逆時偏移技術(shù)在南陽凹陷白秋-馬店地區(qū)的應(yīng)用

張建成,朱新宇,鐵迎春

(中國石化河南油田分公司物探研究院，河南鄭州 450046)

逆時偏移技術(shù)在南陽凹陷白秋-馬店地區(qū)的應(yīng)用

張建成,朱新宇,鐵迎春

(中國石化河南油田分公司物探研究院，河南鄭州 450046)

摘要：以提高復(fù)雜斷塊地質(zhì)構(gòu)造的成像精度為目的,通過高精度疊前去噪技術(shù)提高原始資料的信噪比,為速度建模和逆時偏移提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)道集；建立與地下地質(zhì)情況相匹配的地質(zhì)模型與速度模型,根據(jù)南陽凹陷白秋-馬店地區(qū)的資料特征提取適合于該地區(qū)的逆時偏移計算參數(shù)，保障逆時偏移處理的成像精度。對白秋-馬店地區(qū)實際資料的逆時偏移成像處理以及成果解釋研究表明，逆時偏移技術(shù)在改善復(fù)雜斷塊構(gòu)造地區(qū)的成像精度具有良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：南陽凹陷；白秋-馬店地區(qū)；復(fù)雜斷塊；逆時偏移；速度建模；網(wǎng)格層析；參數(shù)優(yōu)化

南陽凹陷白秋-馬店地區(qū)是典型的復(fù)雜斷塊構(gòu)造探區(qū)，斷層復(fù)雜，構(gòu)造破碎，橫向速度變化劇烈,常規(guī)的疊前時間偏移難以對此復(fù)雜構(gòu)造實現(xiàn)精確成像。逆時偏移成像技術(shù)是在全聲波波動方程延拓震源波場和檢波點波場進(jìn)行的，結(jié)合了傳統(tǒng)Kirchhoff方法和單程波波動方程方法的優(yōu)點；其疊前成像不受偏移傾角和偏移孔徑的限制，成像精度高、斷層歸位準(zhǔn)確,對地層復(fù)雜構(gòu)造和速度變化適應(yīng)性好，是復(fù)雜斷塊和復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造精確成像的理想手段[1-2]。

逆時深度偏移是一個解釋性的處理過程，遵循了地質(zhì)與地球物理相結(jié)合及地震資料處理與解釋一體化的指導(dǎo)思想。要做好逆時深度偏移成像工作，除了要求有高精度的逆時偏移算子外，還需要有與地下地質(zhì)情況相匹配的速度模型和能正確反映地下地質(zhì)情況的信噪比較高的原始地震數(shù)據(jù)。

1疊前提高信噪比處理

1.1相干噪音衰減方法

常規(guī)的地震資料處理方法，為了提高地震記錄信噪比，采取的方法對有效信號進(jìn)行了某些改造，使有效信號失真，造成分辨率降低。Canales最先提出了用f-x域預(yù)測濾波消除隨機(jī)噪聲的方法,就是一種對有效信號改造很小的去噪聲的方法，很好地解決信噪比與分辨率之間的矛盾，實用性很高。

反射波同相軸在f-x(頻率-空間)域具有空間可預(yù)測性，而隨機(jī)噪聲是不可預(yù)測的；據(jù)此可設(shè)計求出每個頻率上的預(yù)測濾波算子，再把預(yù)測濾波算子分別作用于對應(yīng)的每一空間方向數(shù)據(jù)系列，便可預(yù)測出相干信號，壓制隨機(jī)噪聲。預(yù)測是通過橫向預(yù)測，在多道之間進(jìn)行的。此方法對高斯分布的隨機(jī)噪音有很好地消除效果。

1.2局部奇異值分解法提高地震數(shù)據(jù)的信噪比

奇異值分解是以相干性為基礎(chǔ)的技術(shù)，它能增強(qiáng)信號和壓制噪聲，已在地震勘探中有不同的應(yīng)用，但主要是在總體規(guī)模上。現(xiàn)在，把它局部地應(yīng)用于隨時間和偏移距變化的相干同相軸來改善未疊加的地震資料的信噪比。本方法首先從含噪聲的輸入地震剖面提取一個數(shù)據(jù)窗，然后應(yīng)用傾角控制所提取的數(shù)據(jù)，把相干同相軸橫向排成直線，用奇異值分解來增強(qiáng)這些同相軸。輸出數(shù)據(jù)被移動回到它們原來的位置，構(gòu)制一個局部凈化的剖面。通過輸入剖面重復(fù)這個過程，就得到了一個高信噪比的新地震剖面。窗口沿時間和空間方向移動以覆蓋整個輸入剖面，為了消除邊緣人為噪聲，確定一個有比例的重疊。

2深度域速度模型建立

2.1初始速度模型的求取

在資料處理過程中，先進(jìn)行常規(guī)時間域速度分析，從而得到時間域疊加速度模型，把分析得到的疊加速度當(dāng)成初始均方根速度，對目標(biāo)線進(jìn)行疊前時間偏移，從而得到時間域的CRP道集，由時間域速度分析得到的初始均方根速度不準(zhǔn)確，所以CRP道集上的同相軸一定會存在剩余時差。按照偏移后CRP道集上的炮檢距一致原則，從而對剩余時差再作速度分析就得到了剩余均方根速度。依據(jù)Dercgowski循環(huán)的理論，對偏移速度進(jìn)行多次循環(huán)迭代求得修正速度，直到最佳偏移成像效果為止，求得精確的均方根速度，利用約束層速度反演方法反演，就可以求得瞬時層速度體。處理步驟分以下幾個階段:

(1)調(diào)查工區(qū)速度的變化規(guī)律。在對有效信號的優(yōu)勢頻帶進(jìn)行調(diào)查，在優(yōu)勢頻帶疊前預(yù)處理后進(jìn)行速度分析參數(shù)測試，速度分析按密度250 m×250 m進(jìn)行速度分析，經(jīng)過速度分析與剩余靜校正迭代獲取準(zhǔn)確的疊加速度。

(2)疊后偏移速度場建立。將最終疊加速度進(jìn)行調(diào)整，平滑后作為疊后時間偏移的初始速度場，進(jìn)行疊后偏移，根據(jù)偏移結(jié)果調(diào)整偏移速度。

(3)解釋人員將疊后時間偏移的數(shù)據(jù)體在解釋工作站進(jìn)行簡單解釋，了解工區(qū)的構(gòu)造格局，對疊加速度場進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行目標(biāo)線250 m×250 m偏移，目標(biāo)線與速度分析迭代。在構(gòu)造復(fù)雜，地層產(chǎn)狀陡部位，加密速度分析網(wǎng)格進(jìn)行速度拾取。采用逐點速度分析方法，通過自動剩余速度拾取模塊拾取CRP道集的剩余時差，建立剩余時差與速度的關(guān)系量，然后通過CVI約束速度反演得到新的速度模型。構(gòu)造復(fù)雜部位速度場復(fù)雜，成像不理想部位局部進(jìn)行增量百分之零點五疊前時間偏移速度掃描，進(jìn)行個別調(diào)整。

(4)疊前時間偏移后，以拾取的最終疊前時間偏移速度場為初始速度函數(shù)，用一系裂速度函數(shù)進(jìn)行剩余動校，并將動校后的道集疊加，選取最佳效果的速度。

(5)疊前時間偏移數(shù)據(jù)體解釋，追蹤主要目標(biāo)層，建立全區(qū)的時間域地質(zhì)模型，對疊前時間偏移的速度場進(jìn)行調(diào)整，計算瞬時層速度，利用時間域構(gòu)造模型與瞬時層速度計算時間域沿層層速度，利用沿層層速度與時間域構(gòu)造模型建立深度域構(gòu)造模型，將沿層層速度充填到深度構(gòu)造模型建立初始疊前深度偏移速度場。

2.2速度模型的優(yōu)化

依據(jù)剩余延遲速度分析得到的瞬時速度體，很可能存在一些局部速度誤差，要進(jìn)行微調(diào)處理。進(jìn)行層析成像速度模型優(yōu)化，優(yōu)化后建立新的深度域構(gòu)造模型及深度域速度模型，經(jīng)過多次迭代獲得最終疊前深度偏移速度模型及構(gòu)造模型[3-4]。

3逆時偏移計算參數(shù)優(yōu)選

逆時偏移的一個重要環(huán)節(jié)是震源波場的正向延拓，這就要用到一個震源子波，而地震子波的準(zhǔn)確性對提高剖面的分辨率以及逆時偏移成像效果有重要的作用。傳統(tǒng)的逆時偏移采用雷克子波，這樣使用比較簡單方便，但顯然與真正的子波相差較大，而且雷克子波還具有頻帶窄的天然理論缺陷。

針對白秋地區(qū)的地震資料進(jìn)行3種子波的測試，子波測試的標(biāo)準(zhǔn)是：①零相位，非零相位的子波會導(dǎo)致成像深度錯動；②頻帶較寬，頻譜比較平坦，這樣相關(guān)成像時子波的頻譜不會影響數(shù)據(jù)的頻譜；③在滿足上述條件的基礎(chǔ)上，延續(xù)時間要短，延續(xù)時間短的子波有較好的計算效率。

在子波選取時測試了三種子波的成像效果以及頻率特性，它們分別是Richer子波、Ormsby子波和Klauder子波，根據(jù)實驗測試結(jié)果可以看出，寬頻的Ormsby子波和Klauder子波在成像方面更有優(yōu)勢，可以很好的保護(hù)地震數(shù)據(jù)的頻譜。同時根據(jù)南陽凹陷白秋-馬店地區(qū)地震資料的特點及地震成像的要求，進(jìn)行逆時偏移參數(shù)優(yōu)化,在面元大小、偏移孔徑、深度網(wǎng)格參數(shù)、延拓步長等方面進(jìn)行仔細(xì)測試分析，得到適合該地區(qū)最優(yōu)的逆時偏移計算參數(shù)進(jìn)行逆時偏移成像處理(表1)。

表1　白秋地區(qū)逆時偏移計算參數(shù)表

4應(yīng)用效果

通過白秋-馬店地區(qū)滿覆蓋200 km2逆時偏移成像處理，從偏移成果剖面對比、切片對比、相干體對比，相比于常規(guī)的疊前時間偏移處理，逆時偏移成果剖面在斷塊成像方面精度更高；斷裂和高陡構(gòu)造成像有所改善，斷裂更加清晰(圖1)。通過構(gòu)造圖與鉆井分層對比分析認(rèn)為,剖面成像精度有了一定程度的提高,在解釋的4個層位上，井的分層與地震層位吻合的程度較高；深度誤差±2%。經(jīng)對鉆井、地震分層詳細(xì)對比，對4口井12個斷點數(shù)據(jù)進(jìn)行了斷點誤差分析，已劃分?jǐn)鄬拥姆下蕿?0%以上。

圖1　Kirchhoff深度偏移成果(左)和RTM成果(右)

5結(jié)論與認(rèn)識

采用雙程波波動方程的逆時偏移成像技術(shù)是目前理論最完整、成像精度最高的疊前深度偏移成像方法，它具有相位準(zhǔn)確、成像精度高對高陡傾角適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢；逆時偏移作為目前精度最高的地震成像技術(shù)對輸入的疊前數(shù)據(jù)和速度模型依賴性比較強(qiáng)，要求較高信噪比的輸入數(shù)據(jù)和與地下地質(zhì)構(gòu)造匹配較高的速度模型。

參考文獻(xiàn)

[1]劉定進(jìn)，周云何.高精度屏算子地震偏移成像方法研究[J].石油物探，2010，49(6)：531-535.

[2]張慧宇，劉路佳.GPU提速疊前時間體偏移技術(shù)[J].物探化探計算技術(shù)，2011，33(5)：568-571.

[3]張敏，李振春.偏移速度分析與建模方法綜述[J].勘探地球物理進(jìn)展，2007,30(6)：421-427.

[4]李慧，成德安.網(wǎng)格層析成像速度建模方法與應(yīng)用[J].石油地球物理勘探，2013,48(增刊1)：12-16.

編輯：吳官生

文章編號：1673-8217(2016)01-0069-03

收稿日期：2015-10-12

作者簡介：張建成，工程師，1966年生，2011年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)從事地震資料處理工作。

中圖分類號：P631.443.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A