東海盆地西湖凹陷氣田地震物探數(shù)據(jù)處理技術應用研究

劉曉暉

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

東海西湖凹陷B氣田地處上海市東南部海域，區(qū)域構造位置位于東海盆地浙東坳陷西湖凹陷西斜坡北部，是在北東向的基底鼻狀隆起背景上發(fā)育起來的，其構造是被兩組北北東、北東東向展布的斷裂夾持的斷塊型構造，其構造斷裂發(fā)育，全部為正斷層，斷裂活動由下至上逐漸減弱，至始新統(tǒng)末及漸新統(tǒng)沉積期早期斷裂活動較弱。斷層多形成“多”字形骨架。氣田由四塊斷層圍成斷塊構造圈閉；開發(fā)井鉆后構造形態(tài)基本保持一致，但實鉆表明斷層的組合及封堵性發(fā)生了一定變化。西湖凹陷經(jīng)歷了多期構造—沉積旋回和原盆地的疊加，形成了多套成藏組合，其中以平湖組自生自儲成藏組合、花港組自生自儲成藏組合為主，此外還有平湖組—花港組烴源巖與新近系儲層構成的下生上儲式成藏組合。從西湖凹陷已發(fā)現(xiàn)的油氣田來看，該凹陷潛力巨大，是油氣聚集的理想場所。B氣田是原地礦部上海海洋地質調(diào)查局“七五”期間發(fā)現(xiàn)的，而后地震測線加密到1km×1km。為進一步落實構造及斷層分布，對其開展三維地震調(diào)查，采集了90km2的三維地震資料，其采集線距50m，道距25m，記錄長度5S，采樣間隔2ms，炮間距25m。為了勘探開發(fā)的需要，在本區(qū)又重新采集了1400km2的三維地震資料，該野外數(shù)據(jù)采集道間距12.5m，記錄長度6S，采樣間隔2ms，炮間距25m。本次研究就是在這套新采集的地震資料上開展的。

1 地震資料特征分析

1.1 干擾波類型分析

通過分析原有單炮記錄，發(fā)現(xiàn)工區(qū)內(nèi)發(fā)育的干擾波主要有下列幾種類型：（1）與海底有關的多次波及層間多次波（圖1）；（2）淺層折射及淺層折射多次（圖1）；（3）傾斜干擾、“外源”干擾（圖2）。

總體來說，本區(qū)干擾波類型較多，異常強能量干擾、外源干擾及傾斜干擾只在異常線上存在，不會影響整體處理效果。通過綜合分析，近道鳴震及海底相關多次波層間多次波較發(fā)育，是影響本次資料處理的主要因素。

1.2 地震資料頻帶分析

通過對各年度選取有代表性的單炮分別進行頻譜分析，包括整炮頻譜分析及淺、中、深層頻譜分析（圖3）、時頻分析等工作，系統(tǒng)了解原始地震資料有效波的頻帶寬度、主頻的變化特點。

圖2 原始炮集上外源及傾斜干擾波Fig.2 Outer source and inclined interference wave on the original shot gather

通過地震資料頻譜分析，得出以下結論：本區(qū)120道觀測系統(tǒng)，主頻較高，為30Hz左右，頻帶較寬，為10-45Hz，但缺失低頻；96道觀測系統(tǒng)，主頻稍低，為28Hz，頻帶略窄，為12-40Hz；48道觀測系統(tǒng)，主頻較低，為25Hz，頻帶較窄，為10-35Hz，全區(qū)最差。

主頻從淺至深的變化規(guī)律為：T=100ms、F=40Hz，T=500ms、F=35Hz，T=1000ms、F=25Hz，T=1500ms、F=20Hz，T=2000ms、F=15Hz。淺層主頻變化快，中層主頻變化慢。

圖3 觀測系統(tǒng)頻譜分析Fig.3 Geometry spectrum analysis

1.3 子波一致性分析

本次處理需匹配的地震數(shù)據(jù)涉及4個年度，不同年度采集觀測系統(tǒng)、采集環(huán)境差別較大，除了記錄長度、疊加次數(shù)、偏移距等不同外，震源容量、道距及槍纜的沉放深度也不同，造成子波譜寬不同，進而S/N也不同，必然引起各個年度間的地震資料存在相位時差。因此必須進行認真的子波一致性分析，以確定最終的子波整形處理參數(shù)和方法。為了了解各個年度的子波差異情況，本次處理利用最小墑統(tǒng)計法提取各個年度的震源子波（圖4）。從圖中可以看出，各個年度間地震子波差異較大，子波主瓣胖瘦不同，子波旁瓣各異，如何進行子波的匹配處理將是各個年度最終剖面能否閉合的關鍵。

2 地震資料處理關鍵技術

圖4 各年度提取的最小相位子波Fig.4 Extract minimum phase seismic wavelets each year

地震資料處理是整個地震勘探研究中的重要環(huán)節(jié)，它可以獲取有關地下構造和地層性質的信息，是尋找石油和天然氣的有效手段。

通過細致分析B氣田原有資料的品質，充分認識本區(qū)地震資料的基本特征，針對地震資料存在的問題，主要采用了疊前道集F-K濾波處理技術、淺水多次波壓制處理技術去除干擾波，采用多域統(tǒng)計反褶積處理技術提高分辨率，采用子波整形技術解決子波一致性問題，具體處理技術如下：

2.1 疊前道集F-K濾波處理技術

疊前道集凈化處理主要是利用自動和手工方式逐炮、逐道剔除各種異常強振幅干擾，但地震單炮記錄上的傾斜干擾較難去除，本文主要采取了F-K傾角濾波將傾斜干擾去除。具體做法為：

（1）在原始單炮記錄上，給一定的時窗和地震道寬度，沿著傾角依次計算互相關，將所有互相關的平均值作為門檻值，將高于門檻值的波形作為子波，計算互相關。將時窗向下滑動，以此計算時窗內(nèi)所有道、所有樣點的相關值，找到最大的相關值信號，得到這個輸入道相關信號，改變地震道，用以上方法計算相關信號，最后得到總的相關信號。

（2）從原始數(shù)據(jù)中減去相關信號，得到輸出地震信號。從F-K傾角濾波前后對比（圖5）可以看出，炮集的空間假頻和噪聲明顯減少，傾斜干燥已完全去除。

2.2 淺水多次波壓制處理技術

B氣田現(xiàn)有資料品質差的一個重要原因是以往成果在處理過程中，原始資料較為發(fā)育的多次波消除效果不理想。復雜的多次波波場降低了目的層信噪比，模糊了基底反射構造，掩蓋了真實的巖性變化特征。本地區(qū)多次波有以下特點：

圖5 F-K傾角濾波后炮集對比Fig.5 The shot gather befor and after dip fi lter

（1）海水深度100m左右，海底較平，屬于淺水軟海底，海水鳴震主要影響淺層，但海水層與地下強反射界面共同作用，所產(chǎn)生的微屈多次波對目的層會有明顯影響；

（2）目的層上覆地層發(fā)育較強反射地層，加上基底這一強反射層的影響，造成多類層間多次波發(fā)育，影響目的層成像；

（3）油氣聚集區(qū)以低幅構造為主，多次波與一次波產(chǎn)狀近似、變化平緩，多次波不易識別。

淺水多次波的壓制一直是海上資料處理的一個難題，本文主要采用組合去多次波的方法，已將多次波完全去除，得到的剖面成像效果明顯提高（圖6），特別是去除多次波之后，基底的成像效果明顯改善。

圖6 常規(guī)多次波壓制效果與淺水多次波壓制效果對比Fig.6 Comparison between conventional multiple wave suppression and shallow water multiple wave suppression

2.3 多道統(tǒng)計子波反褶積處理技術

反褶積是通過壓縮地震子波來提高縱向分辨率的主要方法。不同頻帶內(nèi)，地震資料的信噪比存在差異。在信號的優(yōu)勢頻帶內(nèi)，信噪比比較高；而在較高或較低頻帶內(nèi)，信噪比很低。如果反褶積在全頻帶內(nèi)將頻譜展寬，拉平，將導致在信噪比較低的頻帶處提高噪音能量，降低數(shù)據(jù)的信噪比，達不到反褶積的目的。因此，反褶積過程中使用的方法和參數(shù)的選取，對地震資料的處理質量起著重要的作用。

通過分析B氣田地震資料，認為其具有近道“鳴震”強，中、深層有效反射層下后續(xù)相位多之特點，利用多道統(tǒng)計子波反褶積，逐炮獲取單炮統(tǒng)計子波和整條測線統(tǒng)計子波，設計反子波算子進行子波壓縮處理，最大限度改善子波延續(xù)相位的壓縮效果，突出有效波組特征，提高中、深層有效反射波成像品質。

多道統(tǒng)計子波反褶積是利用各道的功率譜統(tǒng)計平均值計算出一個反褶積因子，然后將因子作用于該道集中的每一道，以達到壓縮子波的目的。主要有兩個方面組成：（1）譜分析在一定的時窗內(nèi)計算地震數(shù)據(jù)的功率譜；（2）利用因子設計計算出道集的反褶積因子；對每個道集計算出反褶積因子后，將其作用于道集中的每一道，再對到集中的每一道譜分析，計算出設計因子和因子的應用，就完成了多道統(tǒng)計子波反褶積。

從圖7可以看出，新剖面的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：（1）新剖面地震反射層次突出，波組特征明顯，有利于進行對比追蹤和構造解釋，尋找有利構造圈閉；（2）新剖面斷點及斷層面較老剖面更加清晰，斷塊特別是小斷塊較老剖面更加可靠，有利于斷裂系統(tǒng)的評價。

圖7 多道統(tǒng)計子波反褶積前后疊加剖面效果對比Fig.7 Comparison of effect of superimposed pro fi le before and after convolution of multiple statistical wavelet

2.4 子波提取與整形技術

由于B氣田地震資料是不同年度，不同震源采集的，地震資料子波間存在著差異，通過子波整形可以使區(qū)塊間時間、頻率、相位達到一致。

子波整形的大致原理為：相同位置上的2個地震記錄和 的反射系數(shù)相同，可用公式表示為：

（1）（2）式中W1(t)、W2(t)為2個地震子波；r(t)為反射系數(shù)。

由上式可見，S1(t)和S2(t)之間的差異是因子波特征的不同所致。因此可以構造一個整形因子f(t)，使得

求解（3）式得到整形因子f(t)后，將整形因子作用到輸入數(shù)據(jù)中，可求出整形后的地震記錄道。

方法是：（1）選取有代表性的線段，利用炮集數(shù)據(jù)采用最小熵法分別提取各個年度最小相位震源子波（圖8）；

（2）利用提取的最小相位震源子波做自相關平均，獲取統(tǒng)一子波的振幅譜，進而合成零相位統(tǒng)一子波，作為子波整形處理的期望輸出子波（圖8）；

圖8 期望輸出子波波形及其頻譜圖Fig.8 Desired output wavelet and its spectrum

不同年度的子波與期望輸出子波進行整形處理，獲取各個年度的子波整形算子，分別應用到各個年度的地震數(shù)據(jù)上，完成最終的子波整形處理（圖9）。

圖9 子波整形效果圖Fig.9 The map of wavelet shaping

子波整形前后剖面對比可以看出（圖10），地震資料的整體構造形態(tài)變化不大，子波整形后，地震資料分辨率提高，地震子波旁瓣引起的效應明顯降低，地震資料干凈，斷點清晰干脆，波組特征較好，更加有利于構造解釋。

圖10 子波整形前后剖面對比Fig.10 Comparison of front and rear pro fi le of wavelet shaping

3 地震資料處理效果分析

東海西湖凹陷B氣田地震資料經(jīng)過重處理后，與老資料相比，地震資料的成像效果明顯改善，井震標定效果有了較大提高，老資料基底下存在殘余多次波，且基底形態(tài)不清晰。新資料基底形態(tài)清晰，更有利于刻畫基底形態(tài)（圖11）。從頻譜分析來看（圖12），新資料較老資料高頻和低頻均有所提高，縱橫向分辨率高，地質信息保留更加完整，空間保幅性好；從地震資料特征分析（圖13），新資料的最終成果較老資料地震振幅能量更加合理，基底形態(tài)更加清晰，構造形態(tài)及砂體的接觸關系更加合理；從地震反演成果來看（圖14），基于新資料的新資料的疊前vp/vs反演資料形態(tài)更加合理，且與A井左側的GR曲線砂泥巖吻合較好，完鉆后實鉆巖性與vp/vs吻合也較好，砂體的空間分布也較易刻畫。

圖11 新老資料基底形態(tài)對比圖Fig.11 Comparison of base morphology of new and old data

圖12 新老資料頻譜對比圖Fig.12 Comparison of New and old data spectrum

圖13 新老資料地震剖面特征對比圖Fig.13 Comparison of seismic pro fi le characteristics of old and new data

圖14 新老資料反演vp/vs資料對比圖Fig.14 Comparison of vp/vs data from old and new inversion data

4 結語

（1）本文開展的地震資料研究工作，有效地提高了該區(qū)的地震資料品質，解決了砂體的接觸關系及基底的成像問題，為東海陸架盆地西湖凹陷經(jīng)濟有效地開發(fā)東海油氣田提供了堅實的地震物探解譯基礎；

（2）針對東海西湖凹陷B氣田斷層成像不清晰，基底分辨率不高的特點，通過疊前道集F-K濾波處理技術，淺水多次波壓制技術，多道統(tǒng)計子波反褶積處理技術和子波整形等處理技術，使地震資料品質得到了較大提升，與老資料相比，新資料頻帶更豐富，高、低頻信息保持較好，資料的信噪比、分辨率、保幅性均得到明顯改善，砂體的平面展布更加合理，更能滿足砂體的精細刻畫，鉆后砂體的吻合率更高。