陆上非重复性时移地震资料处理存在的问题与对策

邬达理,李宗杰,蒋 波,石 玉,陈俊安

(1.中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏南京211103;2.中国石油化工股份有限公司西北油田分公司,新疆乌鲁木齐830000)

陆上非重复性时移地震资料处理存在的问题与对策

邬达理1,李宗杰2,蒋 波1,石 玉2,陈俊安2

(1.中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏南京211103;2.中国石油化工股份有限公司西北油田分公司,新疆乌鲁木齐830000)

A油区先后进行了两次三维地震观测,二次地震施工的坐标分带、观测系统、面元网格、覆盖次数等诸多采集因素均不相同。分析了在这种非重复性采集条件下进行时移地震资料处理存在的问题,并针对去除两期地震数据采集不一致性所造成的不利影响和消除非油气藏因素引起的地震响应变化,给出了针对性的技术思路和处理对策。主要论述了观测因素一致性处理,相位校正、谱整形、匹配滤波等高保真的精细处理,独立处理与融合处理,以及通过过程质量控制优化地震数据的可重复性。对A油区前、后两期非重复性采集三维地震资料进行了叠前、叠后一致性处理和质量控制,获得了较可靠的剩余振幅数据体。

陆上时移地震;非重复性;匹配处理;融合处理;剩余振幅

时移地震油藏监测技术是在油藏开采过程中,对同一油气田在不同的时间重复进行三维地震观测(首先进行基准地震观测,描述油藏的原始条件;在油藏条件随着时间的推移发生变化后,再次进行监测地震观测),其地震响应随时间的变化可以表征油藏性质的变化,通过特殊的时移地震处理技术、差异分析技术、差异成像技术和计算机可视化技术的应用来描述油藏内部物性参数(孔隙率、渗透率、饱和度、压力、温度等)的变化并追踪流体前缘[1-3]。时移地震监测主要依赖于能否进行重复性的观测。理想情况下,在两次观测之间仅仅是储层特性发生了变化。但很多时候,油田也有多次采集的地震资料,只是由于不同时期采集目的的不同,不能满足时移地震重复性的要求。由于保持采集重复性的代价高,鉴于经济因素,放松两次地震观测间的重复性要求,便提出了非重复性时移地震油藏监测。

时移地震监测要求不同时间采集和处理的地震资料具有一致性或可重复性。地震资料的可重复性是时移地震技术成败的关键,也是时移地震研究所面临的主要难点之一。时移地震油藏监测可行性分析评价要对资料采集观测系统的可重复性和时移地震资料的可重复性进行定量分析与评价[4]。同样,非重复性时移地震油藏监测也需要进行可行性分析评价。从波场采样的角度看,只要无假频地记录时移地震波场,也就能够在成像域内求出时移差异。对于不是专门为时移地震分析采集的时移地震数据,总能找出办法来提高数据的重复性[5]。分析非重复采集时移地震的正演模拟数据和实际资料的匹配处理结果表明,利用同一区块采集方式差异极大的常规三维地震资料和高精度地震资料进行时延地震研究是可行的[6]。非重复性时移地震资料处理的目标则是保证不同时期地震资料之间最终的差异仅源自油气藏的流体变化。

提高地震资料的可重复性是时移地震监测成功实施的关键[7-8],可重复性一直是时移地震监测中特别强调的基本要求[9-10],对于非重复性时移地震油藏监测而言可重复性则更为重要。前人已经证明正常的时移地震资料简单处理会导致错误的结果。因此,针对非重复性时移地震资料存在诸多不一致性的问题,陆上时移地震数据仅通过互均衡处理难以克服非重复性采集因素的影响,仍需要特殊的针对非重复性因素的处理技术,才能有效地克服其影响[11-12]。本文介绍了A油区二次三维地震观测实际资料情况,分析了对该资料进行非重复性时移地震处理存在的问题,通过研究与实践给出了非重复性时移地震资料处理对策,并得到了良好的剩余振幅数据体。

1 非重复性地震资料情况

1.1 采集因素和观测系统的区别

在油藏动态监测中要充分利用目前已有的二次观测三维地震资料不是一件易事,因为它们不是为地震监测而设计与采集的,采集和处理参数差别很大。如A油区基准地震观测和监测地震观测资料存在多项采集因素及观测系统不一致,主要有覆盖次数、排列长度、道间距、面元尺寸、测量度带、检波器自然主频等。新、老三维资料的采集因素和观测系统如表1和表2所示。

表1 A油区两次观测三维地震资料的采集因素

表2 A油区两次观测三维地震资料的观测系统

1.2 噪声和波组特征方面的区别

除了存在采集因素及观测系统不一致外,两次地震观测资料还在环境噪声以及反射波能量、相位、频率等波组特征方面也存在不一致性问题。这些不一致因素给非重复性时移地震资料处理带来了极为不利的影响。

2 非重复性资料处理存在的问题

陆上非重复性时移地震数据处理的重要目标是提高多次采集地震数据之间的可重复性和一致性,即资料处理的核心任务是:消除两次观测数据因采集和处理因素不一致所产生的地震响应差异;消除非可重复性噪声;消除非油气藏地质因素所产生的非重复性效应,凸现油气藏因素的变化;消除非油气藏地质因素所产生的其他影响,为时移地震数据的差异性分析打下基础[13]。

根据上述非重复性地震资料情况的分析,在A油区开展非重复性时移地震资料处理主要存在以下问题。

2.1 数据体一致性问题

两次地震观测资料的测量坐标、面元大小、排列长度、覆盖次数等采集因素不同,势必影响时移地震资料处理成果数据体的一致性。为了实现两次地震观测资料处理成果的严格一一对比,首先要根据观测系统特点,分析不同处理方案的利弊,通过采取测量坐标度带转换、适当筛选数据、面元重置、数据规则化等合理的处理手段,尽可能地消除上述不一致因素的影响,实现两次地震观测资料处理成果数据体的一致[14]。

2.2 构造成像一致性问题

不同的静校正、速度、叠加和偏移对构造成像的影响是不同的。为了确保两次地震观测资料处理成果的构造成像一致,非重复性时移地震资料处理应重点处理好几个方面的问题:采用统一的静校正方法和参数进行精细处理;采用统一精确的速度场;采用统一的叠加、偏移方法等。

2.3 噪声压制一致性问题

研究工区背景干扰较严重，面波、浅层折射、高频干扰、次生干扰、不正常道、大跳等干扰波较为发育,相干线性噪声能量强。尤其是对于后采集的资料受地表地震条件的影响更为严重,如大钻、抽油机、发电机、管线、抽水站等油田设施干扰是基础地震观测资料采集时不存在的,监测地震观测资料干扰波类型更多。为此,监测地震观测资料处理中要特别重视对这几类不同环境噪声的压制,并注意不损失有效信号,努力实现噪声压制效果一致。

2.4 波组特征一致性问题

两次地震观测资料的检波器自然主频不同,导致反射波频率差异大、相位不一致,势必影响时移地震资料处理成果数据体的波组特征的一致性。为能获得波组特征一致性好的两套数据体,资料处理应采用针对性的处理模块、合理的处理流程和参数以及严格的质量控制。解决好波组特征一致性问题的处理重点包括相位校正、谱整形、反褶积、匹配滤波等。

2.5 互均衡问题

在非重复性时移地震数据处理中,原始资料的重复性差,即使经过叠前一致性处理,前、后采集资料的处理结果在时间、频宽、能量和相位等方面仍会存在一定的差异,需要通过互均衡处理来进一步改善其一致性。利用开发储层上覆地层振幅及相位不应有太大变化的特点,可以通过匹配滤波来实现互均衡。匹配滤波是一种可以将一种波形变换到另外一种波形的最小二乘滤波器,它可同时对基准地震观测数据和监测地震观测数据之间的静态时差、相位差和频谱差异进行校正,使除了储层之外其它地方的时移地震资料趋于一致,提高时移地震数据的可重复性,消除非油气藏的影响。求准匹配滤波的匹配算子是地震资料互均衡处理中的难点,也是时移地震资料处理成功与否的关键。

3 技术思路与处理对策

为实现非重复性时移地震资料处理成果的高保真度、高信噪比、高分辨率,以及一致性好、油气地震响应特征突出的技术要求,以现有地震资料及有效储层响应特征识别分析为基础,紧紧抓住目的层的处理,叠前应用合理有效的处理流程和模块,开展精细的静校正、干扰压制、反褶积、振幅和频率补偿、精细速度分析与建模、偏移等一致性处理,做好构造保真、振幅保真、频率保真等基础处理工作;叠后进行互均衡处理,得到一致性好的时移地震处理成果,确保剩余振幅能真实地反映储层含油气的变化情况,满足储层剩余油气藏分析的需求。具体处理对策如下。

3.1 观测因素一致性处理

除了做好非储层段时移地震数据的振幅、频率、相位和时间等方面的匹配处理外,还需要对基准地震观测和监测地震观测数据体的观测系统进行一致性的匹配处理,这一步处理的重点应该是面元重置和面元内炮检距与方位角分布的均匀性匹配。通过非重复性采集数据的炮检距和方位角匹配处理,能够有效地削弱非重复性采集的影响,即减小非储层段的地震响应差异,放大储层段的地震响应差异[15]。

由表1和表2可知:两次地震观测资料采集因素和观测因素不同,覆盖次数差异大,必然会导致处理成果的振幅差异,不利于剩余振幅分析。由于基准地震观测资料采集面元大,覆盖次数低,地震资料处理成果品质一般;监测地震观测资料采集面元小,覆盖次数高,地震资料处理成果品质高。为了实现两次地震观测资料的处理品质趋于一致,有利于剩余振幅研究,应在保持基准地震观测资料处理成果品质不受影响的前提下,尽量将监测地震观测资料的观测系统向基准地震观测资料逼近。即将A油区监测地震观测资料的中间放炮改成基准地震观测资料的单边放炮,将监测地震观测资料的炮点分布范围、最小炮检距、排列长度、检波线数等进行合理的取舍,减小两次地震观测资料对应炮检点位置的误差,数据筛选得是否合理将直接影响时移地震资料处理的效果。在完成数据筛选的基础上,将监测地震观测资料的6°带数据转成与基准地震观测相同的3°带数据,建立与基准地震观测相同的处理网格,通过面元重置和数据规则化的方法,实现尽可能接近的观测因素和相同的覆盖次数。

3.2 高保真的精细处理

时移地震资料处理中,振幅保真尤为重要,需高度重视地震资料的保真度。对两次观测地震数据需要精细地做好下列处理工作:

1) 在两次观测地震数据存在相位不一致的情况下,为使波组特征保持一致,首先进行相位一致性分析和校正是必要的[16];在相位校正的基础上,初至拾取的结果更为可靠;而且相位一致性校正有利于静校正、反褶积等后续处理。

2) 在两次观测地震数据存在检波器主频不一致的情况下,需要进行频谱分析,比较两次观测数据之间振幅谱的一致性,谱整形处理有利两次观测数据的频谱宽度一致化、波组特征趋于一致(图1)。

3) 应用有针对性的成熟去噪技术压制相干噪声和随机噪声,实现在保幅前提下的非重复性噪声压制,消除两次采集不同环境造成的随机噪声对可重复性的影响。

4) 通过地表一致性振幅补偿和去噪的迭代处理,逐步提高振幅的保真度。

5) 采用地表一致性反褶积改善两次观测数据的频率和波组特征的一致性。

6) 通过静校正—速度分析—剩余静校正迭代处理,逐步提高速度精度和静校正质量。

7) 选择保幅性好的偏移方法,做好统一的偏移参数和偏移速度的选取,通过偏移处理增加数据整体的可重复性。

8) 叠后去噪对剩余振幅的影响较大,去噪要慎重,尤其是不能选择多道相干的去噪方法。

9) 以储层上覆地层时窗进行互均衡处理的效果要好于包含了储层的大时窗或整道时窗的互均衡处理。互均衡处理是消除由于诸如采集和处理参数的变化等非储层因素引起的影响,因此它是消除非油气藏差异引起的其它因素影响的关键技术[17-26]。

图1 谱整形前、后处理剖面效果对比

3.3 独立处理与融合处理

独立处理是指在基准地震数据和监测地震数据处理的过程中,某个处理步骤(包括层析静校正、地表一致性振幅补偿、地表一致性反褶积、速度分析、地表一致性剩余静校正等)将基准地震数据、监测地震数据独立分别进行三维处理,其采用的处理模块和参数是相同的。

融合处理是指在基准地震数据和监测地震数据处理的过程中,某个处理步骤(包括层析静校正、地表一致性振幅补偿、地表一致性反褶积、速度分析、地表一致性剩余静校正等)将基准地震数据和监测地震数据融合在一起构成一块三维数据进行处理。

为了保证前、后两次观测的时移地震资料处理成果具有很好的一致性,根据拥有的资料情况,通过严格的融合处理与独立处理试验,合理选择处理方案。分析实际处理结果表明:

1) 层析静校正采用独立处理方案效果好,图2a 剖面给出了基准地震数据和监测地震数据层析静校正独立处理后的拼接显示,可见两者波组时间的一致性好,因独立应用层析静校正技术,可更准确地消除地表起伏和不同时期施工近地表层速度变化对地震记录的影响;层析静校正采用融合处理方案的效果差(图2b),波组存在一定的时差。

2) 地表一致性振幅补偿采用融合处理方案有利于振幅一致。

3) 地表一致性反褶积独立处理与融合处理的效果一样,关键是要合理选取反褶积方法和参数,使得波组特征明显,凸显油气藏的响应,处理好分辨率与信噪比的关系。

4) 速度分析采用融合处理方案效果好,资料处理要尽可能采用统一的速度场。

5) 地表一致性剩余静校正采用融合处理方案效果好,有利于构造成像结果的统一。

图2 层析静校正独立处理方案(a)和融合处理方案(b)的处理效果对比

3.4 过程质量控制优化地震数据的可重复性

过程质量控制是时移地震资料处理一个极其重要的方面。时移地震资料处理过程中的可重复性分析应用较多的质量控制指标包括:带宽和振幅一致性;相关系数和时间对准误差;匹配滤波器的一致性;归一化均方根差(NRMS);可预测性(PRED)和信号—扰动比(SDR)等。这些质量控制指标的最大优点就是有明确的解释,能直观地评价处理质量[27]。有效的质量控制手段在时移地震资料每一步处理后能更快更直接地评估时移地震资料处理效果。

为了达到理想的处理效果,我们采用了简捷的质量控制手段,即对各步骤时移地震资料处理后的数据,在储层上覆地层选取时窗,进行频谱分析和剖面相减,通过检查频谱的一致性和差值剖面是否为零来判断处理效果,取得了良好的质控效果。

4 处理效果分析

经过严格的保幅一致性处理,处理成果整体结构清晰,信噪比较高且一致性好(图3),保真度高,储层的地震反射特征及空间展布清楚,尤其是大大提高了基准地震数据和监测地震数据的可重复性和一致性,处理得到了较可靠的剩余振幅成果数据体(图4和图5),剩余振幅异常区与开采油层完全对应,为剩余油的分布研究提供了良好的基础数据。

图3 研究区时移地震资料叠后偏移数据体信噪比属性分析

图4 非重复性时移地震数据处理效果(Ⅰ)

图5 非重复性时移地震数据处理效果(Ⅱ)

5 结束语

1) 在采集参数差异大、不利因素多的情况下,实现非重复性时移地震资料处理目标需要采用特殊的处理方法,进行严格细致的一致性处理。叠前通过采用度带转换、数据规则化、相位校正、检波器主频一致性处理、地表一致性反褶积、地表一致性振幅补偿、速度分析和剩余静校正、偏移等一致性处理,并通过过程质量控制优化地震资料处理每一环节的数据可重复性;叠后再进行互均衡处理,可以有效去除不同时期的地震数据采集不一致性影响的,消除非油气藏因素引起的地震响应变化,获得良好的剩余振幅数据体。

2) 根据资料的具体情况,合理选择融合处理与独立处理方案,可有效改善非重复性时移地震资料处理效果,提高处理成果的可重复性。

3) 由于保持采集重复性的成本高,非重复性时移地震油藏监测降低了地震观测的重复性要求,故在条件许可的情况下,通过非重复性时移地震资料处理可大大节省油藏动态监测的成本。

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(编辑：朱文杰)

The problems for land non-repeated time-lapse seismic data processing and its countermeasures

Wu Dali1,Li Zongjie2,Jiang Bo1,Shi Yu2,Chen Jun’an2

(1.SinopecGeophysicalResearchInstitute,Nanjing211103,China;2.SinopecNorthwestOilfieldBranchCompany,Urumqi830000,China)

3D seismic survey has been carried out in block A for two times with different acquisition parameters such as coordinates,geometries,fold and bin grids.We analyzed the existing problems for the time-lapse seismic data processing with such kind of non-repeated acquisition conditions.Moreover,aiming at the influence caused by the inconsistency of the non-repeated time-lapse survey and the variation of seismic responses caused by the factors except reservoirs,we proposed technical clue and processing strategies.We mainly focused on the consistency processing of survey factors,high-fidelity processing on phase correction,spectrum shaping and match filtering,independent processing and fusion processing,as well as procedure quality controlling for optimizing the repeatability of seismic data.By prestack and poststack consistency processing and quality controlling on the non-repeated time-lapse seismic data in block A,reliable residual amplitude data volume has been achieved.

land time-lapse seismic survey,non-repeatability,match filtering,fusion processing,residual amplitude

2015-01-18;改回日期：2015-03-11。

邬达理(1960—),男,高级工程师,从事地震资料处理方法研究工作。

P631

A

1000-1441(2015)04-0427-08

10.3969/j.issn.1000-1441.2015.04.009