地震資料的高保真融合處理技術(shù)在冀東油田南堡地區(qū)的應(yīng)用

石文武，黃榮善，王冬娜，張志讓

（1 中國石油冀東油田勘探開發(fā)研究院；2 恒泰艾普石油天然氣技術(shù)服務(wù)股份有限公司）

1 引 言

經(jīng)鉆井證實，冀東油田南堡地區(qū)古生界碳酸鹽巖古潛山油藏為孔隙-裂縫型雙重介質(zhì)油藏［1-2］。為了提高潛山油氣藏的勘探效果，需要利用寬方位信息的疊前地震資料來預(yù)測裂縫及其分布規(guī)律；另一方面，隨著油田勘探程度的不斷提高，地震資料重新采集的要求越來越高，難度也隨之增大，同時又要降低勘探成本，這些都迫切需要利用新老地震資料以最大限度地挖掘資料信息，而地震資料的高保真融合處理技術(shù)可以滿足這一需求［3］。

地震資料的融合處理是對同一探區(qū)不同時間、不同方位角、多次采集的地震數(shù)據(jù)進行特殊處理的技術(shù)，也是連片拼接處理的延伸和發(fā)展［4］。對不同時期的資料，需要在保持原有資料的頻率特征以及方位角信息的基礎(chǔ)之上，統(tǒng)一各塊資料的能量、相位特征，消除不同地震數(shù)據(jù)之間的非地質(zhì)因素引起的差異，統(tǒng)一資料的處理網(wǎng)格，以保證地震數(shù)據(jù)的運動學(xué)特征和動力學(xué)特征一致［5］。通過融合處理的信息互補，可以極大地豐富地震資料的方位角信息，使得地震數(shù)據(jù)成為名副其實的寬方位角資料。由于有了來自各個方位的地震反射信息，就能使得構(gòu)造成像更加清晰、特征更加準確，因而這一方法特別適合疊前方位各向異性的裂縫檢測，以用于提高油氣預(yù)測的精度。

南堡潛山構(gòu)造帶位于海陸過渡帶，西北部為陸地，海岸線沿西南—東北方向穿越工區(qū)，海岸線的東南方向依次為灘涂、過渡帶和淺海。南堡3號潛山構(gòu)造位于南堡潛山構(gòu)造帶的東部，該區(qū)域于2001年和2004年分別采集過一次三維地震資料，即2001年老堡南工區(qū)的OBC（Ocean Bottom Cable，海底電纜）資料和2004年老堡工區(qū)灘涂資料。南堡3號潛山構(gòu)造在2011年鉆探的W2井獲得了成功。為了進一步搞清該區(qū)的勘探潛力，2012年針對深層潛山目標又進行了一次三維地震資料采集，即南堡3工區(qū)灘涂資料。為了充分利用地震資料信息，更好地開展?jié)撋綐?gòu)造綜合研究，本次研究首先對老堡工區(qū)和老堡南工區(qū)的地震資料進行連片處理，再采用融合處理技術(shù)對該連片結(jié)果與新采集的南堡3工區(qū)地震資料進行融合處理，三塊資料區(qū)的相對位置如圖1所示。

圖1 南堡地區(qū)融合處理的地震工區(qū)相對位置示意圖

2 融合處理

本次融合處理首先對先期采集的老堡工區(qū)灘涂資料和老堡南工區(qū)OBC資料進行保持原有頻率和方位角的拼接。因為老堡南工區(qū)為OBC資料，而老堡工區(qū)灘涂資料存在水陸檢波器差異和不同激發(fā)震源的差異，在拼接之前需要分別對各塊資料內(nèi)部的差異進行一致性處理（如相位、振幅和時差等），然后再對兩塊資料進行一致性處理；接著，用同樣的方法對南堡3工區(qū)資料進行處理，并將處理結(jié)果與另兩個工區(qū)的資料統(tǒng)一進行統(tǒng)計，來求取地表一致性反褶積算子，以便應(yīng)用于全部資料。

2.1 融合處理關(guān)鍵技術(shù)

融合處理是在對同一工區(qū)不同時期采集的資料進行連片處理的基礎(chǔ)上，再進行數(shù)據(jù)屬性的存同求異化處理。由于兩次采集所針對的地質(zhì)勘探目標不同，所以兩批資料的相位、振幅、頻率和方位角等存在很大的差異。以往的連片處理技術(shù)是把多塊分別采集的三維數(shù)據(jù)整合到同一觀測系統(tǒng)內(nèi)，再合并成新的統(tǒng)一的宏數(shù)據(jù)體［6］，這樣，取多塊資料的“交集”統(tǒng)一處理，必將會損失某些區(qū)塊的方位角、頻率和振幅等信息，使得“1+1＜2”，而且，連片處理的主要目標本來就是為了解決多塊三維資料處理的一致性問題和提高整體研究的評價能力，因此，用大連片處理的地震資料很難解決南堡潛山的碳酸鹽巖儲層預(yù)測所面臨的問題［7］。由于本次研究所涉及工區(qū)資料的噪音類型基本為常規(guī)噪音，并且工區(qū)之間不存在明顯的時差，因此融合處理的關(guān)鍵技術(shù)是一致性處理，包括振幅一致性、相位一致性和波組一致性的調(diào)整，以使得頻率和方位角信息相互補充，增加數(shù)據(jù)的信息量，起到“1+1＞2”的作用。在對資料進行相位、振幅一致性處理后，再進行振幅補償和反褶積，并以測井資料為標準進行約束。數(shù)據(jù)融合之后，即可開展整體處理，如速度分析、動校正、剩余靜校正、疊前偏移、疊加以及裂縫預(yù)測等。

2.1.1 振幅一致性處理

振幅相對關(guān)系不僅可以反映地層的巖性變化，而且還可以反映巖層中流體的性質(zhì)，因此，在地震資料處理中應(yīng)保持振幅相對關(guān)系的真實性。由于多次采集的參數(shù)不同，可能造成能量有明顯差異，因此，首先需調(diào)整各區(qū)塊內(nèi)資料的能量，然后再調(diào)整區(qū)塊之間的能量差異，而且為了以后的保幅處理以及油氣預(yù)測，還需要進行全區(qū)地表一致性振幅調(diào)整。

對于區(qū)塊內(nèi)或區(qū)塊間的能量差異，在處理中采用了以下方法對能量進行調(diào)整。

振幅能量級別歸一化 對工區(qū)內(nèi)資料的不同激發(fā)因素、不同接收因素進行分類，先調(diào)整同一炮集內(nèi)不同接收因素引起的能量差異（例如水檢、陸檢之間的能量差異）。假設(shè)a因素的能量為Aa，b因素的能量為Ab,期望的能級為Am，則能分別求出比例因子Qa和Qb，即

通過上述處理，使得不同接收方式的能量達到一致。同理，對不同震源的能量也進行類似的處理，以使得不同激發(fā)方式的能量達到一致。區(qū)塊之間也進行同樣的處理。經(jīng)過上述的處理之后，使得全區(qū)資料的能量調(diào)整到同一個能量級別。

球面擴散補償 全區(qū)的能量調(diào)整完成后，再補償由于地震波傳播過程中大地對能量的吸收和衰減。三維融合處理應(yīng)參考測井速度，并選取合理的統(tǒng)一的區(qū)域速度做球面擴散補償。

地表一致性振幅補償 由于地表地質(zhì)條件和地下地質(zhì)條件的復(fù)雜性，球面擴散補償不能完全解決能量補償問題，因此需要進行地表一致性振幅補償來進一步改善全區(qū)資料的能量一致性。在融合資料的過程中必須進行全區(qū)能量的統(tǒng)計、分解和補償，這樣才能既消除由于不同觀測系統(tǒng)所造成的能量差異，又解決面元分布不均而產(chǎn)生的能量差異。

2.1.2 相位一致性處理

相位處理既能改善全區(qū)資料波組特征的一致性，又能提高信噪比。相位一致性處理步驟如下：(1)對不同接收參數(shù)的數(shù)據(jù)進行分類標示，對不同接收方式的重合道進行互相關(guān)（選擇信噪比相對較高的數(shù)據(jù)），求出水檢和陸檢相位差，水檢資料以陸檢資料為目標進行相位旋轉(zhuǎn)；(2)對不同激發(fā)參數(shù)的數(shù)據(jù)進行分類標示，對不同激發(fā)方式的重合道進行互相關(guān)（選擇信噪比相對較高的數(shù)據(jù)），求出炸藥震源和氣槍震源的相位差，氣槍震源資料以炸藥震源資料為目標進行相位旋轉(zhuǎn)；(3)對不同年度采集的資料進行相位校正，然后再進行時差校正。經(jīng)過上述由小到大的相位時差校正，可以使整體資料的相位達到基本一致。

2.1.3 波形一致性處理

由于地震資料的采集受地表、地下多種因素的影響，如地面障礙物、地面干擾源、地表風化層、低降速帶、地表地形、潛水面等，故在對資料進行動校正后，還會存在剩余時差和波形畸變。因此，在全區(qū)波形一致性處理之前，需要進行全區(qū)剩余靜校正處理，以消除剩余時差，提高子波統(tǒng)計的精度。采用井約束地表一致性反褶積處理技術(shù)進行波形一致性處理后，可以改善資料品質(zhì)，包括：(1)壓縮波形特征，提高分辨率；(2)統(tǒng)一波組特征，提高資料信噪比，真實地反映地下地質(zhì)屬性，有利于儲層預(yù)測和流體檢測；(3)提高地震波組與地質(zhì)層位的吻合度。

3 融合處理技術(shù)的應(yīng)用與效果

3.1 資料融合處理流程

南堡3 號潛山構(gòu)造區(qū)先后針對不同的地質(zhì)目的進行了兩次采集，野外采集參數(shù)和資料品質(zhì)差異較大。從觀測系統(tǒng)上看，老堡工區(qū)是陸上觀測系統(tǒng)，方位角較窄；老堡南工區(qū)是OBC 資料，方位角較寬；南堡3 工區(qū)是新采集資料，方位角較寬，覆蓋次數(shù)也較高。

根據(jù)地質(zhì)任務(wù)以及工區(qū)內(nèi)測線試驗處理的情況，結(jié)合對原始單炮的品質(zhì)分析，制定了本次融合處理流程，如圖2所示。

上圖流程展示了融合處理的基本思路是“整體把握，分階段處理，重點融合”。主要處理步驟為：(1)針對不同地震資料的特點，進行數(shù)據(jù)調(diào)查、數(shù)據(jù)凈化處理，調(diào)整資料的信噪比；(2)解決各塊資料內(nèi)部及工區(qū)之間相位、振幅、頻率和方位角等差異，進行一致性處理；(3)消除資料的時差，進行速度和剩余靜校正一體化處理；(4)通過井約束地表一致性反褶積對整個工區(qū)的地震數(shù)據(jù)進行波形一致性處理，從而保證地震數(shù)據(jù)的運動學(xué)特征和動力學(xué)特征一致，最終實現(xiàn)疊前數(shù)據(jù)的融合。

3.2 振幅一致性調(diào)整

從能量上看，先期采集包含老堡工區(qū)和老堡南工區(qū)，接收檢波器有陸檢和水檢，這兩種檢波器的能量相差10 倍，震源有氣槍和炸藥震源，這兩種震源能量級別相差10～100 倍；后期采集的南堡3 工區(qū)檢波點的水檢和陸檢能量相差10 倍，震源分別有炸藥、氣槍和可控震源，炸藥震源和氣槍能量級基本一致，而與可控震源能量相比，差異極大。通過調(diào)整區(qū)塊內(nèi)以及炮間、道間能量的差異，并進行球面衰減補償與地表一致性振幅補償處理，使數(shù)據(jù)體能量達到一致（圖3），以此奠定保幅保真處理的基礎(chǔ)。

圖3 振幅一致性調(diào)整前后單炮對比

3.3 相位一致性調(diào)整

由于激發(fā)和接收方式的不同，原始資料的極性有明顯的差異。其中，陸檢為負極性起跳，水檢與陸檢相差90°相位（圖4）。南堡3 工區(qū)既存在水檢和陸檢的極性差異，也有炸藥、氣槍和可控震源等不同的激發(fā)方式，其中可控震源為正極性，而炸藥震源為負極性。

為了保持多塊資料各屬性的一致性和保真度，以提高對裂縫儲層預(yù)測和流體檢測的精度，本次研究針對工區(qū)原始資料的復(fù)雜性，進行多塊資料統(tǒng)一處理，并以老堡工區(qū)為基準，水檢向陸檢靠。圖5 為相位一致性調(diào)整前后疊加剖面的對比。

圖4 水檢、陸檢極性

圖5 相位一致性調(diào)整前后疊加剖面對比

3.4 波組一致性調(diào)整

從資料的頻率特征來看，先期采集數(shù)據(jù)的淺層頻帶較寬，為6～65Hz，深層頻帶較窄，為6～35Hz；后期采集數(shù)據(jù)的信噪比相對較低，淺層頻帶為6～60Hz，深層頻帶基本在6～30Hz之間。

不同采集參數(shù)獲得的資料，雖然經(jīng)過相位校正后消除了相位的差異，但波組特征還存在差異，這時采用地表一致性反褶積能夠調(diào)整波組特征，改善波形差異。測井合成記錄是判別波組特征是否跟地下地質(zhì)層位一致的標準。

通過測井合成記錄與反褶積試驗結(jié)果對比（圖6），同時結(jié)合剖面、頻譜、自相關(guān)函數(shù)，可綜合考慮來確定反褶積參數(shù)。

圖6 不同參數(shù)反褶積結(jié)果及合成記錄對比

3.5 疊前成像分析

通過融合處理，提高了信噪比，地質(zhì)成像有了明顯改善（圖7～圖10）。圖7 為融合前后疊加剖面的對比，融合后資料信噪比明顯提高，潛山內(nèi)幕清晰。圖8為融合前后的疊前時間偏移剖面對比，融合后潛山內(nèi)幕及潛山底界成像清晰，利于潛山構(gòu)造及內(nèi)幕研究。圖9a展示了融合前后剖面的構(gòu)造特征，融合后構(gòu)造內(nèi)幕分辨率提高，構(gòu)造細節(jié)清晰，斷裂特征明顯。從頻譜上看（圖9b），融合后頻帶變寬，有利于巖性研究。圖10是融合前后相干切片對比，融合后斷裂系統(tǒng)的分辨率提高，構(gòu)造清晰度有較大幅度的改善，降低了斷層組合的多解性。

圖7 常規(guī)連片處理與融合處理剖面對比

圖8 融合前后的疊前時間偏移剖面對比

圖10 融合前后疊前時間偏移相干切片對比

總而言之，經(jīng)過以上高保真融合處理后的資料有以下幾方面特點：

（1）融合后頻率信息互補，豐富了資料的頻率信息量。經(jīng)過相位一致性處理后，井約束地表一致性反褶積對融合數(shù)據(jù)體進行全區(qū)整形，提高了分辨率，改善了資料品質(zhì)。圖11為融合前后頻率特征。

（2）通過融合處理，資料信噪比提高，有效改善了資料的成像質(zhì)量。融合后的地震剖面比老剖面成像精度要高，地質(zhì)特征明顯清楚和易識別。圖12b中可以清晰看到潛山頂面之上的超覆特征和潛山頂面之下的剝蝕現(xiàn)象。成像精度的提高對潛山構(gòu)造頂面及底界的認識更加準確，從而提高了潛山構(gòu)造形態(tài)的落實程度。

圖11 融合前后頻率特征

圖12 融合前后深度偏移時間剖面對比

（3）地震數(shù)據(jù)融合后，方位角信息增加，具有寬方位角特征，有效提高了裂縫預(yù)測精度。圖13為融合前、后方位角屬性圖，方位角變寬。由于方位角信息的增加，有利于裂縫預(yù)測精度的提高，預(yù)測成果更符合客觀規(guī)律。從利用融合后資料預(yù)測的南堡3號潛山裂縫發(fā)育強度圖看（圖14），在主體區(qū)發(fā)育了一組近NE走向的裂縫帶，該組裂縫發(fā)育帶與本區(qū)主斷裂走向基本一致，表明裂縫發(fā)育與斷裂發(fā)育展布密切相關(guān)。由于裂縫發(fā)育強度決定著碳酸鹽巖的儲集能力，因此，精確地預(yù)測裂縫發(fā)育特征，對指導(dǎo)南堡潛山的勘探部署和提高鉆探成功率有著十分重要的意義。

圖13 融合前后方位角屬性圖

圖14 融合處理后碳酸鹽巖裂縫預(yù)測圖

圖15 南堡3號潛山構(gòu)造裂縫發(fā)育方向圖

根據(jù)南堡3號潛山構(gòu)造疊前各向異性裂縫預(yù)測屬性中提取的裂縫發(fā)育方向之平面展布特征看（圖15），W2井區(qū)的裂縫展布方向為北東向，向東北部變?yōu)楸蔽飨?。從W2井的FMI測井資料（圖16）看，高導(dǎo)裂縫是主要裂縫類型,裂縫傾向為北北西向，走向為北東東向。地震預(yù)測結(jié)果與井上FMI反映的裂縫發(fā)育方向吻合度較好，且與南堡3號潛山發(fā)育的一組裂縫帶走向也非常一致，這進一步證實了融合處理后地震資料的有效性。

4 結(jié) 論

融合技術(shù)是近期發(fā)展起來的處理及綜合研究的一體化技術(shù)，它充分利用了現(xiàn)有的分多次采集的資料，通過提取更多屬性信息，使資料在時間、空間和屬性上相互補充，最大限度地提高了資料處理成果的質(zhì)量，為綜合研究提供了更加豐富和精確的信息。

圖16 南堡3號潛山構(gòu)造W2井FMI測井解釋成果圖

對南堡3號潛山構(gòu)造區(qū)多次采集的地震資料融合處理后，信噪比明顯提高，有效改善了成像質(zhì)量，豐富了方位角信息，使之具有寬方位特征，提高了構(gòu)造落實程度和裂縫儲層預(yù)測的精度，為勘探部署提供了地質(zhì)依據(jù)。

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