三维叠前时间偏移速度场在变速成图中的应用

韩波，任瑞军，李鑫，缸明川 （中石化胜利油田分公司物探研究院，山东 东营257022）

变速成图技术是解决地下介质各向异性强、上覆地层陡倾地区构造成图问题的有效方法，一般是应用叠加速度对水平叠加剖面或叠后偏移域t0图进行变速成图，故存在叠加速度精度较低、可靠性较差，解释t0图准确性较低，偏移时间与叠加速度跨域错误匹配等缺陷[1，2]。此外，它将获取地震速度与t0层位 （成像剖面）的过程割裂开来，缺少对叠加速度及t0层位准确性的判定。随着叠前时间偏移处理方法的日益普及，上述问题已然成为影响成图精度的重要因素。

叠前时间偏移处理解决了共反射点成像问题，有利于获取更加精确的偏移域速度场及t0层位[3，4]，同时应用两者进行变速成图也避免了跨域匹配这一问题，有利于提高成图精度，因此笔者应用三维叠前时间偏移速度场在惠民凹陷商河地区进行了变速成图。该区从古近系孔店组（Ek）至新近系馆陶组 （Ng）均发育多期火成岩，地震波场复杂、局部断块破碎，建立精细的速度场是决定变速成图精度的关键，也直接关系到地震资料成像效果及后续解释t0层位的准确性。建立精细偏移速度场及变速成图的过程如图1所示。

图1 变速成图流程图

1 速度场的建立与优化

1.1 叠加速度的拾取

受误差累积的影响，叠加速度的微小变化都可能会导致计算出的地层速度出现严重的偏差[5]。针对研究区中深层构造复杂、受火成岩影响速度变化大的特点，采取了如下方法来提高叠加速度拾取的精度：

1）首先利用滤波、增益、去噪等手段提高速度谱的质量和精度，再通过优势频率加强、优势能量加强，多次波去除等速度优化手段完成速度谱的优化。

2）速度拾取时参考速度谱、叠加段、纵横向剖面，同时处理人员与解释人员相互协作，对研究区内构造形态、速度变化基本趋势进行了解，对波场复杂的区域进行解释分析，确保速度分析的准确性。

3）在火成岩发育区，加密速度分析点以控制地下构造变化，确保速度分析的精确度 （图2）。

1.2 偏移速度场的建立

整个叠前时间偏移速度场的建立首先是在反复进行DMO （dip move out，倾角时差）速度分析、叠加对比的基础上得到最好的速度谱，然后将输出的DMO速度经手工平滑并结合机器内插平滑，建立偏移速度场的原始模型。再利用叠前时间偏移速度扫描技术[6]，将不同百分比速度的偏移叠加剖面与CRP（共反射点）道集的解释结果相结合求取最合适的速度，建立全区最终的偏移速度场 （图3）。在求取速度场和叠前时间偏移处理迭代过程中，地质解释人员与处理人员紧密结合，共同完成速度场建立的质量控制，使建立的速度场更符合区域构造特征。

图2 火成岩发育区速度采样间隔

图3 叠前偏移均方根速度场

1.3 偏移速度场的优化

将高精度速度分析得到的叠前时间偏移均方根速度场转换成地震道的形式，并用Dix公式将其转换成层速度场。由于这样得到的层速度往往异常值较多，因此需要通过沿层速度分析及测井速度校正等优化处理后才能应用于变速成图。

1.3.1 沿层速度分析

通过沿t0层位做层切片进行速度分析是一种十分有效的方法，根据解释人员对沿层速度是否符合地质规律的认识，判定出有效值和异常值，并通过直方图数据统计剔除异常值和散点滤波两步法获得真实数据的分布形态及空间趋势。

1.3.2 测井约束校正

由于在偏移速度场及层速度场的建立过程中经历了多次速度平滑处理，虽然能反映地质体的宏观变化趋势，但无法表现局部地质体在细节上的速度差异，需要将测井速度的高垂向分辨率与地震速度的高横向分辨率有机结合起来。具体做法是将修改后的层速度场转换为平均速度场，通过钻井分层、井震标定得到的时深数据，建立起声波测井速度与地震速度场的对应关系，计算测井平均速度与地震平均速度的绝对差值或相对比值，并进行反距离加权校正。同时在该过程中注意对测井曲线的标准化处理，以消除由于不同年代、不同测井仪器数据基值不同造成的系统误差。通过测井校正后，由校正后的平均速度转换得到的层速度剖面在纵向上获得了更高的分辨率 （见图4）。

图4 速度场优化前后层速度剖面对比

2 变速成图及应用效果

通过上述方法建立的速度场更符合实际地质规律，并且在纵横向上获得了更高的分辨率。若变速成图目的层上覆地层平缓，可以通过以t0层位为格架，将优化后的层速度场转换为平均速度场，提取沿层平均速度进行时深转换。而当变速成图目的层上覆地层高陡时，由于目的层受上覆倾斜地层的折射效应影响，使得目的层t0图上构造高点和断层位置不在深度域实际位置上，需要通过射线追踪图偏移时深转换技术，以消除上覆倾斜地层对时间域偏移射线的影响，恢复目的层深度域构造高点和断层位置[7]。

针对研究区地层倾角较大、火成岩发育使构造复杂化的特点，笔者应用了红柳软件的成像射线图偏移时深转换方法进行了变速成图，同时与应用惠民大连片 （叠后时间偏移）t0图与叠加速度的常规变速成图方法进行了比较。结果表明，在深度偏移转换方法相同的前提下，应用叠前时间偏移域速度场的变速成图方法所得构造图的精度有所提高，在未应用井分层数据对构造图进行深度误差校正之前，沙三下亚段底面反射波组T7绝对误差控制在50m以内 （见表1）。从构造图上也可以看出，新方法在局部构造上的特征更好地解释了构造部位与含油气性的匹配关系。例如，研究区内S5井未见任何油气显示，在常规变速构造图上该井处于圈闭的有利部位，而在新的变速构造图上则位于鼻状构造的翼部，不在构造高部位，推测可能是导致该井失利的原因 （见图5）。

表1 商河地区T7变速成图误差对比表

图5 商河地区EsL3底面构造图对比

3 结语

准确的速度和t0层位是保证变速成图精度的两个基本前提。由于叠前时间偏移解决了共成像点问题，使之有利于获取更加准确的速度场和t0层位。而通过井控优化后的三维叠前时间偏移速度场则具有更高的分辨率，将其应用于变速成图同时避免了常规变速成图方法中偏移域层位与叠加速度跨域匹配的问题。应用效果表明，该方法可以提高火成岩发育区或其他地层速度变化较大地区的构造成图精度，更好地反映局部微幅构造变化特征。

[1]马海珍，雍学善，杨午阳，等 .地震速度场建立与变速构造成图的一种方法 [J].石油地球物理学报，2002，37（1）：53～59.

[2]王树华，刘怀山，张云银，等 .变速成图方法及应用研究 [J].中国海洋大学学报，2004，34（1）：139～146.

[3]叶景艳，姚亚琳，王燕群，等 .偏移速度分析与偏移成像 [J].物探与化探，2009，33（6）：674～677.

[4]曹孟起，刘占族 .叠前时间偏移处理技术及应用 [J].石油地球物理勘探，2006，41（3）：286～289.

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[6]徐翠娥，叶建兴，周静毅 .基于叠前时间偏移速度扫描的四维建模技术及应用 [J].海洋石油，2008，28（2）：25～28.

[7]中石油勘探与生产公司 .地震资料叠前偏移处理技术 [M].北京：石油工业出版社，2006.