珠江口盆地惠州26-6泛潛山油氣田地震資料處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

劉杰明，孫雷鳴，劉 杰，劉洋波,李三福

(1.中海油服物探事業(yè)部 特普公司，廣東 湛江 524057；2.中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518054)

1 引 言

珠江口盆地位于廣東大陸以南，海南、臺(tái)灣兩島之間的廣闊大陸架和陸坡上，呈NE-SW向展布[1]面積26.68×104km2?；葜莅枷菸挥谥榻谂璧刂橐慧晗葜胁?，是珠江口盆地(東部)最富烴凹陷之一?；葜莅枷莩练e的地層從下至上分別為前古近系基底(以中生界花崗巖為主)，古近系文昌組、恩平組和珠海組，以及新近系的珠江組、韓江組、粵海組和萬(wàn)山組，以恩平組頂界T70為界，可將惠州凹陷劃分為下斷上坳的雙層結(jié)構(gòu)，具有下陸上海的沉積特點(diǎn)。惠州凹陷主要烴源巖層系為文昌組，其次為恩平組；成藏組合分為上下兩套，以上組合為主；上組合包括珠海組—珠江組；下組合包括文昌組—恩平組[2]?；葜莅枷輾v經(jīng)多年勘探，已實(shí)現(xiàn)三維地震采集全覆蓋，惠州26-6構(gòu)造雖有二次三維采集覆蓋，但均為單方位處理，雙方位采集既能彌補(bǔ)窄方位采集的不足，同時(shí)兼具寬方位采集的部分優(yōu)勢(shì)[3]。隨著勘探需求向中生屆及古近系尋找大中型油氣田轉(zhuǎn)移勘探需求，現(xiàn)有地震資料滿足不了目前目標(biāo)評(píng)價(jià)的要求，特別是中深層成像信噪比低、多次波干擾嚴(yán)重、內(nèi)幕反射結(jié)構(gòu)不清晰；基底與斷層不清、局部受斷層陰影帶影響，中深層反射能量弱，不利于儲(chǔ)蓋特征分析，難以精確解釋構(gòu)造，落實(shí)儲(chǔ)量等。因此，為了改善深層內(nèi)幕成像，提高古近系資料信噪比，提高構(gòu)造解釋可信度，需對(duì)工區(qū)現(xiàn)有二次三維地震資料進(jìn)行雙方位聯(lián)合處理。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)海上勘探采集的地震資料仍以窄方位拖纜采集為主，不論采取哪種方位進(jìn)行采集都面臨對(duì)多次波的衰減問(wèn)題[4]，此外雙方位處理面臨不同方位資料傳播路徑差異帶來(lái)的速度估計(jì)問(wèn)題及各向異性表征問(wèn)題[3]。Tsvankin[5]、Gerchka等[6]、Xie等[7]針對(duì)多方位及寬方位處理中方位各向異性問(wèn)題開(kāi)展了一系列研究，朱江梅等[8]、謝濤等[9]、鄧盾等[3]討論了海上多/雙方位地震資料的處理的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用，謝玉洪等[10]分析了寬頻地震資料在提高信噪比、增強(qiáng)地震反射能量，改善基底成像等方面的優(yōu)勢(shì)[11-16]。如何最大限度地利用好不同方位采集的地震資料，實(shí)現(xiàn)雙方位地震資料成像優(yōu)于單方位的處理目標(biāo)，需要建立一套相適應(yīng)的地震資料處理技術(shù)體系。

本文針對(duì)珠江口盆地惠州26-6工區(qū)不同年度、不同方位角采集的雙方位三維地震資料，分析了不同采集方位角地震資料的差異，采用并聯(lián)多次波衰減、寬頻處理、雙方位聯(lián)合速度建模及TTI各向異性深度偏移成像，實(shí)現(xiàn)了基于目標(biāo)優(yōu)化的雙方位三維地震資料融合處理，有效地改善了惠州凹陷“古近系—古潛山”地層的成像效果，對(duì)珠江口盆地(東部)古潛山勘探新領(lǐng)域的進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)具有重要的研究意義。

2 不同采集方位角地震資料品質(zhì)分析

惠州26-6工區(qū)進(jìn)行過(guò)兩次三維采集，第一次為1996年采集，垂直于構(gòu)造走向,第二次為2015年采集，平行于構(gòu)造走向。通過(guò)這種方式，獲得了相對(duì)多方位的雙方位地震資料，兩次采集參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 不同年度采集參數(shù)對(duì)比

從不同年度資料的采集參數(shù)上看，主要有采集方向、槍纜深度、電纜長(zhǎng)度等差異。圖1(a)為1996年采集資料的單炮數(shù)據(jù)，圖1(b)為2015年采集資料的單炮數(shù)據(jù)，圖1(c)為1996年采集資料的單炮頻譜，圖1(d)為2015年年采集資料的單炮頻譜。由圖1可知，對(duì)于頻率特征，1996年資料沉放深度深，頻率陷波明顯，低頻端更豐富；而2015年資料沉放深度淺，高頻端更豐富。圖2為三維工區(qū)中心處不同采集方向速度差異分析結(jié)果，其中圖2(a)為1996年采集資料的速度分析，圖2(b)為2015年采集資料的速度分析。由圖2可知，2015年資料電纜長(zhǎng)度長(zhǎng)，在中深層速度能量團(tuán)聚焦速度分析精度明顯提高，而且成像速度偏高。圖3(a)為18°/198°采集資料偏移成果，圖3(b)為110°/290°采集資料偏移成果。由圖3可知，圖3(c)為雙方位融合后處理成果，110°/290°采集資料在深層文昌組地層的反射信號(hào)明顯增強(qiáng)，數(shù)據(jù)的信噪比提高，18°/198°采集資料，垂直于工區(qū)主要斷層走向，斷層陰影影響小。

圖1 地震資料單炮數(shù)據(jù)頻率分析對(duì)比Fig.1 Frequency analysis and comparison chart of single shot data of seismic data

圖2 不同年度采集數(shù)據(jù)速度差異Fig.2 Speed difference of data collection in different years

圖3 不同方位資料偏移成果對(duì)比Fig.3 Comparison of migration results of different azimuth data

通過(guò)對(duì)兩套資料的綜合分析，發(fā)現(xiàn)不同采集方位在頻率、偏移速度、斷層陰影帶、斷層以及地層成像等方面都有差異，而且各有優(yōu)劣。因此，如何把兩個(gè)方位數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)融合到一起進(jìn)行聯(lián)合成像，達(dá)到還原古近系地層內(nèi)幕結(jié)構(gòu)反射特征，改善深層成像效果的目的，是本文討論的重點(diǎn)。

3 雙方位地震資料聯(lián)合成像關(guān)鍵技術(shù)

3.1 寬頻處理技術(shù)

海上拖纜地震采集的記錄受海水面的虛反射(也稱(chēng)鬼波)影響，鬼波會(huì)對(duì)震源子波中的低頻能量產(chǎn)生壓制作用，而低頻信息恰是反演工作中建立模型需要的關(guān)鍵因素。寬頻處理技術(shù)不僅能夠拓寬地震數(shù)據(jù)中的低頻信息，有助于提高對(duì)于高傾角構(gòu)造和深部結(jié)構(gòu)的分辨率，而且能夠提高層析成像反演的精度。鬼波壓制作為寬頻處理中的一種關(guān)鍵技術(shù)是近年的研究重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)了多種鬼波壓制方法，并取得了較好的應(yīng)用效果。三維海上地震采集在主測(cè)線方向采集密集，在聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向線采集稀疏，直接進(jìn)行三維FK/Tau- P變換存在假頻問(wèn)題，影響了常規(guī)方法壓制鬼波的效果，特別是實(shí)際資料采集中的纜深誤差導(dǎo)致的鬼波延遲時(shí)間誤差、海水速度變化以及起伏海水面反射復(fù)雜，使得在常規(guī)方法鬼波壓制情況下信噪比受到影響。本文采用了三維稀疏Tau-P變換域最優(yōu)化鬼波壓制技術(shù)，抗噪性更高，不僅能確定性地去除鬼波，校正相位信息，還能進(jìn)一步有依據(jù)地提升低頻能量，拓寬頻譜，恢復(fù)真實(shí)子波面貌。圖4(a)為18°/198°寬頻處理前海底波形，圖4(b)為110°/290°寬頻處理前海底波形，圖4(c)為18°/198°寬頻處理后海底波形，圖4(d)為110°/290°寬頻處理后海底波刑。由圖4可知，寬頻處理后，子波旁瓣明顯縮小，地震資料具有更好的一致性，頻譜拓寬。

圖4 寬頻處理前后海底波形對(duì)比Fig.4 Comparison of seafloor waveforms before and after broadband processing

3.2 并聯(lián)多次波衰減技術(shù)

多次波問(wèn)題是海洋地震勘探中最突出的問(wèn)題之一，其不僅會(huì)掩蓋地層真實(shí)信息，對(duì)成像造成影響，而且在海洋勘探、復(fù)雜介質(zhì)以及深部勘探中，其去除效果的好壞直接影響勘探結(jié)果。通過(guò)分析，T50-T60含灰?guī)r層產(chǎn)生的短周期多次波和下覆地層反射接收在剖面上混疊是導(dǎo)致研究區(qū)多次波難以壓制的根本原因，因此如何進(jìn)行多次波壓制是關(guān)鍵。工區(qū)深層有效信號(hào)能量弱，而淺水多次波發(fā)育，且古近系地層存在兩組不同產(chǎn)狀的反射波互相干擾，如速度濾波、F-K濾波、自由表面多次波衰減等的常規(guī)方法對(duì)有效信號(hào)損傷較大。圖5為三維并聯(lián)多次波衰減技術(shù)流程，本次研究采用該技術(shù)對(duì)多次波進(jìn)行壓制。首先對(duì)多次波模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，按傳播路徑的不同，把多次波分為水層多次波(水層多次波是指包含了至少與海底進(jìn)行了一次反射的多次波，其余的為非水層多次)和非水層多次波。對(duì)于水層多次波，因水深小于500 ms的淺水?dāng)?shù)據(jù)不能通過(guò)SRME預(yù)測(cè)正確的水層多次模型，故采用淺水多次波衰減法SDM (Shallow Water De-multiple)利用多次波在Tau-P域良好的周期性特征，采用波場(chǎng)延拓的方式預(yù)測(cè)水底相關(guān)多次波模型；而對(duì)非水層多次波，則用廣義三維褶積SRME(3DGSRME)利用數(shù)據(jù)的真實(shí)坐標(biāo)和方位角信息構(gòu)建精確的多次波模型。然后用多模型并聯(lián)匹配三維曲波域自適應(yīng)減技術(shù)進(jìn)行匹配減，多模型同時(shí)匹配，實(shí)現(xiàn)不同模型優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，多次波壓制更干凈。圖6(a)為多次波衰減前的疊加和速度分析，圖6(b)為多次波衰減后的疊加和速度分析，而三維曲波域自適應(yīng)匹配比二維曲波域自適應(yīng)匹配多了一個(gè)維度的信息，多次波衰減更加保幅。

圖5 三維并聯(lián)多次波衰減技術(shù)流程Fig.5 Technical process of 3D parallel multiple attenuation

圖6 多次波衰減效果Fig. 6 Multiple wave attenuation effect

3.3 雙方位TTI高精度速度建模技術(shù)

理論上，疊前深度偏移成像方法能實(shí)現(xiàn)地下構(gòu)造的精確成像，但該方法對(duì)速度模型的依賴(lài)性很強(qiáng)，要求建立一個(gè)地質(zhì)信息約束、宏觀反映地下速度變化的深度域?qū)铀俣饶Ｐ停虼巳绾尉_地建立疊前深度偏移的速度模型，已成為三維疊前深度偏移成敗的關(guān)鍵。雙方位方位采集資料，不但能提高成像信噪比，而且能夠豐富波場(chǎng)照明，降低速度分析不確定性，特別有利于復(fù)雜構(gòu)造成像[17]。在雙方位聯(lián)合成像中，若采用基于單方位的層析成像速度反演得到的速度模型有可能不是唯一的，圖7(a)為方位A 1996年采集資料反演得到的剩余速度，圖7(b)為方位B 2015年采集資料反演得到的剩余速度。而雙方位地震資料聯(lián)合層析速度反演技術(shù)可以充分利用雙方位地震信息進(jìn)行聯(lián)合速度層析反演，從而獲得更加準(zhǔn)確的地下唯一速度模型，來(lái)提高雙方位地震資料成像品質(zhì)。由于地下介質(zhì)為各向異性介質(zhì)，不同方位地震觀測(cè)必然存在方位各向異性問(wèn)題，將雙方位的地震資料進(jìn)行聯(lián)合成像，需要考慮不同方位的各向異性情況。Tsvankin等[5]和Xie等[7]分別提出了用正交速度成像的理論和算法。分析認(rèn)為，研究區(qū)為潛山及內(nèi)幕復(fù)雜構(gòu)造成像，應(yīng)將其考慮為傾斜橫向各向同性(TTI)介質(zhì)，才能更真實(shí)地反應(yīng)地層的地質(zhì)特征，所以需要考慮δ、ε、Dip、Azimuth等各向異性參數(shù)。針對(duì)惠州26-6工區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件給該速度估計(jì)和成像帶來(lái)很大難度的問(wèn)題，雙方位地震資料偏移成像的關(guān)鍵是建立合理的初始速度模型和方位各向異性模型及利用雙方位地震資料聯(lián)合獲得反演速度，即雙方位TTI高精度速度建模方法。圖8為雙方位TTI高精度速度建模技術(shù)流程，主要包括以下步驟： ①分析地震、測(cè)井速度規(guī)律，基于構(gòu)造約束建立初始速度模型，根據(jù)測(cè)井資料建立方位各向異性模型；②將地震數(shù)據(jù)按采集方位角劃分2個(gè)扇區(qū)，對(duì)每個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)用初始速度模型及對(duì)應(yīng)的方位各向異性模型進(jìn)行TTI疊前深度偏移(PSDM)；③對(duì)生成的各個(gè)方位的共成像點(diǎn)道集(CIG)分別拾取剩余時(shí)差(RMO)；④根據(jù)每個(gè)方位的剩余時(shí)差各自進(jìn)行基于TTI射線追蹤建立層析方程組；⑤將2個(gè)方位的方程組并聯(lián)在一起進(jìn)行聯(lián)合層析反演得到速度模型的更新量進(jìn)入下一輪的偏移和速度反演；⑥經(jīng)多次迭代更新獲得適用于雙方位資料的各向異性深度域速度模型。

圖7 單方位速度建模剩余速度Fig.7 Single azimuth velocity modeling residual velocity

雙方位TTI速度建模方法將傾角、方位角信息用于速度反演過(guò)程，從數(shù)學(xué)上減少了速度模型反演的多解性，雙方位TTI聯(lián)合層析不但能提高速度反演的穩(wěn)定性，而且反演出的小尺度中高頻速度細(xì)節(jié)能提高速度精度。圖9為基于雙方位TTI層析的速度模型進(jìn)行建模的技術(shù)流程，最終得到了更加合理的高分辨率各向異性深度域速度模型。

圖9 基于雙方位TTI層析最終速度模型Fig.9 Final velocity model of TTI tomography based on two sides

3.4 基于目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)據(jù)融合技術(shù)

基于目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)據(jù)融合技術(shù)是針對(duì)雙、多方位三維資料品質(zhì)差異較大的問(wèn)題，在子波域基于互相關(guān)函數(shù)通過(guò)自動(dòng)尋優(yōu)計(jì)算出每個(gè)方位最優(yōu)的加權(quán)系數(shù)，包括不同方位資料的振幅一致性最優(yōu)匹配、相位最優(yōu)匹配和波組一致性最優(yōu)匹配，以使得頻率和方位角信息相互補(bǔ)充。該方法可以自動(dòng)識(shí)別不同方位資料的S/N信噪比，找出最優(yōu)參考量，對(duì)不同的方位角道集計(jì)算出不同的剩余量，這個(gè)量是非雙曲線的校正量，然后進(jìn)行加權(quán)融合，即A方位資料品質(zhì)越好，權(quán)重越大，B方位資料品質(zhì)越差，權(quán)重越小。通過(guò)采用圖10基于目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)據(jù)融合技術(shù)流程，實(shí)現(xiàn)雙方位的地震數(shù)據(jù)最優(yōu)融合，得到的數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高了地震資料的品質(zhì)。圖11(a)為18°/198°采集處理成果，圖11(b)為110°/290°采集處理成果，圖11(c)雙方位融合處理成果。從圖11(c)可見(jiàn)，箭頭所標(biāo)注處的成像質(zhì)量明顯優(yōu)于單方位處理的成果，斷層陰影成像得到明顯改善，潛山頂面及內(nèi)幕成像清楚。

圖10 基于目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)據(jù)融合技術(shù)流程Fig.10 Data fusion technology process based on objective optimization

圖11 雙方位融合效果Fig.11 Effect picture of two direction fusion

4 應(yīng)用效果分析

雙方位地震資料聯(lián)合處理，兩個(gè)方位照明互補(bǔ)，增加了復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的采集照明度，同時(shí)增加了覆蓋次數(shù)，有利于提高信噪比以及速度反演穩(wěn)定性和精度，從而改善中深層地震成像。針對(duì)惠州26-6泛潛山油氣田構(gòu)造復(fù)雜、斷裂系統(tǒng)發(fā)育的雙方位地震資料，通過(guò)采用寬頻處理、三維并聯(lián)多次波衰減、雙方位TTI高精度速度建模、TTI疊前深度偏移成像及基于目標(biāo)優(yōu)化的雙方位融合等技術(shù)進(jìn)行處理后，圖12(a)為110°/290°采集的偏移成果，圖12(b)為雙方位融合處理后的成果，從圖12(b)最終成果數(shù)據(jù)中可見(jiàn)，深層構(gòu)造界面形態(tài)清楚，斷點(diǎn)清晰，深層目的層分辨率和信噪比都較高，還原古近系地層內(nèi)幕結(jié)構(gòu)反射特征為后續(xù)構(gòu)造解釋及目標(biāo)綜合研究提供了高品質(zhì)的地震資料。

圖12 單方位與雙方位資料地震剖面Fig.12 Seismic section of single and double azimuth data imaging

5 結(jié) 論

本文圍繞在惠州26-6油田中生屆及古近系復(fù)雜構(gòu)造尋找大中型油氣田的勘探需求，需改善深層內(nèi)幕成像效果，提高古近系資料信噪比的處理要求，針對(duì)油田雙方位采集資料的特點(diǎn)，提出了基于寬頻處理、三維并聯(lián)多次波衰減、雙方位TTI高精度速度建模及基于目標(biāo)優(yōu)化的雙方位融合處理技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用表明，雙方位地震數(shù)據(jù)聯(lián)合成像可實(shí)現(xiàn)不同方位采集數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有效提高古近系信噪比，改善深層潛山內(nèi)幕成像效果，為精確解釋構(gòu)造，落實(shí)油藏模式及儲(chǔ)量提供幫助。

通過(guò)本文研究，雙方位聯(lián)合成像可為今后在構(gòu)造復(fù)雜潛山油氣藏勘探區(qū)提供一套可行的技術(shù)處理思路。