多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)及應(yīng)用效果

方 勇， 溫鐵民， 李 虹， 李隆梅， 孟 杰， 楊 侃， 高現(xiàn)俊

(中國(guó)石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司 研究院， 涿州 072751)

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多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)及應(yīng)用效果

方 勇， 溫鐵民， 李 虹， 李隆梅， 孟 杰， 楊 侃， 高現(xiàn)俊

(中國(guó)石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司 研究院， 涿州 072751)

在寬/全方位三維地震速度建模過程中，需要考慮速度方位各向異性的影響。多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)可以利用介質(zhì)的速度方位各向異性特征進(jìn)行速度迭代，進(jìn)而提高速度模型精度，其相應(yīng)的偏移成像精度也更高，得到的地下信息更可靠。多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)是寬/全方位三維地震速度建模技術(shù)中比較實(shí)用的一項(xiàng)技術(shù)，它既可以考慮寬方位資料速度方位各向異性的影響，又可以在建模成本和進(jìn)度上進(jìn)行較好地控制。從應(yīng)用該方法的效果看，速度模型的精度得到進(jìn)一步提高，成像效果好，地下信息更符合實(shí)際地質(zhì)情況。

寬/全方位地震資料； 速度建模； 多方位網(wǎng)格層析成像； 速度方位各向異性

0 引言

隨著油氣勘探開發(fā)的不斷深入,地質(zhì)目標(biāo)變得越來越復(fù)雜,對(duì)成像精度的要求不斷提高。尤其是隨著高密度寬方位勘探技術(shù)的發(fā)展，方位各向異性在地震數(shù)據(jù)處理中越來越突出。對(duì)于HTI介質(zhì)，疊加速度的方位各向異性非常明顯。但在實(shí)際地震資料處理過程中，我們往往還采用常規(guī)的處理技術(shù)(窄方位)，處理高密度寬方位地震數(shù)據(jù)。常規(guī)的處理技術(shù)一般都假設(shè)波在地下傳播時(shí)速度不隨方位角變化，不考慮方位各向異性特征。在窄方位地震數(shù)據(jù)處理中，方位各向異性表現(xiàn)不明顯，不考慮方位各向異性也能取得較好的結(jié)果。而在高密度寬方位地震數(shù)據(jù)中，方位各向異性表現(xiàn)明顯，需要采用針對(duì)性的處理技術(shù)解決方位各向異性問題。多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)就是適合寬方位地震資料的一種速度建模方法，它能利用不同方位角得到的地震信息，建立一個(gè)精度更高的速度模型[1-4]。

1 多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)原理

多方位網(wǎng)格層析速度建模技術(shù)是以網(wǎng)格層析技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用寬方位數(shù)據(jù)將方位角進(jìn)行劃分，通過多個(gè)方位角數(shù)據(jù)的加入使得網(wǎng)格層析速度更新時(shí)考慮方位角變化的影響。這項(xiàng)技術(shù)和已有的建模技術(shù)可以相互融合或在建模過程中的不同階段加以應(yīng)用，來進(jìn)一步提高深度域速度模型建立精度，有效提高成像質(zhì)量。

我們把地下劃分為許多具有速度信息的立方體小格[5]，則可以得到一個(gè)矩陣(式(1))。

(1)

其中:δti表示CMP道集中第i道的走時(shí)誤差;Dij表示CMP道集中第i道在第j個(gè)網(wǎng)格中的射線路徑長(zhǎng)度;δsj表示第j個(gè)網(wǎng)格中的慢度(速度的倒數(shù)1/v)誤差。

每個(gè)網(wǎng)格中的傳播速度建模方法都是基于射線的，一般稱其為“層析成像反演”或“層析成像”。一般情況下，如果介質(zhì)只具有VTI性質(zhì)或者寬方位地震數(shù)據(jù)的任意給定的方位角范圍內(nèi),在進(jìn)行速度分析和動(dòng)校正處理時(shí),可以不考慮HTI介質(zhì)各向異性影響,縱波的旅行時(shí)方程可以表示為式(2)的形式。

其中：t為縱波旅行時(shí);x為偏移距;vnmo為縱波動(dòng)校正速度;η為縱波各向異性參數(shù)，可以通過雙參數(shù)掃描速度分析方法求取。

采用雙參數(shù)速度分析的方法,就是同時(shí)掃描Vnmo和η兩個(gè)參數(shù).在每個(gè)時(shí)刻,選擇一定的參數(shù)范圍和參數(shù)間隔,計(jì)算每組參量對(duì)應(yīng)的能量值,得到一個(gè)隨雙參數(shù)變化的能量曲面,曲面上能量最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)即為介質(zhì)的速度參數(shù)。

如果巖石中的各向異性是由一組定向垂直裂縫引起的,那么根據(jù)地震波傳播理論,縱波平行或者垂直于裂縫傳播時(shí),具有不同的旅行速度。平行裂縫傳播時(shí),以快波速度傳播;垂直裂縫傳播時(shí),以慢波速度傳播。當(dāng)縱波通過裂縫介質(zhì)時(shí),對(duì)于固定的偏移距,其方位速度與裂縫方位滿足式(3)。

v=v0+α·cos 2β

(3)

式中:v為縱波方位速度;v0為方位速度平均值;α為方位速度有關(guān)的調(diào)制因子;β=-φ，為激發(fā)點(diǎn)到檢波點(diǎn)觀測(cè)方位;φ為裂縫走向方位。

在理論上,方程(3)只要知道3個(gè)方位或者3個(gè)以上的方位速度就可以求解該方程的v0、α以及β這3個(gè)參數(shù),從而得到方位速度橢圓方程[6-7]。

2 多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程

多方位網(wǎng)格層析成像基于上述理論進(jìn)行速度模型建立，其主要實(shí)現(xiàn)過程如圖1所示。

首先將CMP道集分成3～6個(gè)子方位角道集，使用初始速度模型分別進(jìn)行疊前深度偏移工作，并在各自的疊前深度偏移結(jié)果上進(jìn)行RMO(剩余時(shí)差)、反射層的傾角、同相軸的連續(xù)度等屬性的拾取，調(diào)整不合適的屬性拾取量。將不同方位得到的屬性數(shù)據(jù)作為多方位網(wǎng)格層析成像反演過程的輸入，通過交互射線追蹤等方式選擇合適的參數(shù)建立和求解矩陣，并最終得到一個(gè)更新的速度模型。若新速度模型能使CRP道集平直，符合地質(zhì)規(guī)律，能滿足井震誤差等要求，則可以將其作為最終的速度模型進(jìn)行疊前深度偏移工作。反之，則需要再進(jìn)行一輪新的多方位網(wǎng)格層析成像工作。按照這種方法一直迭代下去，直到新速度模型滿足要求[8-10]。

圖1 多方位網(wǎng)格層析主要流程Fig.1 Flow chart of multi-azimuth grid tomography

3 應(yīng)用實(shí)例

研究區(qū)三維地震資料覆蓋次數(shù)為3 360次，橫縱比達(dá)0.69，屬高密度寬方位地震采集數(shù)據(jù),其主要目標(biāo)是準(zhǔn)確刻畫不規(guī)則分布的鹽體形態(tài)，及靠近鹽底的產(chǎn)油氣地質(zhì)目標(biāo)體。

根據(jù)該區(qū)的地質(zhì)特征，全區(qū)共劃分為三個(gè)方位角：-90°～-30°、-30°～30°、30°～90°。在各個(gè)方位角上，使用精度較高的速度模型，分別進(jìn)行疊前深度偏移工作并拾取相應(yīng)的屬性：RMO、傾角、連續(xù)度等。接著利用這些屬性進(jìn)行多方位網(wǎng)格層析成像反演，得到一個(gè)精度更高的速度模型。新模型可以從多方面進(jìn)行考察，如與之前模型的差異化對(duì)比、RMO數(shù)據(jù)體的收斂程度、沿層RMO數(shù)據(jù)的收斂程度、道集的平直程度、偏移剖面的歸位情況等等。從速度模型本身(圖2)，應(yīng)用多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)得到的速度模型，其對(duì)鹽體分布特征的刻畫更加真實(shí)、精細(xì)，符合該區(qū)鹽體分布的地質(zhì)規(guī)律。從相應(yīng)的偏移結(jié)果(圖3)看，后者的偏移成像效果更好，含有的信息量更加豐富。

圖2 速度模型切片F(xiàn)ig.2 Slice of velocity model(a)應(yīng)用單方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)得到的速度模型體的切片；(b)應(yīng)用多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)后得到的速度模型體的切片

圖3 利用不同速度模型得到的疊前深度偏移結(jié)果上的時(shí)間切片F(xiàn)ig.3 Time slice of prestack depth migration data based on different velocity model(a)應(yīng)用單方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)所得速度的疊前深度偏移成果切片；(b)應(yīng)用多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)所得速度的疊前深度偏移成果切片

4 結(jié)論

多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)能較好地利用寬方位地震資料所具有的方位各向異性信息，建立更精確的地下速度模型。

1)通過對(duì)多方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例的分析和研究表明，多方位網(wǎng)格層析成像能夠提供精度更高的速度模型和更好的偏移成像結(jié)果，它將在高密度寬方位地震數(shù)據(jù)處理中發(fā)揮越來越大的作用。

2)多方位網(wǎng)格層析能夠考慮方位角的變化對(duì)速度的影響，從而更新出一個(gè)較為平滑的速度，但它不是真正意義上的分方位速度，隨著深度偏移速度建模技術(shù)的發(fā)展，寬/全方位網(wǎng)格層析成像技術(shù)將是下一步的發(fā)展方向。

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The application of multi-azimuth grid tomographic imaging technology

FANG Yong, WEN Tie-ming, LI Hong, LI Long-mei, MENG Jie, YANG Kan, GAO Xian-jun

(BGP GRI, Zhuozhou 072751,China)

Azimuthal variation in velocity must be considered in the wide/full azimuth seismic data velocity modeling. Multi-azimuth grid tomographic imaging technology is mainly applied the character of velocity azimuthal variation in media to iterate and update the velocity model, rise up the precision. As a result, the migration imaging precision is promoted and the geological information is more reliable. Multi-azimuth grid tomographic imaging technology is an economic technique in wide/full azimuth seismic velocity modeling with the consideration of the azimuthal velocity variation, which leads to a good quality and cost control.

wide/full azimuth seismic data; velocity modeling; multi-azimuth grid tomography imaging; azimuthal velocity variation

2015-08-27 改回日期：2016-03-01

中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)資助(2012-E-34-11)

方勇(1981-)，男，碩士，主要從事信號(hào)與信息處理工作， E-mail：fangyong2011@cn.pc.con.cn。

1001-1749(2016)05-0677-04

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2016.05.17