疊前深度偏移在遼河復雜構造成像中的應用

摘 要：隨著遼河勘探開發的深入，勘探目標已經轉向低信噪比復雜構造地區。通過對疊前深度偏移配套技術的研究，開發應用了多項新技術，保幅保真地提高資料的信噪比和成像精度，較好地解決了遼河凹陷復雜構造成像質量，資料的品質得到了進一步的提高。

關鍵詞：深度偏移；復雜構造；疊前道集；速度建模；應用效果

隨著遼河勘探步伐的推進，對地下構造形態的成像精度要求越來越高，以水平層狀介質假設為基礎的疊前時間偏移技術只能適應速度橫向變化不大的地區[1，2]，這就要求我們探索應用高精度的疊前深度偏移方法來解決遇到的問題。

1 Kirchhoff疊前深度偏移

偏移算法通常歸為以下三類：（1）基于標量波動方程的積分解的算法，包括克希霍夫疊前時間偏移、克希霍夫疊前深度偏移。可以處理從0到90度的所有傾角，但在處理橫向速度變化時很麻煩。（2）基于標量波動方程的有限差分解的算法（有限差分法偏移）-波動方程偏移、逆時偏移。可以處理所有的速度變化類型，但確有不同度數的傾角近似值，而且如果不注意設計，差分算法會嚴重削弱應有的傾角近似值。（3）基于F-K變換來實現偏移的算法-相移法偏移，在處理速度變化上的能力有限。

2 做好深度偏移的關鍵技術

影響疊前深度偏移成像效果的因素很多，主要歸結為四個方面：一是原始采集炮集數據質量。觀測系統設計中，偏移距、覆蓋次數和方位角分布都影響偏移效果；炸藥震源激發過程中激發能量不一致會造成偏移畫弧現象；復雜地表及復雜地下構造引起的低信噪比也會降低成像質量。二是偏移前預處理質量。偏移前要做大量的去噪、各種一致性處理等工作，以彌補采集數據的缺陷，改善疊前深度偏移效果。三是可靠的地質模型的建立。由于疊前深度偏移以層速度為基礎，能夠解決速度的橫向變化，以往的以疊加速度為目標的速度分析手段失去作用，如何建立符合地質特征的速度-深度模型是疊前深度偏移的關鍵。四是偏移算法的選擇和偏移參數優選。鑒于遼河油田的資料特點、各種偏移算法的優勢，研究認為Kirchhoff積分法疊前深度偏移是目前主要的有效方法。

2.1 道集預處理

要想疊前深度偏移取得令人滿意的效果，提供高質量的道集是基礎。去噪、靜校正和數據規則化對疊前深度偏移的影響最大。

2.1.1 靜校正處理

微測井資料可以求取準確的表層速度，在近地表存在明顯高速層的情況下，在微測井資料豐富的地區，利用模型法對小折射和微測井資料進行計算得到的低頻分量與層析折射波靜校正得到的高頻分量相結合的方法可以取得很好的效果；初至波層析反演靜校正可以提供近地表速度模型，在近地表復雜地區取得了很好的靜校正效果；地表一致性剩余靜校正可以進一步解決短波長靜校正問題，提高資料信噪比。通過多種方法的聯合應用，取得了較好的效果。

2.1.2 去噪處理

提高信噪比的關鍵是壓制干擾波，突出有效信號。因此，要認真對原始資料進行分析，對不同類型的干擾波采用不同的方法進行壓制。針對干擾波的特點，我們采取了不同的去噪方法：

（1）規則線性干擾的壓制。針對規則線性干擾在頻率、能量、視速度等方面與有效波的區別，分別在f-x域、τ-p域、f-k域采用譜編輯、十字交叉域錐體去噪等技術分域分時分頻多方法多次迭代來壓制線性干擾。

（2）隨機噪音的衰減。隨機噪音衰減主要采用兩種方法：自適應隨機噪音衰減技術和三維RNA。自適應隨機噪音衰減技術是多道統計單道壓制的思路，將單炮記錄不同頻帶內的干擾進行自動判別，確定噪聲的空間位置，采用時變、空變方法逐道分頻壓制。三維RNA的思路是把疊前數據分選到偏移距域，然后壓制隨機噪音。

2.1.3 數據規則化

頻率-空間域疊前數據規則化方法利用加權法對疊前道集在偏移距域內進行規則化處理，通過最小中值平方差，用加權法估計插值誤差，低于誤差門檻值的插值道被采用。該方法可根據用戶要求輸出的網格面元大小，將空間不規則采樣的數據輸出為規則的網格數據，每個輸出道都是通過鄰近的一群輸出道，利用自適應插值計算得到。

2.2 深度域地質模型的建立

2.2.1 初始速度模型建立

疊前時間偏移應用的是均方根速度場，在局部層狀模型的地質假設條件下，均方根速度使疊前時間偏移成像道集上的反射同相軸拉平，在深度偏移中，這種假設是不成立的，但是疊前時間偏移建立的均方根速度場在速度變化的趨勢上是符合地質規律的[4]。為此，我們以均方根速度場為基礎，首先進行時間和空間上的加密采樣，然后應用Dix公式，將均方根速度轉換成層速度，然后再對層速度場做大尺度平滑，作為疊前深度偏移的初始速度模型。

2.2.2 模型修正

基于共成像點道集的反射波層析成像速度反演模型修正使用的是廣義線性反演算法，根據成像道集上剩余時差與速度模型的變化量存在線性關系來建立方程組，進而解出速度模型的修正量。具體實施分三個步驟：一是應用初始速度模型進行疊前深度偏移，生成共成像點道集；二是在共成像點道集上拾取剩余時差，在疊前深度偏移疊加剖面上估算地層傾角場。拾取剩余時差前，可以對共成像點道集進行各種去噪和修飾性處理，以提高剩余時差拾取精度；三是利用剩余時差和傾角場，建立線性方程組，應用萊文森遞歸、共軛梯度、高斯-賽德爾迭代等方法，計算速度模型修正量，更新速度模型，在修正的過程中要利用已知井資料進行控制。

3 實際應用效果

疊前深度偏移使用層速度，沿著旅行時軌跡對振幅進行加權求和完成偏移，能夠使繞射波更好地成像聚焦，在速度模型建準的情況下，能解決速度橫向變化引起的構造成像問題[5]，隨著KIRCHHOFF 疊前深度偏移、到波動方程偏移，直到目前最先進的逆時疊前深度偏移技術的進步，遼河的高陡構造、潛山內幕成像精度得到一步一步的提高，斷裂系統更清晰、細節刻畫更好。

4 結束語

疊前深度偏移有多種方法，Kirchhoff積分法有計算效率高、輸入輸出靈活等特點，非常適合大規模工業化生產。

深度域速度模型的可靠程度是疊前深度偏移成像效果的關鍵。基于反射波旅行時的層析成像速度反演方法是獲得準確速度模型的一種有效手段，如果工區內有豐富的測井和VSP等資料，那么，做井口速度約束的層析成像速度反演能獲得更好的速度模型。

參考文獻

[1]何光明，賀振華，黃德濟，等.疊前時間偏移技術在復雜地區三維資料處理中的應用[J].天然氣工業，2006，26（5）：46-48.

[2]王翠華，何光明，朱敏，等.相對振幅保持在連片處理中的應用[J].石油地球物理勘探，2008，43（增刊1）：12-18.

[3]李家康，郭齊家，張慧燕.三維疊前深度偏移復雜構造成像[J].地學前緣，1998，5（1-2）：247.

[4]羅省賢，李錄明.三維疊前深度偏移速度模型建立方法[J].石油物探，1999，38（4）：1.

[5]李來林，吳清嶺，何玉錢，等.疊前深度成像技術分析及應用[J].石油地球物理勘探，2005，40（4）：407～410.

作者簡介：郭平（1967-），男，高級工程師，碩士，目前主要從事地震勘探綜合研究，研究方向為構造及巖性處理解釋一體化研究。