逆时偏移技术在南阳凹陷白秋-马店地区的应用

2016-06-25张建成朱新宇铁迎春

石油地质与工程 2016年1期

关键词：子波信噪比剖面

张建成,朱新宇,铁迎春

(中国石化河南油田分公司物探研究院，河南郑州 450046)

逆时偏移技术在南阳凹陷白秋-马店地区的应用

张建成,朱新宇,铁迎春

(中国石化河南油田分公司物探研究院，河南郑州 450046)

摘要：以提高复杂断块地质构造的成像精度为目的,通过高精度叠前去噪技术提高原始资料的信噪比,为速度建模和逆时偏移提供高质量的数据道集；建立与地下地质情况相匹配的地质模型与速度模型,根据南阳凹陷白秋-马店地区的资料特征提取适合于该地区的逆时偏移计算参数，保障逆时偏移处理的成像精度。对白秋-马店地区实际资料的逆时偏移成像处理以及成果解释研究表明，逆时偏移技术在改善复杂断块构造地区的成像精度具有良好的应用效果。

关键词：南阳凹陷；白秋-马店地区；复杂断块；逆时偏移；速度建模；网格层析；参数优化

南阳凹陷白秋-马店地区是典型的复杂断块构造探区，断层复杂，构造破碎，横向速度变化剧烈,常规的叠前时间偏移难以对此复杂构造实现精确成像。逆时偏移成像技术是在全声波波动方程延拓震源波场和检波点波场进行的，结合了传统Kirchhoff方法和单程波波动方程方法的优点；其叠前成像不受偏移倾角和偏移孔径的限制，成像精度高、断层归位准确,对地层复杂构造和速度变化适应性好，是复杂断块和复杂地质构造精确成像的理想手段[1-2]。

逆时深度偏移是一个解释性的处理过程，遵循了地质与地球物理相结合及地震资料处理与解释一体化的指导思想。要做好逆时深度偏移成像工作，除了要求有高精度的逆时偏移算子外，还需要有与地下地质情况相匹配的速度模型和能正确反映地下地质情况的信噪比较高的原始地震数据。

1叠前提高信噪比处理

1.1相干噪音衰减方法

常规的地震资料处理方法，为了提高地震记录信噪比，采取的方法对有效信号进行了某些改造，使有效信号失真，造成分辨率降低。Canales最先提出了用f-x域预测滤波消除随机噪声的方法,就是一种对有效信号改造很小的去噪声的方法，很好地解决信噪比与分辨率之间的矛盾，实用性很高。

反射波同相轴在f-x(频率-空间)域具有空间可预测性，而随机噪声是不可预测的；据此可设计求出每个频率上的预测滤波算子，再把预测滤波算子分别作用于对应的每一空间方向数据系列，便可预测出相干信号，压制随机噪声。预测是通过横向预测，在多道之间进行的。此方法对高斯分布的随机噪音有很好地消除效果。

1.2局部奇异值分解法提高地震数据的信噪比

奇异值分解是以相干性为基础的技术，它能增强信号和压制噪声，已在地震勘探中有不同的应用，但主要是在总体规模上。现在，把它局部地应用于随时间和偏移距变化的相干同相轴来改善未叠加的地震资料的信噪比。本方法首先从含噪声的输入地震剖面提取一个数据窗，然后应用倾角控制所提取的数据，把相干同相轴横向排成直线，用奇异值分解来增强这些同相轴。输出数据被移动回到它们原来的位置，构制一个局部净化的剖面。通过输入剖面重复这个过程，就得到了一个高信噪比的新地震剖面。窗口沿时间和空间方向移动以覆盖整个输入剖面，为了消除边缘人为噪声，确定一个有比例的重叠。

2深度域速度模型建立

2.1初始速度模型的求取

在资料处理过程中，先进行常规时间域速度分析，从而得到时间域叠加速度模型，把分析得到的叠加速度当成初始均方根速度，对目标线进行叠前时间偏移，从而得到时间域的CRP道集，由时间域速度分析得到的初始均方根速度不准确，所以CRP道集上的同相轴一定会存在剩余时差。按照偏移后CRP道集上的炮检距一致原则，从而对剩余时差再作速度分析就得到了剩余均方根速度。依据Dercgowski循环的理论，对偏移速度进行多次循环迭代求得修正速度，直到最佳偏移成像效果为止，求得精确的均方根速度，利用约束层速度反演方法反演，就可以求得瞬时层速度体。处理步骤分以下几个阶段:

(1)调查工区速度的变化规律。在对有效信号的优势频带进行调查，在优势频带叠前预处理后进行速度分析参数测试，速度分析按密度250 m×250 m进行速度分析，经过速度分析与剩余静校正迭代获取准确的叠加速度。

(2)叠后偏移速度场建立。将最终叠加速度进行调整，平滑后作为叠后时间偏移的初始速度场，进行叠后偏移，根据偏移结果调整偏移速度。

(3)解释人员将叠后时间偏移的数据体在解释工作站进行简单解释，了解工区的构造格局，对叠加速度场进行调整，进行目标线250 m×250 m偏移，目标线与速度分析迭代。在构造复杂，地层产状陡部位，加密速度分析网格进行速度拾取。采用逐点速度分析方法，通过自动剩余速度拾取模块拾取CRP道集的剩余时差，建立剩余时差与速度的关系量，然后通过CVI约束速度反演得到新的速度模型。构造复杂部位速度场复杂，成像不理想部位局部进行增量百分之零点五叠前时间偏移速度扫描，进行个别调整。

(4)叠前时间偏移后，以拾取的最终叠前时间偏移速度场为初始速度函数，用一系裂速度函数进行剩余动校，并将动校后的道集叠加，选取最佳效果的速度。

(5)叠前时间偏移数据体解释，追踪主要目标层，建立全区的时间域地质模型，对叠前时间偏移的速度场进行调整，计算瞬时层速度，利用时间域构造模型与瞬时层速度计算时间域沿层层速度，利用沿层层速度与时间域构造模型建立深度域构造模型，将沿层层速度充填到深度构造模型建立初始叠前深度偏移速度场。

2.2速度模型的优化

依据剩余延迟速度分析得到的瞬时速度体，很可能存在一些局部速度误差，要进行微调处理。进行层析成像速度模型优化，优化后建立新的深度域构造模型及深度域速度模型，经过多次迭代获得最终叠前深度偏移速度模型及构造模型[3-4]。

3逆时偏移计算参数优选

逆时偏移的一个重要环节是震源波场的正向延拓，这就要用到一个震源子波，而地震子波的准确性对提高剖面的分辨率以及逆时偏移成像效果有重要的作用。传统的逆时偏移采用雷克子波，这样使用比较简单方便，但显然与真正的子波相差较大，而且雷克子波还具有频带窄的天然理论缺陷。

针对白秋地区的地震资料进行3种子波的测试，子波测试的标准是：①零相位，非零相位的子波会导致成像深度错动；②频带较宽，频谱比较平坦，这样相关成像时子波的频谱不会影响数据的频谱；③在满足上述条件的基础上，延续时间要短，延续时间短的子波有较好的计算效率。

在子波选取时测试了三种子波的成像效果以及频率特性，它们分别是Richer子波、Ormsby子波和Klauder子波，根据实验测试结果可以看出，宽频的Ormsby子波和Klauder子波在成像方面更有优势，可以很好的保护地震数据的频谱。同时根据南阳凹陷白秋-马店地区地震资料的特点及地震成像的要求，进行逆时偏移参数优化,在面元大小、偏移孔径、深度网格参数、延拓步长等方面进行仔细测试分析，得到适合该地区最优的逆时偏移计算参数进行逆时偏移成像处理(表1)。

表1　白秋地区逆时偏移计算参数表

4应用效果

通过白秋-马店地区满覆盖200 km2逆时偏移成像处理，从偏移成果剖面对比、切片对比、相干体对比，相比于常规的叠前时间偏移处理，逆时偏移成果剖面在断块成像方面精度更高；断裂和高陡构造成像有所改善，断裂更加清晰(图1)。通过构造图与钻井分层对比分析认为,剖面成像精度有了一定程度的提高,在解释的4个层位上，井的分层与地震层位吻合的程度较高；深度误差±2%。经对钻井、地震分层详细对比，对4口井12个断点数据进行了断点误差分析，已划分断层的符合率为90%以上。