海上二次三維雙方位地震資料聯(lián)合成像*

朱 明 何 敏 張振波 劉 錚 方中于 劉金朋

(1. 中海石油(中國)有限公司深圳分公司 廣東深圳 518000； 2.中海油能源發(fā)展工程技術(shù)物探技術(shù)研究所 廣東湛江 524057)

海上二次三維雙方位地震資料聯(lián)合成像*

朱 明1何 敏1張振波1劉 錚1方中于2劉金朋2

(1. 中海石油(中國)有限公司深圳分公司 廣東深圳 518000； 2.中海油能源發(fā)展工程技術(shù)物探技術(shù)研究所 廣東湛江 524057)

朱明,何敏,張振波，等.海上二次三維雙方位地震資料聯(lián)合成像[J].中國海上油氣，2016,28(6)：15-20.

Zhu Ming,He Min,Zhang Zhenbo,et al.Combined imaging of offshore second two-azimuth 3D seismic data [J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(6):15-20.

三維地震是海上油氣勘探的重要手段，隨著采集技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，二次三維地震采集逐步得到應(yīng)用，特別是在油氣高勘探成熟區(qū)。針對南海東部海域同一區(qū)域不同年份采集的三維地震資料，分析了不同方位地震資料各向異性參數(shù)的差異，形成了針對性的速度建模思路，提高了速度建模的精度，采用雙方位各向異性速度場進(jìn)行疊前深度偏移聯(lián)合成像，實現(xiàn)了新舊三維地震數(shù)據(jù)的融合成像，地震資料的品質(zhì)得到了明顯改善，信噪比更高，成像效果更好。尤其是在斷層陰影區(qū)，雙方位融合成像結(jié)果的同相軸更加連續(xù)、穩(wěn)定，能夠提高構(gòu)造圖解釋的可靠性，對落實位于斷層上升盤、受斷層影響較大的圈閉有較大幫助，可以有效降低受斷層影響圈閉的勘探風(fēng)險，為該地區(qū)同類型圈閉勘探提供了新思路。

海上；二次三維；雙方位；各向異性；聯(lián)合成像；斷層陰影區(qū)

隨著地震勘探技術(shù)的發(fā)展，海上高勘探成熟區(qū)已經(jīng)基本實現(xiàn)三維地震采集全覆蓋，但隨著勘探難度的增加，早期采集的三維地震資料已不能滿足日益復(fù)雜的勘探目標(biāo)評價需求，二次三維地震采集勢在必行，如何最大限度地使用新舊采集的三維地震資料，一直是國內(nèi)外學(xué)者努力的方向。不同采集方向采集到的三維地震資料具有不同的方位信息，數(shù)據(jù)成像具有明顯差異，因此，二次新三維地震資料采集方向應(yīng)與舊三維地震資料采集方向垂直，最大限度地采集到雙方位地震資料，以改善復(fù)雜區(qū)域照明，提高信噪比，進(jìn)而改善成像效果。雙方位地震資料聯(lián)合成像的難點在于不同方位地震資料各向異性參數(shù)的求取[1]， Tsvankin、Xie等[2-3]針對寬方位及多方位地震資料的方位各向異性開展了一系列研究，黃躍、 賈福宗 等[4-5]針對陸地寬方位地震資料開展了方位速度分析和各向異性校正研究，而目前有關(guān)海上雙方位三維地震資料聯(lián)合成像的研究較少。本文針對南海東部海域同一區(qū)域不同年份采集的三維地震資料，分析了不同方位地震資料各向異性參數(shù)的差異，形成了針對性的速度建模思路，提高了速度建模的精度，采用雙方位各向異性速度場進(jìn)行疊前深度偏移聯(lián)合成像，實現(xiàn)了新舊三維地震數(shù)據(jù)的融合成像，提高了雙方位融合成像構(gòu)造圖解釋的可靠性，從而降低了該區(qū)域受斷層影響圈閉的勘探風(fēng)險，為該地區(qū)同類型圈閉勘探提供了新思路。

1 單方位數(shù)據(jù)差異性分析

從相干體切片上看，南海東部海域目標(biāo)區(qū)普遍存在NWW向陡傾角斷層，兩次三維地震的采集方位近似正交(圖1)，其中A方位為1996年采集的近似平行于工區(qū)主要斷層的走向(方位角為60°/300°)，B方位為2014年采集的近似垂直于工區(qū)主要斷層的走向(方位角為30°/210°)。受斷層走向和地層產(chǎn)狀影響，A、B兩個方位采集到的信息有一定的不同(圖2)，A方位采集的地震數(shù)據(jù)在斷層附近可以接收到更多相對可靠的地層反射信息(藍(lán)色箭頭)， B方位采集的地震數(shù)據(jù)可以接收到更為豐富的繞射波信息(紫色箭頭)。

圖1 目標(biāo)區(qū)相干體切片及采集方向示意圖

圖2 目標(biāo)區(qū)2個方位疊加剖面對比

Grechka等[6-7]研究表明，斷裂性地層中NMO 速度在不同方位上通常是橢圓，其中平行于斷層走向方向的速度相對較快，而垂直于斷層走向方向的速度相對較慢。實際資料中，選取多個位置的2個方位的偏移道集進(jìn)行速度分析發(fā)現(xiàn)，該目標(biāo)區(qū)A方位數(shù)據(jù)的速度相對B方位數(shù)據(jù)的速度普遍偏高。如圖3所示，采用統(tǒng)一的各向同性速度模型偏移后的道集中，2 268 ms處A方位采集的均方根速度為2 812 m/s，而B方位采集的均方根速度為2 657 m/s，二者之間的差異可達(dá)155 m/s。綜合分析認(rèn)為，A方位與主要斷層的走向近似平行，近似為快波傳播方位；B方位與主要斷層的走向近似垂直，近似為慢波傳播方位。由此可見，該目標(biāo)區(qū)實際資料分析結(jié)果與有關(guān)理論研究成果認(rèn)識是一致的。

圖3 目標(biāo)區(qū)2個方位偏移道集速度譜對比

2 雙方位數(shù)據(jù)聯(lián)合成像技術(shù)流程及優(yōu)勢

將2個方位的資料進(jìn)行聯(lián)合成像，需要考慮2個方位的各向異性的情況，Tsvankin[2]和 Xie 等[3]分別提出了用正交速度成像的理論和算法。單方位資料考慮VTI介質(zhì)各向異性參數(shù)估計，主要是Thomsen參數(shù)δ和ε的定義[8]，而多方位資料需要同時考慮方位速度差異， Tsvankin[2]和Grechka[7]等提出了方位速度差異及各向異性參數(shù)估計。分析認(rèn)為，雙方位各向異性速度模型的建立有2個步驟：①用各向同性速度模型偏移得到的雙方位道集配合井資料分別估算2個方位的各向異性參數(shù)；②進(jìn)行方位速度聯(lián)合層析反演，同時考慮2個方位的各向異性參數(shù)進(jìn)行聯(lián)合求解，獲得適用于2個方位資料的速度模型。實際操作中，本文采用如下流程建立速度模型：①利用各向同性速度模型進(jìn)行PSDM獲得2個方位的方位角道集；②沿層提取2個方位各自的剩余時差曲率；③求取雙方位資料的剩余時差；④進(jìn)行方位速度聯(lián)合層析反演，同時考慮2個方位的剩余時差進(jìn)行聯(lián)合求解；⑤獲得適用于2個方位資料的速度模型；⑥用測井信息標(biāo)定模型，檢查井位處層位分層和道集。通過井位標(biāo)定，2個方位的δ和ε也相應(yīng)更新，最終形成雙方位各向異性速度場。

雙方位各向異性速度場與各向同性速度場得到的數(shù)據(jù)有明顯差異。如圖4所示，各向同性速度場的偏移道集中，A方位同相軸向上彎曲，B方位同相軸向下彎曲，2個方位上存在明顯的時差差異(圖4a)；而各向異性速度場的偏移道集中，2個方位的數(shù)據(jù)都能夠拉平，同相軸更聚焦，資料信噪比更高，同相軸更可靠(圖4b)。

圖5為該目標(biāo)區(qū)深度域沿層提取的剩余曲率切片，可以看出：各向同性速度偏移后， A方位的剩余時差曲率切片上綠色偏重，表示同相軸主要向上彎曲(圖5a)，即傳播速度快一些；B方位的切片上紅色偏重，表示同相軸主要向下彎曲(圖5b)，即傳播速度慢一些；二者的差異切片可以明顯觀察到斷層附近區(qū)域顏色更紅，表示此區(qū)域2個方位的剩余時差曲率差異更大(圖5c)。而各向異性速度偏移后，圖5d、e中普遍為黃色，而且二者的差異明顯縮小，表明2個方位的數(shù)據(jù)可以更好地聚焦，有利于數(shù)據(jù)的融合成像。

圖4 目標(biāo)區(qū)不同速度場偏移道集蝶形顯示對比

如圖6所示，雙方位資料在斷層上升盤受斷層影響的區(qū)域較單方位資料有更好的成像效果。一方面，單方位資料在斷層上升盤受斷層影響的區(qū)域信噪比較低，同相軸連續(xù)性較差，可靠性也相對較差。另一方面，單方位資料在受斷層影響的區(qū)域照明并不充分，在斷層陰影帶部分區(qū)域會出現(xiàn)無法成像或成像不準(zhǔn)確的情況。正是得益于多方位各向異性速度場，雙方位資料能夠更好地反映地下真實地質(zhì)情況，并且2個方位的數(shù)據(jù)在受斷層影響的區(qū)域有較好的照明補(bǔ)充，在精細(xì)的多方位各向異性速度模型的控制下，斷層陰影帶有更為準(zhǔn)確的成像效果，同相軸較為連續(xù)，成像更準(zhǔn)確，地層產(chǎn)狀更為真實可靠。當(dāng)然，在遠(yuǎn)離斷層的地層傾角較小的地區(qū)，單方位資料的照明已經(jīng)較為充分，其成像效果與雙方位資料相比并沒有很大的劣勢。

圖5 目標(biāo)區(qū)深度偏移沿層切片剩余時差曲率對比

圖6 目標(biāo)區(qū)成像剖面對比

3 應(yīng)用效果

應(yīng)用實踐表明，對于具體的構(gòu)造圈閉，雙方位融合處理技術(shù)能夠提供更為準(zhǔn)確、可信的資料。圖7為過該目標(biāo)區(qū)A構(gòu)造的單方位成像剖面和雙方位融合成像剖面的對比，可以看出：單方位成像剖面信噪比普遍較高，但在斷層上升盤受斷層影響的區(qū)域信噪比有明顯降低，即所謂的斷層陰影區(qū)(圖7a)。在斷層陰影區(qū)，單方位成像數(shù)據(jù)的信噪比較低，同相軸連續(xù)性較差，構(gòu)造解釋困難，解釋得到的構(gòu)造圖也存在很多的不確定性，對圈閉的落實和后續(xù)的井位部署造成了較大困擾。而雙方位融合成像剖面整體上信噪比較為一致，斷層陰影區(qū)雙方位成像數(shù)據(jù)的信噪比并沒有明顯的降低，且同相軸連續(xù)、穩(wěn)定，解釋得到的構(gòu)造圖也相對更為可靠。

圖7 目標(biāo)區(qū)過A構(gòu)造深度偏移剖面對比

圖8為目標(biāo)區(qū)A構(gòu)造單方位成像構(gòu)造圖和雙方位融合成像構(gòu)造圖的對比，可以看出：單方位成像構(gòu)造圖(圖8a)中，構(gòu)造主體區(qū)域等值線較為稀疏，構(gòu)造范圍外等值線較為密集，顯示地層產(chǎn)狀出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，表明層位解釋受到斷層陰影帶的影響；構(gòu)造高點區(qū)域由于資料信噪比較差、同相軸連續(xù)性不好，在接近斷層的位置層位解釋有明顯轉(zhuǎn)折。而雙方位融合成像構(gòu)造圖(圖8b)中，在構(gòu)造區(qū)域內(nèi)等值線間隔較為平均，符合區(qū)域上沉積相對較為穩(wěn)定的特點，斷層排列方式更符合區(qū)域地質(zhì)特征，雁列式斷層的特征更為明顯；構(gòu)造主體位于2條斷層的結(jié)合部位，構(gòu)造主要受主斷裂控制，構(gòu)造主體部位西側(cè)受另一斷層影響，形成小的單獨高點。根據(jù)雙方位融合成像構(gòu)造圖解釋成果，后期在A構(gòu)造鉆探3口井，Well 1井位于構(gòu)造中心高點位置，Well 2、Well 3井位于構(gòu)造翼部邊緣位置。鉆探結(jié)果顯示，雙方位融合成像結(jié)果在鉆井處的誤差均小于5 m，這表明雙方位融合成像構(gòu)造圖更符合區(qū)域地質(zhì)情況和鉆井情況，可靠性更高。

圖8 目標(biāo)區(qū)A構(gòu)造的構(gòu)造圖對比

4 結(jié)束語

實踐表明，正交采集方式增加了地下信息照明度和空間采樣數(shù)據(jù)，是進(jìn)行海上二次三維地震勘探的一種經(jīng)濟(jì)有效的施工方式。通過在南海東部海域目標(biāo)區(qū)采用多方位各向異性速度場進(jìn)行疊前深度偏移聯(lián)合成像，所得到雙方位融合成像結(jié)果的信噪比更高，成像效果更好。尤其是在斷層陰影區(qū)，雙方位融合成像結(jié)果的同相軸更加連續(xù)、穩(wěn)定，能夠提高構(gòu)造圖解釋的可靠性，對落實位于斷層上升盤、受斷層影響較大的圈閉有較大幫助，可以有效降低受斷層影響圈閉的勘探風(fēng)險，從而為該地區(qū)同類型圈閉勘探提供了新思路。

[1] 劉依謀,印興耀,張三元,等. 寬方位地震勘探技術(shù)新進(jìn)展[J].石油地球物理勘探,2014,49(3):596-603. Liu Yimou,Yin Xingyao,Zhang Sanyuan,et al. Recent advances in wide-azimuth seismic exploration[J].Oil Geophysical Prospecting,2014,49(3):596-603.

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(編輯：馮 娜)

Combined imaging of offshore second two-azimuth 3D seismic data

Zhu Ming1He Min1Zhang Zhenbo1Liu Zheng1Fang Zhongyu2Liu Jinpeng2

(1.ShenzhenBranchofCNOOCLtd.,Shenzhen,Guangdong518000,China;2.CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.Development&ProspectingGeophysicalInstitute,Zhanjiang,Guangdong524057,China)

Three-dimensional (3D) seismic is very important for offshore oil and gas exploration. With the improvement of acquisition and cost reduction, second two-azimuth 3D seismic acquisition is gradually applied in offshore blocks, especially in developed oil and gas fields. Based on a multi-azimuth 3D seismic data acquired in different years for the same block in the South China Sea, seismic anisotropic parameters in different azimuths are analyzed, and the targeted velocity model is built with improved accuracy. Prestack depth migration combined imaging is carried out with two-azimuth anisotropic velocity model, which realizes the combined imaging for old and new 3D seismic data. The result of seismic data quality is obviously improved, signal-to-noise ratio is improved and the imaging is more clearly and accurately. Especially in fault shadow zone, two-azimuth result is more stable and consecutive, improving the reliability of structure map, which are helpful for the trap exploration on uplifted side which is strong affected by fault and the signal is not stable. The proposed technology can reduce the exploration risk of the trap stronger affected by fault and provide a new idea for the same type trap exploration.

offshore; second 3D; two-azimuth; anisotropy; combined imaging; fault shadow zone

1673-1506(2016)06-0015-06

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.06.003

朱明,男,高級工程師,1985年畢業(yè)于云南大學(xué)地球物理專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，長期從事油氣勘探開發(fā)研究工作。 地址：廣東省深圳市南山區(qū)后海濱路(深圳灣段)3168號中海油大廈(郵編：518000)。E-mail:zhuming2@cnooc.com.cn。

P631.4

A

2016-03-31 改回日期：2016-05-30

*“十二五”國家科技重大專項“珠江口盆地東部地區(qū)隱蔽油氣藏勘探技術(shù)研究(編號:2011ZX05023-002-002)”部分研究成果。