逆时深度偏移处理技术在塔里木盆地塔北牙哈地区三维地震资料处理中的应用

苗青，罗日升 （中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒841000）

郭礼平 （北京锐浪石油技术有限公司，北京100085）

吴梅莲，袁源 （中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒841000）

图1 理论模型反应各种深度偏移效果

叠前深度偏移方法目前常用的有3种，即克希霍夫积分法、单程波叠前深度偏移法和逆时深度偏移法［1～6］。克希霍夫积分法为一次反射波成像，原理为分解旅行时算法，包括最小走时、程函方程、波前重建等。其优势为能够适用不规则采集数，偏移倾角可达90°，运算速度快，可以任意选择成像目标，可作速度分析；其不足为射线近似，存在走时计算问题，不能解决多路径问题，偏移成像精度稍差，偏移噪声较重，保幅性差，不能适应速度横向剧烈变化地区。单程波叠前深度偏移即波场外推求解单程波方程。其优势为保幅性好，速度较双程波快；其不足为波场分解近似，存在高陡构造成像问题，且不能做速度分析。逆时深度偏移为双程反射波成像，原理主要是震源波场正向外推接收波场逆时反向外推。其优势为不对方程近似处理，没有倾角限制，保幅性好，适应任意变速，复杂构造条件下成像精度高；其不足为运算速度慢，目 前 不 能 做 速 度 分 析［3，4，7］。理论上逆时深度偏移处理较克希霍夫积分法、单次波叠前深度偏移更能有效解决地下复杂成像问题。从模型效果 （图1）上看，逆时深度偏移效果最好，单程波叠前深度偏移效果次之，克希霍夫积分法效果最差。

1 偏移速度场的建立

1．1 建立速度场的主要思路

以时间域的非对称走时kirchhoff叠前时间偏移为主要手段建立精确的时间域均方根速度场，将该速度场转换成深度域层速度场，再采用快速多次迭代逆时偏移的方法进行精细调整深度域层速度场，以逆时偏移的道集拉平及偏移效果为准则建立最终用于逆时偏移的速度场。因此，叠前时间偏移成为叠前深度偏移 （逆时偏移）处理流程中的关键环节。在整个处理过程中，叠前时间偏移的运算速度及偏移效果是后续逆时偏移顺利完成的基础。整个过程交替求取 “均方根速度→层速度→均方根速度→层速度”，该处理流程的最大特点是不用建立地质模型，建模效率高［2，8，9］。

1．2 建立速度场的方法

1）叠前时间偏移求取准确的均方根速度。在基本处理工作完成的基础上，采用基于 “GPU／CPU协同并行计算的非对称走时kirchhoff叠前时间偏移”实现高质量、高运算速度的叠前时间域偏移方法，建立均方根速度场。该求取时间域均方根速度的方法有多种辅助手段监控，如道集拉平、不同百分比速度扫描、多次迭代修正等，求取适合研究区的速度场。该方法使得速度解释的结果多解性减少，可得到较精确的均方根速度模型。

与叠前深度偏移相比，叠前时间偏移对速度的敏感度小，可以较容易地求取均方根速度。非对称走时kirchhoff叠前时间偏移方法考虑了构造倾斜和其他横向速度变化的因素，因此利用该叠前时间偏移的道集进行速度分析更容易、更可靠、更准确，求取的速度精度更高；再加以多次迭代循环来逐步优化均方根速度模型。

速度建模应注重交互速度分析和质量监控。交互速度分析是建好速度模型的基础，在速度分析时，首先根据速度分析点对应于剖面上的位置，判断速度的大小和变化趋势，然后分析相应的道集和速度谱，判断是否是假聚焦和是否为有效信号 （如多次波等）。速度的准确与否有以下2 点参考依据：①CRP （共反射点）道集拉平，根据速度迭代前后的CRP道集可以看出，当速度更为准确时，CRP道集同相轴更加平直，信噪比提高；道集信噪比的提高反映在叠前偏移剖面上表现为信噪比提高，断层成像更加清楚，能量的聚焦更好，深层复杂部位的成像效果得到改进；②注重层速度的变化，使速度变化符合地质规律；通过多次速度迭代获得研究区较为准确的成像速度，速度准确后，构造成像更加合理、真实，速度场的空间变化更加符合地下构造的变化规律。

2）求取层速度模型。显示对比全部目标线的CRP道集，达到 “校平”的条件后，将均方根速度插值成均方根速度场体，然后将其转换成层速度场体。

3）层速度模型的优化。将叠前时间偏移求取的层速度模型作为初始的层速度，进行深度偏移，得到深度域的偏移道集；将深度域的道集转换到时间域，再进行速度分析；并进行多次迭代，迭代的过程采用先浅层后深层调整速度的方法，初次偏移适当减小孔径及深度延拓等参数，当满足速度分析的条件时，逐步加大偏移孔径、偏移深度等参数，完成多次三维逆时偏移，实现 “逆时偏移扫描”。从浅入深，逐层扫描，修正速度模型，多次重复该过程，即叠前深度偏移扫描相结合确定速度模型。

4）标定井资料。参考井资料和前期解释成图的速度场，对速度场进行部分必要调整，确定最终速度场。

2 逆时偏移实现步骤

逆时偏移处理过程划分为6个步骤：①人工震源向下延拓求解某深度波场；②地表接收数据向下延拓求出相同深度波场；③对步骤①、②结果按成像条件进行成像，通常采用乘法成像条件，即2个波场时间对齐后相乘然后相加，完成该运算即完成一炮的逆时偏移成像；④所有炮执行上述步骤即完成了全工区的逆时偏移成像；⑤数据合并，对所有单炮的成像数据体，按相同的地下位置进行抽道集，则形成共成像点道集，该道集通常称为CIG （common image gather）（图2）；⑥集处理，包括必要的切除、层校正等处理，然后叠加。

图2 偏移数据体合并

3 应用效果

3．1 技术应用背景

2005～2006年，塔里木油田分公司在牙哈地区重新采集了三维地震数据，2006年应用叠前时间偏移技术完成处理，根据该成果所钻井的层位预测结果与实钻结果误差较大。2009年，重新处理后的地震资料仍存在构造解释成果与生产动态不一致的问题，从牙哈1井区的xx1井的钻探和生产情况看，xx1斜井靶点应位于牙哈断层的上升盘，但在叠前时间偏移剖面上，无论怎样解释均处于下降盘，地震解释与生产情况不符合 （见图3）。牙哈地区受牙哈大断裂影响，断层上、下盘速度变化大，叠前时间偏移无法实现断层准确归位；而逆时深度偏移为双程反射波成像，其特点是震源波场正向外推接收波场逆时反向外推，不对方程近似处理，没有倾角限制，保幅性好，适应任意变速、复杂构造条件下的成像。

图3 过xx1井叠前时间偏移与逆时深度偏移地震剖面对比

3．2 效果分析

1）逆时深度偏移成果断层归位准确，断层和构造高点整体南移：①浅层底砂岩顶面大断层南移130～360m，相应的构造轴线南移，地层产状与2014年完钻的xx1井、xx4井倾角测井一致；②寒武系潜山顶面断层较时间域剖面断层 （图4中的黑色线条）往南偏移180～450m，新、旧断裂 （图4中的红色线条与黑色线条）的展布方向一致；③构造高点南移，从xx3井区潜山顶面解释成果 （叠前时间偏移与逆时深度偏移成果图）（图5）上看，xx3井区构造高点向南偏移220m。

图4 叠前时间偏移与逆时深度偏移断层叠合对比

2）逆时深度偏移处理成果能合理解释xx1井钻探情况，静态与动态符合。

3）xx3井在寒武系潜山顶面发育4m 油层，试油获日产油4．76m3，日产气5798m3，根据逆时深度偏移成图结果 （图5 （b）），xx3井位于背斜低部位，其背斜圈闭面积为2．6km2，幅度40m，塔里木油田分公司采纳了该井向高部位侧钻的建议，靶点段设计为A1－B1段；而根据以往构造图部署的A－B 点则位于相对较低位置 （该方案未实施）。

4）牙哈地区xx5 井区潜山为已开发油藏，根据逆时深度偏移成果，寒武系潜山圈闭面积20．57km2，幅度170m，高点海拔－4750m，含油面积7．97km2，幅度139m，高点海拔－4750m，圈闭面积较旧成果增加3．77km2，构造高点南移280m，含油面积增加3．12km2，含油高度增加20m，新增含油面积主要在南部 （图6）。按单储系数0．85计算，资源量增加380×104t。

5）牙哈xx6井背斜为2013重新落实的圈闭，面积4．08km2，幅度85m，高点海拔－5005m，圈闭面积较旧成果增加3．23km2，幅度增加45m，构造高点和断层南移230m。该圈闭上加深钻探的xx6井在寒武系获得油气突破，滚动新增含油面积1．51km2。该井2013年11月19日开钻，2014年2月18日完钻，完钻层位为上寒武统丘里塔格下亚群，揭开潜山123m，岩性为白云岩、含灰白云岩。完井测试6029～6035．69m，油压11．72MPa，日产油39．2m3，日产气11069m3。

图5 牙哈地区xx3井区叠前时间偏移与逆时深度偏移潜山顶构造对比

4 结语

在塔里木盆地塔北地区，速度横向变化大，整体表现为速度由北向南变低，从理论上构造高点及断层位置应向南位移。该区地质条件复杂，断裂发育，速度变化剧烈，虽然经过多方面的处理技术改进，叠前时间偏移成像效果基本没有提高，即叠前时间偏移已经不能满足复杂地区资料的成像要求。近年来开展的逆时深度偏移从成像精度、成像效果方面都较叠前时间偏移有明显改善。经过逆时深度偏移处理后，成像效果明显改进，构造形态、断裂展布与井资料符合，在井控条件下，深度误差控制在30m 以下，满足了地质任务要求。

图6 牙哈地区xx5井区叠前时间偏移与逆时深度偏移潜山顶构造对比

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