保真保幅巖性目標處理技術在H區(qū)塊的應用

董玉文，陳旭，歐榮生

1.油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 武漢 430100 2.長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢 430100 3.中國石油青海油田分公司勘探事業(yè)部，甘肅 敦煌 736202

隨著地震勘探的思路由構造向巖性目標的轉變，以及服務對象也由油氣田勘探向開發(fā)評價延伸，常規(guī)的地震資料處理已經(jīng)難以滿足油氣田勘探開發(fā)的需要。近年來，巖性目標處理、提高分辨率處理和疊前偏移技術在勘探實踐中得以長足發(fā)展[1-5]，基于巖性目標的處理技術重點在地震資料的相對保持振幅、頻率、波形和相位處理上，在此基礎上，盡可能獲取高的地震成像分辨率，同時結合新鉆井的更新和地質(zhì)認識的深入，不斷迭代到地震資料處理的過程中，以滿足儲層預測和油藏描述的需要，為提高鉆井成功率提供技術保障[6,7]。

中石油西部探區(qū)H區(qū)塊勘探程度較高，油氣藏類型以構造和復合油氣藏為主。近年來，該區(qū)加大了風險勘探力度，先后部署鉆探了YT1井、YC1井、HS1井等風險探井，新發(fā)現(xiàn)了侏羅系巖性油氣藏，是該區(qū)增儲上產(chǎn)的突破口。然而，地質(zhì)研究認為新發(fā)現(xiàn)油層位于最大湖泛面附近，含油砂層薄，幅度低，小斷裂發(fā)育，橫向變化快，呈“泥包砂”的特征。以往對地震數(shù)據(jù)進行連片處理時，目標對象多為構造圈閉，同時要兼顧深、中、淺多套目的層，難以做到真正的保幅處理，因此常規(guī)處理精度較低，在巖性目標發(fā)育區(qū)，有效信號保真度和保幅度差，薄砂巖層段波組能量弱，反射特征難以識別，砂體橫向追蹤刻畫困難，難以滿足儲層精細預測的需要。

為滿足薄砂層預測的地質(zhì)需求，提高振幅保真度，提高地震資料的信噪比、分辨率是處理的關鍵點。筆者在充分認識原始地震資料品質(zhì)的基礎上，在疊前去噪、振幅補償、提高分辨率處理等方面開展研究分析，優(yōu)化去噪流程，提出以保真保幅為核心，用疊前多域保幅去噪與振幅補償?shù)姆绞?，即在分階段去噪的基礎上，進行地表一致性振幅補償，保持地震資料的相對振幅關系，確保在保幅保真的前提下，最大限度地識別薄砂層，且真實反映其振幅響應關系，達到預測薄砂層的目的。

1 原始地震資料特征

H區(qū)塊地震資料由于激發(fā)接收條件差等因素影響，整體信噪比低，噪聲發(fā)育且能量強，且地震資料有效頻寬窄、主頻較低，制約了原始地震資料的品質(zhì)[8-10]。主要干擾波類型為淺層折射波、可控震源諧波、面波、不同視速度的線性干擾等，可分為規(guī)則干擾及隨機干擾兩大類。規(guī)則干擾在一個十字排列子集內(nèi)顯示出很強的規(guī)律性，等時切片上從淺至深呈現(xiàn)出規(guī)律的環(huán)狀結構的線性干擾，環(huán)內(nèi)分布的主要為強能量的面波干擾，在目的層1500ms附近更加明顯(見圖1)。通過頻率和能量分析，研究區(qū)的有效信號頻寬為6～45Hz，目的層有效頻寬12～30Hz，能量縱向上衰減嚴重，深層信號能量弱，制約了對薄砂層及小斷裂目標的刻畫。

圖1 炮域十字排列子集等時切片F(xiàn)ig.1 Isochronous slice of a subset of shot field cross arrangement

2 關鍵處理技術

2.1 疊前多域保幅去噪技術

2.1.1 自適應面波衰減

研究區(qū)面波干擾嚴重，基于區(qū)域濾波法和頻率波數(shù)域的噪聲衰減法可以有效壓制面波，然而對于其他信號，尤其是接近面波特征的成分也會被削弱，而這些往往是地震信號的有效成分。為了避免有效信號被壓制，采用自適應面波衰減技術壓制面波干擾。該方法根據(jù)干擾波同相軸傾角方向進行疊加組合，求出該傾角的干擾波，可以快速識別干擾波，盡可能地使有效波能量得到保持，特別是無面波部分有效信號得到最大限度的保持，為后續(xù)能量補償和振幅保真處理提供了保障(見圖2)。

圖2 單炮域自適應面波衰減法壓制效果Fig.2 Suppression effect of adaptive surface wave attenuation method in single shot domain

2.1.2 全三維規(guī)則干擾壓制

線性干擾是一種嚴重的規(guī)則干擾波，主要利用十字排列子集的疊前全三維規(guī)則干擾壓制技術進行壓制。由于面波在正交子集上表現(xiàn)為錐形，并且是從頂點輻射出的直線，具有穩(wěn)定的速度；將基于正交子集的地震數(shù)據(jù)通過三維傅里葉變換，轉換到頻率波數(shù)域；當固定某一頻率時，其水平切片上顯示為圓形，且在頻率域上也顯示為圓錐形，與線性噪聲在正交子集上的表現(xiàn)特征一致。由于正交子集域共中心點之間的距離分別為炮點距和檢波點距的一半，彌補了傳統(tǒng)道集記錄里空間采樣不足的問題，更加保證了線性特征的穩(wěn)定。

在實際處理時，先分析出線性干擾所在的頻率段，然后測量出線性速度的范圍，通過頻率-波數(shù)域的三維錐形濾波來壓制線性干擾。如果經(jīng)過錐形濾波處理，一些樣點由于線性特征不明顯而殘留在地震記錄上，可以通過炮檢點的重排，使其在另一個方向的正交子集上線性特征更明顯，從而將其有效去除。如圖3所示，線性干擾壓制后的十字排列子集上的“圓環(huán)”被去除(見圖3黑色箭頭指示區(qū))。

圖3 全三維規(guī)則干擾壓制效果(1380ms)Fig.3 Rule interference suppression effect of full 3D data (1380ms)

2.1.3 分頻異常振幅壓制

對異常振幅采取分域逐級進行壓制：首先，在炮域進行壓制，去除較強能量級別的異常振幅，以減少對后續(xù)地表一致性處理的影響；其次，在CMP(共中心點)域，針對殘余異常振幅以及反褶積處理后增強的高頻噪聲，在CMP道集上進行有效壓制。

研究創(chuàng)新使用分頻異常振幅壓制方式，即將地震數(shù)據(jù)道頭隨機重排，有效信號呈現(xiàn)隨機分布的特點，使得殘存的異常能量更便于識別，通過道頭重排，凸顯異常振幅，在提高資料信噪比的同時，最大限度地保護有效信號(見圖4)。

圖4 隨機道頭排列方式異常振幅壓制效果Fig.4 Abnormal amplitude suppression effect of random trace arrangement

2.1.4 保幅處理監(jiān)控

保幅處理是巖性目標區(qū)處理的關鍵技術，一般來說，采取一系列振幅補償措施，在保持振幅相對關系的情況下，補償?shù)貙游账p及由于地表因素造成的能量差異。首先，應用球面擴散補償技術，補償?shù)卣鸩ㄔ趥鞑ミ^程中波前能量隨地震波傳播距離的增加而造成的縱向能量的衰減[11,12]；其次，地表一致性振幅補償主要消除由于風化層厚度、速度、激發(fā)巖性等地表因素變化造成的橫向能量差異[13-15]。

該次保幅處理方式較常規(guī)振幅補償進行了調(diào)整，在自適應面波衰減去除強能量面波干擾后，利用VSP(垂直地震剖面)井提取的Tar因子，對地震資料進行幾何擴散補償，即補償縱向上的能量衰減。由于大部分面波得到壓制，補償后以線性干擾為主的規(guī)則干擾在十字排列子集上很容易被識別。

第1次振幅補償在炮域規(guī)則干擾壓制后，僅應用炮點和檢波點進行補償，消除一部分因地表差異引起的能量橫向變化，暫時保留異常能量與有效能量的差異，以便后續(xù)進行異常振幅的壓制。第2次振幅補償在CMP域隨機道頭排列方式異常振幅壓制后，應用炮點、檢波點及偏移距進行補償，此時規(guī)則干擾及異常干擾基本被去除干凈，地表一致性補償效果理想。根據(jù)噪聲的去除程度，可以進行去噪及振幅補償?shù)牡幚?，直至剖面整體能量均衡，在保幅處理的關鍵步驟設置方位監(jiān)控，逐步檢測地震數(shù)據(jù)切片，保持振幅的相對關系(見圖5)。

圖5 保幅處理監(jiān)控的地震數(shù)據(jù)切片F(xiàn)ig.5 Slice of monitoring seismic data for amplitude preserving processing

通過對疊前保幅去噪流程進行優(yōu)化，將去噪與地表一致性振幅補償進行迭代處理，在逐步去噪過程中消除因地表條件變化造成的能量差異，在分步分域逐級去除干擾、去噪的同時，將有效信號最大限度地保留，始終保持振幅的相對關系，做到真正意義上的保幅去噪。經(jīng)過優(yōu)化去噪流程后，從目的層沿層信噪比屬性(見圖6)上可以清楚看到，去噪效果明顯，目的層信噪比得到很大程度提升。

圖6 疊前保幅去噪沿層信噪比屬性Fig.6 SNR attribute along the layer based on the pre-stack amplitude-preserving denoising result

2.2 井控Q補償技術

反褶積的應用是基于子波時不變和子波最小相位的理論假設的，而實際資料中大地對地震子波的衰減作用導致地震道記錄的不穩(wěn)定性，同時高頻能量隨傳播時間的增加而減弱，子波相位亦隨時間的增大而畸變，不滿足反褶積的假設。

在利用地表一致性反褶積與預測反褶積串聯(lián)提高疊前分辨率之前，進行井控Q補償，達到進一步提高分辨率的目的。技術思路如下：首先，利用VSP井獲得的Q值，建立構造模型，在層位約束下進行全區(qū)Q體的建立；其次，將Q體應用到地震數(shù)據(jù)中，對地震子波在傳播過程中振幅隨頻率變化而產(chǎn)生的衰減進行補償校正；最后，利用地表一致性反褶積方法對地震子波進行校正，消除地表條件差異對地震子波的影響，與預測反褶積方法串聯(lián)，進一步壓縮地震子波，提高分辨率(見圖7)。

圖7 井控Q補償模型Fig.7 Q compensation model controlled by well data

在串聯(lián)反褶積前采用Q補償技術提高分辨率的處理方式能夠很好地壓制子波旁瓣，增強地震子波的橫向穩(wěn)定性和一致性，與串聯(lián)反褶積聯(lián)合應用能夠提高目的層的分辨率，且為含油氣薄層的解釋反演工作提供了較好的道集資料。從目的層沿層均方根振幅屬性(見圖8)可以清楚地看到，振幅能量得到明顯增強，目的層砂體分辨能力提高，且與已知鉆井符合度較高。

圖8 基于井控Q補償?shù)难啬康膶泳礁穹鶎傩訤ig.8 RMS attribute attributes along the target zone based on well control Q compensation

與常規(guī)處理流程得到的疊加剖面相比，優(yōu)化處理流程得到的地震資料能量明顯改善(見圖9(a)、(b))；同時，道集的信噪比更高、低頻信息更豐富，有利于開展疊前道集屬性分析(見圖9(c)、(d))。

圖9 基于井控Q補償?shù)膬?yōu)化處理效果Fig.9 Optimization effect based on well control Q compensation

3 應用效果

針對西部探區(qū)H區(qū)塊最大湖泛面附近的油層段砂層薄，橫向變化快，地震資料分辨率低，預測困難等難點，開展巖性目標處理技術研究，強調(diào)地震資料的保真保幅處理，取得了較好的處理效果。新技術處理后的地震成果資料與以往常規(guī)處理地震資料對比，信噪比和分辨率均得到提高，頻帶得到拓寬，低頻成分豐富，微小斷裂歸位準確，斷裂成像精度提高，地震反射特征和地層接觸關系更加清楚，薄層砂體內(nèi)幕細節(jié)更加清晰(見圖10)，新技術處理成果有利于巖性圈閉的邊界刻畫和油藏分析，達到了巖性反演和儲層預測的精度要求以及目標精細處理的目的。

圖10 新舊地震資料對比Fig.10 Comparison of new and old seismic data

4 結論

1)以保真保幅為核心，采用保幅去噪技術，盡可能保持有效信號，保證地震資料的保真度。在提高資料信噪比的基礎上，進行振幅補償，使地震剖面縱橫向能量得到較好的均衡，相對能量關系保持一致。

2)在地表一致性反褶積、預測反褶積前進行井控Q補償增強子波穩(wěn)定性，逐步壓縮子波，提高垂向分辨率同時，保持了較好的波組特征和層間信息，使目的層高頻能量得到恢復。

3)巖性目標處理后的地震剖面信噪比和分辨率均有提高，微小斷裂刻畫更加精細，低頻信息得到較好保護，利于后期巖性反演和儲層預測。該研究初步形成了適合西部沙漠地區(qū)的巖性目標處理配套技術系列，同時該處理思路也對類似巖性目標處理具有借鑒意義。