李远娟，王泽胜，阎建国，吴　杰，闫小伟，徐　松



叠前道集优化处理及其在AVO分析中的应用

李远娟1，王泽胜2，阎建国1，吴杰1，闫小伟1，徐松1

（1.成都理工大学地球物理学院，成都610059；2.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000）

以叠前道集的保幅处理为核心，建立了一个针对实际地震资料的道集优化处理流程，对叠前共反射点道集进行优化处理，利用反Q滤波方法补偿能量损失、谱均衡法校正子波拉伸畸变以及波形匹配法消除剩余时差。将所建立的道集优化处理流程应用于渤海湾盆地某碳酸盐岩潜山储集层的AVO分析中，取得了良好的效果。表明道集优化处理技术可以更好地突显地下地层的AVO响应特征。

共反射点道集；优化处理；保幅处理；AVO异常；能量补偿；子波拉伸畸变；剩余时差

共反射点道集的质量直接影响到AVO（振幅随偏移距的变化）异常识别及叠前弹性参数反演的精度。目前地震成像是以构造成像为主，在常规处理流程中，很少对储集层进行保持地震波的波形、振幅及相位特性等动力学特征的处理。因此，常规处理得到的共反射点道集品质不能满足AVO分析及叠前弹性参数反演的要求，即使运用先进的反演算法，由于地震资料品质不高，也会严重影响最终的反演精度和储集层描述效果。因此，在进行AVO分析及叠前弹性参数反演之前，必须对实际地震资料特征以及共反射点道集的质量，采取以保幅处理为核心的道集优化处理［1-4］。

针对共反射点道集中的能量缺失现象，文献［5］提出了一种沿射线滤波的反Q滤波算法；针对同相轴存在剩余时差现象，文献［6］提出一种道集同相轴横向追踪技术计算时移量的剩余时差校正方法；针对中远道子波拉伸畸变现象，文献［7］提出一种在角道集数据上静态校正的方法，文献［8］将文献［7］的方法推广到任意地层。

本文在前人研究的基础上，针对渤海盆地某碳酸盐岩潜山储集层预测需求及目的层埋藏较深和实际地震资料主频低的特征［9］，提出了一种适合研究区地震资料的叠前道集优化处理方法，并在实际资料的应用中取得良好效果。

1　道集优化处理的方法原理

对实际地震资料分析后发现，在进行AVO分析或叠前弹性参数反演之前的共反射点道集中，普遍存在着能量缺失、中远道子波拉伸畸变以及同相轴存在剩余时差等现象，严重影响后续AVO分析及叠前弹性参数反演效果。由图1可看出，常规道集处理流程缺少为储集层描述而进行的保幅处理方法，从而很难满足AVO分析及叠前弹性参数反演的需求。

针对叠前共反射点道集中能量缺失严重、中远道子波拉伸畸变和同相轴存在剩余时差的问题，笔者提出以保幅为核心，根据目的层埋藏较深和实际地震资料主频低的特征，对共反射点道集进行一系列优化处理（图2），依次对其利用反Q滤波方法补偿能量损失、谱均衡法校正中远道子波拉伸畸变以及波形匹配法消除剩余时差。

图1　常规道集处理流程

1.1能量补偿

地震波在地下传播时受大地滤波作用的影响发生能量衰减［10］。地层较深时，地震波高频成分大量损失，相位发生畸变。常规道集处理中的振幅补偿手段得到的反射同相轴，不能很好地反映地下的信息。因此，提出通过基于叠前道集的沿射线滤波的反Q滤波补偿高频信息，提高地震资料中深层的能量，同时改善相位畸变，在保证信噪比的前提下提高分辨率。

图2　道集优化处理流程

平面波U（x，ω）传播距离Δx后可表示为

引入品质因子Q来表达地层的衰减效应，将其引入

用旅行时间τ代替旅行距离x，从地表τ0=0至时间τ作波场向下延拓，得到波场反Q滤波的表达式

为了保证反Q滤波补偿的稳定性，在（3）式中引入稳定因子σ2，得到波场反Q滤波的稳定式

把不同频率ω代入（4）式，并对所得到的平面波进行求和，得到τ时刻反Q滤波后的波场

反射波记录的每一个时间采样间隔点重复（5）式就能够得到反Q滤波后的地震记录。

对某一地震记录的τ时刻，估算出地震波在传播到各地层的下行旅行时间td，j和上行旅行时间tu，j，由（5）式可以推导出τ时刻能量补偿的表达式

式中

1.2子波拉伸校正

在叠前地震资料处理中，动校正和偏移处理都会使子波拉伸，产生畸变，频谱向低频移动［11］，严重影响AVO分析的可靠性。用文献［6］中提出的谱均衡法进行子波拉伸校正。

当入射角为0时，子波未拉伸，地震记录的频谱为

子波被拉伸，地震记录的频谱为

当入射角为β时，要校正到的目标为

由（8）式和（9）式可以得到校正公式

1.3剩余时差校正

对反射记录利用波形匹配法在偏移距方向进行追踪，求取各个反射记录随偏移距方向变化的时移量，利用求得的时移量进行道集的拉平。笔者对其做了2个方面的改进。

（1）波形匹配运算中，地震资料的噪声可能导致出现较大的时移量［12］，造成校平的地震同相轴出现明显不合理的拉伸或压缩。设置适当的相关系数门槛值，拒绝低相关系数所对应的时移量参加运算。

（2）对相位反转的地震记录，采用绝对值最大相关算法计算每个反射记录的时移量，使其在消除剩余时差后相位反转特征不变。

求时移量时主要应用了互相关公式，设有两个地震信号x（n）和y（n），其互相关函数［13］为

剩余时差校正的步骤：①根据地震资料品质选取合适的滑动时窗长度，确定参考道集；②逐道与参考道集互相关求取每个反射记录的时移量，剔除时移量异常值，并对时移量进行平滑；③用时移量对反射记录进行校正；④重复步骤①—③，直到各个同相轴校平时结束运算。

2　实例应用

此次研究的地震资料来自渤海湾盆地某碳酸盐岩潜山油气藏。根据目前的勘探成果，碳酸盐岩潜山风化壳储集层为含气主力层。为提高储集层预测的精度和效果，采用AVO分析技术进行含气性预测［14］。

对共反射点道集进行分析发现，含气层并没有明显的AVO异常。对共反射点道集进行优化处理后，出现了AVO异常，并且与实际钻井情况较为吻合，从而证实了道集优化处理对AVO分析预测气藏的重要性。

研究区BZ1井古生界顶部是气层（图3）。此次分析的目标层段为古生界顶部的气层，其对应的双程旅行时间为3 290～3 305 ms（图4），对应的深度为4 864～4 889 m.

抽取井旁地震道分析道集优化处理前、后振幅变化趋势、频谱的变化以及AVO响应特征的变化趋势。从图5可以看出，道集优化处理前井旁地震道振幅无明显衰减（图5a），道集优化处理后井旁地震道振幅出现明显的衰减（图5b）。道集优化处理前井旁地震道AVO响应特征变化不够明显，近似于一条直线；道集优化处理后井旁地震道的AVO响应特征变化明显呈下降趋势（图5c）。由于反Q滤波可以改善相位畸变的作用，其主频也由原来的11 Hz提高到了16 Hz（图5d）。因此，对道集进行优化处理可以改善道集的AVO响应特征，同时提高地震资料的主频。

图3　 BZ1井测井解释结果

图4　渤海湾盆地某碳酸盐岩潜山油气藏叠后地震剖面

为了更好地说明道集优化处理的作用，笔者提取了截距属性（P）和梯度属性（G）进行交会分析。截距属性（P）和梯度属性（G）可通过以下公式求取［15］:

选取BZ1井周围30道地震记录做PG（截距—梯度）属性交会分布图，分析道集优化处理后井旁地震道的AVO响应特征与合成地震记录（图6a中黑框所包含的5道地震记录）的AVO响应特征是否一致。图6a中粉红色区域是图6b中粉红色区域在截距属性剖面上的投影（AVO异常的投影区域），可以看到AVO异常在合成地震记录上的投影位置跟井旁地震道（图6黑框以外的地震记录）上的投影在同一个反射轴上，说明两者的AVO响应特征是相符的，且AVO异常出现的位置跟古生界顶部气层的位置是吻合的。

图5　 BZ1井井旁地震道、AVO和频谱响应特征

图6　AVO异常在截距属性剖面上的投影（a）及PG属性交会分布（b）

同时分析了道集优化处理前后AVO异常在截距属性剖面上的投影（图7）。道集优化处理前AVO响应的PG属性交会分布集中，没有明显异常（图7a）；而道集优化处理后AVO响应的PG属性交会出现明显异常（图7b）。选取PG属性交会图上AVO异常较明显的地方，即偏离背景趋势的地方（图7b中粉红色框所在的区域），并将其投影到截距属性剖面上，可以看到道集优化处理前没有AVO异常投影区域（图7c），经过道集优化处理后出现了AVO异常（图7d）。AVO异常的位置跟古生界顶部气层的位置是吻合的，同时发现了新的AVO异常区（图7d左下椭圆区域）。

图7　 PG属性交会分布及AVO异常在截距属性剖面上的投影

3　结论

（1）对道集进行优化处理有利于突出AVO异常，使原本不易辨别的AVO响应特征，变得更容易辨别，更好地突显深层的AVO响应特征。

（2）AVO分析技术在渤海盆地某碳酸盐岩潜山油气藏中有较好的应用效果，在原本没有AVO异常的截距属性剖面出现了AVO异常，有利于后续的气藏预测。

（3）基于实际地震资料，并考虑了能量缺失、中远道子波拉伸畸变以及同相轴存在剩余时差的影响，本文提出的叠前道集优化处理技术能在尽可能保真、保幅的前提下得到高质量的叠前共反射点道集，为AVO分析及叠前弹性参数反演提供更为准确的地震资料。

符号注释

D0（f）——入射角为0时地震记录的频谱，V；

Dβ（f）——入射角为β时地震记录的频谱，V；

Dβ（f）——入射角为β时要校正到的地震记录的频谱，V；

G——梯度属性；

i——虚数单位，无量纲；

k（ω）——波数，rad/m；

m——地层层数；

P——截距属性；

Q——品质因子；

Qj——第j层的品质因子，无量纲；

Qτ——任意频率时的品质因子，无量纲；

R0（f）——入射角为0时反射系数的频谱，V；

Rβ（f）——入射角为β时反射系数的频谱，V；

td，j——下行旅行时，ms；

tu，j——上行旅行时，ms；

U（x，ω）——平面波；

vτ——任意频率时的相速度，m/s；

v1，v2——分别为上层和下层介质传播速度，m/s；

Wβ（f）——入射角为β时的子波的频谱，V；

W0（f）——入射角为0时的子波的频谱，V；

x——旅行距离，m；

Δx——传播距离，m；

τ——旅行时间，ms；

τ'——时间采样间隔，ms；

σ2——稳定因子；

ω——角频率，rad/s；

ρ1，ρ2——分别为上层和下层介质密度，g/cm3；

Δσ——上、下地层泊松比之差。

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（编辑潘晓慧杨新玲）

Optimized Processing of Pre-Stack Gathers and Its Application in AVO Analysis

LI Yuanjuan1，WANG Zesheng2，YAN Jianguo1，WU Jie1，YAN Xiaowei1，XU Song1
（1.School of Geophysics，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China；2.Research Institute of Exploration and Development，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Karamay，Xinjiang 834000，China）

Focusing on amplitude-preserving processing，the authors establish a gather optimization processing procedure of actual seismic data to optimize pre-stack common-reflection-point（CRP）gathers，by which energy loss compensition can be made using inverse Q filtering，wavelet stretch distortion correction can be made by spectrum equilibrium，and residual moveout removing will be realized by waveform matching approach，and good effects have been gained after the optimized procedure was applied to AVO analysis of carbonate buriedhill reservoirs in Bohai Bay basin.This paper indicates that the optimized gather processing technology can better highlight the AVO response characteristics of subsurface strata.

common-reflection-point gather；optimized processing；amplitude-preserving processing；AVO anomaly；energy compensation；wavelet stretch distortion；residual moveout

P631.443

A

1001-3873（2016）04-0479-05

10.7657/XJPG20160418

2015-12-01

2016-04-25

国家自然科学基金（41174114）

李远娟（1991-），男，江西萍乡人，硕士研究生，地质工程，（Tel）13982086542（E-mail）1544182424@qq.com