川东南地区三维地震成像关键技术探讨

2018-10-23孟庆利

石油地质与工程 2018年5期

孟庆利

（中国石化华东油气分公司勘探开发研究院，江苏南京 210007）

四川盆地东南部蕴藏着巨大的油气资源，但存在地表复杂及地下构造复杂的“双复杂”特点，给地震成像带来严峻的挑战：一是地表高差及出露岩性变化剧烈造成静校正问题严重；二是灰岩出露区占比较大，煤炭采空区及灰岩溶洞发育，造成原始地震资料信噪比普遍低；三是地下构造复杂，断裂发育，深度域速度建模困难，实现叠前深度偏移成像难度大。因此，在资料处理环节有效解决静校正、信噪比和深度域速度建模是解决川东南地区地震资料叠前成像的技术关键，突破这些技术瓶颈对该区油气勘探开发具有十分重要的现实意义。

目前，国内外对三维地震成像问题大都是从方法技术上进行研究，已经提出并发展了多种高端的地震成像技术，如各向异性叠前深度偏移技术、各向异性逆时偏移技术等，而方法或技术对地震资料品质（静校正、信噪比等）和速度模型精度的依赖程度极高，因此，高端地震成像技术的应用前提是必须做好叠前数据准备及高精度速度模型的建立。

本文根据川东南地区的“双复杂”特点，在静校正方面，针对煤炭采空区和灰岩溶洞区提出了新的应用方法；在噪音衰减方面，制定了详细的处理策略和质量控制措施，并针对多组线性噪音并存的情况进行了叠前偏移处理，有效提高了叠前地震资料的品质；速度建模采用井控加层位约束处理解释一体化方法，提高了速度模型的精度。

1 川东南地区地震资料特点

（1）川东南地区属喀斯特山地，地表地形变化剧烈、相对高差大，煤炭采空区、灰岩溶洞、垮塌堆积区随处可见，这些地质特点会造成地震资料的低速带速度、降速带速度和厚度在空间上变化剧烈，原始单炮记录初至波波形扭曲，有效波反射同相轴失去双曲线形态，静校正问题突出。

（2）表层出露岩性多变，特别是灰岩出露区地震波激发接收条件较差，低频散射干扰严重，有效反射信号很弱，地震记录信噪比较低。

（3）川东南地区地下构造复杂，各类高陡构造及断裂发育，致使速度建模较困难，实现叠前深度偏移成像难度大。

2 微测井约束层析静校正技术

常规层析静校正存在两个问题：一是近偏移距初至质量不高，会影响近地表模型低速层的反演精度；二是在炮点缺失严重区域（如城镇、采空区）和工区边界位置缺乏初至信息，造成反演的近地表模型不准确，出现假成像现象[1-2]。

微测井约束层析静校正技术可以弥补上述常规层析静校正的不足。首先微测井数据可以用来控制浅层速度模型建立，弥补近偏移距初至质量不高的影响。其次微测井数据可以提高炮点缺失严重区域及边界近地表速度模型的精度，保证这一区域静校正量计算准确[3]，进而改善成像效果。图1为微测井约束前后的近地表速度模型，可以看出后者明显提高了分辨率。

图1 微测井约束前（上图）后（下图）近地表模型对比

过煤炭采空区及灰岩溶洞区的单炮记录资料品质较差，初至频率较低，与正常单炮激发存在明显的频率不一致性问题。这种类型的单炮初至拾取与正常单炮初至拾取存在时间误差，会影响近地表速度模型的精度。在实际处理过程中，将这种单炮统计并剔除后进行层析反演，提高了采空区的静校正效果（图2）。

图2 剔除采空区单炮前（上图）后（下图）层析静校正剖面对比

3 多域渐进式噪音衰减技术

川东南地区地震波主要干扰类型有低频散射面波、随机干扰、线性相干噪音、工业电干扰、野值等，干扰波能量强，频带范围广，并且存在多组线性干扰，给叠前噪音压制带来较大困难。

高信噪比的道集是叠前成像的关键[4-6]，为了最大程度地提高资料信噪比，同时保证有效信息不受损害，必须制定详细有效的去噪策略。去噪顺序上采用先强后弱、先线性后非线性、先规则后随机、多域多次联合去噪，整个过程采用渐进式去噪处理。

通过多年实践，总结了川东南地区地震资料多域渐进式去噪流程（图3）。强规则干扰必须在炮域通过限频、限速方法进行衰减，然后利用异常振幅在炮域、检波点域及共中心点（CMP）域的不同分布规律进行逐步衰减。

图3 多域渐进式去噪处理流程

川东南地区地震资料存在多组线性干扰，对线性噪音的压制要采取谨慎的态度，必须结合地质认识，仅对影响成像效果的线性噪音进行去除，去噪过程必须利用偏移成像效果进行质量控制，防止产生混波现象。

4 叠前深度偏移成像技术

4.1 处理解释一体化速度建模技术

在叠前深度偏移处理中，除了前期常规处理（静校正处理、去噪处理、资料一致性处理）要保证叠前道集的品质外，建立近似于真实地下地质构造的深度域速度模型是影响叠前深度偏移成像精度的关键因素[7-9]，最终深度域速度模型的建立是对初始模型多次迭代优化后形成的。建模流程见图4。

图4 深度域速度建模流程

在初始深度域速度模型建立中，可以利用叠前时间数据进行速度控制层位的标定、划分和解释，建立初始的构造模型[10-11]。为了控制速度在空间上的变化，速度控制层位的解释要以纵向上的明显速度界面为参考层，利用初始构造模型在均方根速度体上抽取和计算层速度，在进行时深转换之前还要进行多次优化和约束调整处理。其中，对初始速度的分析和处理需要充分利用探区的区域构造资料、钻井得到的速度资料、地质露头资料等信息。

最终速度场的建立是利用目标线叠前深度偏移和速度模型优化的多次迭代实现的。选定可以控制全区速度趋势的目标线进行叠前深度偏移，然后进行沿层速度拾取和剩余速度分析[12-13]，利用网格层析成像结合地质露头、钻井和测井资料、解释层位及断裂展布来修正速度模型，通过多次迭代及处理解释一体化，建立符合区域地质规律的速度场（图5）。

图5 初始速度（上图）与多次迭代后（下图）最终速度模型对比

4.2 叠前深度偏移成像

叠前深度偏移考虑了地震波的绕射和折射效应，算法上可以实现横向变速，能够解决地下介质横向上的巨大变速问题，因此，对于复杂的地下构造及横向上存在速度变化时，叠前深度偏移能够提供更加精确的成像。

目前常用的叠前深度偏移方法有基于射线理论的Kirchhoff积分法和波动方程偏移方法。前者应用射线追踪获得成像所需的旅行时间，不受反射界面倾角限制，而且计算效率高，方便灵活，但无法适应速度场的强横向变化；而波动方程偏移方法能够适应介质速度的横向剧烈变化，可以对“双复杂”区域进行精确成像，但其对速度模型精度的依赖性非常高。当速度模型误差较小时，波动方程偏移方法效果较好；而当速度模型误差较大时，波动方程偏移方法的精度会低于Kirchhoff积分偏移方法的精度。

在实际资料处理中，完全精确的速度场是无法获取的，尤其是区内缺乏井资料信息的区域。所以，笔者认为在井震资料较多的区域，能够建立更精确的速度模型，可以满足波动方程叠前深度偏移对速度模型精度的要求，适合采用波动方程叠前深度偏移方法。如果井震资料较少，可先采用Kirchhoff叠前深度偏移方法进行第一轮成像，待井资料较多时，对速度模型进行优化，再采用波动方程叠前深度偏移方法进行第二轮成像处理，最终获得高质量的地震成像。

5 应用实例

NC三维探区位于四川盆地东南边缘与云贵高原过渡地带，具有地表复杂及地下构造复杂的“双复杂”特点，地势呈东南向西北倾斜，大体构成中山、低山两大地貌，静校正问题突出。区内灰岩出露广泛，且采空区及溶洞发育，造成局部资料信噪比较低；地层倾角变化较大，断裂发育，波场复杂。

NC探区井资料较少，对区域速度的统计不够全面，资料采集方位与构造走向不垂直，给速度建模带来一定困难。在实际处理中采用旋转处理方位的方法，将处理网格定义为与构造走向正交，并沿构造方向进行速度建模工作，提高了建模精度。利用处理解释一体化速度建模方法获得了该区较为精确的深度域速度模型。最后采用Kirchhoff叠前深度偏移方法实现了本区低信噪比资料的复杂构造精确成像，处理成果断点清晰，断层刻画清楚，波组特征明显，可以进行合理的地质构造解释。采用本文所述方法与常规方法成像效果对比发现，浅层成像效果明显改善，并且消除了局部的假断裂。