基于地質(zhì)目標(biāo)的道密度量化優(yōu)選技術(shù)

張志林，何京國，劉 斌，閆玉莎，高蘆潞

(1.中石化石油工程地球物理有限公司勝利分公司 山東 東營 257086; 2.中石化石油工程地球物理有限公司華東分公司 江蘇 揚(yáng)州 225000)

0 引 言

高空間采樣能夠比較精細(xì)的記錄地震波場(chǎng)，避免了空間假頻的產(chǎn)生，不但可以達(dá)到去噪的效果，還同時(shí)保護(hù)了高頻信號(hào)，對(duì)提高構(gòu)造特征復(fù)雜的低信噪比地區(qū)的資料品質(zhì)具有非常重要的意義[1]。

高空間采樣技術(shù)是未來地震勘探的發(fā)展趨勢(shì)之一，但到底采用怎樣的觀測(cè)系統(tǒng)，多大的道密度既能得好地質(zhì)目標(biāo)層資料，又能最大限度地控制成本。以往，諸多學(xué)者都進(jìn)行了大量的研究，但大多都是局限于后評(píng)估，很少能夠在采集之前給出一個(gè)具體的量化范圍，指導(dǎo)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[2-4]。隨著一體化研究地不斷深入，采集、處理、解釋之間的關(guān)系不斷緊密融合，其中，資料品質(zhì)及相關(guān)屬性分析貫穿全過程，中間的關(guān)系也能逐步進(jìn)行量化[5]。本文主要以勝利油田2015年MCYJ三維高空間采樣為例，以資料品質(zhì)量化分析這條聯(lián)絡(luò)線量化了采集、處理、解釋一體化之間的關(guān)系，將老資料、新資料以及后期將要采集的資料品質(zhì)串在一起，擬合提取了該區(qū)道密度計(jì)算公。經(jīng)驗(yàn)公式受MCYJ區(qū)域限制，但是該設(shè)計(jì)理念不受地域的限制，在后期類似地區(qū)SJH三維，甚至東部DFG、LJ開發(fā)地震等地震勘探項(xiàng)目取得了顯著的效果。

1 道密度計(jì)算公式的轉(zhuǎn)換

常用的道密度計(jì)算公式：

(1)

式中，D為道密度；Nfold為疊加覆蓋次數(shù)；RI為檢波點(diǎn)距；SI為炮點(diǎn)距。

從以上公式和理論分析中得出，采樣密度主要包含覆蓋次數(shù)和面元兩個(gè)參數(shù)。而在采集處理解釋一體化中，資料品質(zhì)貫穿其中，通過一體化資料品質(zhì)量化分析，可以根據(jù)完成地質(zhì)目標(biāo)所需的地震資料品質(zhì)和一體化之間的聯(lián)系來優(yōu)選道密度，因此，將采樣密度公式從覆蓋次數(shù)和信噪比的關(guān)系轉(zhuǎn)換成資料品質(zhì)中信噪比與子波主瓣與旁瓣之比的函數(shù)。

(2)

通過道密度公式轉(zhuǎn)換，就可以在設(shè)計(jì)之前借助資料品質(zhì)分析這條主線來提前確定道密度，為后期勘探效益最大化奠定基礎(chǔ)。

2 基于資料品質(zhì)道密度公式參數(shù)優(yōu)選技術(shù)

2.1 道密度區(qū)域化函數(shù)關(guān)系的確定

2.1.1 信噪比擬合函數(shù)關(guān)系

在道密度計(jì)算公式轉(zhuǎn)換為資料品質(zhì)函數(shù)關(guān)系后，首先是根據(jù)以往資料退化分析，擬合量化趨勢(shì)曲線，從而確定道密度區(qū)域化函數(shù)系數(shù)。2014年對(duì)西部MCYJ高空間三維高陡區(qū)地震資料分析，在相同面元情況下，進(jìn)行了覆蓋次數(shù)與信噪比實(shí)際資料分析。抽稀排列進(jìn)行30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330、360次12種退化觀測(cè)系統(tǒng)不同覆蓋次數(shù)進(jìn)行地質(zhì)目標(biāo)資料品質(zhì)分析。選取了同一測(cè)線的不同目的層深度，在2個(gè)時(shí)窗(0.8～1.3 s，1.6 ～ 2.2 s)進(jìn)行信噪比統(tǒng)計(jì)。有效覆蓋次數(shù)與信噪比的定量趨勢(shì)圖如圖1所示。

圖1 同一測(cè)線不同深度有效覆蓋次數(shù)與信噪比關(guān)系曲線

從圖1中可以看出，當(dāng)淺層山前帶有效覆蓋次數(shù)達(dá)到184(588 800)次以后，信噪比還有較大的改善空間，有效覆蓋次數(shù)超過350(1 120 000)次以后變化不明顯。深層石炭系需要有較大的覆蓋次數(shù)來增加信噪比，當(dāng)有效覆蓋次數(shù)達(dá)到300次(960 000)以后，信噪比改善不大。

從同一測(cè)線不同深度有效覆蓋次數(shù)與信噪比關(guān)系曲線圖可以擬合提取出不同目標(biāo)層道密度計(jì)算公式：

D淺=0.005 9(S/N)9.880 4

(3)

D中深=0.001 6(S/N)12.04

(4)

式中，D為道密度；S/N為信噪比。

2.1.2 主旁瓣比值擬合函數(shù)關(guān)系

結(jié)合剖面主要目標(biāo)層地震子波功率譜特征參數(shù)，對(duì)剖面不同部位目標(biāo)層進(jìn)行子波主旁瓣量化分析，定量確定每一個(gè)目標(biāo)層的成像效果。在成像效果量化關(guān)系上，針對(duì)工區(qū)地震資料，抽取不同的觀測(cè)方式：12.5 m×25 m、25 m×25 m、37.5 m×25 m、50 m×25 m、50 m×75 m共5種面元偏移剖面。

圖2是面元尺寸與主瓣與旁瓣比值關(guān)系曲線圖如圖2所示，從中可以擬合提取出該區(qū)主旁瓣比值量化公式。

圖2 面元尺寸與主瓣與旁瓣比值關(guān)系曲線圖

將道密度與信噪比和主旁瓣比值融合，得出高陡區(qū)采樣密度關(guān)系式：

采樣密度淺=0.753(S/N)9.88Lf2.62

(5)

采樣密度中深= 0.068(S/N)12.04Lf3.17

(6)

根據(jù)上述總結(jié)的公式，由解釋人員給出目標(biāo)信噪比(S/N)與子波主瓣/旁瓣的比值(Lf)，這樣可以得出一個(gè)采樣密度范圍，以此來指導(dǎo)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.2 道密度計(jì)算公式關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)選

有了道密度經(jīng)驗(yàn)函數(shù)關(guān)系，下一步關(guān)鍵是確定預(yù)采集的信噪比和主旁瓣比值這2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，以便利用經(jīng)驗(yàn)公式確定本次采集的道密度范圍。在采集、處理、解釋一體化勘探中，資料品質(zhì)及相關(guān)屬性分析貫穿全過程。解釋人員結(jié)合老資料、地質(zhì)目標(biāo)推算出預(yù)采集目標(biāo)信噪比與子波主瓣/旁瓣的值，得出一個(gè)采樣密度范圍，以此來指導(dǎo)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

第一步，根據(jù)地質(zhì)任務(wù)、地質(zhì)目標(biāo)、井資料完成目標(biāo)層合成記錄。

MC1井的合成記錄如圖3所示，從圖3可以定性地看出老資料和預(yù)采集主要目標(biāo)層合成記錄的關(guān)系。

第二步，結(jié)合理論地質(zhì)任務(wù)、合成記錄、Jason反演以及老資料確定處理之后的最佳目標(biāo)信噪比頻率范圍。

以往老資料和本次預(yù)采集主要目標(biāo)層信噪比和的定量變化趨勢(shì)圖如圖4所示，從中可以看出新老資料的品質(zhì)和它們之間具體的差異，為后期道密度的選取奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖3 MC1井合成記錄分析

圖4 以往和預(yù)采集目標(biāo)層信噪比和頻率量化趨勢(shì)圖

利用量化成果對(duì)2017年MCYJ三維高空間采樣的觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，該項(xiàng)目觀測(cè)系統(tǒng)中覆蓋次數(shù)：360次， 面元尺寸：12.5 m×25 m。

利用傳統(tǒng)公式計(jì)算，道密度115 200 0；利用提取后的計(jì)算公式，信噪比：2.8 ，主瓣/旁瓣：3.81，利用提取的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，道密度114 241 5，誤差0.832 %，在容許范圍之內(nèi)。

3 應(yīng)用效果分析

利用確定的道密度設(shè)計(jì)了觀測(cè)系統(tǒng)，既獲得了高品質(zhì)的地震資料，又最大限度控制了成本。MC1區(qū)新老資料對(duì)比如圖5所示。

從三維地震剖面斷層處低頻端信息看，新采集的資料相對(duì)老資料低頻信息更加充分，5 Hz以下頻率成分經(jīng)過采集和處理之后得到很好的補(bǔ)充，橫向分辨力強(qiáng)，斷裂系統(tǒng)清晰，石炭系及下覆地層信息更豐富;石炭系及以上的縱向分辨力也有較大的提高,層間信息豐富清晰，目標(biāo)層解釋能力提高。

圖5 MC1井新老剖面對(duì)比圖

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)道密度計(jì)算公式的轉(zhuǎn)換將觀測(cè)系統(tǒng)道密度范圍的量化轉(zhuǎn)換為資料品質(zhì)之間的關(guān)系，為提前確定道密度范圍提供了理論基礎(chǔ)。

2) 開發(fā)的地震成像的觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)軟件首次嘗試了對(duì)實(shí)際資料目標(biāo)層成像效果進(jìn)行量化計(jì)算，彌補(bǔ)了以往只能對(duì)理論模型量化的不足。

3) 擬合提取的道密度計(jì)算公式以及設(shè)計(jì)理念可以在該區(qū)甚至類似工區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用，指導(dǎo)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

4)道密度量化計(jì)算將老資料、新資料以及后期將要采集的資料品質(zhì)串在一起，以資料品質(zhì)量化分析這條聯(lián)絡(luò)線量化了采集、處理、解釋一體化之間的關(guān)系，有利于后期高空間采樣和一體化勘探發(fā)展。

該技術(shù)思路在后期的西部MCYJ高空間采樣、SJH三維以及東部2017年的LJ、DFG開發(fā)地震中進(jìn)行了應(yīng)用，取得了顯著效果。