渤海多工区交叠区域潜山成像精细处理技术研究与应用

席自彬

(中海油田服务股份有限公司物探事业部,天津 300451)

0 引 言

渤海油田已建成中国海上最大油田群,作为深层隐蔽型油气藏,潜山油气藏已成为渤海油气田勘探开发的主要目标之一[1]。目前,渤海工区已实现三维采集全覆盖,但不同工区施工时间跨度较大,存在海底电缆(Patch和Swatch)、拖缆等多种采集方式,不同工区在采集方向、偏移距范围、振幅差异、频率特征、信噪比、采集方式方面存在较大差异,尤其在多工区交叠区域,给地震资料重处理带来各种困难和艰巨挑战。对于多工区交叠区域,为了更好解决成像一致性问题,更好地落实潜山构造圈闭和进行内幕储层研究,加快潜山勘探进程,对该区域构造区的地震资料进行重处理非常有必要。针对渤海多工区交叠区域老资料重处理,要从3个方向着手和重点攻关:一是精细关键处理技术助力老资料挖潜;二是精细的拼接技术保障最终成像结果的一致性;三是高精度三维叠前深度偏移技术提高潜山构造区成像质量。

1 老资料存在问题及处理难点

对于多工区衔接部位的三维地震资料,采集处理的时间、方法均不相同,不同地震资料品质、反射特征等差别很大。主要目的层潜山埋深较大,地震资料分辨率低,品质较差,尤其是在潜山顶面及内幕成像、走滑断层、边界断层的成像、次级断层的接触关系不清,多解性强。有些地方甚至呈杂乱状反射,影响断层的组合关系,也给层位解释带来了很大的困难。这些问题直接影响了该区的构造落实程度,制约了本区进一步的油气勘探评价工作。具体表现在:潜山顶面及其内幕地层成像较差,走滑断层及次级断层组合关系认识不清楚,中深层地层接触关系和产状需要精细落实。

2 精细关键处理技术

在重处理的过程中,除了常规的处理方法和流程之外,一些“专精特新”(专业、精细、特殊、创新)处理技术将非常有助于老资料挖潜。

2.1 关注直达波,提高远偏移距的利用率,增加潜山成像时大入射角信息

由于采集年份较早,受当时采集设备等因素影响,现有资料品质相对较低,更重要是电缆较短(大部分为3km),方位角窄,直达波掩盖远偏移距的有效信号,影响中深层及复杂断层区域成像。大角度及中远偏移距信息对于复杂陡倾角断裂和潜山内幕地层的成像至关重要,被直达波掩盖的信息必须关注,需要对直达波进行特殊处理(如噪音衰减),不能简单地切除直达波。

2.2 海底电缆陆检横波泄露噪音衰减

渤海部分工区采集时采用海底电缆采集方式,海底电缆陆检资料除了发育常规类型的噪音如涌浪、线性噪音及弧形干扰之外,还常常发育有陆检横波泄露噪音。在海底电缆陆检炮集上表现为不规则噪音,在频谱和能量上表现为与有效信号一致,使得有效信息基本上被掩盖,而且从炮集上很难衰减这些噪音。但该种噪音在共检波点道集上表现出一种规则性[2]。针对陆检的横波噪音,本文提出了水陆检匹配法压制横波噪音的新技术体系。

首先,将海底电缆水检资料与陆检资料匹配;然后,将匹配后的数据进行自适应相减,得到陆检资料的噪音模型;为了保护有效波资料,继续处理得到的噪音模型,利用波动特征不同将残余有效波剔除,得到纯噪音模型;最后,将陆检资料与噪音模型进行自适应相减,得到最终去噪后的资料。流程图如图1所示。

图1 横波噪音衰减原理示意图Fig.1 Schematic diagram of shear wave noise attenuation principle

从图2可以看出,使用水陆检匹配法压制横波噪音后,横波噪音得到有效衰减,陆检资料的信噪比得到大幅提升。

(a) 噪音衰减前道集 (b) 噪音衰减后道集 (c) 衰减的横波泄露噪音图2 陆检共检波点道集横波泄露噪音衰减效果Fig.2 Attenuation effect of shear-wave leakage noise of land detection common detection points

2.3 全信息校正水陆检合并

双检合并作为OBC/OBN资料处理中最为关键的一步,目的是消除因检波点沉放在海面以下带来的电缆鬼波。水检是压力检波器,具有方向性;而陆检是速度检波器,不具有方向性。两者记录的鬼波的极性相反,利用双检中鬼波极性的差异可以有效地消除鬼波[3]。但由于水陆检检波器响应及与海底耦合情况的差异,导致不能直接相加合并,需要先进行两种信号的匹配处理。目前,商业软件使用较多的是交叉鬼波法[4]。这种方法把水陆检的所有差异用一个匹配算子表示,不足以达到波形所有特征的精确匹配,导致合并后电缆鬼波压制不彻底。由此引起的频谱陷波补偿不足,制约了OBC/OBN天然采集优势在成像中的作用。

由于陆检检波器耦合性较差,地震记录能量弱,双检资料在能量、相位上都存在差异。双检合并前需要计算水深,海底反射系数以及陆检标定系数[5]。本文在认真分析水陆检在频率、振幅、相位等方面差异的基础上,提出OBC地震资料的全信息校正水陆检合并方法。第一步,对陆检数据进行信号转换,陆检资料经过信号转换后,低频信息得到提升,整个频谱包络与水检一致性更高;第二步,对信号转换后的数据进行振幅校正,与水检振幅进行算子匹配;第三步,进行相位校正,与水检相位进行算子匹配。最后,在水陆检资料高精度匹配之后进行水陆检资料的合并。

从叠加剖面及频谱(图3)上可以明显看出,全信息校正双检合并技术可以更好地压制电缆鬼波,较好地弥补陷波点,拓宽了主频,提高了资料分辨率,波组关系更加明确。

(a) 水检叠加

(b) 水陆检双检合并叠加

(c) 双检合并前后频谱(红色:水检;蓝色:陆检;绿色:双检)图3 全信息校正水陆检合并效果Fig.3 Combined effect of Marine and land detection corrected by full information

2.4 精细拼接处理技术

精细拼接技术对最终成像结果的一致性尤为重要,尤其是针对多工区交叠区域,可以较好地解决不同工区的差异性。一般叠前拼接处理流程如下:

(1) 对不同工区首先要规定统一观测系统[6],拼接的主要目标是在统一原点、网格及速度的基础上,实现研究区内不同区块的无缝拼接。

(2) 选择拼接主工区(第一匹配目标),原则是选择工区面积占比较大、地震资料品质较高的工区为主工区,其他工区向主工区匹配。工区较多时,可选择一到两个工区为主工区。

(3) 对各工区选择信噪比高、满覆盖、资料品质好的重复区进行匹配算子的计算,经过时差校正、振幅、相位、频率及二次能量匹配等,通过加权叠加的方法,在相应的偏移距面上拼接,得到最终的拼接结果。

渤海各工区老资料由于采集时间跨度较大,采集方式多样、采集设计不同,在采集方向、偏移距范围、振幅差异、频率特征、信噪比等方面存在较大差异。因此,在拼接过程中应注意时差匹配、能量匹配、相位匹配和频率匹配。各种匹配算子要精确求取,才能保证拼接后不同区块间能量差异减弱,各属性统一,没有明显拼接痕迹,过渡自然。

图4所示为目标线拼接前后的叠加剖面。拼接后不同工区间的时差、频率、相位和能量基本一致,地震剖面构造走势更加明晰,基本上消除了不同工区间的差异,明显提高了整体地震资料质量,完成了整个工区的无缝拼接处理,为下一步地震资料的处理奠定了良好基础。

(a) 精细拼接前叠加

(b) 精细拼接后叠加图4 精细拼接前后效果Fig.4 Effect before and after the fine stitching

2.5 Q引导下的弱振幅补偿

对于渤海工区老资料,由于采集方式、地下气云区及潜山区等特殊地质条件影响,地质剖面上往往会出现空白区等弱振幅现象,无法辨别真实地质构造,给地质成像造成很大难题。传统的处理方法[7]通常是采用局部振幅均衡或者是局部振幅增益,处理较为简单、初级,不能很好地恢复地层真实反射情况。本文采用Q引导下的弱振幅补偿技术,通过计算出弱反射区域的剩余Q值,对气云区或者弱反射区域进行振幅恢复,可以较好地解决弱振幅问题,剖面整体特征更趋于一致,弱振幅区能量得到有效恢复。该补偿方法完全是地震数据驱动,不需要速度等其他额外的信息。并且,若该方法在一次处理后没有达到预计效果,可以进行多次处理[8]。从图5可以看出,Q引导下的弱振幅补偿技术可以明显改善潜山及潜山内幕区域弱振幅成像。

(a) 弱振幅补偿前叠加

(b) 弱振幅补偿后叠加图5 潜山区域弱振幅补偿前后效果Fig.5 Effect before and after weak amplitude compensation in buried hill area

2.6 高斯射线束三维叠前深度偏移

由于渤海工区深层太古界潜山区域,构造比较复杂,常规时间偏移在横向速度处理上具有局限性。仅仅依靠叠前时间偏移成像,无法得到准确的地下构造形态,而三维叠前深度偏移可以有效地对地下复杂构造成像[9]。在各种不同的叠前深度偏移方法中,高斯射线束叠前深度偏移既有着波动方程方法更好地适应横向速度变化和多路径的优势,还有着常规的克希霍夫积分方法适应角度大、运行效率高的优点[10]。

高斯射线束的原理是在射线的中心外推旅行时和振幅,计算公式如下:

(1)

其中,Δp为射线的旅行时;fmin、fmax为最小、最大频率;Bw为射线的宽度;de为地震波长。

高斯射线束叠前深度偏移主要包含了两方面内容:

(1) 数据变换:首先将地震数据分割成一组组的局部区域,通过τ—p倾斜叠加,将不同区域的地震数据转换为不同的平面波。

(2) 数据成像:利用振幅信息及射线走时,对上一步转换的平面波映射成像。对于不同方向平面波映射成像过程是相互独立的,这种方法可以自然地对多次波至受控波束偏移成像。

受控波束偏移(Controlled Beam Migration,CBM)[11]是一种延伸的高斯射线束偏移技术,它与常规高斯射线束偏移的最大区别是,在Tau-p域中只对确定的同相轴偏移。因此,它比常规高斯射线束偏移具有更高的信噪比,更利于潜山、断面等复杂成像。基于这些优点,本文认为,CBM较常规克希霍夫深度偏移更加适用于潜山及潜山内幕成像。从图6可以看出,经过针对性处理手段后,新处理资料的信噪比大幅提高,潜山顶面及潜山内幕成像明显改善;地层接触关系更明确,多次波压制更干净。

(a) 老处理效果

3 结 论

针对渤海多工区交叠区域老资料潜山构造成像,本文采用一系列“专精特新”精细关键处理技术,有效改善了潜山构造区成像,可以得出以下结果:

(1) 对于采集时间较老的地震资料,需要充分挖潜,运用各种有效信息。如关注直达波,提高远偏移距的利用率,增加潜山及断层成像时大入射角信息。

(2) 针对性提出的水陆检匹配法压制横波噪音的新技术体系,可以有效衰减海底电缆数据陆检横波泄露的噪音。

(3) 全信息校正双检合并技术明显优于传统合并方法,可以更好地压制电缆鬼波,使陷波补充更充分,拓宽了主频,提高了资料分辨率,波组关系更加明确。

(4) CBM比常规高斯射线束偏移具有更高的信噪比,更利于断面、潜山及潜山内幕等复杂构造成像。