海底电缆地震采集方案优化及关键处理技术——以北部湾盆地WS区为例

袁全社 李 列 张兴岩 柴继堂 李 林 王大为

(1.中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524057； 2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 广东湛江 524057)

海底电缆地震采集方案优化及关键处理技术
——以北部湾盆地WS区为例

袁全社1李 列1张兴岩2柴继堂1李 林1王大为1

(1.中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524057； 2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 广东湛江 524057)

袁全社,李列,张兴岩，等.海底电缆地震采集方案优化及关键处理技术——以北部湾盆地WS区为例[J].中国海上油气，2015,27(4)：54-60.

Yuan Quanshe,Li Lie,Zhang Xingyan,et al.Optimization design of seismic acquisition about ocean bottom cable and key processing technologies: a case study of WS area in Beibu Gulf basin[J].China Offshore Oil and Gas,2015,27(4):54-60.

北部湾盆地WS区中深层流沙港组具有很大的勘探潜力，但利用现有地震资料进行精细构造解释和油藏描述非常困难，无法满足勘探和开发研究的要求。海底电缆地震采集和处理技术在改善中深层复杂构造成像方面优势明显，适用于复杂浅水区采集环境。针对WS区中深层勘探面临的复杂构造成像问题，提出了高密度宽方位海底电缆地震勘探技术应用思路，重新确定面元尺寸并优化观测系统，重点开展Z分量高保真噪声衰减、P-Z分量双检合并和宽方位控制射线束叠前深度偏移成像等3项关键处理技术研究。应用效果表明，WS区地震资料品质得到了明显改善，有效提高了地震解释研究的可靠性，促进了该区后续勘探研究。

海底电缆地震勘探技术；面元尺寸；观测系统；Z分量高保真噪音衰减；P-Z分量双检合并；宽方位控制射线束偏移；北部湾盆地

北部湾盆地WS区当前原油勘探主要集中在中深层古近系流沙港组，已有研究显示该区仍具有很大的勘探潜力[1-3]，但目前已发现的储量规模不足以支持该区的开发，因此，迫切需要提升中深层地震资料的信噪比与成像精度，进行复杂构造圈闭研究，提高目的层解释可靠程度，指导优势储层发育带预测研究，进而扩大优质储量规模，推动油田开发投产。

该区现有的地震资料为2003年对外合作采集的三维地震数据：采集面元(37.5 m×12.5 m)较稀疏，不利于小断层成像和提高信噪比；双源双缆采集，方位角非常窄；排列长度相对较小，不利于接收最深目的层的反射信息；震源总容量(1 760 in3)较小，中深层能量较弱。因此，现有的地震资料存在以下问题：中深层频率较低，主要目的层地震反射同相轴连续性较差，波组特征不明显，分辨率低；断裂发育区地震资料优势频率较低，断点不清，断层归位、成像差。为解决这些问题，开展了多轮次地震资料重处理攻关，取得了一定效果，但仍无法进行精细的构造解释与油藏描述。所以，迫切需要开展新的采集处理技术研究，提高地震资料品质。

海底电缆(Ocean Bottom Cable，OBC)三维地震勘探技术具有十分明显的优势[4-6]，非常适用于解决北部湾盆地WS区地质地球物理问题，而且该区的采集环境也适合OBC地震采集作业。本文从地质模型出发，优化了OBC地震勘探主要采集参数和观测系统，并结合地震资料特点开展了关键处理技术的研究应用，从而指导了该区油气勘探研究工作，可为同类勘探开发区OBC三维地震勘探技术的研究及应用提供借鉴。

1 采集方案优化

针对现有资料存在问题和本次OBC地震勘探要求，对采集方案提出了如下优化思路：设计基于成像的三维观测系统，提高炮道密度及炮道均匀性，进而提高信噪比；增加观测方位，提高复杂小断块的成像精度[7-9]；增加排列长度，提高火成岩下成像精度；增加覆盖次数，提高能量和信噪比；加大震源总容量，提高激发能量。

1.1 面元尺寸确定

面元尺寸的确定主要考虑不产生空间假频和满足横向分辨率的要求。在所建立的地质模型中，根据WS区构造地质特点和横向速度变化规律，对该区主要目的层(T86)面元大小进行计算，分析横向面元分布规律。图1为北部湾盆地WS区主要目的层面元计算结果，可以看出：在较为平缓的区域，所需面元可以较大；在断层发育的区域，所需面元应该较小；在局部断裂发育区，面元小于15 m较为合适。由于正方形面元有利于落实构造细节和识别小断块，因此确定本次地震采集的面元大小为12.5 m×12.5 m，即选择道距为25 m、炮距为25 m的对称规则小面元采集方式。

图1 北部湾盆地WS区主要目的层(T86)面元计算结果

1.2 观测系统优选

能够实现宽方位采集的观测系统主要有束状和片状2种[10]，其中正交束状实现宽方位采集一般要求有足够多的电缆，炮线短且分布在电缆区的中部，作业时主要为平行、纵向搬动电缆的滚动模式；而片状是炮线区覆盖电缆区，主要是靠海上放炮效率高的特点，减少电缆搬迁工作量，一次采集覆盖一片状区域，作业时主要为电缆整体搬迁的模式。从作业效率来讲，片状作业方式一般略高于正交束状作业方式。除了考虑方位和偏移距分布规律外，本文就2种观测系统针对WS区主要目的层(T86)进行了正演照明分析[11]，对比目的层照明能量分布情况，选择更有利于成像和提高信噪比的采集方式。

图2为2种观测系统模板的对比，其中图2a为12缆12炮OBC正交束状作业方式(纵向红线为震源激发炮线，炮点间距25 m；横向蓝线为检波点接收线,线间距300 m，检波点相距25 m)，图2b为8缆256炮OBC片状作业方式(纵向红线为震源激发炮线，炮点间距25 m，炮线间距250 m；横向蓝线为检波点接收线,线间距400 m，检波点相距25 m)。图3为2种观测系统对应的方位角图，可以看出，它们均能够实现宽方位采集，但片状采集时优势偏移距主要集中在中部，且随方位变化相对均匀。图4为2种观测系统对应的目的层照明能量分布图，可以看出片状采集的照明能量分布更加均匀，构造复杂的局部照明度要高于正交束状采集方式。

图2 OBC观测系统模板对比

图3 OBC观测系统对应的方位角图

图4 OBC观测系统对应的WS区目的层(T86)照明能量分布图

综合以上分析，最终在WS区确定的采集观测系统为8缆片状方式，其特点是数据空间采样密且规则(12.5 m×12.5 m小面元)、宽方位(横纵比0.516)采集、覆盖次数高且主要集中在目的层深度附近，非常有利于改善复杂构造成像质量。

2 关键处理技术研究与应用

WS区OBC地震资料为四分量采集，分别为纵波压力分量P、纵波加速度分量Z、横波分量X和横波分量Y。由于海洋地震转换横波处理技术尚在发展完善阶段[12]，本文主要研究了P、Z两个纵波分量的数据处理问题。通过分析原始资料品质，针对该区地震资料特点,确定了纵波处理流程(图5)，其中Z分量高保真噪声衰减技术﹑P-Z分量双检合并技术[13-14]和控制射线束叠前深度偏移成像技术[15-17]是关键技术。

图5 北部湾盆地WS区OBC地震资料处理流程图

2.1 Z分量高保真噪音衰减技术

由于不同类型的检波器响应特征及其采集环境不同,水检P分量和陆检Z分量地震资料信噪比有所差异。其中，水检P分量原始资料整体信噪比较高，处理上主要是去大值和地滚波噪声衰减，剩余噪音利用分频处理技术在检波点域进一步压制即可；而陆检Z分量地震资料整体信噪比水平相对较低，其去噪效果直接关系到后期合并处理效果。Z分量除了接收到垂直分量数据外，还接收到了泄露的横波分量数据，因此Z分量接收到的数据可以表示为

vvert(t)=vx(t)*f(t)+vz(t)

(1)

式(1)中：vvert(t)是Z分量接收到的数据；vz(t)是纵波分量；vx(t)为横波分量；f(t)为滤波因子；t为记录时间。

转换横波噪声在纵波分量中的存在掩盖了有效波信号，在Z分量的共检波点道集上通过自适应相减的方法可以消除横波噪音的影响。图6为WS区Z分量高保真去噪前后共检波点道集对比，可以看出噪音得到了压制，有效信号得到了保护，为后续合并处理奠定了基础。

图6 北部湾盆地WS区Z分量高保真去噪前后共检波点道集对比

2.2 P-Z分量双检合并技术

水检P分量记录压力变换，水检波场等于上行波场加下行波场；陆检Z分量记录粒子垂直运动，陆检波场等于上行波场减下行波场。对于一次反射波，P、Z分量接收到的方向是一致的，但对于海面反射回来的鬼波，这2个分量极性相反。因此，利用P-Z分量双检合并技术可以消除电缆鬼波，达到拓宽地震资料频带、压制浅水多次波的目的。由于P、Z分量资料信噪比有所差别，P分量频率较低、Z分量频率较高，为了充分保护资料的有效频率成分，本文采用P分量向Z分量合并求取匹配因子的处理方法，其计算过程(图7)为：①求取交叉鬼波化的水检、陆检记录；②对水检、陆检鬼波化数据进行匹配求得最佳匹配因子；③用最佳匹配因子对水检记录进行标定；④对标定的水检、陆检记录求和得到上行波，求差得到下行波。这样，最终求得的数据既保存了陆检数据(Z分量)的高分辨率，又加入了水检数据(P分量)的高信噪比，提高了数据质量与合并信息的丰富程度。

图8为WS区P-Z分量双检合并前后炮集对比，可以看出，P-Z分量双检合并之后，鬼波旁瓣得到了有效压制，子波压缩效果显著。图9为WS区P-Z分量双检合并前后叠加剖面对比，可以看出，合并后的叠加剖面既保留了水检资料中的低频优势，又保留了陆检资料中的细节信息。此外，频谱对比效果表明，合并后叠加剖面的频谱比P、Z分量的频谱都有改善，P分量和Z分量频谱的陷波均得到了补偿(图10)。

图7 P-Z分量双检合并示意图

图8 北部湾盆地WS区P-Z分量双检合并前后炮集对比

图9 北部湾盆地WS区P-Z分量双检合并前后叠加剖面对比

2.3 宽方位控制射线束叠前深度偏移技术

已有资料显示，WS区各向异性特征较明显，因该区钻井资料相对较多，为了提升中深层复杂断块构造区的成像精度，在常规叠前时间偏移处理基础上，开展了基于倾斜对称轴(Tilted Transverse Isotropy，TTI)的各向异性模型建立和宽方位控制射线束深度偏移成像方法(Control Beam-ray Migration，CBM)研究。其计算过程为：①进行各向同性的深度偏移，利用偏移结果拾取TTI构造角度和方位场；②根据已知井深度和各向同性深度偏移的地震深度标定求取各向异性参数场δ和ε，同时更新垂向层速度模型；③进行TTI各向异性的CBM叠前深度目标线偏移；④利用网格层析成像方法修正各向异性参数ε。对比表明，由于宽方位偏移的道集保留了方位角的信息，针对偏移后的道集采用基于垂直对称轴(Vertical Transverse Isotropy，VTI)的各向异性的高密度速度拾取方式进一步拉平道集，可以为提高后续叠加成像精度奠定基础(图11)。

图10 北部湾盆地WS区P-Z分量双检合并前后频谱对比

图12为WS区不同偏移数据效果对比，可以看出：与原拖缆数据相比，OBC叠前时间偏移数据中深层信噪比更高，构造成像清晰，断层成像更加可靠，波组特征活跃，层间信息丰富；与OBC叠前时间偏移数据相比，OBC宽方位控制射线束叠前深度偏移数据进一步提升了大断面成像质量,小断层归位更加可靠，地层接触关系更加清晰。

图11 北部湾盆地WS区宽方位各向异性时差校正前后共中心点道集对比

图12 北部湾盆地WS区不同偏移数据效果对比

3 结束语

针对北部湾盆地WS区中深层流沙港组面临的复杂构造成像问题，开展了OBC地震采集处理技术优化研究，提出了高密度宽方位OBC地震勘探技术应用思路。在地震资料采集方面，通过优化采集参数和观测系统，建立了小面元、高覆盖、宽方位的片状采集观测系统；在地震资料处理方面，开展了一系列关键处理技术的研究和应用。应用效果表明，WS区地震资料品质得到了明显改善，整体信噪比得以提升、断层成像更加清晰、地层归位效果更好，有效提高了地震解释研究的可靠性，促进了该区后续勘探研究。高密度宽方位OBC地震勘探技术在北部湾盆地具有推广应用前景，建议不同研究区开展针对性的优化和攻关研究，充分挖掘该项技术的潜力。

致谢：中海油服物探事业部滨海517船队在优化观测系统和野外作业中付出了辛苦努力，中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司物探技术研究所在本项目研究中也给予了技术支持，在此表示衷心感谢!

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(编辑：冯 娜)

Optimization design of seismic acquisition about ocean bottom cable and key processing technologies: a case study of WS area in Beibu Gulf basin

Yuan Quanshe1Li Lie1Zhang Xingyan2Chai Jitang1Li lin1Wang Dawei1

(1.ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang,Guangdong524057,China;2.CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.,Zhanjiang,Guangdong524057,China)

Great oil exploration potential exists in mid-deep Liushagang Formation at WS area in Beibu Gulf basin. However, it is difficult to implement fine structure interpretation and reservoir description based on the existing seismic data, which cannot reach the requirements of exploration and development research. Ocean bottom cable seismic acquisition and processing technology have obvious advantages in improving the complex structure imaging in mid-deep formation, and are suitable for complex shallow water environment. To solve the problem of complex structure imaging in mid-deep formation in WS area, high-density and broad azimuth ocean bottom cable seismic exploration technology were proposed, in which bin size was refined and observation pattern was optimized. Such three key processing methods as high-fidelity noise attenuation in Z component, P-Z dual-sensor summation and broad control beam-ray migration were discussed. Application results indicate that seismic data quality and reliability of seismic interpretation of WS area are remarkably improved, enhancing future exploration study.

ocean bottom cable seismic exploration technology; bin size; geometry; high-fidelity noise attenuation in Z component; P-Z dual-sensor summation; broad control beam-ray migration; Beibu Gulf basin

袁全社，男，高级工程师,2005年毕业于中国石油大学(华东),获地球探测与信息技术硕士学位,现任中海石油(中国)有限公司湛江分公司勘探开发部物探主管,主要从事地震资料采集、处理技术研究和应用工作。地址：广东省湛江市坡头区22号信箱(邮编：524057)。E-mail： yuanqsh@cnooc.com.cn。

1673-1506(2015)04-0054-07

10.11935/j.issn.1673-1506.2015.04.007

TE5132.1+4

A

2014-11-23 改回日期：2015-01-20