其中之一。

圖7 恢復(fù)性放炮(a)與正常放炮(b)對(duì)比

本次研究以非洲M國的實(shí)際采集數(shù)據(jù)為例進(jìn)行說明。設(shè)計(jì)的觀測系統(tǒng)具體參數(shù)如下。

觀測系統(tǒng)： 16L5S110T

基本面元/m2： 25×25

覆蓋次數(shù)/次： 8(橫)×11(縱)

接收線距/m： 250

激發(fā)線距/m： 250

最大炮檢距/m： 3365.4

橫縱比： 0.72

由于該項(xiàng)目三維區(qū)地表較簡單，野外炮點(diǎn)偏移較少，因此面元屬性較理論觀測系統(tǒng)的屬性變化較少。實(shí)際現(xiàn)場地震數(shù)據(jù)采集過程中，炮點(diǎn)變觀采用恢復(fù)性激發(fā)，實(shí)際炮檢點(diǎn)布設(shè)如圖8所示。覆蓋次數(shù)分布和玫瑰圖如圖9所示，可見覆蓋次數(shù)和玫瑰圖均無明顯變化。

圖8 實(shí)際炮檢點(diǎn)布設(shè)圖

圖9 覆蓋次數(shù)分布圖(a)及玫瑰圖(b)

首先進(jìn)行了OVT體屬性分析，觀測系統(tǒng)為16L5S110T，88次覆蓋，理論OVT片數(shù)量為88個(gè)，但實(shí)際數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)分選計(jì)算得到的116個(gè)OVT體屬性數(shù)據(jù)(圖10)，比理論值多出了28個(gè)。多出的這些OVT片，與中間正常的OVT片不同，其數(shù)據(jù)量明顯偏小，只有幾十道至幾百道。這些數(shù)據(jù)顯示在圖10中帶“十字”的位置。

這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，是由于本次采集炮點(diǎn)變觀后，使用了恢復(fù)性激發(fā)方式，導(dǎo)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(gè)小數(shù)據(jù)OVT片(圖11b)的屬性，可見正常OVT數(shù)據(jù)面元分布圖在整個(gè)工區(qū)范圍內(nèi)基本完整，僅有極個(gè)別面元缺失；而小數(shù)據(jù)OVT片僅在少數(shù)面元上有數(shù)據(jù)，大部分面元缺失數(shù)據(jù)。

分析小數(shù)據(jù)量OVT片對(duì)最終剖面的影響。針對(duì)某一個(gè)小數(shù)據(jù)量OVT片數(shù)據(jù)進(jìn)行了偏移處理，結(jié)果見圖12?？梢钥闯銎拭姹憩F(xiàn)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(shù)據(jù)量OVT片數(shù)據(jù)進(jìn)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(shù)據(jù)的偏移疊加剖面，圖15是去掉小數(shù)據(jù)量OVT片的偏移疊加剖面?？梢娂词箤⑺行?shù)據(jù)量OVT片進(jìn)行疊加，也無法增加有效反射信息，而去掉了小數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)量的OVT片對(duì)最終偏移剖面產(chǎn)生了干擾作用，應(yīng)盡量避免這些數(shù)據(jù)參與疊加。

圖13 所有小數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)OVT片后的偏移疊加剖面

這些小數(shù)據(jù)量OVT體是由于炮點(diǎn)野外變觀，并采用恢復(fù)性放炮，導(dǎo)致最大炮檢距超出設(shè)計(jì)值所致，并且數(shù)量稀少。在分OVT片進(jìn)行偏移時(shí)，無法進(jìn)行偏移歸位，導(dǎo)致嚴(yán)重偏移假頻，對(duì)于最終的偏移結(jié)果起到的只是干擾作用。所以野外變觀應(yīng)盡量采用正常觀測系統(tǒng)放炮，避免采用恢復(fù)性激發(fā)方法，更有利于OVT域數(shù)據(jù)偏移處理。

5 結(jié)束語

本文尋求用從OVT屬性分析技術(shù)角度分析其在地震采集技術(shù)中的應(yīng)用。

從OVT體屬性圖件可得到多方面的觀測系統(tǒng)信息，例如覆蓋次數(shù)、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(tǒng)分析與評(píng)價(jià)中的有力數(shù)據(jù)。實(shí)際數(shù)據(jù)分析表明：恢復(fù)性放炮產(chǎn)生的大炮檢距的數(shù)據(jù)，不僅影響觀測系統(tǒng)的屬性，而且對(duì)偏移成像起到了干擾作用，實(shí)際施工中應(yīng)盡量不采用恢復(fù)性放炮。