多方位拖纜地震數(shù)據(jù)融合處理在惠州凹陷的應(yīng)用

徐樂意 林秋金 胡 坤 唐明銘 李瑞彪

中海石油（中國）有限公司深圳分公司研究院

0 引言

近年來，古近系古潛山勘探逐漸成為惠州凹陷重要勘探方向。中深層地震資料普遍存在斷裂成像不清晰、古近系信噪比低、潛山內(nèi)幕成像不清等現(xiàn)象。由此所帶來的深層構(gòu)造落實、儲層預(yù)測難度加大。這些難點(diǎn)制約了惠州凹陷勘探和開發(fā)的進(jìn)程。

目前，惠州凹陷已經(jīng)實現(xiàn)全三維覆蓋。但是，現(xiàn)有的常規(guī)三維地震逐漸不能滿足越來越復(fù)雜的勘探目標(biāo)需求，主要表現(xiàn)為常規(guī)拖纜采集方位角窄、獲得的地下反射波場信息不完整，難以實現(xiàn)對復(fù)雜斷裂及潛山構(gòu)造進(jìn)行有效的照明。寬方位地震對陡傾角成像及復(fù)雜構(gòu)造成像相比常規(guī)拖纜采集有明顯改善，但施工難度較大、采集成本也十分的高昂。將現(xiàn)有的不同方位采集的拖纜地震數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配融合處理，是一種有效且低成本的勘探方式。然而，由于觀測方位角的不同，速度隨方位角的變化、與方位角相關(guān)的旅行時差、與方位相關(guān)的各向異性等問題也隨之產(chǎn)生。Jaime A S等［1-5］針對多方位及寬方位處理中方位各向異性問題開展了一系列研究，陳禮等［6-14］探討了海上多方位地震資料處理關(guān)鍵技術(shù)，張振波等［15-20］探討了寬頻地震數(shù)據(jù)的勘探實例及應(yīng)用效果，鄧盾等［21］針對常規(guī)窄方位三維地震采集數(shù)據(jù)難以滿足陸坡變水深條件下的地震成像，提出雙方位聯(lián)合速度建模以及雙方位各向異性深度偏移聯(lián)合成像，提高了速度建模精度，較好解決了崎嶇海底下伏地層的成像問題，提高了復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的成像精度。前人研究結(jié)果表明，多方位地震數(shù)據(jù)增加了地震資料的采集照明度，地震反射信息增多，且在信噪比方面有較大的提高，改善了地震資料的成像效果。鑒于此，筆者采用多方位融合處理技術(shù)，在多維度一致性處理的基礎(chǔ)上，基于多方位網(wǎng)格層析及分方位各向異性建模，對惠州凹陷不同采集時期的三維多方位拖纜地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了真方位疊前深度偏移及融合處理，充分挖掘原始地震數(shù)據(jù)的潛力，節(jié)約了大量的采集成本，最終獲得的疊前深度偏移成果在斷層成像、目的層振幅頻率保真度、古近系至基底成像改進(jìn)方面都取得了良好的效果。

1 多方位融合處理關(guān)鍵技術(shù)

不同觀測方位的拖纜采集地震數(shù)據(jù)能夠從不同方向?qū)崿F(xiàn)對地質(zhì)體的照明，獲得較完整的地震波場。有效融合不同方位地震數(shù)據(jù)在增加覆蓋次數(shù)、提高地震資料信噪比的同時，有利于獲得準(zhǔn)確的地層速度信息，改善斷層陰影區(qū)、古近系及潛山內(nèi)幕成像。多方位地震數(shù)據(jù)的融合處理對區(qū)塊間數(shù)據(jù)的一致性有非常高的要求。通過開展基于多維度質(zhì)控的一致性處理，消除三維地震工區(qū)內(nèi)部及不同區(qū)塊之間的各類差異。開展多方位速度建模及真方位疊前深度偏移，最終獲得不同方位地震數(shù)據(jù)的融合處理成果。

1.1 差異化的單方位精細(xì)處理

研究區(qū)內(nèi)包含7塊三維（表1）。研究區(qū)主體三維為2005年采集數(shù)據(jù)，采集方向為18°，電纜長度3 300 m，槍纜沉放較淺，原始數(shù)據(jù)低頻信號略顯不足。主體區(qū)2013年針對中深層采集，采集方向與2005年采集方向斜交，電纜長度6 000 m，覆蓋次數(shù)較高；主體區(qū)1998年三維采集方向105°，電纜長度4 000 m，氣槍沉放4 m，電纜沉放6 m，高頻信息相對豐富。若采取與2005年采集方位一致的處理面元網(wǎng)格，將導(dǎo)致其他方位地震數(shù)據(jù)在面元劃分時進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得與其相拼接部位的三維數(shù)據(jù)存在方位信息的差異。結(jié)合每塊三維采集參數(shù)及資料特征，開展單獨(dú)區(qū)塊差異化的精細(xì)處理，有針對性地解決每個三維工區(qū)存在的干擾波、鬼波、多次波和能量衰減等問題，獲得了每塊三維工區(qū)高品質(zhì)的偏移前道集數(shù)據(jù)。

表1 工區(qū)主體三維塊采集參數(shù)簡表

1.1.1 復(fù)雜環(huán)境噪聲差異化去除技術(shù)

拖纜采集地震資料噪聲類型相似，但不同電纜長度的原始單炮，其大入射角范圍的折射噪聲在不同頻帶內(nèi)所覆蓋的區(qū)域存在差異。尤其是短電纜地震數(shù)據(jù)低頻10 Hz內(nèi)中淺層大部分區(qū)域被線性噪聲所覆蓋，中深層被涌浪干擾覆蓋。針對不同電纜長度的原始單炮，采取分頻、分區(qū)的精細(xì)折射干擾壓制方法，較好獲得了短電纜數(shù)據(jù)大入射角范圍內(nèi)的有效信號，充分挖掘了地震數(shù)據(jù)潛力，增加了遠(yuǎn)道地震信號的有效性，為速度拾取奠定了基礎(chǔ)（圖1）。

圖1 分頻、分區(qū)折射線性去噪單炮對比圖

1.1.2 基于小三維體全流程對比的去鬼波方案優(yōu)選

選擇井旁小三維區(qū)地震數(shù)據(jù)開展不去鬼波、只去除纜鬼波及同時去除源、纜鬼波3種方案的全流程處理試驗最終確定了纜鬼波壓制方案。圖2為兩套去鬼波方案PSTM合成記錄標(biāo)定及頻譜分析對比?？紤]到中深層構(gòu)造成像及巖性邊界刻畫的雙重需求，確定了只做電纜鬼波壓制的流程方案。鬼波壓制后，低頻能量有效地恢復(fù)，為獲得雙古目的層成像改善奠定了基礎(chǔ)。

圖2 不同去鬼波方案井震標(biāo)定及頻譜分析對比圖

1.1.3 淺水區(qū)復(fù)雜多次波組合壓制技術(shù)

研究靶區(qū)海水多次波和層間多次波發(fā)育，采取了差異化聯(lián)合去多次技術(shù)實現(xiàn)了對多次波的逐步壓制。由于原始采集觀測系統(tǒng)的差異，導(dǎo)致不同的淺水去多次方法具有局限性。針對靶區(qū)內(nèi)2005年采集三維短電纜（3 000 m）地震數(shù)據(jù)多次波的特殊性，采用了時空域減去（淺層）及曲波域減去（深層）聯(lián)合應(yīng)用的多次波壓制策略，獲得了更徹底的短電纜資料多次波去除效果（圖3），較好地恢復(fù)了中高頻端的有效反射。

1.1.4 針對古近系古潛山的能量頻率恢復(fù)處理技術(shù)

研究靶區(qū)T50—T60存在強(qiáng)反射界面，對地震信號吸收屏蔽較為嚴(yán)重。受屏蔽層的影響，常規(guī)能量補(bǔ)償后，T60以下至潛山內(nèi)幕的反射能量依然偏弱。在縱向振幅補(bǔ)償上采取一種迭代補(bǔ)償?shù)乃悸?，基于全區(qū)準(zhǔn)確的疊加速度和鉆井反射系數(shù)趨勢求取縱向振幅補(bǔ)償函數(shù)，對古近系內(nèi)幕進(jìn)行剩余振幅補(bǔ)償，偏移過程開展基于射線旅行時結(jié)合剩余振幅補(bǔ)償，最終獲得與鉆井反射系數(shù)正相關(guān)的縱向振幅趨勢（圖 4）。

圖4 振幅補(bǔ)償?shù)卣鹌拭鎸Ρ葓D

1.2 保持采集方位優(yōu)勢的一致性處理技術(shù)

研究靶區(qū)中，2005年三維與2013年三維兩個工區(qū)采集方位斜交，大部分?jǐn)?shù)據(jù)重疊。不同的采集方向在增加地質(zhì)體照明的同時，也帶來了區(qū)塊間一致性的處理難題，需要有效加以解決。首先，開展單塊三維保持方位角信息的數(shù)據(jù)規(guī)則化處理。在規(guī)則化數(shù)據(jù)體的基礎(chǔ)上，以2005年三維為目標(biāo)區(qū)塊，其他三維按照時差、振幅、頻率、相位的順序，依次進(jìn)行匹配處理。利用疊加剖面、單偏移距剖面、頻譜分析、互相關(guān)剖面、沿層振幅、頻率切片、地震切片等開展聯(lián)合質(zhì)控，確保多個區(qū)塊間的差異得到有效消除，為后續(xù)區(qū)塊間的連片融合處理奠定基礎(chǔ)（圖5）。多方位融合處理對不同采集方位數(shù)據(jù)之間的一致性要求高于常規(guī)的連片處理。重疊區(qū)每個面元、每個樣點(diǎn)需要具備較好的一致性。本次一致性匹配處理后，對方位角一致的三維工區(qū)進(jìn)行連片拼接處理，共形成三個不同方位角的疊前道集數(shù)據(jù)，包括18°、61°及105°三個方位的數(shù)據(jù)體，作為開展多方位速度建模及疊前成像的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖5 一致性處理前、后疊加剖面對比圖

1.3 多方位地震數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)

對包含3個方位角信息的一致性疊前地震數(shù)據(jù)主要開展了3種方案的多方位融合處理試驗：

方案1：偏移前融合。該方案不考慮方位各向異性的影響，與常規(guī)的連片處理方案相同，能夠高效處理不同區(qū)塊之間的拼接問題，適用于相同方位采集的三維數(shù)據(jù)拼接融合處理。

方案2：偏移中融合。利用三個采集方位的疊前道集數(shù)據(jù)開展多方位PSDM網(wǎng)格層析速度建模，以速度更新量趨于零為準(zhǔn)則，確定最終相對合理的PSDM速度模型，以此開展基于真方位旅行時的PSDM體偏處理，在偏移過程中得到多方位融合的CRP道集。通過試驗認(rèn)為，該方案對斜交采集方位地震數(shù)據(jù)可以取得較好的融合處理效果。但是，由于正交方位的地震數(shù)據(jù)速度各向異性差異最大，該方案建立的PSDM速度模型無法獲得正交雙方位統(tǒng)一的CRP道集拉平，融合效果不十分理想。

方案3：偏移后融合。在方案2獲得的PSDM速度模型基礎(chǔ)上，對每個方位地震數(shù)據(jù)分別求取各向異性速度及參數(shù)，獲得不同采集方位CRP道集一致性的拉平效果。利用各自的各向異性參數(shù)對每個方位地震數(shù)據(jù)分別完成各向異性PSDM偏移，偏移后進(jìn)行優(yōu)勢方位加權(quán)疊加，得到融合后的數(shù)據(jù)成果。通過試驗認(rèn)為，該方案對斜交以及正交采集方位地震數(shù)據(jù)均可以取得較好的融合處理效果。

圖6為3種融合方案的工作流程圖。通過使用3種融合方案對構(gòu)造不同部位的偏移剖面進(jìn)行對比，認(rèn)為融合處理方案3利用多方位采集地震數(shù)據(jù)解決復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的成像，效果最為理想。

圖6 三種融合處理方案流程對比圖

多方位融合處理有效消除了地震數(shù)據(jù)方位各向異性的影響，CRP道集保留了各自方位的優(yōu)勢，獲得了波形一致的道集拉平效果。合理的多方位數(shù)據(jù)融合處理充分利用了不同方位地震數(shù)據(jù)的照明優(yōu)勢，疊加剖面上小斷塊發(fā)育區(qū)及低信噪比區(qū)成像效果獲得明顯改善。圖7展示了融合前后的CRP道集。

圖7 多方位融合CRP道集效果圖

2 應(yīng)用效果分析

基于單方位差異化寬頻保幅處理、保持方位優(yōu)勢的一致性處理、方位各向異性網(wǎng)格層析速度建模和真方位PSDM融合處理，實現(xiàn)了對不同方位地震數(shù)據(jù)的有效融合。圖8為過2005年、2013年三維工區(qū)融合位置的地震剖面，對比處理成果表明中深層地震反射波組更加清晰，古近系能量得到有效恢復(fù)，頻率信息豐富，斷層成像獲得明顯改進(jìn)，古潛山內(nèi)幕成像明顯改善。

圖8 新老資料對比圖

3 結(jié)論

1）針對不同采集方位的拖纜資料，結(jié)合采集參數(shù)特征，采取差異化寬頻保幅處理，充分挖潛每塊三維原始地震數(shù)據(jù)的潛力，獲得各自方位的偏移前道集，開展保持方位屬性的一致性處理，為多方位融合處理奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2）基于不同方位地震數(shù)據(jù)開展多方位網(wǎng)格層析及方位各向異性PSDM速度建模，充分考慮速度方位各向異性差異并完成每個方位數(shù)據(jù)的各向異性PSDM偏移，確保不同方位地震數(shù)據(jù)間得到一致性的偏移效果。在此基礎(chǔ)上，對偏移后數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)勢方位加權(quán)疊加，能夠獲得更好的多方位融合效果。

3）不同方位融合處理后的地震成果資料斷面成像清晰，深層地震成像品質(zhì)明顯改善、地震分辨率顯著提高，潛山內(nèi)幕成像清楚。