叠前深度偏移在辽河复杂构造成像中的应用

摘 要：随着辽河勘探开发的深入，勘探目标已经转向低信噪比复杂构造地区。通过对叠前深度偏移配套技术的研究，开发应用了多项新技术，保幅保真地提高资料的信噪比和成像精度，较好地解决了辽河凹陷复杂构造成像质量，资料的品质得到了进一步的提高。

关键词：深度偏移；复杂构造；叠前道集；速度建模；应用效果

随着辽河勘探步伐的推进，对地下构造形态的成像精度要求越来越高，以水平层状介质假设为基础的叠前时间偏移技术只能适应速度横向变化不大的地区[1，2]，这就要求我们探索应用高精度的叠前深度偏移方法来解决遇到的问题。

1 Kirchhoff叠前深度偏移

偏移算法通常归为以下三类：（1）基于标量波动方程的积分解的算法，包括克希霍夫叠前时间偏移、克希霍夫叠前深度偏移。可以处理从0到90度的所有倾角，但在处理横向速度变化时很麻烦。（2）基于标量波动方程的有限差分解的算法（有限差分法偏移）-波动方程偏移、逆时偏移。可以处理所有的速度变化类型，但确有不同度数的倾角近似值，而且如果不注意设计，差分算法会严重削弱应有的倾角近似值。（3）基于F-K变换来实现偏移的算法-相移法偏移，在处理速度变化上的能力有限。

2 做好深度偏移的关键技术

影响叠前深度偏移成像效果的因素很多，主要归结为四个方面：一是原始采集炮集数据质量。观测系统设计中，偏移距、覆盖次数和方位角分布都影响偏移效果；炸药震源激发过程中激发能量不一致会造成偏移画弧现象；复杂地表及复杂地下构造引起的低信噪比也会降低成像质量。二是偏移前预处理质量。偏移前要做大量的去噪、各种一致性处理等工作，以弥补采集数据的缺陷，改善叠前深度偏移效果。三是可靠的地质模型的建立。由于叠前深度偏移以层速度为基础，能够解决速度的横向变化，以往的以叠加速度为目标的速度分析手段失去作用，如何建立符合地质特征的速度-深度模型是叠前深度偏移的关键。四是偏移算法的选择和偏移参数优选。鉴于辽河油田的资料特点、各种偏移算法的优势，研究认为Kirchhoff积分法叠前深度偏移是目前主要的有效方法。

2.1 道集预处理

要想叠前深度偏移取得令人满意的效果，提供高质量的道集是基础。去噪、静校正和数据规则化对叠前深度偏移的影响最大。

2.1.1 静校正处理

微测井资料可以求取准确的表层速度，在近地表存在明显高速层的情况下，在微测井资料丰富的地区，利用模型法对小折射和微测井资料进行计算得到的低频分量与层析折射波静校正得到的高频分量相结合的方法可以取得很好的效果；初至波层析反演静校正可以提供近地表速度模型，在近地表复杂地区取得了很好的静校正效果；地表一致性剩余静校正可以进一步解决短波长静校正问题，提高资料信噪比。通过多种方法的联合应用，取得了较好的效果。

2.1.2 去噪处理

提高信噪比的关键是压制干扰波，突出有效信号。因此，要认真对原始资料进行分析，对不同类型的干扰波采用不同的方法进行压制。针对干扰波的特点，我们采取了不同的去噪方法：

（1）规则线性干扰的压制。针对规则线性干扰在频率、能量、视速度等方面与有效波的区别，分别在f-x域、τ-p域、f-k域采用谱编辑、十字交叉域锥体去噪等技术分域分时分频多方法多次迭代来压制线性干扰。

（2）随机噪音的衰减。随机噪音衰减主要采用两种方法：自适应随机噪音衰减技术和三维RNA。自适应随机噪音衰减技术是多道统计单道压制的思路，将单炮记录不同频带内的干扰进行自动判别，确定噪声的空间位置，采用时变、空变方法逐道分频压制。三维RNA的思路是把叠前数据分选到偏移距域，然后压制随机噪音。

2.1.3 数据规则化

频率-空间域叠前数据规则化方法利用加权法对叠前道集在偏移距域内进行规则化处理，通过最小中值平方差，用加权法估计插值误差，低于误差门槛值的插值道被采用。该方法可根据用户要求输出的网格面元大小，将空间不规则采样的数据输出为规则的网格数据，每个输出道都是通过邻近的一群输出道，利用自适应插值计算得到。

2.2 深度域地质模型的建立

2.2.1 初始速度模型建立

叠前时间偏移应用的是均方根速度场，在局部层状模型的地质假设条件下，均方根速度使叠前时间偏移成像道集上的反射同相轴拉平，在深度偏移中，这种假设是不成立的，但是叠前时间偏移建立的均方根速度场在速度变化的趋势上是符合地质规律的[4]。为此，我们以均方根速度场为基础，首先进行时间和空间上的加密采样，然后应用Dix公式，将均方根速度转换成层速度，然后再对层速度场做大尺度平滑，作为叠前深度偏移的初始速度模型。

2.2.2 模型修正

基于共成像点道集的反射波层析成像速度反演模型修正使用的是广义线性反演算法，根据成像道集上剩余时差与速度模型的变化量存在线性关系来建立方程组，进而解出速度模型的修正量。具体实施分三个步骤：一是应用初始速度模型进行叠前深度偏移，生成共成像点道集；二是在共成像点道集上拾取剩余时差，在叠前深度偏移叠加剖面上估算地层倾角场。拾取剩余时差前，可以对共成像点道集进行各种去噪和修饰性处理，以提高剩余时差拾取精度；三是利用剩余时差和倾角场，建立线性方程组，应用莱文森递归、共轭梯度、高斯-赛德尔迭代等方法，计算速度模型修正量，更新速度模型，在修正的过程中要利用已知井资料进行控制。

3 实际应用效果

叠前深度偏移使用层速度，沿着旅行时轨迹对振幅进行加权求和完成偏移，能够使绕射波更好地成像聚焦，在速度模型建准的情况下，能解决速度横向变化引起的构造成像问题[5]，随着KIRCHHOFF 叠前深度偏移、到波动方程偏移，直到目前最先进的逆时叠前深度偏移技术的进步，辽河的高陡构造、潜山内幕成像精度得到一步一步的提高，断裂系统更清晰、细节刻画更好。

4 结束语

叠前深度偏移有多种方法，Kirchhoff积分法有计算效率高、输入输出灵活等特点，非常适合大规模工业化生产。

深度域速度模型的可靠程度是叠前深度偏移成像效果的关键。基于反射波旅行时的层析成像速度反演方法是获得准确速度模型的一种有效手段，如果工区内有丰富的测井和VSP等资料，那么，做井口速度约束的层析成像速度反演能获得更好的速度模型。

参考文献

[1]何光明，贺振华，黄德济，等.叠前时间偏移技术在复杂地区三维资料处理中的应用[J].天然气工业，2006，26（5）：46-48.

[2]王翠华，何光明，朱敏，等.相对振幅保持在连片处理中的应用[J].石油地球物理勘探，2008，43（增刊1）：12-18.

[3]李家康，郭齐家，张慧燕.三维叠前深度偏移复杂构造成像[J].地学前缘，1998，5（1-2）：247.

[4]罗省贤，李录明.三维叠前深度偏移速度模型建立方法[J].石油物探，1999，38（4）：1.

[5]李来林，吴清岭，何玉钱，等.叠前深度成像技术分析及应用[J].石油地球物理勘探，2005，40（4）：407～410.

作者简介：郭平（1967-），男，高级工程师，硕士，目前主要从事地震勘探综合研究，研究方向为构造及岩性处理解释一体化研究。