Kirchhoff疊前時間偏移技術(shù)在頁巖氣地震勘探中的應(yīng)用
——以四川盆地綦江地區(qū)頁巖氣為例

劉治紅，李志紅 （中石化石油工程地球物理公司勝利分公司，山東 東營 257100）

Kirchhoff疊前時間偏移技術(shù)在頁巖氣地震勘探中的應(yīng)用
——以四川盆地綦江地區(qū)頁巖氣為例

劉治紅，李志紅 （中石化石油工程地球物理公司勝利分公司，山東 東營 257100）

四川盆地綦江地區(qū)頁巖氣資源豐富，但構(gòu)造非常復(fù)雜。詳細分析了Kirchhoff疊前時間偏移處理技術(shù)中的關(guān)鍵參數(shù) （偏移孔徑、偏移傾角、偏移距分組等）對復(fù)雜構(gòu)造成像的影響，并進行疊前時間偏移和疊后時間偏移的對比。分析結(jié)果表明，疊前時間偏移處理結(jié)果包含了更加豐富的地震信息，深層復(fù)雜構(gòu)造成像、斷層及斷點空間位置更加合理，能夠較好地落實構(gòu)造，反映其不整合及各種不同沉積結(jié)構(gòu)的地質(zhì)現(xiàn)象。

頁巖氣勘探；層析靜校正；疊前時間偏移；纂江地區(qū)

綦江地區(qū)位于四川盆地川東褶皺帶，區(qū)內(nèi)從晚震旦世開始到侏羅紀(jì)，除晚志留世到早石炭世外，其他各時代地層發(fā)育較齊全；區(qū)域構(gòu)造比較復(fù)雜，跨越多個高陡構(gòu)造，主要目的層寒武系牛蹄塘組、奧陶系五峰組～志留系龍馬溪組以及二疊系龍?zhí)督M埋深變化劇烈。從以往采集的地震資料來看，自奧陶系到三疊系都存在良好的波阻抗界面，可獲得連續(xù)性較好的反射波組；陸相地層三疊系須家河組及侏羅系沙溪廟組反射條件也較好，但主要目的層之一的海相地層寒武系頂面不清楚，并且在接近高陡構(gòu)造及灰?guī)r區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育，地層傾角變化大 （最大地層傾角達70°），對地震波的傳播影響較大，波場比較復(fù)雜，特別是構(gòu)造高陡部位，反射界面褶皺嚴(yán)重，反射系數(shù)極不穩(wěn)定，信噪比低，連續(xù)性變差，成像困難。

疊后時間偏移是基于地下為水平層狀介質(zhì)、剖面為自激自收的假設(shè)條件的，而實際地下反射界面并不滿足理論假設(shè)條件，尤其對于傾斜地層，動校正疊加更是無法滿足CRP（共反射點）疊加，故疊后時間偏移技術(shù)不能解決復(fù)雜構(gòu)造問題。而疊前時間偏移技術(shù)是解決構(gòu)造復(fù)雜、速度橫向變化不太劇烈地區(qū)成像的一種有效手段［1］。筆者在四川盆地綦江地區(qū)二維地震資料處理中，應(yīng)用Kirchhoff疊前時間偏移處理技術(shù)，提高了成像精度，成果剖面構(gòu)造清楚，斷點可靠。

1 基于波動方程積分解的Kirchhoff疊前時間偏移原理

目前，影響疊前時間偏移成像效果的2個關(guān)鍵因素分別為偏移方法和偏移速度。而疊前時間偏移既可使速度分析和偏移成像同時進行，又可通過偏移速度分析，對速度模型不斷修改，保障疊前時間偏移的質(zhì)量。其思路為：①利用疊后偏移成果或老剖面的解釋層位，利用疊加速度或RMS（均方根）速度建立初始速度模型，基于CSP（共炮點）道集拉平的方法，得到一個較為準(zhǔn)確的區(qū)域速度模型；②應(yīng)用百分比掃描技術(shù)和剩余速度分析技術(shù)，進一步提高局部速度估算精度，但該步驟實際上需要進行若干次迭代，以獲得最佳偏移成像，并更好地反映局部細微地質(zhì)現(xiàn)象。

針對研究區(qū)的地表特點，成像處理是在浮動基準(zhǔn)面上進行的。如圖1所示，其中R和S分別表示檢波點和炮點，Xr和Xs分別為檢波點和炮點離共中心點的垂直距離，t0r和t0s分別為檢波點和炮點的t0反射時間，trd和tsd分別是檢波點和炮點到最終基準(zhǔn)面的校正時間。當(dāng)tsd和trd較小時，即地表比較平坦時，該誤差可以忽略；當(dāng)?shù)乇砥鸱^大，必須考慮tsd和trd對走時的影響，Kirchhoff疊前時間偏移能夠比較準(zhǔn)確地計算炮點、檢波點的走時，較好地解決復(fù)雜地表偏移成像。其優(yōu)點為：①地震走時計算更準(zhǔn)確；②可直接利用DMO（傾角時差）疊加速度場作為偏移的初始速度場；③便于進行各種偏移速度分析，最終偏移速度場是RMS速度場，為以后各種解釋工作提供方便；④既可輸出在浮動基準(zhǔn)面上的CRP道集，也可輸出在最終基準(zhǔn)面上的CRP道集。

圖1 浮動基準(zhǔn)面疊前時間偏移示意圖

2 疊前時間偏移的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

高信噪比、正確的靜校正處理和合理能量關(guān)系的保持是做好疊前時間偏移的關(guān)鍵［2］。研究區(qū)地表起伏較大，海拔高度為150～1300m，原始地震資料記錄中，面波、多次折射波等線性干擾嚴(yán)重，機械干擾發(fā)育，地震資料的信噪比低，并且廣泛分布在目的層。因此，重點要針對靜校正、振幅恢復(fù)與補償、疊前去噪、子波處理與速度分析等做基礎(chǔ)處理。

2.1 層析靜校正

層析靜校正因沒有速度界面的假設(shè)條件，更適合于地表橫向速度變化劇烈、高速層出露的情況；同時，層析靜校正更依賴于初至拾取和初始淺地表速度－深度模型的建立。對比分析認為，層析靜校正后的地震資料反射波連續(xù)，疊加成像信噪比高 （圖2）。

圖2 層析靜校正前 （a）、后 （b）對比

2.2 疊前去噪

疊前偏移對噪聲比較敏感，有放大噪聲的作用。因此，做好疊前去噪是后續(xù)處理的基礎(chǔ)［3］，需采取多種手段提高信噪比。筆者針對研究區(qū)線性干擾發(fā)育強的特點，采用f-x域 （頻率－時間域）二維相干噪聲衰減技術(shù)進行壓制；針對異常振幅和固定機械干擾，利用區(qū)域異常振幅衰減技術(shù)對干擾進行甄別；針對高壓線干擾，根據(jù)其干擾頻率和振幅能量與有效信號的差異，進行壓制處理。經(jīng)過噪聲衰減后的疊加剖面，信噪比在得到顯著提高同時，有效信號也獲得較好保護 （圖3）。

2.3 子波處理

為提高地震資料的分辨率，采用地表一致性預(yù)測反褶積，進行反褶積方法、間距、算子長度和白噪系數(shù)的測試，在參數(shù)和方法的選擇過程中以獲得目的層位的反射連續(xù)性和波組特征加強為目標(biāo)，滿足構(gòu)造解釋和巖性解釋的需要。圖4為反褶積前、后的單炮顯示，可以看出，采用地表一致性預(yù)測反褶積后，在保持一定信噪比的基礎(chǔ)上，提高了分辨率，并且還具有波形一致性校正的作用。

圖3 噪聲衰減前、后疊加對比

圖4 反褶積前 （a）、后 （b）單炮顯示

2.4 速度分析與剩余靜校正迭代

速度直接影響疊加及剩余靜校正的效果以及偏移成像的準(zhǔn)確性［4］。在地震資料處理過程中，一方面，利用速度掃描疊加剖面來分析低信噪比和不明確地質(zhì)現(xiàn)象的成像，最終選取最合理速度；另一方面，充分利用速度掃描疊加段剖面，交互道集動校正，相關(guān)能量速度譜，控制速度的拾取。利用速度分析與剩余靜校正反復(fù)迭代，既消除了靜校正對速度的影響，提高速度分析的進度，又使得疊加數(shù)據(jù)體保持了較好的波組特征，剖面信噪比明顯改善 （圖5）。

圖5 速度分析與剩余校正前 （a）、后 （b）單炮顯示

3 疊前時間偏移關(guān)鍵參數(shù)選取

3.1 速度模型重建

疊前數(shù)據(jù)資料處理時，對研究區(qū)進行了非常精細的速度分析工作，并且做了DMO分析，盡量使DMO速度變化趨勢與疊加剖面相符合，利用DMO疊加速度作為疊前時間偏移的初始速度能夠正確地指導(dǎo)以后速度解釋的走向。經(jīng)過初次疊前偏移后，對CRP道集進行速度分析，拾取各層位RMS速度，通過道集的拉平效果來確定速度的合理性，如果沒能拉平，繼續(xù)調(diào)整速度。最后，利用分析后的速度以不同的百分比進行偏移掃描，對不同百分百偏移成果進行篩選，選取出相對合理的速度重新組合，形成新的速度模型，再進行偏移，反復(fù)迭代，直至最佳。

3.2 偏移距分組

在地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣和人類活動密集區(qū)域，炮點分布極不均勻，導(dǎo)致偏移距不同范圍的覆蓋次數(shù)均不收斂。對相同偏移距的道進行疊加，同一偏移距的空道控制在20%以內(nèi)，使每一個CMP（共中心點）道集內(nèi)偏移距分布盡量均勻，最終采用的增量為150m。

3.3 偏移孔徑和偏移傾角

偏移孔徑是指用于偏移成像的地震資料分布范圍，在給出高精度的速度分布規(guī)律后，疊前時間偏移的品質(zhì)主要取決于格林函數(shù)計算精度、加權(quán)函數(shù)和偏移孔徑的選取［5］。研究區(qū)淺層陡傾角擠壓式構(gòu)造帶復(fù)雜，斷層發(fā)育，而目的層又分布于三疊系到寒武系之間，通過測試，全區(qū)選用70°的偏移傾角和7000m的偏移孔徑。

4 應(yīng)用效果

經(jīng)過對疊后時間偏移和疊前時間偏移資料 （圖6）對比分析認為，疊前時間偏移無論在波組特征、斷點清晰程度、地層歸位準(zhǔn)確度上都具有明顯的優(yōu)勢。對疊前時間偏移數(shù)據(jù)進行分析，在白堊系到三疊系之間 （1.4s左右）的頻寬達到了5～50Hz，視主頻為40Hz；二疊系到志留系之間 （2.0s左右）的頻寬是5～55Hz，視主頻為35Hz。疊前時間偏移與疊后時間偏移相比較而言，志留系～三疊系地震反射波場更齊全、連續(xù)性更好、資料整體信噪比更高、易于對比追蹤，對該地層頁巖氣的研究更加有利。

圖6 疊后偏移 （a）與疊前偏移 （b）對比

5 結(jié)語

Kirchoff疊前時間偏移在四川盆地綦江地區(qū)頁巖氣勘探的應(yīng)用效果顯示，疊前時間偏移相比疊后時間偏移具有突出的特點。Kirchoff疊前時間偏移技術(shù)解決了CMP道集大傾角共反射點散射問題，即解決了復(fù)雜斷塊、陡傾角構(gòu)造地震精確成像問題，能大大提高速度分析精度和最終偏移成像的精度，提高巖性預(yù)測和含油氣性預(yù)測的精度，是提高勘探成功率、降低勘探開發(fā)風(fēng)險的主導(dǎo)技術(shù)。

［1］馬在田 .地震成像技術(shù) ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1989.

［2］王錫文，秦廣勝，劉向東，等 .疊前時間偏移技術(shù)在中原復(fù)雜斷塊區(qū)的應(yīng)用 ［J］.地球物理學(xué)進展，2005，20（4）：1092～1098.

［3］張潁 .三維地震疊前時間偏移處理技術(shù)應(yīng)用與展望 ［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33（5）：536～554.

［4］馬麗娟，鄭和榮，陳霞，等 .隱蔽油氣藏地震預(yù)測技術(shù)新進展 ［J］.地球物理學(xué)進展，2007，22（1）：294～300.

［5］徐升，楊長春，劉洪，等 .射線追蹤的微變網(wǎng)格方法 ［J］.地球物理學(xué)報，1996，39（1）：97～102.

［編輯］ 龔丹

Application of Kirchhoff Pre-stack Time Migration Technology in Seismic Exploration for Shale Gas——By Taking Shale Gas in Qijiang Area in Sichuan Basin for Example

LIU Zhihong，LI Zhihong （First Author' s Address：Shengli Branch of Geophysical Company，SINOPEC，Dongying257100，Shandong，China）

Shale oil and gas were rich in Qijiang Area of Sichuan Basin，but its structure was very complex.The effect of key technical parameters（offset aperture，offset angle，offset grouping，etc）of the Kirchhoff prestack time migration processing on the complex structure imaging were analyzed，the prestack time migration and post-stack time migration were compared.The result shows that prestack time migration results include more rich seismic information，deep and complex structure imaging and spatial location of faults and break are more rational，they can better implement the structure and reflect its unconformity and geologiacal phenomena of various sedimentary structures.

shale gas exploration；tomostatic correction；pre-stack time migration；Qijiang Area

P631.44

A

1000-9752（2014）12-0086-04

2014-04-24

劉治紅 （1974-），男，1997年江漢石油學(xué)院畢業(yè)，高級工程師，長期從事地震資料處理技術(shù)研究工作。