魏岗-官庄地区复杂断块群成像方法研究与应用

聂明明 司卫 商建立

魏岗-官庄地区复杂断块群成像方法研究与应用

聂明明 司卫 商建立

在南阳凹陷，魏岗-官庄地区的主要构造特征是复杂多样的断鼻断块圈闭，石油大多都分布在鼻状构造的轴部及断层的遮挡部位，而复杂断鼻断块的成像精度对受构造控制油藏的勘探至关重要。本文以魏岗-官庄地区新采集的三维地震资料为主要研究对象，同时收集矿区以往三维地震资料，与本次采集资料进行融合处理，目的是提高该地区复杂断鼻断块的成像精度。通过采用分步、分域的组合去噪、相位校正、子波匹配及五维插值等一系列高精度三维融合处理技术处理后，叠加剖面的信噪比得到提高，能量得到增强，同相轴连续性变得更好，并且有效避免了空间假频现象。通过叠前数据规则化技术、叠前数据能量调整技术、高密度速度分析技术及克希霍夫叠前时间偏移技术提高了该区地震资料偏移成像的精度，主要目的层地震反射特征清楚，断块、断鼻构造清晰可靠，为下一步地震资料解释提供了有力依据。

南阳凹陷魏岗-官庄地区构造划分上位于南襄盆地南阳凹陷北部斜坡带，该区主要构造形态为复杂多样的断鼻断块圈闭，多数油藏都分布在鼻状构造的轴部及断层对油气的遮挡部位。因此，如何提高地震资料的成像精度，落实复杂断鼻断块构造，对于该区的勘探有重大意义。本文试图利用新采集资料结合目前新的处理技术方法、技术思路，整体提高该区地震资料的叠前成像品质，为落实该区复杂断鼻断块提供可靠的依据，推进我油田勘探事业的发展。

高精度三维融合处理

受油田中心生产生活区采集禁炮的影响，中心矿区无法放炮，仅布置排列。虽然采集上也采用以道补炮，矿区变观，同时矿区进行特观设计，排列采用32线240道覆盖矿区，但是浅层缺口仍然较大，深层覆盖次数仍然较低，需要收集

以往矿区（部分为可控震源激发）三维资料，与本次采集资料进行拼接处理，以弥补资料浅层缺口和深层覆盖次数低的问题。

提高信噪比。工区地表出露岩性分为三大区域：（1）沙层地区：主要分布于工区西北角靠近白河附近，约占工区的5%，岩性主要为沙层；（2）泥沙过度带：分布于沙层东南，约占工区的10%，岩性为泥沙层；（3）黄胶泥区：分布于西北以外地区，约占工区的85%，岩性为黄胶泥。由于本次施工过油田主生产生活区，矿区内建筑密集，道路狭窄，同时工农关系复杂，无法进行震源施工，共计有2593炮禁炮，造成本次矿区内采集资料的信噪比相对偏低，信噪比在-5db～2.5db之间，而工区内其他地方信噪比基本上都在2.5db以上。通过分析原始单炮数据，炮集记录上面波、线性干扰和面波经过相位发散以后形成的低频强干扰波（地滚波）及各种随机干扰和有效反射波相互混叠，压制了有效信号，使地震记录的振幅谱发生畸变，这对反褶积及后续处理影响较大。针对各种噪声的特点，采用分步、分域的方法综合去噪。通过多域去噪，各种干扰得到有效压制，叠加剖面信噪比有了较大的提高，同时主频提高，频谱范围拓宽，如图1所示。

相位校正。由于矿区过去采集的部分单炮为可控震源激发，地震子波为零相位，而新采集的单炮全部为炸药震源激发，地震子波为最小相位，相位不一致将影响层析静校正和反褶积。因此，我们采取可控震源相位向炸药震源相位靠拢。首先，将可控震源单炮旋转90度，使可控震源相位向炸药震源靠拢，解决相位不一致问题。其次，可控震源在地表激发，而炸药震源在井中激发，仍然会存在剩余时差，因此我们对叠加剖面分析剩余时差，然后对单炮进行剩余时差校正。在近地表因素一致的情况下，采用相同的叠加速度分别对不同的区块做叠加处理，然后抽取出同一位置的不同区块的测线进行反射波同相轴的时间比对，从而求取不同区块间的时差。时差校正后，叠加剖面能量增强，同相轴连续性明显变好，如图2所示。

图1 综合去噪效果

图2 相位校正效果

子波匹配。目前常用的叠前时间（深度）偏移成像方法，要求数据在采集网格、频率、子波相位及能量方面相对均衡。否则，偏移成像易产生假频，降低地质构造及岩性成像的真实性。此次处理涉及不同年度采集的资料，就资料的情况来看，不同年度资料在频率、振幅、相位上存在一定的差异，这种差异可以通过子波匹配技术来解决。子波匹配技术是目前比较成熟的能够解决不同年度资料拼接中出现的频率及波形差异的技术。

解决子波形态差异的办法是匹配算子的归一化处理。首先以一块资料为基础，两块资料做相似性处理，提取相似系数，进而求取匹配算子。本次处理是以新魏岗资料为基础，求取匹配算子，然后对其它区块的数据进行匹配处理。通过子波匹配技术的应用，不同区块资料之间的差异达到最小，满足同相叠加，最终达到无畸变融合，如图3所示。

叠前地震道插值。工区新采集的地震资料三维网格为12.5m＊12.5m，以往采集的地震资料网格为25m＊50m和25m＊60m。为了避免偏移剖面上出现空间假频及频散现象，需要对地震资料进行插值处理，统一插值为12.5m＊12.5m。

图3 子波匹配效果

常规的叠前地震道插值技术（频率-空间域、频率-波数域、混合域等）数据保幅性较低，不能满足储层预测的需要。五维插值技术在5个维度上（纵向、横向、偏移距、方位角、频率域）采用傅里叶变换进行地震数据内插，对数据幅度和相位的变化预测精度更高，可以较好的维持地震数据间的相对能量关系，不产生空间假频现象，使叠加剖面上的地球物理信息可以更加真实地反映地下的构造特征。

本次处理采用叠前地震道五维插值技术，解决了多期资料面元大小不一的问题以及受采集自然因素造成的大量空炮问题，保证了资料的成像精度，叠加剖面无假频现象、精度较好，如图4所示。

图4 五维插值结果

偏移成像

叠前数据规则化。叠前数据规则化能够消除地震数据在空间上的不规则化，尤其是对浅层地震数据来说，可以实现补充缺失炮检距和消除采集脚印的作用。以前，为了恢复空缺地震道记录、满足多道处理算法（偏移等）的要求，提出了叠前数据规则化技术。数据规则化的实质就是将原本不规则的数据通过某种算法投影到规则的网格上。常用的数据规则化方法有以下4种：1. 基于抛物线Radon变换的数据规则化方法，但是该方法基于水平介质的假设，精度相对不高。2. 基于DMO倾角时差校正的数据规则化方法，该方法依据DMO算法的可逆性，适用于规则的观测系统。3. 基于偏移距分布密度的数据规则化方法，该方法先统计不同偏移距的振幅因子，然后对叠前地震数据进行加权处理，适用于空间高密度采样的地震数据。4、基于傅里叶变换的数据规则化方法，该方法是利用二维正反傅里叶变换来实现的，先对叠前地震数据进行傅里叶变换，然后再通过反傅里叶变换将数据投影到一个规则的网格上，该方法精度较高。

本文采用基于傅里叶变换的数据规则化技术，该技术在保证面元中心化的同时提高偏移成像的精度，规则化前后的剖面如图5所示。

图5 数据规则化效果

叠前数据能量调整。通过上一步数据规则化处理，提高了偏移成像的精度，减小了偏移噪音，但是仍然存在野外采集造成的覆盖次数差异以及能量差异，信噪比以及能量问题对偏移的精度影响很大。为此，在数据规则化之后，采用基于数据信噪比和覆盖次数的叠前偏移能量自动调整方法，进一步提高偏移成像的精度。

本文采用的是叠前偏移保幅能量处理软件APEAv3.0，本软件系统包括自动能量调整软件和模型法能量调整软件两个部分。自动能量调整软件是基于覆盖次数和数据信噪比对叠前原始数据进行能量自动调整的方法，模型法能量调整软件基于叠加模型对叠前原始数据进行能量调整。本软件具有保幅、效果明显、使用方便等特点，特别适用于野外采集变观和多块数据连片处理等覆盖次数不均匀的地区。

高密度速度分析。速度分析是地震资料处理的主要步骤之一。在水平层状介质的假设前提下，地震射线是沿直线传播。考虑到速度各向异性，空间点源激发的波前面不再是球面，而是非常复杂的曲面，曲面的形状与各向异性的强度有关。在一个简单的横向各向同性介质模型中，反射波同相轴不具有双曲线规律，而在实际的地震资料处理过程中却采用双曲方程进行动校正，随着偏移距的增大，误差会越来越大。由于实际地下存在各向异性，常规动校正只能将近偏移距道集拉平，无法解决远偏移距道集不能拉平的问题。而本文通过高密度速度分析解决了资料中远偏移距存在的各向异性问题，提高了偏移成像精度。

叠前时间偏移。目前叠前时间偏移已广泛应用于生产，本文采用基于克希霍夫积分法的叠前时间偏移技术，针对偏移中的关键参数进行精细的对比测试，采用最佳的偏移参数以保证偏移成像的精度。

针对初始速度模型的建立，是在DMO速度（均方根速度）的基础上进行平滑处理从而获得初始的偏移速度场。采用初始的偏移速度场进行叠前时间偏移处理，进行偏移速度扫描，得到不同百分比速度的剖面，根据地下地质构造和地震反射波组特征在剖面上进行HVA。利用初始速度模型获得的反射点道集，进行剩余速度分析，并不断的修正速度模型，以反射波同相轴是否拉平、剖面信噪比是否提高等信息来判断速度模型的精度。通过多次迭代最终获得可靠的偏移速度场，如图6所示。

图6 最终的叠前时间偏移速度场

偏移孔径是影响偏移成像效果的一个重要参数。它用来确定偏移成像的信息范围，跟目的层的埋深和倾角关系密切。目的层越深，倾角越大，偏移孔径就越大。需要偏移的资料范围越大，计算用时就越长。倾角过小影响陡倾角的成像，绕射波不能完全收敛，倾角过大会产生画弧现象，把深层的噪音带到浅层，降低信噪比。

一般情况下，在共偏移距剖面上，随着旅行时和偏移距的增大，最大反射倾角减小。因此，针对不同的偏移距和旅行时，叠前时间偏移可以仅限最大倾角范围内的数据进行计算。这样不但能得到更理想的偏移成像效果，还可以大大缩短计算时间。

在确保偏移速度场精度、偏移参数精度的基础上，才能获得最佳的偏移成像精度。图7为最终的偏移成果。

图7 最终的叠前时间偏移成果

效果分析

通过高精度的三维融合处理技术、高密度各向异性速度分析技术以及高精度的叠前时间偏移技术提高了偏移成像的精度，主要目的层地震反射特征较清楚，断鼻、断块构造清晰可靠，较老剖面有大幅度的提高，如图7所示，很好地落实了复杂断鼻、断块的构造特征，为该区复杂断块群的勘探提供了精确的地震成果资料。

本文以南阳凹陷魏岗-官庄工区新采集三维地震资料为例探讨提高地震成像精度的技术与方法，笔者认为要想提高成像精度应首先分析影响成像精度的因素并逐一扎实的解决。本文所阐述的针对受复杂断鼻、断块构造控制的油气藏的成像处理方法，对其他地区复杂断块群的地震成像具有一定的指导意义。

中石化河南油田分公司勘探开发研究院）