松遼盆地南部地震資料精細(xì)目標(biāo)處理技術(shù)研究及應(yīng)用

劉成權(quán)，王德安，劉喜祥.

(1.吉林油田公司地球物理勘探研究院，吉林松原　138000； 2.陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院　陜西西安)

隨著地震勘探精度的提高，近幾年地震勘探已進(jìn)入以薄砂體巖性油氣藏勘探為主要目標(biāo)，預(yù)測有效儲層的平面分布規(guī)律和橫向變化細(xì)節(jié)，進(jìn)而提高油氣藏評價(jià)的精度。經(jīng)過多年的勘探開發(fā)證明，吉林探區(qū)的中央凹陷區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂系統(tǒng)發(fā)育，薄互層難以識別。因此開展地震資料精細(xì)目標(biāo)處理技術(shù)研究與應(yīng)用，將會明顯地改善中淺層縱、橫向分辨率精度，建立一套保真、保幅、分辨率高的處理方法，并在有利區(qū)帶充分挖掘地震資料有效信息，對勘探開發(fā)具有重要意義。經(jīng)過近幾年資料處理的多次實(shí)踐，總結(jié)出一套行之有效的地震資料精細(xì)目標(biāo)處理技術(shù)及處理流程，應(yīng)用資料處理中取得了明顯效果。

1　精細(xì)目標(biāo)處理技術(shù)思路

針對中淺層薄儲層巖性油氣藏地震勘探技術(shù)難點(diǎn)，開展針對性的技術(shù)方法跟蹤、研究、試驗(yàn)和應(yīng)用，力求形成一套適合中淺層薄互層巖性油氣藏的高保真、高分辨率處理和識別技術(shù)，滿足松遼盆地薄互層砂巖油藏預(yù)測的需求。

研究內(nèi)容：包括保真、保幅處理技術(shù)研究，高精度寬頻帶處理技術(shù)研究，道集優(yōu)化處理技術(shù)研究。具體研究內(nèi)容詳見精細(xì)目標(biāo)處理流程[1](圖1)。

圖1　精細(xì)目標(biāo)處理流程Fig.1　Flow chart of fine target processing

保真、保幅處理技術(shù)研究分為提高信噪比技術(shù)研究、振幅補(bǔ)償處理技術(shù)研究，包括疊前噪音衰減技術(shù)、球面擴(kuò)散補(bǔ)償技術(shù)、地標(biāo)一致性振幅補(bǔ)償技術(shù)。高精度寬頻帶處理技術(shù)研究分為高精度靜校正技術(shù)研究、子波一致性處理技術(shù)研究等，包括模型約束靜校正技術(shù)、地表一致性反褶積技術(shù)、多道預(yù)測反褶積技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，確保資料有效信息的頻帶寬度之后，進(jìn)一步做拓頻處理技術(shù)研究，最后達(dá)到地震資料提高分辨率處理的要求[2]。道集優(yōu)化處理技術(shù)分為道集規(guī)則化處理、剩余能量補(bǔ)償處理、提高道集信噪比處理等技術(shù)，使最終處理成果的道集能夠滿足于疊前反演和儲層預(yù)測的需求。

2　精細(xì)目標(biāo)處理技術(shù)研究

2.1　保真、保幅處理技術(shù)研究

地震資料精細(xì)目標(biāo)處理中的保真、保幅處理技術(shù)貫穿整個資料處理的始終，這里只列舉兩方面技術(shù)，一個是提高信噪比處理技術(shù)，另一個是能量補(bǔ)償處理技術(shù)。

2.1.1提高信噪比處理技術(shù)

地震資料噪音的類型多種多樣，分布不同；噪音直接影響地震資料的精度，也決定著地震資料信噪比和分辨率的提高程度[3]，而去噪效果的好壞又直接關(guān)系到提高信噪比處理的成敗。常用的區(qū)域?yàn)V波、F-K濾波等方法對去除不同類型的干擾波局限性太大，稍有不慎就會傷害有效波，甚至產(chǎn)生假頻，人工剔道費(fèi)工時(shí)。因此，本文采用自主研發(fā)的疊前分頻壓噪軟件壓制噪音，提高資料的信噪比。

噪音的分布在不同頻率段和不同時(shí)間段上是不同的?！隘B前分頻壓噪技術(shù)”是根據(jù)野外勘探中“在同一單炮記錄上子波的形態(tài)是有規(guī)律的”和“子波在傳播過程中的衰減是有規(guī)律的”這兩條規(guī)律，利用合理的算法對不符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。同時(shí)，進(jìn)一步開發(fā)和研究新的提高資料信噪比處理技術(shù)，利用反射波能量隨偏移距的變化，對振幅補(bǔ)償之后的輸入數(shù)據(jù)按多域道集提取疊前地震記錄中的野值壞道、強(qiáng)能量干擾、單頻干擾、聲波等干擾波，達(dá)到壓制各類干擾對地震資料的影響(圖2)。通過疊前分頻噪聲進(jìn)行壓制，對道集數(shù)據(jù)噪音去除的效果比較好，在保持振幅的前提下，提高了資料的信噪比，最大限度地保留有效成分，為后續(xù)的處理工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖2　疊前分頻壓噪技術(shù)對比Fig.2　Raw shot and after noise attenuation based on prestack frequency-division

2.1.2振幅補(bǔ)償處理技術(shù)

由于球面擴(kuò)散和大地吸收作用影響，地震波在縱向呈指數(shù)衰減，而且由于工區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜多變，表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，激發(fā)與接收條件差異較大，造成地震波橫向能量差異嚴(yán)重。為了消除地震記錄的縱、橫向的能量變化，需要做縱橫向能量補(bǔ)償。振幅補(bǔ)償分為三個步驟進(jìn)行：球面擴(kuò)散補(bǔ)償、地表一致性振幅補(bǔ)償、剩余振幅補(bǔ)償。

球面擴(kuò)散補(bǔ)償和地表一致性振幅補(bǔ)償相結(jié)合是資料處理技術(shù)中比較常用的手段[4]，但處理成果所做出的各種屬性分析有異常現(xiàn)象(圖3)，在這種情況下，單純依靠常規(guī)的振幅補(bǔ)償技術(shù)所做出的處理成果無法滿足疊前反演和儲層預(yù)測的需求。因此，在常規(guī)振幅補(bǔ)償過程之后，嘗試進(jìn)行分頻剩余補(bǔ)償，即在不同的頻帶范圍內(nèi)求取能量補(bǔ)償因子，對地震資料進(jìn)行能量補(bǔ)償。試驗(yàn)結(jié)果表明，分頻剩余補(bǔ)償在一定程度上、一定范圍內(nèi)較好地補(bǔ)償了地震資料在高頻段的能量損失，尤其在村莊與沙崗地段小藥量與沙層吸收引起的能量衰減得到較好的補(bǔ)償(圖4)。

圖3　振幅補(bǔ)償前后對比Fig.3　Comparison of common shot point before and after amplitude compensation

圖4　剩余振幅補(bǔ)償前后對比Fig.4　Comparison of conventional and residual amplitude compensation

經(jīng)過常規(guī)振幅補(bǔ)償與分頻補(bǔ)償處理后，反射波振幅能量都已經(jīng)恢復(fù)到其相對真實(shí)的對應(yīng)關(guān)系。從補(bǔ)償前后的效果上看，剩余振幅補(bǔ)償方法較好地補(bǔ)償了非彈性介質(zhì)引起的地震波振幅能量損失，使得地震波的振幅能最大限度地接近真實(shí)的地下介質(zhì)的振幅特性。

2.2　高精度寬頻帶處理技術(shù)

2.2.1高精度靜校正技術(shù)

靜校正處理技術(shù)是高精度寬頻帶處理技術(shù)的基礎(chǔ)，由于靜校正的優(yōu)劣將直接影響最終剖面成像效果，因此對靜校正提出了更高要求[5]。資料處理靜校正技術(shù)采用三步法靜校正技術(shù)。折射波靜校正：解決地層的構(gòu)造形態(tài)問題，解決大于1/2地震子

波視周期的剩余靜校正量；反射波剩余靜校正：解決小于1/2視周期的剩余靜校正量；分頻靜校正：解決不同頻段地震記錄的剩余靜校正問題。

經(jīng)過試驗(yàn)處理，在該地區(qū)三維資料靜校正處理過程中采用在原始單炮記錄上先應(yīng)用野外提供的炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)靜校正量，然后再拾取初至，采用折射波靜校正方法計(jì)算靜校正量進(jìn)行應(yīng)用處理。應(yīng)用野外靜校正量和折射波靜校正處理效果比較明顯，因此最終應(yīng)用野外靜校正量和折射波靜校正量相結(jié)合(圖5)。

反射波剩余靜校正：采用的是高精度交互速度分析，可以使得速度的拾取更加準(zhǔn)確。首先，利用常速掃描求取初始速度函數(shù)；然后，利用交互速度分析軟件，對比速度譜、疊加掃描段、動校正道集及控制疊加剖面等進(jìn)行綜合分析，求取準(zhǔn)確的疊加速度，使用地表一致性剩余靜校正與速度分析相結(jié)合的多次迭代方法。

圖5　折射波靜校正前后對比Fig.5　Comparison of stack before and after refraction static

分頻靜校正：在時(shí)間剖面上，地震資料極限分辨率是1/4波長，這就要求靜校正量要控制在1/4視波長以內(nèi)。但由于地震波的傳播速度、傳播路徑相同，頻率不同，各個頻率的波長不同，低頻與高頻的波長差異較大，為保證靜校正量的正確求取，采用分頻迭代靜校正方法來解決該資料的靜校正問題，達(dá)到高分辨率處理目的。

在應(yīng)用野外靜校正和折射波靜校正的基礎(chǔ)上，在解決大的靜校正量，消除全區(qū)由于地表地質(zhì)條件變化引起的靜校正問題之后，分頻三維地表一致性剩余靜校正，使高頻端靜校正問題得以解決，進(jìn)而提高高頻端的信噪比，展寬優(yōu)勢頻帶。

2.2.2子波一致性處理技術(shù)

子波一致性處理技術(shù)主要是反褶積的處理技術(shù)。反褶積是提高分辨率處理的主要手段，在時(shí)間域?qū)Φ卣鹱硬▔嚎s得越短，在頻率域子波的頻帶越寬，子波越接近脈沖，反褶積結(jié)果越接近反射系數(shù)，資料分辨率越高。在資料處理試驗(yàn)過程中，采用不同的方法進(jìn)行反褶積處理試驗(yàn)，使地震子波波形一致；然后再進(jìn)行組合反褶積試驗(yàn)，進(jìn)一步展寬頻帶，壓縮地震子波。

在反褶積處理過程中，首先進(jìn)行地震子波波形一致性處理，即消除地表因素橫向變化造成的地震子波波形畸變，然后展寬頻帶，壓縮地震子波，最后對頻寬及主頻做約束性處理，合理突出優(yōu)勢頻帶和主頻。反褶積參數(shù)的選擇要注意合理的時(shí)、空變化。

(1)地表一致性反褶積，消除地表因素橫向變化引起的地震子波波形畸變，即地震子波波形一致性處理[6]。

(2)單道或多道預(yù)測反褶積，進(jìn)一步展寬頻帶，壓縮地震子波[7]。

通過組合反褶積處理，反射波形特征及頻譜都趨向了一致性，頻譜得到有效展寬，分辨率得到提高，反射信息豐富(圖6)。在疊前處理達(dá)到足夠?qū)挼念l帶，這是高分辨率處理成功的基礎(chǔ)。

高分辨率處理中的寬頻帶處理，保證了高頻帶有效反射信號，為拓頻處理創(chuàng)造有利條件。

2.2.3拓頻處理技術(shù)

由于受到地震資料的信噪比約束，疊前不可能無限制地進(jìn)行拓頻處理，因此在疊前合理展寬頻帶的基礎(chǔ)上，在疊后或CRP道集上進(jìn)一步做拓頻處理研究。根據(jù)地質(zhì)要求，在拓頻處理上采用了相對保幅的拓頻方法[8]。在研究過程中，處理、解釋、地質(zhì)人員緊密結(jié)合，先后選用譜均衡、譜白化、零相位、藍(lán)色濾波等方法進(jìn)行處理[9]，利用疊后屬性結(jié)果來檢驗(yàn)疊后拓頻的效果。

從拓頻處理前后結(jié)果振幅屬性平面圖上分析，哪種方法的振幅屬性分析圖振幅變化明顯，能夠比較清楚地看出河道特點(diǎn)，能夠較好地解釋儲層分布變化趨勢，就選用哪種拓頻處理及方法。

在地震數(shù)據(jù)寬頻帶處理的基礎(chǔ)上，通過拓頻處理手段進(jìn)一步提高地震資料的分辨能力。疊后數(shù)據(jù)經(jīng)過拓頻處理后效果很明顯，子波得到進(jìn)一步壓縮，頻帶展寬，主頻提高；處理后疊加剖面分辨率與主頻明顯提高，同相軸能量增強(qiáng)，同時(shí)信噪比沒有降低[10]；獲得具有較高分辨能力的地震資料，達(dá)到了高分辨率處理的預(yù)期目標(biāo)(圖7)。

圖7　拓頻處理前后效果對比Fig.7　Comparison of seismic section before and after frequency expanding processing

2.3　道集優(yōu)化處理技術(shù)

為使資料處理成果能夠滿足疊前反演和儲層預(yù)測的需求，疊前時(shí)間偏移前后的道集要進(jìn)一步處理，其中包括道集數(shù)據(jù)規(guī)則化處理、提高道集信噪比處理、能量均衡處理等技術(shù)。這里重點(diǎn)研究道集數(shù)據(jù)規(guī)則化處理技術(shù)。

在實(shí)際地震數(shù)據(jù)采集過程中，受采集方式和激發(fā)、接收條件等許多因素的影響，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)被稀疏和不規(guī)則采樣，不規(guī)則采樣會影響數(shù)據(jù)分析、引入噪音、相位振幅扭曲和降低成像質(zhì)量。數(shù)據(jù)的不規(guī)則包括：①地震數(shù)據(jù)共中心點(diǎn)沒有落在網(wǎng)格中心；②方位角的變化；③偏移距不均一；④覆蓋次數(shù)不均勻等方面。其中任何一項(xiàng)都可以產(chǎn)生不同程度的偏移噪音，以地震數(shù)據(jù)共中心點(diǎn)沒有落在網(wǎng)格中心為例，共中心點(diǎn)位置偏離網(wǎng)格中心越遠(yuǎn)，就會產(chǎn)生越強(qiáng)的偏移噪音。

進(jìn)行規(guī)則化處理可以衰減噪聲、改善成像質(zhì)量、改善AVO處理結(jié)果。該方法是在每一個偏移距矢量體中，數(shù)據(jù)的共中心點(diǎn)被規(guī)則化到處理定義的網(wǎng)格中心，同時(shí)也可以完成沿兩個方向的插值。對每一塊輸入道的數(shù)目沒有限制，可以是空的，也可以是滿覆蓋的面元，每一塊單獨(dú)處理，把不規(guī)則數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，再通過反變換回到定義網(wǎng)格的中心點(diǎn)位置，所以輸入道與輸出道的數(shù)量也顯然不同。

以偏移距矢量體域的中心化方法為例，輸出數(shù)據(jù)的道頭基于中心點(diǎn)最近位置的輸入數(shù)據(jù)，通過變換中心點(diǎn)位置可以更新到網(wǎng)格的中心，炮點(diǎn)位置和檢波點(diǎn)位置移動相同的距離來使面元中心化，在這個過程中保持了檢波距和方位角沒有改變。

對規(guī)則化前后的數(shù)據(jù)體進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)規(guī)則化前OFFSET的分布不均勻，規(guī)則化后分布較均一，有利于疊前偏移的偏移距分組，同時(shí)避免產(chǎn)生偏移噪音(圖8)。

圖8　數(shù)據(jù)規(guī)則化前后對比Fig.8　Comparison of seismic data before and after regularization

從規(guī)則化處理前后的地震振幅屬性剖面上看，處理前地震資料河道基本可見，但是數(shù)據(jù)可能存在信噪比、能量等方面達(dá)不到疊前反演需求的問題，還可以在CRP道集上進(jìn)一步做提高信噪比和能量均衡等處理。

3　效果分析

保真、保幅、高分辨率處理技術(shù)是復(fù)雜的資料處理過程，因此，要想獲得高保真度、高分辨率的處理結(jié)果，需要建立跟地震數(shù)據(jù)處理相結(jié)合的整體流程思路。在常規(guī)三維地震資料處理流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合探區(qū)資料的特點(diǎn)，運(yùn)用保真、保幅、高分辨率處理技術(shù)，制定出一套三維地震資料精細(xì)目標(biāo)處理流程，并取得很好的處理效果。

3.1　目標(biāo)處理成果分辨率高，有利于對薄互層的識別

對原始處理結(jié)果和目標(biāo)處理結(jié)果進(jìn)行比較，新處理結(jié)果能夠在剖面上看到目的層且能夠追蹤，分辨率很高，地震資料主頻從55 Hz提高到65 Hz，提高了10 Hz，頻帶拓寬了15 Hz左右，而且剖面上地質(zhì)規(guī)律性更清楚。目標(biāo)處理后的結(jié)果增強(qiáng)高頻段信號的能量，同時(shí)又沒有破壞頻率間的能量關(guān)系，有利于對薄互層的識別；否則就不能做到相對保幅，影響儲層預(yù)測(圖9)。

3.2　目標(biāo)處理成果保幅性強(qiáng)，有利于對區(qū)域性地質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識

從目標(biāo)處理前后屬性平面圖及某油層沿層切片效果對比看出，原處理成果某油層沿層切片沒有河道特征，而新處理成果某油層沿層切片河道特征清楚(圖10)。目標(biāo)處理后地質(zhì)信息變得豐富，刻畫更為細(xì)致。通過屬性分析、地震反演等手段，能夠較為可靠地識別薄砂體。研究成果為解釋提供較為可靠的資料，對指導(dǎo)主力油層開發(fā)具有重要價(jià)值。通過對提高分辨率處理技術(shù)的大量分析研究，結(jié)合吉林探區(qū)地震資料的實(shí)際情況，形成了一套適合吉林探區(qū)的三維地震資料保真、保幅、高分辨率處理技術(shù)，處理結(jié)果有利于對區(qū)域性地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)一的認(rèn)識，確定有利的勘探目標(biāo)。

4　結(jié)論

根據(jù)薄層預(yù)測需求，深入開展了處理攻關(guān)，針對儲層薄、儲層與干層泥巖波阻抗差異小等實(shí)際，創(chuàng)新研究應(yīng)用了疊前多域去噪、分頻補(bǔ)償、組合反褶積、道集優(yōu)化等保幅特色處理技術(shù)，精細(xì)目標(biāo)處理過程中注重振幅相對保持處理。經(jīng)過基于地質(zhì)目標(biāo)的保真處理技術(shù)和拓頻處理技術(shù)，使得處理成果目的層分辨率比原來成果主頻提高，頻帶得到展寬；處理成果波組特征清楚，信噪比高，斷點(diǎn)清晰；處理成果具有較高保真度，CRP道集質(zhì)量能滿足疊前反演需要，地震屬性特征與地質(zhì)特征吻合較好。新處理成果達(dá)到滿意的效果。同時(shí)，儲層預(yù)測做到了疊前與疊后綜合，定性屬性與定量反演結(jié)合，充分挖掘老資料潛力，有效預(yù)測了薄儲層。

圖9　新老處理成果及頻譜對比Fig.9　Comparison of old and new seismic section and its spectrum

圖10　新老處理成果巖層切片對比Fig.10　Comparison of old and new horizon slice

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