塔里木盆地秋里塔格构造带双复杂构造地震处理技术

巫芙蓉 郭海洋 刁永波 宋继胜 许 勇 郭 冉 杨 飞 欧 昶 刘慧芬

中国石油集团东方地球物理有限责任公司西南物探研究院

0 引言

秋里塔格构造带属于塔里木盆地库车坳陷二级构造单元，是该盆地内天然气勘探的重要领域之一。该构造带天然气勘探始于20世纪90年代，1993年在该构造带东部部署完钻东秋5井，在新近系—白垩系发现油气显示，但未获天然气勘探突破；2000年，在构造带东西两侧部署完钻却勒1井与迪那2井，发现却勒1油藏和迪那2大型凝析气田；2002年在构造带东部完钻东秋8井，在古近系获高产工业气流，白垩系测试为含气水层；2005年继续在构造带东部部署完钻东秋6井，未取得天然气勘探新进展[1]。至此，秋里塔格构造带勘探陷入困境，之后该构造带天然气勘探一直没有取得突破[1-2]。鉴于秋里塔格构造带以北发现克拉苏构造带万亿立方米大气田[3]，以南发现牙哈—英买力油气田群[4]，预示着秋里塔格构造带也可能具有较大的油气勘探潜力。由于秋里塔格构造带地腹构造复杂，地震资料信噪比低，构造不落实，制约了该构造带天然气的勘探。基于此，2015年秋里塔格构造带部署完成东秋8三维地震[1]。笔者在前人成果认识的基础上，利用本次高精度、高密度采集资料，开展地震资料处理技术攻关，提高地震资料品质，落实构造细节，以期为后续勘探工作提供技术支撑。

1 勘探难点

秋里塔格构造带区域构造属于塔里木盆地库车坳陷第三排二级构造单元（由北向南），北与克拉苏构造带相接，南与南部斜坡带（该构造带发现牙哈—英买力油气田群）接壤，阳霞凹陷把构造带东段与牙哈—英买力油气田群隔开，拜城凹陷把构造带西段与克拉苏构造带隔开[1]。整个秋里塔格构造带自西向东可分为佳木段、西秋段、中秋段、东秋段等4段（图1）。

秋里塔格构造带为典型的双复杂构造地区，地震地质条件复杂。地表地形起伏剧烈，表层结构复杂、多变。地腹构造复杂，浅层为地表高陡、直立的刀片山向地下延伸部分，中层为巨厚的膏盐层；深层为盐相关褶皱或基底卷入褶皱。上、中、下3套构造层及膏盐层的发育致使构造复杂化，这种双复杂的地质条件造成了地震处理难度大。

1.1 地表地形起伏剧烈，采集施工难度大

秋里塔格构造带山体地表岩性由南向北呈条带状分布，整体地形北高南低，为典型的山地地貌，海拔介于1 000～2 300 m。中部为陡峭山体区，地形起伏剧烈，南北跨度5～10 km，复杂山体约占工区33.4%，相对高差达900 m，野外采集施工难度大。

1.2 地表地形起伏大，静校正问题突出

构造主体区地表地形起伏剧烈，中部陡峭山体高差较大，南北向地表岩性变化较大，原始单炮上初至抖动剧烈，静校正问题突出。

1.3 激发接收条件极差，保真去噪难度大

秋里塔格构造带山体核部出露中新统吉迪克组（N1j），两翼分别出露新近系中新统康村组（N1-2k）和库车组（N2k），地表条件不利于检波器的耦合，单炮散射干扰严重，有效信号较弱；在北部和东南部为第四系（Q），松散的砾石层对有效反射波的吸收衰减作用明显，影响激发接收效果，单炮上强低频面波发育，频带较窄，保真去噪难度大。

1.4 地腹构造十分复杂，偏移成像难度大

东秋⑧构造为一受断层控制的近东西向长轴构造，东西向变化平缓，南北变化大。构造主体地层倾角大，构造高陡。盐上发育大型褶皱，地层倾角大、相对破碎，资料信噪比低；盐下逆冲断裂发育、构造模式复杂，成像难度较大。

图1 库车坳陷构造单元及秋里塔格构造带纲要图

针对上述4大难点，多年来持续不断地开展了地震采集、处理、解释攻关。经历了从山前弯测线、直测线、高密度宽线的采集方法突破，对应的处理技术逐渐由提高资料信噪比为基础向提升成像精度转变，尤其是近年来，针对南天山山前的三维地震勘探，野外采集方法逐渐向较高密度、较宽方位、较小面元配以单点接收方式迈进，目的是在充分的原始信号保真采样的基础上，在单位有效收敛半径内，获得更多的绕射信息，从而进行更高信噪比、更高精度的偏移成像，进而准确落实构造形态及高点位置。

2 处理技术

笔者在山地高精度、高密度三维地震采集基础上，通过攻关处理，形成了山地高陡地区复杂地表高精度综合静校正技术、低信噪比条件下的保真去噪技术和起伏地表叠前深度偏移处理技术系列。

2.1 复杂地表高精度综合静校正技术

针对地表地形起伏剧烈引起的静校正问题，相对于常规处理，笔者针对性的采用了加密表层调查控制点、较小面元层析反演、逐级层析静校正等技术。

通过加密表层调查控制点，使得构造主体投影到单线控制点的密度达到2个/km；通过抽稀控制点比较，随着控制点密度的增加，模型逐渐精细化，为后续处理奠定了基础。较小面元反演可以提升近地表刻画精度。在道炮密度足够的条件下，层析初始模型网格尺度越小，意味着拟合项数的增加，对近地表结构的刻画就越细腻。相同接收道距下，不同反演尺寸网格的层析反演结果对比可以看出，5 m面元对比25 m面元层析模型，对近地表低速特征，低速带的横向变化特征刻画有较为明显的优势（图2），拟合迭代（图3）更为收敛。因此，在采集时采用的纵向10 m小面元采集，从源头上保证层析反演精度的提高，再结合微测井约束控制，准确地刻画浅近地表的低速特征。

图2 不同面元反演层析模型对比图（50 m道距）

针对层析反演“走时越大、走过的路径越长、反演的深度越深、误差也越大”的缺陷，采用逐级层析静校正技术，由浅至深逐步反演，减小迭代误差。逐级约束反演出的最低速度（787 m/s）较常规约束反演出的最低速度（700 m/s）更精细。采用逐级层析静校正后，静校正问题得到较好解决，单炮初至变得更加光滑，叠加剖面同相轴连续性更好，成像可靠性更高（图4）。

图3 不同面元尺寸层析反演迭代收敛度对比图（50 m道距）

图4 层析静校正前、后叠加剖面对比图

2.2 低信噪比条件下的保真去噪技术

低信噪比条件下的保真去噪，着重强调在复杂静校正问题的影响下，对山前低信噪比资料进行相对保真的信噪分离，对有效弱绕射尽可能地保护。较小的空间采样能保证低速线性干扰充分采样，噪声压制才能在较宽的频带内进行精细压制。地震勘探检波器组合是利用干扰波与有效波在传播方向上的差别设计的，在压制干扰波提高资料信噪比上起着重要的作用[5]。但由于检波器组合需要一定的组合基距，每一只接收的地震起跳时间有差异，静校正误差实际上造成了一种滤波作用[6-7]。单点高精度检波器则规避了上述局限性[8]，能有效改善记录混波效应，对相干噪声的还原度更高，更有利于噪声的精细压制（图5）。

研究区原始单炮信噪比极低，干扰波主要表现为面波、异常振幅等干扰。针对该区的资料特点，精细保真的信噪分离主要包括以下技术思路。

1）噪声的压制基于地表圆滑浮动基准面而进行，通过对前期基于浮动面的层析静校正量应用，使单炮相干噪声的线性特征得到较好恢复，为有效的信噪分离打下基础，减小对弱有效信号的伤害。

2）使用非规则观测系统相干噪声压制技术对山体区的线性散射干扰、面波干扰、多次折射等进行压制，由于是基于坐标驱动，可以有效地对因为物理点偏离造成的相干噪声特征畸变进行处理，去噪保真度提高。

3）针对单点小面元采集的资料优势，对去噪窗口进行更为精细的划分，对低视速度的线性噪声进行有效地压制，进一步提高近偏移距道集信噪比，为后期有效的偏移成像迭代奠定基础。

图5 20 m道距下不同接收方式单炮记录对比图

4）采用多域（炮域、检波点域、OVT域等）、分频、分步等精细压噪手段，逐步对噪声进行压制，避免全单炮噪声的“一刀切”，以保守态度对复杂的噪声进行逐步压制。相对于常规处理技术，重点强调了炮检距向量片（OVT）域噪声衰减技术。OVT域是衍生于十字排列域上的新处理域，OVT域道集包含了炮检距和方位角信息，OVT域去噪可以较好地进行保幅去噪和振幅补偿[9-10]。

通过精细的噪声压制，较强的面波、近地表散射干扰、多次折射等干扰得到有效压制，近道“三角带”内的有效信息得到一定程度恢复，为后期处理打下良好基础（图6）。

图6 区内保真噪声压制效果图

2.3 起伏地表叠前深度偏移处理技术

2.3.1 地表小圆滑面建立

在地表起伏较大地区使用固定基准面叠前偏移时，先做静校正。当固定基准面离地表距离太远，静校正就会产生较大的误差，而且垂直校正也不符合波场传播的规律，很容易造成波场失真。为减小静校正对反射波时距曲线的畸变以及对速度分析和偏移归位的影响，采用基于浮动基准面的静校正高低频分离技术，即：在静校正量的计算过程中采用固定基准面，之后在每个CMP道集内对参与叠加的各道的静校正量进行平均，作为CMP校正量（低频），得到浮动基准面。浮动基准面叠前偏移能较好地改善偏移效果，但使用这种静校正方案，射线追踪路径与实际传播路径仍会有较大的差异[11-12]。

针对上述情况，笔者提出了另一种静校正实现的方法，即圆滑地表面静校正。首先对高程进行平滑，获得一个贴近地表的平滑面，将炮点、检波点校正到该平滑面上，再从贴近地表的平滑面上校正到固定基准面上。使用这种静校正方案，叠前偏移时射线追踪路径与实际传播路径较为贴近。

2.3.2 高陡地表偏前保真插值规则化技术

目前资料处理中普遍使用Kirchhoff弯曲射线叠前偏移技术，该技术成像要求数据采集应以地下介质的共反射点覆盖次数均匀为准则。由于该区地震地质条件复杂，地表地形起伏剧烈，受地表条件限制，在构造主体区非常难保证正点率，炮点、检波点往往偏离理论位置，覆盖次数和偏移距分布极不均匀。叠前偏移距规则化技术能够在一定程度上改善偏移距分布不规则造成的振幅失真状况，从而弥补源自野外采集系统的数据缺陷。规则化方法的具体实施有偏移距插值、冗余偏移距剔除、方位角编辑和基于偏移距分布密度的加权等多种方式[13]。

近几年新采用的匹配追踪傅立叶插值数据规则化技术（五维插值技术）属于叠前地震数据重建。该技术的计算量大，但规则化效果较好[14]。其基本思路是将非规则采样的数据进行F—K变换，拾取第一次变换的最大K，再将其反变换到T—X域，将原始数据与第一次反变换的数据进行相减，所得的结果再次进行F—K变换，拾取这次最大的K，再将其进行反变换成T—X域，将原始数据与之相减，如此反复迭代，直至求取完所有的单频波F—K谱。这样每一个单频波的F—K谱都是规则采样的，反变换到T—X域，得到规则采样的数据，完成插值功能。

山地资料处理中，偏前插值规则化处理是保证绕射收敛能量均匀的有效手段，通过点、线、偏移距、方位角、纵向时间五个维度的数据搜索统计，对物理点的偏离、数据空洞等进行相对保真的规则化处理（图7），亦对随机噪声有较好的压制作用，有效地提高偏前道集质量，更利于叠前偏移成像。

2.3.3 数据驱动的一体化速度模型建立和更新

复杂构造的可靠成像，叠前深度偏移是较为有效的手段，因为它能适应速度的纵横向变化，在速度精度有保障的条件下能获得较为合理的成像，消除时间域成像的构造假象。在该区的叠前深度偏移处理中，面临着钻井/测井资料缺乏、浅层近道信噪比极低等条件限制，常规的速度建模及更新方式难以获取相对可靠的成像速度以实现有效的成像迭代收敛。因此，结合高精度表层反演速度成果、邻区钻测井成果、综合地质建模等技术手段，建立合理的初始偏移速度模型，以反射层析法进行成像迭代，在数据驱动的前提下，对区域低频速度趋势进行整体把控，避免成像收敛失效，是该区复杂条件下进行叠前深度偏移成像的有效途径。

初始速度模型建立时，利用叠前时间偏移剖面进行层位解释，获得研究区内的地质构造信息，建立合理的构造模型。同时收集钻井、测井和VSP等资料，获得各层位的速度范围和变化规律，建立初始速度模型[15]。结合高精度表层反演，将表层反演浅层速度模型与得到的初始速度模型融合，获得更精确的初始速度模型。在速度模型的精细调整上，通过处理、解释一体化结合，在地质认识和已知井约束下，采用网格层析方法，通过叠前深度偏移与基于网格的层析成像速度迭代，在数据驱动的前提下，对区域速度趋势进行整体把控，使得最终的速度模型能最大限度地逼近地下介质的速度，得到比较准确的深度域层速度场。从叠前深度偏移效果对比可见，从浅层对速度模型进行精细调整后，叠前深度偏移成像品质得到了较大提高（图8）。

图7 五维插值前、后观测系统对比图

3 应用效果

3.1 资料品质得到了显著提升

通过新一轮地震采集、处理攻关，地震资料品质较二维地震老资料品质有质地提升。从吉迪克组膏盐岩顶界面、白垩系顶界面标志层清晰度、同相轴连续性、断点清晰度、偏移归位等方面，新成果都具有比较大的改进（图9）。这为全区构造模式建立及圈闭落实奠定了坚实的基础。

3.2 确立构造模式

对比新老剖面构造解释方案（图9）发现，老成果中秋构造模式化解释较严重，只能定性表明构造存在，但圈闭形态、大小、闭合度等构造要素难以落实。其构造模式认为研究区仅发育受F1号断层控制的断背斜——东秋构造，背斜较为完整；其下盘发育潜伏背斜。但新成果波组特征非常清楚，构造关系明确，表现为白垩系及其下伏地层以基底卷入式形变，并沿吉迪克组、库姆格列木群膏盐层或膏泥层顶板滑脱。F1号断层上盘发育中秋、东秋构造，其下盘主要发育断块构造。

图8 浅层速度模型嵌入层析表层模型前、后叠前深度剖面对比图

图9 新、老剖面构造解释方案对比图

3.3 落实构造细节

通过新地震资料的应用，结合东侧二维老资料，进一步落实了研究区构造，明确了其构造特征。新、老成果在构造格局上具有较好的一致性，但新成果构造关系更加清楚、断层更加发育。控制构造格局的3条断层在新老成果上都存在，但构造关系却发生了较大变化。主要体现在以下3个方面。

1）落实中秋①构造。中秋①构造虽然在老成果上也存在，但它发育在F1号断层下盘，新成果则发育在F1断层上盘（图9），代表的构造特征完全不一样。新解释的中秋①构造为原东秋⑧构造西段的具体细化（图10）。圈闭类型为背斜圈闭，闭合高度为300 m，圈闭面积为20 km2。

2）重新解释东秋⑧构造。老成果的东秋⑧构造被主体小断层切割，整体为一个背斜构造，新成果解释的断层更加清晰，笔者将其命名为东秋⑩构造。同时，新成果表明东秋8井不在东秋⑧构造高点位置，该井钻井位置偏低，没打到构造高点。这比较合理地解释了东秋8井白垩系产水的原因（图10）。新成果解释的东秋8构造闭合高度为400 m，圈闭面积为22.8 km2；东秋⑩构造闭合高度为1 150 m，圈闭面积为36 km2。

图10 新、老构造成果对比图

3）落实5个圈闭总面积为125 km2。在以上认识基础上，在东秋8三维区范围内落实了中秋①、东秋⑧、东秋⑩等5个圈闭（图10），总面积为125 km2。其中中秋①构造为背斜圈闭，地震剖面特征清晰，圈闭可靠度高，具有风险勘探价值。

3.4 勘探效果

基于新的三维地震解释成果，论证部署了中秋1井风险井。该井经实钻测试，在下白垩统巴什基奇克组获日产天然气33.44×104m3、日产油21.4 m3，取得了秋里塔格构造带天然气勘探重大突破，打开了该构造带的勘探局面。尤其重要的是主要目的层井震相对误差仅0.5%，说明了笔者研究形成的地震处理技术的实用性和解释成果的可靠性。

3.5 勘探前景

利用笔者研究形成的地震构造处理技术在东秋8三维地震区内的勘探已取得了较好效果，且在800 km2的资料面积范围内已落实圈闭面积125 km2。秋里塔格构造带勘探面积为5 200 km2，还有广阔的类似领域等待勘探、发现，勘探前景十分广阔。另外，目前东秋段三维之外的构造有待进一步落实，西秋段整体地震资料品质较差，急需高品质地震资料确立构造模式、落实构造圈闭及成藏类型，为扩大中秋1井勘探成果奠定基础。

4 结论

1）在高精度地震采集数据基础上，针对山前带复杂地表、地腹双复杂构造，开展针对性的地震处理技术攻关，形成了山地高陡地区高精度综合静校正技术、低信噪比条件下的保真去噪技术和起伏地表叠前深度偏移成像技术系列，极大地提高了东秋8三维地震资料品质。

2）基于新的三维地震采集数据解释成果，明确了该区构造模式：白垩系及其下伏地层以基底卷入式形变，并沿中新统吉迪克组、古新统—渐新统库姆格列木群膏盐层或膏泥层顶板滑脱，F1断层上盘发育有中秋、东秋等构造带，下盘发育断块构造。

3）基于新的三维地震解释成果，落实了中秋①等5个圈闭特征，总面积为125 km2，其中中秋①构造的圈闭面积为20 km2，圈闭可靠度高，具有风险勘探价值。并基于新成果支撑了中秋1风险井的论证部署，该井在巴什基奇克组获高产工业油气流，取得了秋里塔格构造带天然气勘探重大突破，打开了该构造带的勘探局面。实钻表明该井主要目的层井震相对误差仅0.5%，验证了笔者研究形成的构造解释技术的实用性和成果的可靠性。

4）秋里塔格构造带勘探面积大，还有广阔的勘探区域的构造特征、圈闭规模有待落实，勘探潜力巨大，笔者研究形成的构造解释技术后续推广应用前景广阔。