涠西区块3D浅层高分辨率处理技术

刘 冰

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）



涠西区块3D浅层高分辨率处理技术

刘 冰

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）

摘 要：为了得到涠西井场浅层地质灾害分析的高分辨率地震数据，在目标区没有原始采集的井场数据情况下，提出了利用原有两块不同采集方向的三维地震数据进行常规地震高分辨率处理的技术。相对常规的井场高分辨率处理，所涉及的主要难点包括：（1）采集网格不一致问题；（2）匹配问题；（3）多次波去除问题；（4）提高分辨率问题；（5）偏移方法的选取问题。在分别对这些问题进行分析后提出了解决方法，结果表明，这些方法满足地震资料解释的要求，为今后处理类似情况积累了经验，同时针对资料情况提出了今后需要改进的地方。

关键词：浅层气；高分辨率；匹配；网格旋转；有限差分法

通常情况下，地震资料高分辨率处理主要针对井场区海底以下1 000 m深度范围，用于识别可能存在的高压浅层气、断裂构造等灾害的地质因素及其分布范围，为平台钻探提供重要依据［1-2］。井场“三高”地震数据处理，以保持振幅、提高分辨率为处理思路。

针对井场调查所要解决的目标是海底以及浅层相位，在处理过程中采用了针对浅层的一些处理手段，本文所面临的处理目标为利用原有的两块不同年份的采集数据进行三维井场调查处理，两块数据存在诸多不一致，如采集方向、采集的气枪容量、最大偏移距等等，而本次目标区在两块区域的重叠区，本文将围绕如何解决这些问题进行分析阐述，提出解决方案。

1 资料概况

为了达到进一步勘探要求，需对已知目标构造进行地质钻探，为确保海洋钻探安全，必须在钻前摸清浅层工程地质情况，尤其需要关注可能出现的浅层地质灾害。常规地震处理的分辨率不能满足浅层地质解释研究的要求，因此，需要对目标区周边的三维地震资料进行高分辨率处理，为浅层地质危害分析提供可靠资料。

本文所做高分辨率地震数据是由涠西南三维和海中三维拼接部分组成，两次数据都是常规的三维采集，并非针对井场调查浅层气地质灾害所采集，因此，采集数据的要求与井场调查采集数据有很大差距，这就给浅层高分辨率的处理带来一定难度，本文将针对如何解决这个难题以及这样的数据有什么优缺点做出分析，为将要进行的井场调查和今后能否利用此类数据来做浅层地质灾害调查提供依据。

从目标区之前针对深层的PSDM（叠前深度偏移）处理的成像结果看，该数据体质量较高，但对于浅层地质灾害分析而言，该数据体存在两个致命的缺陷：（1）海底反射波难以识别；（2）浅层地震数据倾斜干扰较严重。利用PSDM处理的道集数据，选取不同偏移距进行叠加，试验结果表明海底反射情况涠西很差，海中相对涠西尚可。

利用PSDM处理的道集数据，选取不同偏移距范围进行叠加，试验结果表明以上两个问题不能有效解决。

为此，利用PSDM处理前的输入数据（即网格旋转规则化的数据）进行试验，结果显示该数据NMO叠加后再进行偏移，两工区的海底反射场清晰。因此，针对本次高分辨率处理，确定了叠后偏移的处理技术。

2 技术难点及解决方案

本次处理所针对的范围为涠西三维和海中三维重叠处（图1中红框位置），而两块不同区域采集的三维数据除采集方向不一致外，其他采集参数也存在很大差异（表1），这给处理带来了很大难度。

图1 勘查区块位置示意图

表1 涠西和海中三维采集主要参数对照

查看2012年处理资料发现海底层位、拼接处不清晰，分析2012年处理的目标层主要针对深层，本文主要针对的海底浅层500 ms以上的浅层目标，因此从原始数据的炮集做起，主要面临的技术难点及解决方案包括以下几个方面：

2.1 采集网格不一致问题

由表1可见，2005年涠西3D的采集方向为150.5°/330.5°，2012年海中3D采集方向为0°/180°，两次采集资料的采集方向有150.5°的夹角，本次处理方向要求2005年涠西3D资料按照与海中数据的方向一致，因此必须对涠西采集数据进行采集方向网格旋转，旋转后对数据进行规则化，见图2、图3，其中图3为规则化原理，规则化后的数据面元取距离规则化面元最近的点。根据资料的品质，选择了由涠西网格往海中网格靠拢，即整体涠西数据根据海中网格旋转。涠西三维道集体经网格旋转后，有些道集由于旋转会出现多余道，经每个面元按照最接近中心道的原则，剔除面元内其他多余道之后，与海中数据进行合并。

图2 数据规则化原理

图3 规则化前后面元的位置关系

然后利用海中的网格参数对涠西规则化后的偏移距域数据进行重置线道号，使得两个工区的地下面元大小与方向一致，线道号统一。图4是网格旋转前后的面元位置图。

图4 数据网格旋转前后的面元位置图（偏移距 =140 m）

在新的网格系统下，原先均匀分布在面元中心的数据可能会在新的面元位置上出现空洞或重复，需要对旋转网格后的数据重新做一次规则化处理，保证每一个面元中心只有一道地震数据。本次规则化处理参数与网格旋转之前的规则化参数一致，即最小偏移距140 m，最大偏移距4 140 m，偏移距间隔100 m。规则化后的数据用来做匹配处理。

2.2 匹配问题

在对数据进行处理前需要对两个工区的区块分别做地震子波零相位化处理。

由于两工区分不同时间段采集的3D数据采集参数存在很大差异（参见表1），在处理过程中，需要对两块数据进行振幅和相位的匹配，原则上根据资料成像情况，涠西数据往海中数据靠，海中数据振幅相位保持不变。因此需要分别计算涠西数据往海中数据靠的振幅匹配算子和相位匹配算子。

振幅匹配算子的求法：

假设海中数据振幅为h（x），涠西数据振幅为f（x），因此有

式中：g（x）为振幅匹配算子，转换到频率域有

因此有

将频率域匹配算子F ［ g（x）］转换到时间域可得到振幅匹配算子g（x），相位匹配算子的求法同振幅匹配算子。

对输入的全部涠西数据进行网格旋转与插值，在进行网格旋转之前尽量消除由于前期处理流程的不同而造成涠西地震数据与海中地震数据在时间和能量上的差异。调查涠西规则化数据的前期处理流程发现，涠西与海中的处理有四个方面的不同需要而且可以在匹配前消除。第一，两者规则化时所用速度不同；第二，涠西在前期预处理阶段使用了与海中不同的振幅补偿方式；第三，涠西在前期处理时使用了枪缆沉放深度校正9 ms；第四，涠西在做零相位处理时没有考虑正反射系数与波峰的关系。根据这四点不同出现在流程中的顺序逐步消除它们对数据匹配带来的影响。

匹配过程主要分三部分进行：

第一步：根据不同区块数据成像效果，对涠西整体数据做了大范围的增益改造。前后效果见图5。

第二步：对涠西数据体整体进行振幅匹配，匹配算子由两工区的重叠部分进行。本部分的基本流程是：在两块工区的重叠部分选取相同数据，然后由涠西部分向海中部分靠拢的过程中提取一个匹配因子。最终由该匹配因子对旋转后的涠西数据体进行振幅匹配。

第三步：对涠西数据做相位匹配，匹配的过程同第二步。

2.3 浅层多次波去除问题

海洋资料面临的最大问题就是多次波问题，由于水面和海底上下的波阻抗差异，这是不可避免的［3-4］，在本文对数据去除多次波过程中，根据数据特点采取了一些针对性的手段。

常规的去除多次波的方法，如Radon变换［5］，主要针对的是去除中远道级多次波，本次所针对的浅层海底调查主要目标区域在500 ms以上，因此Radon去除效果影响不会很大，实际试验结果也证实了这点。

经试验，T-P反褶积对去除浅层多次显著效果。

CGG的SRME方法［6］是一种基于模型的预测去多次法，该方法通过海底模型预测出多次波模型，再用原始数据和预测模型直接做差的方式来达到去除多次波的方法，该法对近中远道原理上都是适用的，实际作业也取得了比较明显的效果。

针对去除近道多次波的方法——浅水去多次法（SSMPA）［7-9］，今后可在该法的基础上继续试验针对提高浅层分辨率的方法。

2.4 提高浅层分辨率问题

2012年分别做的涠西和海中3D数据，海底模糊，层位不连续。由于之前的3D处理目标层位主要是中深层，因此采取的方式不一样。本次针对浅层提高分辨率主要采取了以下几种方法：

（1）最大偏移距的选取。由于本次针对的目标层较浅，主要针对500 ms以上，因此对原始数据的大偏移距（涠西4 000 m，海中6 000 m）没必要全部输入，选取海中L2000进行试验，分别选取了2 000、2 500 、3 000、4 000 m四个部分对该范围进行试验，看对海底和浅层的影响效果。具体效果图参见图6，由于浅层海底效果几乎没什么变化，在对比了各偏移距效果图，考虑到计算时间，最终选取了最大偏移距2 000 m。

图6 不同偏移距叠加剖面

（2）预测反褶积采用单道反褶积方法，在压制海上鸣震的同时，适度提高资料的分辨率。

（3）切除库的选取。针对本次目标层在浅层海底附近的情况，动较后的道集切除库经试验效果对比，采取了保留近道2道的方式，其余都切掉，这样能得到清晰的海底成像。

（4）为了提高浅层分辨率还对数据进行了拓频处理。主要原理是利用时变的振幅反褶积、均一化及滤波，试验效果见图7，由频谱图可见主频有了一定提高，高频部分有了显著增大。

2.5 偏移方法选取问题

应该选取哪种偏移方法也是本次作业的一个难点，经试验效果对比，选取了有限差分法的叠后偏移，而没有选取Krichhoff法偏移。试验结果表明，叠后偏移后的海底成像清晰，相位连续性好，Krichhoff法则不然。最终效果对比图（图8）显示海底清晰可见，3 s范围内层位清晰，完全满足本次的处理要求。

图7 拓频前后频谱图对比

图8 某线PSDM处理结果（左）与本次试验（右）效果对比

3 结论与建议

（1）针对的范围涵盖了涠西南凹陷、海中凹陷的重叠区，这两个工区的三维处理在之前已经做过数次，之前的处理目标主要在中深层，浅层处理的效果较差，有的甚至看不到海底，针对目标区，采用了针对海底处理的手段，以期得到更加准确的数据；

（2）由于数据旋转造成了浅层相位差异情况还需做进一步的研究，三维数据经旋转，数据的满覆盖以及真实性对成像会带来一定影响，数据旋转后的数据结构问题有待于将来进一步解决，建议今后在井场调查中，根据井场调查的要求重新采集原始数据；

（3）在充分了解本区地质构造基础上，涠西三维地震资料浅层高分辨率处理取得了良好的成像效果，尤其是海底成像；

（4）数据旋转后的所造成的误差通过改变面元大小有可能改进成像效果。

参考文献：

［1］田春和.滩海井场调查中区块物探资料的比对分析［C］.第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集，2009.

［2］王庆海，徐明才.抗干扰高分辨率浅层地震勘探［M］.北京：地质出版社，1991.

［3］VERSCHUURD J. Seismic multiple removal techniques： past，present and future［M］. EAGE Publications， 2006.

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［5］巩向博，韩立国，王恩利，等.压制噪声的高分辨率Radon变换法［J］.吉林大学学报（地球科学版），2009，39（1）：152-157.

［6］LIN Dechun， YOUNG J， LIN Wen-jack， et al. 3D SRME prediction and subtraction practice for better imaging［C］. SEG Technical Program Expanded Abstracts， 2005： 2088-2091.

［7］HARGREAVES N. Surface multiple attenuation in shallow water and the construction of primaries from multiples［C］. 2006 SEG Annual Meeting， 2006： 2689-2693.

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［9］VAN GROENESTIJN G J A， VERSCHUUR D J. Estimating primaries by sparse inversion and application to near-offset data reconstruction［J］. Geophysics， 2009， 74（3）： A23-A28.

中图分类号：P631.4+43

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.007

文章编号：1008-2336（2016）02-0007-05

收稿日期：2016-02-29；改回日期：2016-03-14

作者简介：刘冰，男，1983年生，硕士，副研究员，主要从事海洋地震及储层预测工作。E-mail：187040051@qq.com。

High-resolution Processing of Shallow 3D Seismic Data in the Weixi Block of Sinopec

LIU Bing
（Institute of Exploration and Development， SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company， Shanghai 200120， China）

Abstract：Due to the lack of original seismic data covering the area of Weixi wellsite， two volumes of 3D seismic data previously acquired in different direction were processed with conventional processing technology to get the high-resolution seismic data for the prediction of shallow geological hazards. Comparing with the conventional high-resolution processing of seismic data near wellsite，the main diffculties involved in this paper are as follows: （1） inconsistency of the acquisition grid； （2） matching problem； （3） removal of the multiple； （4） improvement of the resolution； （5） selection of the migration method. In this paper， the solutions have been proposed after analyzing the problems mentioned above. It shows that the methods can meet the requirements for the interpretation of seismic data could supply high quality data for seismic data interpretation， and the experience will be helpful to dealing with the similar problems later. In the meanwhile， the author also proposes some suggestions to improve the acquisition of data in the future.

Keywords：Shallow gas； high-resolution； matching； grid rotation； fnite difference method