潿西區(qū)塊3D淺層高分辨率處理技術(shù)

劉 冰

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

?

潿西區(qū)塊3D淺層高分辨率處理技術(shù)

劉 冰

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

摘 要：為了得到潿西井場淺層地質(zhì)災(zāi)害分析的高分辨率地震數(shù)據(jù)，在目標(biāo)區(qū)沒有原始采集的井場數(shù)據(jù)情況下，提出了利用原有兩塊不同采集方向的三維地震數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)地震高分辨率處理的技術(shù)。相對(duì)常規(guī)的井場高分辨率處理，所涉及的主要難點(diǎn)包括：（1）采集網(wǎng)格不一致問題；（2）匹配問題；（3）多次波去除問題；（4）提高分辨率問題；（5）偏移方法的選取問題。在分別對(duì)這些問題進(jìn)行分析后提出了解決方法，結(jié)果表明，這些方法滿足地震資料解釋的要求，為今后處理類似情況積累了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)針對(duì)資料情況提出了今后需要改進(jìn)的地方。

關(guān)鍵詞：淺層氣；高分辨率；匹配；網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)；有限差分法

通常情況下，地震資料高分辨率處理主要針對(duì)井場區(qū)海底以下1 000 m深度范圍，用于識(shí)別可能存在的高壓淺層氣、斷裂構(gòu)造等災(zāi)害的地質(zhì)因素及其分布范圍，為平臺(tái)鉆探提供重要依據(jù)［1-2］。井場“三高”地震數(shù)據(jù)處理，以保持振幅、提高分辨率為處理思路。

針對(duì)井場調(diào)查所要解決的目標(biāo)是海底以及淺層相位，在處理過程中采用了針對(duì)淺層的一些處理手段，本文所面臨的處理目標(biāo)為利用原有的兩塊不同年份的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行三維井場調(diào)查處理，兩塊數(shù)據(jù)存在諸多不一致，如采集方向、采集的氣槍容量、最大偏移距等等，而本次目標(biāo)區(qū)在兩塊區(qū)域的重疊區(qū)，本文將圍繞如何解決這些問題進(jìn)行分析闡述，提出解決方案。

1 資料概況

為了達(dá)到進(jìn)一步勘探要求，需對(duì)已知目標(biāo)構(gòu)造進(jìn)行地質(zhì)鉆探，為確保海洋鉆探安全，必須在鉆前摸清淺層工程地質(zhì)情況，尤其需要關(guān)注可能出現(xiàn)的淺層地質(zhì)災(zāi)害。常規(guī)地震處理的分辨率不能滿足淺層地質(zhì)解釋研究的要求，因此，需要對(duì)目標(biāo)區(qū)周邊的三維地震資料進(jìn)行高分辨率處理，為淺層地質(zhì)危害分析提供可靠資料。

本文所做高分辨率地震數(shù)據(jù)是由潿西南三維和海中三維拼接部分組成，兩次數(shù)據(jù)都是常規(guī)的三維采集，并非針對(duì)井場調(diào)查淺層氣地質(zhì)災(zāi)害所采集，因此，采集數(shù)據(jù)的要求與井場調(diào)查采集數(shù)據(jù)有很大差距，這就給淺層高分辨率的處理帶來一定難度，本文將針對(duì)如何解決這個(gè)難題以及這樣的數(shù)據(jù)有什么優(yōu)缺點(diǎn)做出分析，為將要進(jìn)行的井場調(diào)查和今后能否利用此類數(shù)據(jù)來做淺層地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查提供依據(jù)。

從目標(biāo)區(qū)之前針對(duì)深層的PSDM（疊前深度偏移）處理的成像結(jié)果看，該數(shù)據(jù)體質(zhì)量較高，但對(duì)于淺層地質(zhì)災(zāi)害分析而言，該數(shù)據(jù)體存在兩個(gè)致命的缺陷：（1）海底反射波難以識(shí)別；（2）淺層地震數(shù)據(jù)傾斜干擾較嚴(yán)重。利用PSDM處理的道集數(shù)據(jù)，選取不同偏移距進(jìn)行疊加，試驗(yàn)結(jié)果表明海底反射情況潿西很差，海中相對(duì)潿西尚可。

利用PSDM處理的道集數(shù)據(jù)，選取不同偏移距范圍進(jìn)行疊加，試驗(yàn)結(jié)果表明以上兩個(gè)問題不能有效解決。

為此，利用PSDM處理前的輸入數(shù)據(jù)（即網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)規(guī)則化的數(shù)據(jù)）進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示該數(shù)據(jù)NMO疊加后再進(jìn)行偏移，兩工區(qū)的海底反射場清晰。因此，針對(duì)本次高分辨率處理，確定了疊后偏移的處理技術(shù)。

2 技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

本次處理所針對(duì)的范圍為潿西三維和海中三維重疊處（圖1中紅框位置），而兩塊不同區(qū)域采集的三維數(shù)據(jù)除采集方向不一致外，其他采集參數(shù)也存在很大差異（表1），這給處理帶來了很大難度。

圖1 勘查區(qū)塊位置示意圖

表1 潿西和海中三維采集主要參數(shù)對(duì)照

查看2012年處理資料發(fā)現(xiàn)海底層位、拼接處不清晰，分析2012年處理的目標(biāo)層主要針對(duì)深層，本文主要針對(duì)的海底淺層500 ms以上的淺層目標(biāo)，因此從原始數(shù)據(jù)的炮集做起，主要面臨的技術(shù)難點(diǎn)及解決方案包括以下幾個(gè)方面：

2.1 采集網(wǎng)格不一致問題

由表1可見，2005年潿西3D的采集方向?yàn)?50.5°/330.5°，2012年海中3D采集方向?yàn)?°/180°，兩次采集資料的采集方向有150.5°的夾角，本次處理方向要求2005年潿西3D資料按照與海中數(shù)據(jù)的方向一致，因此必須對(duì)潿西采集數(shù)據(jù)進(jìn)行采集方向網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化，見圖2、圖3，其中圖3為規(guī)則化原理，規(guī)則化后的數(shù)據(jù)面元取距離規(guī)則化面元最近的點(diǎn)。根據(jù)資料的品質(zhì)，選擇了由潿西網(wǎng)格往海中網(wǎng)格靠攏，即整體潿西數(shù)據(jù)根據(jù)海中網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)。潿西三維道集體經(jīng)網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)后，有些道集由于旋轉(zhuǎn)會(huì)出現(xiàn)多余道，經(jīng)每個(gè)面元按照最接近中心道的原則，剔除面元內(nèi)其他多余道之后，與海中數(shù)據(jù)進(jìn)行合并。

圖2 數(shù)據(jù)規(guī)則化原理

圖3 規(guī)則化前后面元的位置關(guān)系

然后利用海中的網(wǎng)格參數(shù)對(duì)潿西規(guī)則化后的偏移距域數(shù)據(jù)進(jìn)行重置線道號(hào)，使得兩個(gè)工區(qū)的地下面元大小與方向一致，線道號(hào)統(tǒng)一。圖4是網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)前后的面元位置圖。

圖4 數(shù)據(jù)網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)前后的面元位置圖（偏移距 =140 m）

在新的網(wǎng)格系統(tǒng)下，原先均勻分布在面元中心的數(shù)據(jù)可能會(huì)在新的面元位置上出現(xiàn)空洞或重復(fù)，需要對(duì)旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格后的數(shù)據(jù)重新做一次規(guī)則化處理，保證每一個(gè)面元中心只有一道地震數(shù)據(jù)。本次規(guī)則化處理參數(shù)與網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)之前的規(guī)則化參數(shù)一致，即最小偏移距140 m，最大偏移距4 140 m，偏移距間隔100 m。規(guī)則化后的數(shù)據(jù)用來做匹配處理。

2.2 匹配問題

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理前需要對(duì)兩個(gè)工區(qū)的區(qū)塊分別做地震子波零相位化處理。

由于兩工區(qū)分不同時(shí)間段采集的3D數(shù)據(jù)采集參數(shù)存在很大差異（參見表1），在處理過程中，需要對(duì)兩塊數(shù)據(jù)進(jìn)行振幅和相位的匹配，原則上根據(jù)資料成像情況，潿西數(shù)據(jù)往海中數(shù)據(jù)靠，海中數(shù)據(jù)振幅相位保持不變。因此需要分別計(jì)算潿西數(shù)據(jù)往海中數(shù)據(jù)靠的振幅匹配算子和相位匹配算子。

振幅匹配算子的求法：

假設(shè)海中數(shù)據(jù)振幅為h（x），潿西數(shù)據(jù)振幅為f（x），因此有

式中：g（x）為振幅匹配算子，轉(zhuǎn)換到頻率域有

因此有

將頻率域匹配算子F ［ g（x）］轉(zhuǎn)換到時(shí)間域可得到振幅匹配算子g（x），相位匹配算子的求法同振幅匹配算子。

對(duì)輸入的全部潿西數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)與插值，在進(jìn)行網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)之前盡量消除由于前期處理流程的不同而造成潿西地震數(shù)據(jù)與海中地震數(shù)據(jù)在時(shí)間和能量上的差異。調(diào)查潿西規(guī)則化數(shù)據(jù)的前期處理流程發(fā)現(xiàn)，潿西與海中的處理有四個(gè)方面的不同需要而且可以在匹配前消除。第一，兩者規(guī)則化時(shí)所用速度不同；第二，潿西在前期預(yù)處理階段使用了與海中不同的振幅補(bǔ)償方式；第三，潿西在前期處理時(shí)使用了槍纜沉放深度校正9 ms；第四，潿西在做零相位處理時(shí)沒有考慮正反射系數(shù)與波峰的關(guān)系。根據(jù)這四點(diǎn)不同出現(xiàn)在流程中的順序逐步消除它們對(duì)數(shù)據(jù)匹配帶來的影響。

匹配過程主要分三部分進(jìn)行：

第一步：根據(jù)不同區(qū)塊數(shù)據(jù)成像效果，對(duì)潿西整體數(shù)據(jù)做了大范圍的增益改造。前后效果見圖5。

第二步：對(duì)潿西數(shù)據(jù)體整體進(jìn)行振幅匹配，匹配算子由兩工區(qū)的重疊部分進(jìn)行。本部分的基本流程是：在兩塊工區(qū)的重疊部分選取相同數(shù)據(jù)，然后由潿西部分向海中部分靠攏的過程中提取一個(gè)匹配因子。最終由該匹配因子對(duì)旋轉(zhuǎn)后的潿西數(shù)據(jù)體進(jìn)行振幅匹配。

第三步：對(duì)潿西數(shù)據(jù)做相位匹配，匹配的過程同第二步。

2.3 淺層多次波去除問題

海洋資料面臨的最大問題就是多次波問題，由于水面和海底上下的波阻抗差異，這是不可避免的［3-4］，在本文對(duì)數(shù)據(jù)去除多次波過程中，根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)采取了一些針對(duì)性的手段。

常規(guī)的去除多次波的方法，如Radon變換［5］，主要針對(duì)的是去除中遠(yuǎn)道級(jí)多次波，本次所針對(duì)的淺層海底調(diào)查主要目標(biāo)區(qū)域在500 ms以上，因此Radon去除效果影響不會(huì)很大，實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了這點(diǎn)。

經(jīng)試驗(yàn)，T-P反褶積對(duì)去除淺層多次顯著效果。

CGG的SRME方法［6］是一種基于模型的預(yù)測去多次法，該方法通過海底模型預(yù)測出多次波模型，再用原始數(shù)據(jù)和預(yù)測模型直接做差的方式來達(dá)到去除多次波的方法，該法對(duì)近中遠(yuǎn)道原理上都是適用的，實(shí)際作業(yè)也取得了比較明顯的效果。

針對(duì)去除近道多次波的方法——淺水去多次法（SSMPA）［7-9］，今后可在該法的基礎(chǔ)上繼續(xù)試驗(yàn)針對(duì)提高淺層分辨率的方法。

2.4 提高淺層分辨率問題

2012年分別做的潿西和海中3D數(shù)據(jù)，海底模糊，層位不連續(xù)。由于之前的3D處理目標(biāo)層位主要是中深層，因此采取的方式不一樣。本次針對(duì)淺層提高分辨率主要采取了以下幾種方法：

（1）最大偏移距的選取。由于本次針對(duì)的目標(biāo)層較淺，主要針對(duì)500 ms以上，因此對(duì)原始數(shù)據(jù)的大偏移距（潿西4 000 m，海中6 000 m）沒必要全部輸入，選取海中L2000進(jìn)行試驗(yàn)，分別選取了2 000、2 500 、3 000、4 000 m四個(gè)部分對(duì)該范圍進(jìn)行試驗(yàn)，看對(duì)海底和淺層的影響效果。具體效果圖參見圖6，由于淺層海底效果幾乎沒什么變化，在對(duì)比了各偏移距效果圖，考慮到計(jì)算時(shí)間，最終選取了最大偏移距2 000 m。

圖6 不同偏移距疊加剖面

（2）預(yù)測反褶積采用單道反褶積方法，在壓制海上鳴震的同時(shí)，適度提高資料的分辨率。

（3）切除庫的選取。針對(duì)本次目標(biāo)層在淺層海底附近的情況，動(dòng)較后的道集切除庫經(jīng)試驗(yàn)效果對(duì)比，采取了保留近道2道的方式，其余都切掉，這樣能得到清晰的海底成像。

（4）為了提高淺層分辨率還對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了拓頻處理。主要原理是利用時(shí)變的振幅反褶積、均一化及濾波，試驗(yàn)效果見圖7，由頻譜圖可見主頻有了一定提高，高頻部分有了顯著增大。

2.5 偏移方法選取問題

應(yīng)該選取哪種偏移方法也是本次作業(yè)的一個(gè)難點(diǎn)，經(jīng)試驗(yàn)效果對(duì)比，選取了有限差分法的疊后偏移，而沒有選取Krichhoff法偏移。試驗(yàn)結(jié)果表明，疊后偏移后的海底成像清晰，相位連續(xù)性好，Krichhoff法則不然。最終效果對(duì)比圖（圖8）顯示海底清晰可見，3 s范圍內(nèi)層位清晰，完全滿足本次的處理要求。

圖7 拓頻前后頻譜圖對(duì)比

圖8 某線PSDM處理結(jié)果（左）與本次試驗(yàn)（右）效果對(duì)比

3 結(jié)論與建議

（1）針對(duì)的范圍涵蓋了潿西南凹陷、海中凹陷的重疊區(qū)，這兩個(gè)工區(qū)的三維處理在之前已經(jīng)做過數(shù)次，之前的處理目標(biāo)主要在中深層，淺層處理的效果較差，有的甚至看不到海底，針對(duì)目標(biāo)區(qū)，采用了針對(duì)海底處理的手段，以期得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；

（2）由于數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)造成了淺層相位差異情況還需做進(jìn)一步的研究，三維數(shù)據(jù)經(jīng)旋轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)的滿覆蓋以及真實(shí)性對(duì)成像會(huì)帶來一定影響，數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題有待于將來進(jìn)一步解決，建議今后在井場調(diào)查中，根據(jù)井場調(diào)查的要求重新采集原始數(shù)據(jù)；

（3）在充分了解本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造基礎(chǔ)上，潿西三維地震資料淺層高分辨率處理取得了良好的成像效果，尤其是海底成像；

（4）數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)后的所造成的誤差通過改變面元大小有可能改進(jìn)成像效果。

參考文獻(xiàn)：

［1］田春和.灘海井場調(diào)查中區(qū)塊物探資料的比對(duì)分析［C］.第二十一屆海洋測繪綜合性學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2009.

［2］王慶海，徐明才.抗干擾高分辨率淺層地震勘探［M］.北京：地質(zhì)出版社，1991.

［3］VERSCHUURD J. Seismic multiple removal techniques： past，present and future［M］. EAGE Publications， 2006.

［4］許自強(qiáng)，方中于，萬歡，等.疊前深度偏移在深水崎嶇海底地震資料的應(yīng)用［J］.工程地球物理學(xué)報(bào)，2011，8（5）：572-578.

［5］鞏向博，韓立國，王恩利，等.壓制噪聲的高分辨率Radon變換法［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2009，39（1）：152-157.

［6］LIN Dechun， YOUNG J， LIN Wen-jack， et al. 3D SRME prediction and subtraction practice for better imaging［C］. SEG Technical Program Expanded Abstracts， 2005： 2088-2091.

［7］HARGREAVES N. Surface multiple attenuation in shallow water and the construction of primaries from multiples［C］. 2006 SEG Annual Meeting， 2006： 2689-2693.

［8］PICA A， POULAIN G， DAVID B， et al. 3D surface related multiple modeling， principles and results［C］. 2005 SEG Annual Meeting， 2005： 2080-2083.

［9］VAN GROENESTIJN G J A， VERSCHUUR D J. Estimating primaries by sparse inversion and application to near-offset data reconstruction［J］. Geophysics， 2009， 74（3）： A23-A28.

中圖分類號(hào)：P631.4+43

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.007

文章編號(hào)：1008-2336（2016）02-0007-05

收稿日期：2016-02-29；改回日期：2016-03-14

作者簡介：劉冰，男，1983年生，碩士，副研究員，主要從事海洋地震及儲(chǔ)層預(yù)測工作。E-mail：187040051@qq.com。

High-resolution Processing of Shallow 3D Seismic Data in the Weixi Block of Sinopec

LIU Bing
（Institute of Exploration and Development， SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company， Shanghai 200120， China）

Abstract：Due to the lack of original seismic data covering the area of Weixi wellsite， two volumes of 3D seismic data previously acquired in different direction were processed with conventional processing technology to get the high-resolution seismic data for the prediction of shallow geological hazards. Comparing with the conventional high-resolution processing of seismic data near wellsite，the main diffculties involved in this paper are as follows: （1） inconsistency of the acquisition grid； （2） matching problem； （3） removal of the multiple； （4） improvement of the resolution； （5） selection of the migration method. In this paper， the solutions have been proposed after analyzing the problems mentioned above. It shows that the methods can meet the requirements for the interpretation of seismic data could supply high quality data for seismic data interpretation， and the experience will be helpful to dealing with the similar problems later. In the meanwhile， the author also proposes some suggestions to improve the acquisition of data in the future.

Keywords：Shallow gas； high-resolution； matching； grid rotation； fnite difference method