K1地區地震數據目標處理技術及效果

2018-05-23 06:45:20杜偉

石油地質與工程 2018年2期

杜偉

1 研究區概況

K1地區為沙丘、沙梁地貌，目的層深4 000～6 000 m，地表巨厚的沙丘對地震信號具有強烈的吸收衰減作用，尤其對地震波的高頻成分吸收作用更為強烈，造成地震資料中深層分辨率、信噪比低，地震資料解釋困難。由于地震部署時間的差異和地震采集參數的不同，在連片處理后，橫向上，不同區塊三維地震數據交界處出現一些振幅能量變化不均勻現象，存在明顯的能量分界線。縱向上，目的層段內深淺層地震反射能量差異大，局部出現強能量及能量空間方向突變等現象。反射能量的不均衡不僅造成地震數據分辨率及信噪比低，同時也使地震屬性分析、反演結果失真，嚴重制約了后續地震資料的構造解釋和儲層預測研究。

針對地震數據體存在的這些問題，制定了能量均衡處理、提高分辨率處理和提高信噪比處理“三步走”的處理流程，其實現方法分別為層位控制下的振幅增益補償計算、混合相位子波反褶積和傾角導向控制下的中值濾波。實際地震資料處理結果表明，在保證原始數據信息的同時，該處理流程大幅度提高了三維地震資料的品質，為后期構造解釋及儲層預測奠定了基礎。

2 地震數據目標處理技術

2.1 能量均衡處理

能量均衡處理主要是為了改善縱橫方向上存在的非地質因素引起的地震振幅的強弱差異，在保留振幅相對強弱關系的前提下使地震剖面整體振幅趨于一定范圍，從而滿足地震解釋的需要[1]。從理論上來說，要區分地震振幅的變化是地質因素引起還是非地質變化引起的是基本不可能的，但根據對地震資料采集、處理過程的了解和地下地質情況的掌握，是能夠根據經驗對地震振幅變化的合理性進行判斷的。另外，根據解釋目的的需要，往往需要對目的層地震振幅進行適當的能量恢復及補償。

在疊后地震數據處理中，縱向振幅增益補償計算可有效地均衡地震道淺、中、深層能量的差異，其實現方法是縱向振幅增益補償計算。首先，選取目的層頂底范圍，利用地震解釋層位及內插層位將目的層劃分為多個近等厚的小時窗，選取目的層頂部的小時窗作為參考時窗，計算其振幅值，如平均絕對振幅、均方根振幅等。其次，計算其它各小時窗內振幅值，將參考時窗內振幅值分別與其它小時窗內振幅值相除求取比值，也即比例因子。最后，利用比例因子對其它各時窗內振幅數據進行相乘，即可將各個小時窗內的振幅值計算為統一水平，從而實現縱向上的能量均衡。

圖1中目的層段厚度大且地層起伏較大，目的層內垂向上能量差異較大，利用地震解釋層位作為控制時窗，進行縱向能量均衡計算，較好地實現了目的層段內整體能量的均衡。

圖1 縱向能量均衡處理前（左）后（右）地震剖面對比

橫向上的能量不均衡性較為復雜，除去地質因素外，一般體現在兩個方面：一是三維數據體的邊緣部分，相對于探區滿覆蓋地區而言，探區邊緣因覆蓋次數不足，容易造成疊加后地震反射能量整體偏弱；二是分塊采集的三維地震數據體在拼接過程中，拼接處容易留下能量差異的痕跡。針對前者，時不變道均衡處理可改善數據體邊緣能量弱等問題；針對后者，通過計算拼接線兩邊振幅比值，利用比例因子法進行反計算，即可消除拼接處的能量不均衡性。圖2中左圖存在明顯的數據拼接痕跡，兩邊能量差異明顯，對兩邊振幅值進行比例因子計算后，兩邊反射能量校正到了同一水平。

圖2 拼接數據體能量均衡處理前（左）后（右）地震剖面對比

2.2 提高分辨率處理

近年來，進行疊后地震數據拓頻處理得到了廣泛的應用[2-5]，其理論基礎較為完善，技術方法也逐漸成熟。相對于常規處理，疊后地震數據拓頻處理具有成本低、見效快等優勢，無疑是一種提高分辨率的快速補救方法。

本次提高分辨率處理采用的是混合相位子波反褶積技術，全部過程由地質放大鏡軟件完成。處理的關鍵是在井資料的控制下，提取理想的混合相位子波。首先，在忽略噪聲影響的情況下，將井旁地震道的頻譜取對數轉化為線性系統，通過設計低通濾波器，子波和反射系數在復賽譜域可以得到分離，從而達到提取子波的目的[6]。然后，基于譜模擬的思想，根據地震數據的頻譜分布，自定義一個期望輸出的子波，用雷克子波、余氏子波或人工定義的其它子波，確保信噪比水平在合理范圍[7]。最后，利用期望輸出的子波與提取子波的振幅譜相除，得到反射子波；反射子波與地震道進行褶積，得到拓頻后的地震記錄。

圖3是拓頻處理前后地震剖面的對比，可以看出，拓頻后目的層主頻從25 Hz提高到了35 Hz，頻帶寬度也由8～40 Hz拓寬到了8～50 Hz，從地震剖面對比來看，在保持強反射界面不變的同時，拓頻后地震剖面同相軸更細，數量更多，反映的地質細節更豐富、清晰，縱向上的分辨率得到了提高。

以上過程是在復賽譜中交互完成，提取的子波振幅譜準確客觀，在實現頻譜拓寬的同時，還可以使剖面零相位化。由于地震資料分辨率與信噪比存在天然的矛盾性，過高的拓頻容易帶來噪聲和產生假的同相軸，故對疊后資料的拓頻處理通常需要謹慎對待。提高分辨率處理過程中尤其要注意質量控制，可利用處理前后信噪比譜作參考，利用測井曲線、合成地震記錄等作監控，防止虛假地震同相軸的產生，確保地震資料能夠最大限度地真實反映地質現象，從而找到分辨率和保真度之間的最佳平衡點。

圖3 拓頻處理前（左）后（右）地震剖面對比

2.3 提高信噪比處理

由于地表及采集因素的影響，原始地震數據本身信噪比較低，通過前述能量均衡處理和提高分辨率處理后，不可避免地會放大原始噪聲并產生新的噪聲，因此，疊后去噪處理則顯得尤為重要。去噪處理主要基于地震數據體的濾波計算，數據濾波有很多種方法[8-10]，各種濾波方法都有一定的優點和適用性，考慮到構造解釋的需要，選擇基于傾角控制下的構造導向中值濾波方法[11]。該方法的特點是沿地層反射傾角方向進行追蹤對比或掃描計算，能獲得更加準確的地質目標信息，在增強地震同相軸連續性的同時，對斷點的保持也得到了加強，更有利于層位和斷層的解釋[12-13]。

圖4是濾波前后地震剖面的對比，可以看出，濾波前地震剖面上噪聲較多，同相軸連續性差；濾波處理后，地震剖面上噪音得到明顯壓制，地震剖面更為“干凈”，地震同相軸的連續性也得到加強，而且地質體特征和斷層邊界信息得到了很好的保持。

圖4 濾波處理前（左）后（右）地震剖面對比

3 效果分析

K1地區古生界碎屑巖以砂泥沉積為主，單砂體厚度薄，目的層埋深為4 000～6 000 m。地震數據體在目的層段主頻較低，約25 Hz，頻帶寬度為8～40 Hz。從原始地震資料品質來看，其在反射能量、縱向分辨率上均無法滿足構造解釋和儲層預測研究的需要（圖5左）。經過前述三個步驟的處理后（圖5右），地震數據體在能量均衡性方面有很大改善，分辨率和信噪比均得到了提高，處理后的地震剖面更加協調，更有利于構造解釋及儲層預測。