TTI各向異性疊前深度偏移技術在青龍臺地區的應用

◇中國石油遼河油田勘探事業部 劉康

經過40多年的生產，遼河東部青龍臺地區已經進入了勘探開發的中后期，微構造、小斷層、小斷塊、薄儲層等的識別與解釋是該區增儲上產的關鍵。但青龍臺地區的構造非常復雜、地震資料速度變化十分快，因此如何做好高精度速度建模和深度域偏移成像處理，以落實佟二堡斷層、牛青斷槽及青龍臺/東凸潛山成像、尋找有利油氣藏是該地區油氣勘探的難點和難點。通過TTI各向異性疊前深度偏移處理，青龍臺地區的地震資料成像精度和質量明顯提高，偏移歸位更準確，準確刻畫了佟二堡斷層，潛山邊界及內幕，有效地指導了該區的油氣勘探開發工作。

目前，石油及其衍生產品已經滲入到人們日常生產、生活的各個方面，石油的消費量以及需求量日益遞增。作為世界第二大經濟體，我國石油的消耗量巨大，截止到2020年12月，我國石油消費量7.37億噸，排名世界第一，而產量卻只有1.95億噸，大部分石油需要依靠進口，對外依存度已經達到了73%，石油資源的短缺已經嚴重影響了我國的能源安全。經過數十年的勘探開發，我國很多油田都進入了生產的中后期階段，勘探開發的目標越來越復雜，經濟投入和生產風險越來越大，對地震資料處理與解釋的要求也越來越高。

傳統的深度疊前偏移技術是基于各向同性的假設條件，忽視了地下地層速度各向異性的客觀現象，在地下構造非常復雜的地區，該技術極易造成偏移成像誤差，嚴重影響了后續的地震資料解釋和儲層預測的可信度[1-2]。因此，本文以遼河東部青龍臺地區的實際工區為例，對TTI各向異性疊前深度偏移技術進行了分析與研究。

1 工區概況

截止到2019年12月底，遼河油田東部凹陷的油氣資源探明率僅有33.6%，仍然具有非常大的勘探開發潛力。青龍臺地區位于遼河東部凹陷的北段，緊鄰牛居-長灘生油洼陷以及大灣洼陷，構造上屬于牛居-青龍臺斷裂背斜構造帶的南部，經過了4個構造歷史時期：①初陷期；②深陷期；③衰減期；④再陷期[3]。從油氣成藏的角度而言，青龍臺地區位于油氣運移的優勢路徑上，具有比較好的成藏條件。但是，該區的構造活動較多，主干斷裂復雜，沉積相帶變化快，剩余油高度分散，導致地層速度變化十分快，嚴重影響了地震成像以及后續的解釋的精度。經過多年的勘探開發，青龍臺地區具有一定規模、構造較為簡單、油層厚度較大的油氣藏基本已經勘探殆盡，疊前時間偏移的地震資料無法滿足當前勘探開發工作對微構造、小斷層、小斷塊、薄儲層等進行精細刻畫的要求，更無法滿足評價井、水平井、開發井部署精確描述油層空間展布和提高油層鉆遇率的需求。

2 基本原理

速度是實際地下介質自身的固有屬性，但是地下介質并不是各向同性的，地震波在其中傳播時，速度會隨著方向的改變而改變。在實際地下構造中，各向異性介質是廣泛存在的。相比于各向同性的基本假設，TTI各向異性的假設條件更加接近于真實介質，因此可以利用基于TTI各向異性假設條件的相關理論來提高地震偏移成像的精度和可靠性[4]。

根據TTI各向異性介質的特性以及Thomson參數的描述，要表征TTI各向異性介質的特性只需要5個參數：。其中，為地層的縱波各向異性，用來解決由于各向同性導致的遠偏移距道集校正不足的問題；為地震成像的深度與實際地下深度之間的誤差，用來解決井震不吻合的問題；為垂直于地層傳播的縱波速度；分別為TTI介質不同地層的傾角和方位角[4-5]。因此，只要求出這5個參數，就能夠利用TTI各向異性疊前深度偏移的方法進行疊前地震偏移成像。

圖1為不同方法的疊前深度偏移成像的結果，其中圖1（a）為各向同性偏移，圖1（b）為各向異性偏移[3]。從圖中可以看出，各向同性偏移不能有效描述地震波在實際地下地層中的傳播規律，地層臺階的成像位置明顯右移，存在著偏移歸位不準的問題，不符合實際情況；而各向異性偏移可以準確刻畫地層臺階的實際位置以及形態。因此，TTI各向異性疊前深度偏移技術可以反映地震波在地下介質中真實的傳播情況，偏移成像的精度更高，效果更好。

圖1 疊前深度偏移成像方法對比（引自吳超等，2019年）

3 處理流程

本次疊前深度偏移處理在速度建模中考慮了各向異性的影響（圖2）。在建模的過程中，首先建立各項同性的初始速度模型，然后進行目標線疊前深度偏移，進行2～3輪的網格層析速度更新。在各向同性速度模型的基礎之上，結合測井信息及地質認識，建立TTI各向異性速度模型，通過非線性網格層析，結合地層信息及大的構造界面控制，進行速度模型及各向異性場的更新[4-5]。在模型更新和迭代方面，除了依靠道集拉平原則的網格層析反演方法更新速度之外，還引進了地層和構造約束的網格層析和深度域建模方法。在對工區地質、測井的充分認識的基礎上，建立層位面，通過反射波自動拾取，并在地質傾角場約束下進行層位和地質約束的網格層析迭代，求取剩余速度差[5-6]。綜合利用地層背景控制速度趨勢，40m×40m的精細網格，在構造和傾角的約束下進行高密度的網格層析迭代，同時利用聲波測井信息約束質控，提高深度域建模的精度。

圖2 TTI各向異性疊前深度偏移成像處理流程

4 實際應用分析

利用TTI各向異性疊前深度偏移技術對遼河東部青龍臺地區三維地震資料進行處理，經過處理，該技術偏移剖面的信噪比和成像質量要好于以往疊前時間偏移的攻關結果，處理效果比較顯著。圖3是工區內一條典型質控線的疊前時間偏移、TTI各向異性疊前深度偏移的對比剖面。從圖中可以看出，隨著偏移方法的改進，地震剖面成像質量穩步提高，主要表現在同相軸更加聚焦、構造歸位更加準確、同相軸的連續性更好、地層結構更加合理、大的構造邊緣（佟二堡斷層，潛山邊界及內幕）刻畫更加準確，從而可以說明TTI各向異性疊前深度偏移是該地區構造成像的必要方法。

圖3 青龍臺地區疊前偏移成像方法對比

5 結論與認識

TTI各向異性疊前深度偏移處理技術在遼河東部青龍臺地區的應用實踐證實，該技術是解決構造復雜地震資料成像問題的關鍵。通過使用該技術，地震資料的成像質量和精度，全面優于疊前時間偏移，實現了青龍臺主體構造帶、佟二堡斷層及牛青斷槽的精細刻畫，斷點干脆，青龍臺潛山邊界及內幕成像清晰，為認識和解決深層潛山內幕提供新的地震資料處理手段，并且也為后續的地震解釋和儲層預測提供了比較可靠的地震資料。TTI各向異性疊前深度偏移處理技術為遼河坳陷的油氣勘探提供了堅實的技術保障。