珠江口盆地惠州26-6泛潜山油气田地震资料处理关键技术及应用

刘杰明，孙雷鸣，刘 杰，刘洋波,李三福

(1.中海油服物探事业部 特普公司，广东 湛江 524057；2.中海石油(中国)有限公司 深圳分公司，广东 深圳 518054)

1 引 言

珠江口盆地位于广东大陆以南，海南、台湾两岛之间的广阔大陆架和陆坡上，呈NE-SW向展布[1]面积26.68×104km2。惠州凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷中部，是珠江口盆地(东部)最富烃凹陷之一。惠州凹陷沉积的地层从下至上分别为前古近系基底(以中生界花岗岩为主)，古近系文昌组、恩平组和珠海组，以及新近系的珠江组、韩江组、粤海组和万山组，以恩平组顶界T70为界，可将惠州凹陷划分为下断上坳的双层结构，具有下陆上海的沉积特点。惠州凹陷主要烃源岩层系为文昌组，其次为恩平组；成藏组合分为上下两套，以上组合为主；上组合包括珠海组—珠江组；下组合包括文昌组—恩平组[2]。惠州凹陷历经多年勘探，已实现三维地震采集全覆盖，惠州26-6构造虽有二次三维采集覆盖，但均为单方位处理，双方位采集既能弥补窄方位采集的不足，同时兼具宽方位采集的部分优势[3]。随着勘探需求向中生届及古近系寻找大中型油气田转移勘探需求，现有地震资料满足不了目前目标评价的要求，特别是中深层成像信噪比低、多次波干扰严重、内幕反射结构不清晰；基底与断层不清、局部受断层阴影带影响，中深层反射能量弱，不利于储盖特征分析，难以精确解释构造，落实储量等。因此，为了改善深层内幕成像，提高古近系资料信噪比，提高构造解释可信度，需对工区现有二次三维地震资料进行双方位联合处理。

当前国内海上勘探采集的地震资料仍以窄方位拖缆采集为主，不论采取哪种方位进行采集都面临对多次波的衰减问题[4]，此外双方位处理面临不同方位资料传播路径差异带来的速度估计问题及各向异性表征问题[3]。Tsvankin[5]、Gerchka等[6]、Xie等[7]针对多方位及宽方位处理中方位各向异性问题开展了一系列研究，朱江梅等[8]、谢涛等[9]、邓盾等[3]讨论了海上多/双方位地震资料的处理的关键技术和应用，谢玉洪等[10]分析了宽频地震资料在提高信噪比、增强地震反射能量，改善基底成像等方面的优势[11-16]。如何最大限度地利用好不同方位采集的地震资料，实现双方位地震资料成像优于单方位的处理目标，需要建立一套相适应的地震资料处理技术体系。

本文针对珠江口盆地惠州26-6工区不同年度、不同方位角采集的双方位三维地震资料，分析了不同采集方位角地震资料的差异，采用并联多次波衰减、宽频处理、双方位联合速度建模及TTI各向异性深度偏移成像，实现了基于目标优化的双方位三维地震资料融合处理，有效地改善了惠州凹陷“古近系—古潜山”地层的成像效果，对珠江口盆地(东部)古潜山勘探新领域的进一步勘探开发具有重要的研究意义。

2 不同采集方位角地震资料品质分析

惠州26-6工区进行过两次三维采集，第一次为1996年采集，垂直于构造走向,第二次为2015年采集，平行于构造走向。通过这种方式，获得了相对多方位的双方位地震资料，两次采集参数见表1。

表1 不同年度采集参数对比

从不同年度资料的采集参数上看，主要有采集方向、枪缆深度、电缆长度等差异。图1(a)为1996年采集资料的单炮数据，图1(b)为2015年采集资料的单炮数据，图1(c)为1996年采集资料的单炮频谱，图1(d)为2015年年采集资料的单炮频谱。由图1可知，对于频率特征，1996年资料沉放深度深，频率陷波明显，低频端更丰富；而2015年资料沉放深度浅，高频端更丰富。图2为三维工区中心处不同采集方向速度差异分析结果，其中图2(a)为1996年采集资料的速度分析，图2(b)为2015年采集资料的速度分析。由图2可知，2015年资料电缆长度长，在中深层速度能量团聚焦速度分析精度明显提高，而且成像速度偏高。图3(a)为18°/198°采集资料偏移成果，图3(b)为110°/290°采集资料偏移成果。由图3可知，图3(c)为双方位融合后处理成果，110°/290°采集资料在深层文昌组地层的反射信号明显增强，数据的信噪比提高，18°/198°采集资料，垂直于工区主要断层走向，断层阴影影响小。

图1 地震资料单炮数据频率分析对比Fig.1 Frequency analysis and comparison chart of single shot data of seismic data

图2 不同年度采集数据速度差异Fig.2 Speed difference of data collection in different years

图3 不同方位资料偏移成果对比Fig.3 Comparison of migration results of different azimuth data

通过对两套资料的综合分析，发现不同采集方位在频率、偏移速度、断层阴影带、断层以及地层成像等方面都有差异，而且各有优劣。因此，如何把两个方位数据的优势融合到一起进行联合成像，达到还原古近系地层内幕结构反射特征，改善深层成像效果的目的，是本文讨论的重点。

3 双方位地震资料联合成像关键技术

3.1 宽频处理技术

海上拖缆地震采集的记录受海水面的虚反射(也称鬼波)影响，鬼波会对震源子波中的低频能量产生压制作用，而低频信息恰是反演工作中建立模型需要的关键因素。宽频处理技术不仅能够拓宽地震数据中的低频信息，有助于提高对于高倾角构造和深部结构的分辨率，而且能够提高层析成像反演的精度。鬼波压制作为宽频处理中的一种关键技术是近年的研究重点，国内外开发了多种鬼波压制方法，并取得了较好的应用效果。三维海上地震采集在主测线方向采集密集，在联络测线方向线采集稀疏，直接进行三维FK/Tau- P变换存在假频问题，影响了常规方法压制鬼波的效果，特别是实际资料采集中的缆深误差导致的鬼波延迟时间误差、海水速度变化以及起伏海水面反射复杂，使得在常规方法鬼波压制情况下信噪比受到影响。本文采用了三维稀疏Tau-P变换域最优化鬼波压制技术，抗噪性更高，不仅能确定性地去除鬼波，校正相位信息，还能进一步有依据地提升低频能量，拓宽频谱，恢复真实子波面貌。图4(a)为18°/198°宽频处理前海底波形，图4(b)为110°/290°宽频处理前海底波形，图4(c)为18°/198°宽频处理后海底波形，图4(d)为110°/290°宽频处理后海底波刑。由图4可知，宽频处理后，子波旁瓣明显缩小，地震资料具有更好的一致性，频谱拓宽。

图4 宽频处理前后海底波形对比Fig.4 Comparison of seafloor waveforms before and after broadband processing

3.2 并联多次波衰减技术

多次波问题是海洋地震勘探中最突出的问题之一，其不仅会掩盖地层真实信息，对成像造成影响，而且在海洋勘探、复杂介质以及深部勘探中，其去除效果的好坏直接影响勘探结果。通过分析，T50-T60含灰岩层产生的短周期多次波和下覆地层反射接收在剖面上混叠是导致研究区多次波难以压制的根本原因，因此如何进行多次波压制是关键。工区深层有效信号能量弱，而浅水多次波发育，且古近系地层存在两组不同产状的反射波互相干扰，如速度滤波、F-K滤波、自由表面多次波衰减等的常规方法对有效信号损伤较大。图5为三维并联多次波衰减技术流程，本次研究采用该技术对多次波进行压制。首先对多次波模型进行预测，按传播路径的不同，把多次波分为水层多次波(水层多次波是指包含了至少与海底进行了一次反射的多次波，其余的为非水层多次)和非水层多次波。对于水层多次波，因水深小于500 ms的浅水数据不能通过SRME预测正确的水层多次模型，故采用浅水多次波衰减法SDM (Shallow Water De-multiple)利用多次波在Tau-P域良好的周期性特征，采用波场延拓的方式预测水底相关多次波模型；而对非水层多次波，则用广义三维褶积SRME(3DGSRME)利用数据的真实坐标和方位角信息构建精确的多次波模型。然后用多模型并联匹配三维曲波域自适应减技术进行匹配减，多模型同时匹配，实现不同模型优势互补，多次波压制更干净。图6(a)为多次波衰减前的叠加和速度分析，图6(b)为多次波衰减后的叠加和速度分析，而三维曲波域自适应匹配比二维曲波域自适应匹配多了一个维度的信息，多次波衰减更加保幅。

图5 三维并联多次波衰减技术流程Fig.5 Technical process of 3D parallel multiple attenuation

图6 多次波衰减效果Fig. 6 Multiple wave attenuation effect

3.3 双方位TTI高精度速度建模技术

理论上，叠前深度偏移成像方法能实现地下构造的精确成像，但该方法对速度模型的依赖性很强，要求建立一个地质信息约束、宏观反映地下速度变化的深度域层速度模型，因此如何精确地建立叠前深度偏移的速度模型，已成为三维叠前深度偏移成败的关键。双方位方位采集资料，不但能提高成像信噪比，而且能够丰富波场照明，降低速度分析不确定性，特别有利于复杂构造成像[17]。在双方位联合成像中，若采用基于单方位的层析成像速度反演得到的速度模型有可能不是唯一的，图7(a)为方位A 1996年采集资料反演得到的剩余速度，图7(b)为方位B 2015年采集资料反演得到的剩余速度。而双方位地震资料联合层析速度反演技术可以充分利用双方位地震信息进行联合速度层析反演，从而获得更加准确的地下唯一速度模型，来提高双方位地震资料成像品质。由于地下介质为各向异性介质，不同方位地震观测必然存在方位各向异性问题，将双方位的地震资料进行联合成像，需要考虑不同方位的各向异性情况。Tsvankin等[5]和Xie等[7]分别提出了用正交速度成像的理论和算法。分析认为，研究区为潜山及内幕复杂构造成像，应将其考虑为倾斜横向各向同性(TTI)介质，才能更真实地反应地层的地质特征，所以需要考虑δ、ε、Dip、Azimuth等各向异性参数。针对惠州26-6工区复杂地质条件给该速度估计和成像带来很大难度的问题，双方位地震资料偏移成像的关键是建立合理的初始速度模型和方位各向异性模型及利用双方位地震资料联合获得反演速度，即双方位TTI高精度速度建模方法。图8为双方位TTI高精度速度建模技术流程，主要包括以下步骤： ①分析地震、测井速度规律，基于构造约束建立初始速度模型，根据测井资料建立方位各向异性模型；②将地震数据按采集方位角划分2个扇区，对每个扇区的数据用初始速度模型及对应的方位各向异性模型进行TTI叠前深度偏移(PSDM)；③对生成的各个方位的共成像点道集(CIG)分别拾取剩余时差(RMO)；④根据每个方位的剩余时差各自进行基于TTI射线追踪建立层析方程组；⑤将2个方位的方程组并联在一起进行联合层析反演得到速度模型的更新量进入下一轮的偏移和速度反演；⑥经多次迭代更新获得适用于双方位资料的各向异性深度域速度模型。

图7 单方位速度建模剩余速度Fig.7 Single azimuth velocity modeling residual velocity

双方位TTI速度建模方法将倾角、方位角信息用于速度反演过程，从数学上减少了速度模型反演的多解性，双方位TTI联合层析不但能提高速度反演的稳定性，而且反演出的小尺度中高频速度细节能提高速度精度。图9为基于双方位TTI层析的速度模型进行建模的技术流程，最终得到了更加合理的高分辨率各向异性深度域速度模型。

图9 基于双方位TTI层析最终速度模型Fig.9 Final velocity model of TTI tomography based on two sides

3.4 基于目标优化的数据融合技术

基于目标优化的数据融合技术是针对双、多方位三维资料品质差异较大的问题，在子波域基于互相关函数通过自动寻优计算出每个方位最优的加权系数，包括不同方位资料的振幅一致性最优匹配、相位最优匹配和波组一致性最优匹配，以使得频率和方位角信息相互补充。该方法可以自动识别不同方位资料的S/N信噪比，找出最优参考量，对不同的方位角道集计算出不同的剩余量，这个量是非双曲线的校正量，然后进行加权融合，即A方位资料品质越好，权重越大，B方位资料品质越差，权重越小。通过采用图10基于目标优化的数据融合技术流程，实现双方位的地震数据最优融合，得到的数据优势互补，提高了地震资料的品质。图11(a)为18°/198°采集处理成果，图11(b)为110°/290°采集处理成果，图11(c)双方位融合处理成果。从图11(c)可见，箭头所标注处的成像质量明显优于单方位处理的成果，断层阴影成像得到明显改善，潜山顶面及内幕成像清楚。

图10 基于目标优化的数据融合技术流程Fig.10 Data fusion technology process based on objective optimization

图11 双方位融合效果Fig.11 Effect picture of two direction fusion

4 应用效果分析

双方位地震资料联合处理，两个方位照明互补，增加了复杂构造区的采集照明度，同时增加了覆盖次数，有利于提高信噪比以及速度反演稳定性和精度，从而改善中深层地震成像。针对惠州26-6泛潜山油气田构造复杂、断裂系统发育的双方位地震资料，通过采用宽频处理、三维并联多次波衰减、双方位TTI高精度速度建模、TTI叠前深度偏移成像及基于目标优化的双方位融合等技术进行处理后，图12(a)为110°/290°采集的偏移成果，图12(b)为双方位融合处理后的成果，从图12(b)最终成果数据中可见，深层构造界面形态清楚，断点清晰，深层目的层分辨率和信噪比都较高，还原古近系地层内幕结构反射特征为后续构造解释及目标综合研究提供了高品质的地震资料。

图12 单方位与双方位资料地震剖面Fig.12 Seismic section of single and double azimuth data imaging

5 结 论

本文围绕在惠州26-6油田中生届及古近系复杂构造寻找大中型油气田的勘探需求，需改善深层内幕成像效果，提高古近系资料信噪比的处理要求，针对油田双方位采集资料的特点，提出了基于宽频处理、三维并联多次波衰减、双方位TTI高精度速度建模及基于目标优化的双方位融合处理技术。实际应用表明，双方位地震数据联合成像可实现不同方位采集数据的优势互补，有效提高古近系信噪比，改善深层潜山内幕成像效果，为精确解释构造，落实油藏模式及储量提供帮助。

通过本文研究，双方位联合成像可为今后在构造复杂潜山油气藏勘探区提供一套可行的技术处理思路。