王海立，王永生，武威威，邬 龙，张旭亮，3，李国顺，杨 辉

（1.中国石油东方地球物理公司，河北 涿州 072750；2.中国石油青海油田公司，甘肃 敦煌 736202；3.河北省地震勘探数据采集技术创新中心，河北 涿州 072750）

青藏高原石油天然气资源丰富，是国内油气勘探的重要战略储备区。综合研究表明，青藏高原双复杂山地（复杂地表、复杂地下构造）地区是寻找大型油气圈闭的有利目标区[1]，但受地表起伏剧烈和地层挤压破碎的影响，双复杂区资料信噪比极低，地震资料成像极为困难。为了解决复杂构造成像需求，采用波动方程的叠前深度偏移处理技术提高成像精度成为重要手段。叠前深度偏移处理技术需要建立由浅至深的高精度速度场，速度模型的精度直接影响地震偏移成像的质量，尤其是近地表速度模型的精度更是关键。如果表层速度精度存在误差，其误差会向中深层累计传递，进而影响整体速度模型的精度，对地质目标偏移成像、地质构造的可靠性产生不利影响。提高偏移成像质量，加强表层建模研究，提高近地表建模精度，是地震勘探工作者的共识。陈学强等[2]通过正演模拟，分析了浅层厚度与速度对偏移成像的影响；王海立等[3]采用多信息约束建模提高了近地表速度建模精度，改善了偏移成像效果；谷延斌等[4]联合应用网格层析反演和压缩高斯束偏移技术提高速度模型优化的效率。这些研究均不同程度地阐述了近地表速度模型精度在叠前深度偏移处理中的重要作用，但存在没有考虑地表条件、低降速层模型还是等效模型，与双复杂地表条件不符等局限。本文在模型正演研究的基础上，采用深表层调查技术获取更深近地表速度信息，通过双重网格构建、分步约束层析反演提高了表层速度建模精度，取得了高质量地震资料叠前深度偏移剖面。

1 研究方法

1.1 基于模型正演的速度误差敏感性分析

为了揭示表层速度精度对叠前深度偏移成像的影响，参考柴达木盆地英雄岭地区双复杂山地地震资料特征和膏盐地层结构特点，建立速度模型，如图1所示。该模型长度为36.5 km，表层厚度在100～500 m，速度为2 000 m/s；20 km左右为构造主体，地形起伏相对剧烈，盐下地层断裂发育，构造复杂，地层速度在3 000～6 000 m/s。以10 m道距、20 m炮距，18 km排列长度正演模拟。

人为改变表层模型速度，表层速度误差分别在±5%、±10%、±20%时，采用理论地震速度模型进行叠前深度偏移处理后，研究目的层成像变化特征。研究表明，构造主体部位速度波场复杂，速度误差会给偏移效果带来更明显的影响（构造越复杂，影响越大），两翼相对要弱，因此应重点关注构造主体部位表层速度模型的构建；速度偏小相对偏大的同比例误差影响更明显，因此表层速度误差“宁大勿小”，总体看表层速度误差超过10%对偏移成像影响大；表层速度误差对浅层形态（成像影响相对小）及盐下地层偏移成像影响更明显，成像变差、出现高点偏移现象。随着地层深度的增加，表层速度带来的误差会增加，20%的速度误差造成的深度误差在190 m左右（表1）。

表1 不同速度误差盐下地层深度差异统计表

1.2 微动调查技术获取速度信息

正演模拟揭示了表层速度误差对山地复杂构造主体深度偏移成像影响更为明显，进一步说明了复杂山地区开展精细速度建模的重要性。西部高原复杂山地一直以来采用微测井调查提高建模精度。但是，高原复杂山地微测井调查涉及推路、钻井、人员、车辆设备运输及HSE等，效率低、成本高。在低降速带巨厚，调查深度无法满足建模要求。为了提高高原山地表层调查效率，采用微动调查获取更深表层速度信息[5]。微动调查是在天然地震微动信号中提取面波（瑞雷波）频散曲线[6]，通过对频散曲线的反演获得地下介质的速度结构（图2）。高原复杂山地微动调查可以获取近地表超过200 m以上深度的速度信息，相比常规微测井调查深度更深，效率高、成本更低。

1.3 分步约束双重网格反演建模技术

常规层析约束反演面临以下问题[7]：一是受道距影响，表层速度精度不高，速度反演结果偏大；二是高原地形起伏剧烈、低降速带巨厚，受施工环境、成本投入等方面的综合影响，微测井实际探测深度深浅不一、参差不齐[8]。巨厚工区可能存在大部分没有调查出低降速带厚度的调查点，表层约束仅仅是约束了较薄的速度变化，相对深的部位“欠约束”引起的反演误差较大；同时，深浅不一、深度差异较大的表层调查成果约束反演时互相影响，如微动调查成果与较浅的微测井，容易形成速度异常区，给速度模型带来不利影响。针对上述难题，采用分步约束双重网格反演建模技术构建高精度表层模型。

（1）双重网格层析反演。大网格射线分布相对均匀，但是缺乏对小尺度速度变化的描述，影响精度（特别是浅地表处）。网格尺寸较小（小于一个道距）时，由于双复杂山地射线分布不均匀导致大量网格没有射线穿过（特别是浅地表处），反演模型存在明显的条带状现象，影响模型的合理性和最终应用效果。因此，在层析反演建模时正演网格采用小网格（0.5～1倍道距）、反演采用大网格（2～4倍道距），在保证反演稳定性的同时，对浅层速度刻画更为精细，提高了浅层速度精度。

（2）先浅后深、分步约束。将不同调查深度表层调查信息与偏移距初至融合，发挥高密度初至优势[9]，实现不同深度表层信息的充分利用，避免大偏移距初至信息对浅层模型的均化影响。第一步，针对调查深度小于100 m的表层调查信息（常规微测井调查信息），采用较近偏移距（500 m）初至，进行约束反演获取浅层模型；第二步，保持第一步浅层模型基本不变，针对调查深度在100～200 m的表层调查信息（如深井微测井、微动信息），采用近偏移距（800 m）初至，进行约束反演获取表层模型；第三步，保持前两步模型不变基础上，加入CMP分层控制点，采用全偏移距，进行层析反演获取最终表层模型，改善叠前深度偏移效果（图3）。

2 结束语

正演模拟揭示了准确的表层速度模型对西部高原双复杂山地叠前深度偏移成像的重要性。通过微动调查获取更深表层速度信息，解决了常规微测井探测深度不足、成本高昂的问题；在此基础上，采用分步约束双重网格反演建模技术，提高了近地表速度模型精度，最终得到高质量的叠前深度偏移成像结果。