基于優(yōu)化反演的繞射波提取成像技術(shù)及其應(yīng)用

閆艷琴,馬學(xué)軍

(1.中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院,江蘇南京211103;2.中國石油化工股份有限公司西北油田分公司,新疆烏魯木齊830011)

高精度三維地震資料雖然為碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層的研究提供了豐富的基礎(chǔ)信息,但隨著油田滾動(dòng)勘探開發(fā)的不斷深入,對縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層識(shí)別和預(yù)測精度的要求越來越高,反射波成像技術(shù)因反射能量弱,反射特征復(fù)雜,對小規(guī)模縫洞型儲(chǔ)層的預(yù)測與描述相對困難,基于常規(guī)疊前偏移成像成果強(qiáng)反射背景下的弱異常儲(chǔ)層識(shí)別與預(yù)測技術(shù),日漸不能滿足井網(wǎng)設(shè)計(jì)、注采方案優(yōu)化、儲(chǔ)量準(zhǔn)確計(jì)算等勘探開發(fā)方面的精度要求?？p洞儲(chǔ)集體表現(xiàn)為很強(qiáng)的橫向非均質(zhì)性,繞射波為其地震響應(yīng)的主要特征,具有高分辨率特點(diǎn),繞射波單獨(dú)成像結(jié)果能夠提高小尺度地質(zhì)體的地震識(shí)別能力,為檢測小尺度地質(zhì)異常體提供了條件,有望在小規(guī)?？p洞儲(chǔ)層預(yù)測中發(fā)揮重要作用。因此,探索提取縫洞儲(chǔ)集體等地質(zhì)異常體的繞射波信息,開展繞射波精細(xì)成像的縫洞儲(chǔ)集體地震預(yù)測方法研究,能夠提高縫洞體的識(shí)別能力和井間連通性的認(rèn)識(shí)程度,進(jìn)而在區(qū)內(nèi)挖潛新的開發(fā)地質(zhì)儲(chǔ)量,提高區(qū)內(nèi)儲(chǔ)量動(dòng)用率,對碳酸鹽巖縫洞型油田的增儲(chǔ)上產(chǎn)具有重要意義。

國內(nèi)外已有許多利用繞射波進(jìn)行小尺度目標(biāo)體探測的研究。有學(xué)者[1]將地震繞射波分離技術(shù)研究方法細(xì)分為:傾角濾波分離方法、平面波解構(gòu)濾波分離方法、偏移濾波分離方法、拉冬變換分離方法、聚焦分離方法、共反射面分離方法[2]、偏移傾角域分離方法、其它分離方法等。本文將繞射波成像方法概括為三大類。第一類方法先進(jìn)行繞射波分離,而后再進(jìn)行繞射波成像,這類方法研究成果較多,主要工作集中在繞射波分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)上。通常這類方法存在計(jì)算效率不高,分離不完全,甚至有的方法要求數(shù)據(jù)規(guī)則化等不足之處。第二類方法則是通過修改偏移核函數(shù),實(shí)現(xiàn)反射波壓制與繞射波成像的目的,此類方法過度依賴穩(wěn)相點(diǎn)的求取,難度較大,研究成果較少。第三類是繞射波波前相干疊加方法,該方法在建立的爆炸反射模型與點(diǎn)震源模型基礎(chǔ)上,通過不同參數(shù)來提取反射波與繞射波波前,分別實(shí)現(xiàn)繞射波與反射波成像?；谄矫娌ㄓ涗浀睦@射波目標(biāo)成像方法,根據(jù)繞射波和反射波在平面波記錄上的時(shí)距曲線差異,利用平面波解構(gòu)濾波方法壓制平滑連續(xù)的擬線性反射波,保護(hù)和突出曲率較大、連續(xù)性較差的擬雙曲繞射波,從而提高非均質(zhì)繞射目標(biāo)體的成像分辨率[3];傾角濾波普遍存在的問題是低傾角的繞射波信息失真或缺失,局部傾角濾波和預(yù)測反演聯(lián)合分離繞射波能夠得到相對完整的繞射波信息,有效地克服了靠單一的傾角差異進(jìn)行繞射波分離時(shí)明顯損失低傾角信息,從而影響繞射波成像結(jié)果橫向分辨率這一問題[4];頻率-空間域奇異值譜分析方法同時(shí)利用反射波與繞射波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征差異,壓制共偏移距道集中具有強(qiáng)能量和線性特征的反射波場,突出并分離繞射波場,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)繞射體的目標(biāo)成像[5];基于平面波解構(gòu)濾波技術(shù)(PWD)的傾角域共成像點(diǎn)道集繞射波場分離與成像方法,能夠較好地提取繞射波信號(hào),針對地下小尺度構(gòu)造成像,較常規(guī)反射波成像方法有一定優(yōu)勢,但在壓制反射頂點(diǎn)的過程中,去除了頂點(diǎn)附近的部分繞射能量[6-7];借助傾角掃描及運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)射線追蹤方法,構(gòu)建反穩(wěn)相濾波算子,提出了基于反穩(wěn)相策略的深度域繞射波分離成像方法[8];基于傾角-偏移距域道集的繞射波成像技術(shù),在傾角-偏移距域道集中精確切除菲涅耳帶從而實(shí)現(xiàn)繞射波成像,該方法在檢測小斷層、小速度異常體等高分辨率地震成像中具有重要意義[9];基于波場方向分解理論的繞射波逆時(shí)偏移成像方法利用反射波和繞射波傳播方向的特征差異,采用波場方向分解理論構(gòu)建了針對繞射波成像的逆時(shí)偏移成像條件,最終實(shí)現(xiàn)了繞射波成像的目的[10];基于反射波和繞射波在相干性方面的差異提出了奇異值分解的繞射波分離成像方法,能夠有效壓制強(qiáng)反射,提高小尺度非均質(zhì)體的識(shí)別精度[11]。傾角域逆時(shí)偏移繞射波成像方法,在逆時(shí)偏移輸出的傾角道集中,利用中值濾波可將反射波能量濾除而保留繞射波能量,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)繞射波成像[12]。上述這些方法技術(shù)均有其特點(diǎn)和優(yōu)勢,有些技術(shù)已在油田勘探開發(fā)中發(fā)揮了重要作用,如局部傾角濾波與預(yù)測反演聯(lián)合繞射波分離成像技術(shù)[13]等。

但許多技術(shù)仍有進(jìn)一步改善的潛力,如針對復(fù)雜分布的同相軸在利用基于相似譜估計(jì)的傾角域繞射波分離與成像方法時(shí)存在預(yù)測結(jié)果誤差的問題,因此,有必要進(jìn)一步深入開展繞射波分離與成像技術(shù)的研究。本文提出了基于優(yōu)化反演的繞射波提取成像技術(shù),通過優(yōu)化繞射波分離算法,有助于深入認(rèn)識(shí)小規(guī)模縫洞型儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特征,為建立復(fù)雜縫洞儲(chǔ)層預(yù)測方法提供理論依據(jù),以適應(yīng)地層構(gòu)造相對復(fù)雜的情況,形成提高碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層預(yù)測精度的實(shí)用技術(shù)手段。

1 優(yōu)化反演算法的繞射波分離與成像

1.1 反射波、繞射波的可預(yù)測性分析

繞射波是地下小尺度異常體的信息載體,具有較高分辨率。通過研究地震記錄中繞射波的振幅、波形特征,為繞射波提取研究提供了理論基礎(chǔ)思路。由費(fèi)馬原理可知,繞射波與反射波場相切,地震資料成像是利用觀測到的地震波重構(gòu)地下每一個(gè)成像點(diǎn)的特征。在重構(gòu)的過程中,相切帶內(nèi)反射波能量集中在穩(wěn)相點(diǎn)附近,而繞射波走時(shí)曲線在一定范圍內(nèi)的偏移孔徑內(nèi)具有相干性。

繞射波在不同的觀測系統(tǒng)中,波形、振幅及衰減特性都存在差別。但無論在哪種觀測系統(tǒng),繞射波與反射波都存在差異。結(jié)合繞射波特性與積分法成像原理,對疊前偏移過程中繞射波的變化進(jìn)行分析。

1) 對于光滑反射界面產(chǎn)生的反射波,其能量主要分布在元繞射與反射走時(shí)曲線相切的位置,且關(guān)于穩(wěn)相點(diǎn)對稱,真正的繞射波并不存在。沿元繞射走時(shí)在相干帶內(nèi)求和得到的反射波成像結(jié)果波形、振幅穩(wěn)定,空間相關(guān)性強(qiáng),具有可預(yù)測性。

2) 對于在地震記錄中觀測到的繞射波,其能量分布在整條元繞射走時(shí)曲線上,繞射波特征由繞射響應(yīng)函數(shù)決定。繞射波沿繞射走時(shí)曲線在波形、振幅上變化很大,因此,在相干帶內(nèi)按照反射波成像原理求和得到的成像結(jié)果中,繞射波形與振幅依然存在很大變化。由于繞射響應(yīng)函數(shù)具有非線性特征,因此,疊前偏移數(shù)據(jù)中繞射信息空間相關(guān)性差,難以預(yù)測。

3) 對于斷點(diǎn)處繞射,其波形、振幅變化更為復(fù)雜,按照反射波成像原理成像后,其成像結(jié)果在波形與振幅上存在更大變化,空間相關(guān)性差,更是難以預(yù)測。

因此,在疊前偏移成像數(shù)據(jù)中,地質(zhì)體不連續(xù)的位置均存在繞射波信息,其波形與振幅都有很大的差異,且變化特征為非線性,空間相關(guān)性差難以預(yù)測;而反射波振幅、波形特征穩(wěn)定,空間相關(guān)性強(qiáng),具有可預(yù)測性。

繞射波信息提取存在的主要問題是反射波信息預(yù)測。在成像數(shù)據(jù)繞射點(diǎn)附近,地震同相軸振幅非線性變化,波形存在極性反轉(zhuǎn)等特征,道與道之間不存在空間相關(guān)性;而反射波形、振幅值穩(wěn)定,道與道之間存在很好的空間相關(guān)性。有學(xué)者利用空間相關(guān)函數(shù),驗(yàn)證了信號(hào)可被預(yù)測的類型。

1) 水平連續(xù)無振幅變化同相軸,可被完全預(yù)測,對應(yīng)成像數(shù)據(jù)中光滑連續(xù)反射同相軸。

2) 水平同相軸存在振幅異常時(shí),遠(yuǎn)道空間相關(guān)函數(shù)很小,對預(yù)測沒有貢獻(xiàn),無法被預(yù)測出來,對應(yīng)于成像數(shù)據(jù)中的沉積間斷、小斷層、不整合等不連續(xù)性反射界面。

3) 有些褶皺同相軸中相鄰道的空間相關(guān)性很差,難以預(yù)測。

4) 小尺度傾斜同相軸隨傾角增大,空間相關(guān)函數(shù)相關(guān)性變差,當(dāng)傾角增大至90°時(shí),信號(hào)只位于一道上,此時(shí)無法預(yù)測信號(hào),對應(yīng)于成像域中垂直裂縫。

因此采用空間預(yù)測方法,可以得到反射信號(hào),由成像數(shù)據(jù)減去預(yù)測出的反射信號(hào),就可以得到包含振幅不連續(xù)變化同相軸、斷層面以及裂縫等產(chǎn)生的繞射信息的數(shù)據(jù)。

1.2 反射傾角估計(jì)

1.2.1 平面波破壞濾波與反射傾角估計(jì)

平面波破壞濾波以平面波的形式分解地震數(shù)據(jù),能夠描述反射信息。通常,利用局部平面波微分方程定義平面波破壞濾波器:

(1)

式中:P(t,x)表示地震波場;t為地震波到達(dá)時(shí)間;x為橫向坐標(biāo);σ為局部傾角,可隨時(shí)間和空間變化。微分方程(1)解的一般形式可表示為:

P(t,x)=f(t-σx)

(2)

(2)式為平面波數(shù)學(xué)表達(dá)形式。其中,f(x)為波形函數(shù)。若傾角σ與時(shí)間無關(guān),可將公式(1)轉(zhuǎn)換到頻率域:

(3)

(4)

C(σ)d≈0

(5)

其中,d為向量矩陣,表示地震觀測數(shù)據(jù),在傾角已知的情況下,算子C(σ)為二維濾波器與地震數(shù)據(jù)的褶積形式。

C(σ)=

其中,Pi,j(σi)表示由第i道地震記錄預(yù)測的第j道地震記錄,Si表示地震記錄,I為單位矩陣。由于矩陣算子C(σ)包含傾角信息,可以通過對公式(5)左邊的項(xiàng)進(jìn)行最小二乘運(yùn)算,求得傾角信息。

C′(σk)Δσkd+C(σk)d≈0

(6)

式中:σk為第k道地震記錄的局部傾角;Δσk為第k道地震記錄的傾角差。

利用迭代法求解傾角:

σk+1=σk+Δσk

(7)

1.2.2 反射傾角估計(jì)的正則化方法

由于波場中含有噪聲,并且當(dāng)斷層和交會(huì)邊界存在時(shí),平面波假設(shè)可能不成立,因此直接求解方程(5)可能并不穩(wěn)定,考慮采用Tikhonov正則化技術(shù)。

(8)

其中,r(σ)代表某一反射傾角的地震記錄信息。

式中:L為正則化參數(shù)矩陣。上述Tikhonov正則化技術(shù)的微分算子和差分算子形式分別用公式(9)和公式(10)表示:

(9)

(10)

其中,ni=(n1,n2,…,nP)為邊界?Ω的外法向量,α,β為正則化參數(shù),L1為拉普拉斯算子,L2為差分算子。L2滿足如下公式:

(11)

對拉普拉斯算子離散化可得:

(12)

對差分算子離散化可得:

(13)

1.2.3 最小化模型的求解

方程(8)中Jα(σ)的梯度為:

(14)

其中,

(15)

采用迭代法求解,具體步驟如下:

1) 輸入初始傾角σ0,令k=0;

2) 第k次迭代,直至收斂;

3) 計(jì)算負(fù)梯度sk=-gjα(σk);

5) 更新解:σk+1=Pr(σk+ξsk);

6) 令k=k+1,返回步驟2)。

1.3 繞射波成像處理流程

要想獲得高品質(zhì)的繞射波成像結(jié)果,除了要有準(zhǔn)確的繞射波分離提取技術(shù),前期還需要有精細(xì)配套的時(shí)間域預(yù)處理技術(shù),應(yīng)重點(diǎn)做好微測井約束的層析靜校正及剩余靜校正處理、十字濾波壓制面波等疊前去噪處理、保幅處理、反褶積等一致性處理、規(guī)則化處理、OVT域處理、疊前時(shí)間偏移處理等,為繞射波成像提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),在疊前偏移成像剖面中,地質(zhì)體不連續(xù)的位置均存在繞射波信息,其波形與振幅都有很大變化,且變化特征為非線性,空間相關(guān)性差難以預(yù)測;而反射波振幅、波形特征穩(wěn)定,空間相關(guān)性強(qiáng),具有可預(yù)測性。由此可見,繞射波信息提取的主要任務(wù)是進(jìn)行反射波信息預(yù)測。

通過前文介紹的基于優(yōu)化反演算法的繞射波提取成像方法,利用正則化反演技術(shù)對反射波信息進(jìn)行預(yù)測,精確估計(jì)了反射波傾角,得到反射波信息成像剖面,用疊前偏移成像剖面減去預(yù)測的反射波信息成像剖面,就得到了繞射波信息成像剖面。

繞射波成像處理技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 繞射波成像處理技術(shù)流程

2 數(shù)值模型驗(yàn)證

圖2a所示為加入了縫、洞等地質(zhì)體的速度模型;圖2b為PSTM剖面,剖面中弱能量的繞射波信息完全被反射波強(qiáng)能量覆蓋了。為了得到繞射波成像結(jié)果,采用本文方法得到了反射波傾角場(圖2c);繞射波成像剖面如圖2d所示。圖2d中去除了反射波能量,突出了繞射波信息。

圖2 加入縫、洞等地質(zhì)體的速度模型及其對應(yīng)的各種處理剖面a 速度模型; b PSTM剖面; c 正則化反演方法估計(jì)出的反射波傾角場; d 繞射波成像剖面

模型測試結(jié)果表明,基于優(yōu)化反演的繞射波提取方法能夠很好地去除反射波,突出了隱藏在PSTM剖面中的弱能量繞射波信息以及縫、洞等異常地質(zhì)目標(biāo)體。

3 應(yīng)用實(shí)例

塔河油田奧陶系縫洞型儲(chǔ)層主要表現(xiàn)為典型的串珠地震響應(yīng),曾經(jīng)以強(qiáng)能量、大規(guī)模的串珠儲(chǔ)集體、斷溶體為主要的勘探目標(biāo)。經(jīng)過多年的開發(fā),目前顯而易見的典型儲(chǔ)層少之又少,急需開展弱串珠、小串珠及隱蔽型儲(chǔ)層這3類小縫洞儲(chǔ)層研究。由于這3類儲(chǔ)層的地震反射具有能量弱、尺度小的響應(yīng)特點(diǎn),常規(guī)處理方法得到的反射波剖面難以滿足解釋需求,需要借助繞射波分離及成像技術(shù),提高縫洞體成像精度,凸顯縫洞等地質(zhì)體。

3.1 串珠成像對比

塔河油田奧陶系典型的儲(chǔ)集空間為巖溶洞穴型,一般以廳堂洞、落水洞及大型巖溶管道為主,儲(chǔ)層規(guī)模較大,是油氣富集有利區(qū)。在地震剖面上表現(xiàn)為串珠特征,平面上呈圓形、條帶狀,單個(gè)的溶洞視體積較大。

圖3a和圖3b分別為常規(guī)反射波和繞射波PSTM成像數(shù)據(jù)體振幅變化率屬性平面圖。對比圖3a和圖3b 可以看出,圖3b中斷裂、暗河管道、大小串珠都能被明顯地表征出來,西部NNE向斷溶體刻畫明顯,暗河管道發(fā)育特征及能量相對強(qiáng)弱和洞穴型儲(chǔ)層的串珠特征、能量強(qiáng)弱和串珠的大小規(guī)模均與圖3a具有較好的一致性,圖3b藍(lán)色圓圈內(nèi)的縫洞體異常信息更清晰,表明針對大目標(biāo)地質(zhì)異常體,繞射波分離及成像方法對強(qiáng)能量繞射波的分離、成像合理有效。

圖3 常規(guī)反射波(a)和繞射波(b)PSTM成像數(shù)據(jù)體振幅變化率屬性平面分布

圖4a和圖4b分別顯示了常規(guī)反射波和繞射波PSTM成像數(shù)據(jù)體形成的過某井的十字剖面。對比圖4a和圖4b可以看出,圖4b中的強(qiáng)能量串珠刻畫整體面貌與圖4a基本無差異,但圖4b中串珠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)較圖4a清晰,縫洞體中間部位細(xì)節(jié)豐富,斷裂特征明顯。基巖內(nèi)部局部弱反射異常采用繞射波分離成像后呈現(xiàn)出串珠特征,兩套資料串珠特征對應(yīng)明顯,繞射異常突出,橫向連續(xù)反射波去除較徹底,說明本文方法對凸顯弱繞射波信息具有良好效果。圖4中黑色框和藍(lán)色框?yàn)槔@射波偏移剖面串珠和斷裂改進(jìn)明顯的地方。

圖4 常規(guī)反射波(a)和繞射波(b)PSTM成像數(shù)據(jù)體形成的過某井的十字剖面

3.2 古河道、地下暗河成像對比

古水系在該區(qū)域奧陶系廣泛發(fā)育,由奧陶系頂面橫切古河道位置偏移相干屬性平面分布圖(圖5a)可以看出,平面上整體發(fā)育曲流河、網(wǎng)狀河。由常規(guī)反射波PSTM剖面(圖5b)可見,古河道在地層頂面具有明顯剝蝕特征,上奧陶統(tǒng)厚薄不均,地震剖面上表現(xiàn)為V字形溝谷特征,溝谷內(nèi)部地震響應(yīng)能量較強(qiáng),具備倒三角反射或繞射特征。由繞射波PSTM剖面(圖5c)可見,古河道內(nèi)部相對于周圍地層來看,具有較強(qiáng)的繞射特征,該繞射產(chǎn)生的收斂能量位于河床上、下,產(chǎn)生串珠響應(yīng),串珠主要分布于河床上部,河床下部相對偏小,具有上大下小的特征,這與河道上闊下窄的形態(tài)一致。通過對比橫切古河道的繞射波偏移剖面與常規(guī)反射波偏移剖面可見,兩者的表層河道與周圍地層對比性強(qiáng),特征明顯,且相似性較高,繞射波偏移剖面中連續(xù)的反射波同相軸信息得到了較徹底的去除,古河道的地震異常響應(yīng)更加凸顯。

圖5 橫切古河道位置的常規(guī)反射波與繞射波PSTM剖面對比a 奧陶系頂面偏移相干屬性平面分布; b 常規(guī)反射波PSTM剖面; c 繞射波PSTM剖面

圖6a為奧陶系頂面沿古河道位置偏移相干屬性平面分布圖;圖6b和圖6c分別為對應(yīng)的常規(guī)反射波和繞射波PSTM剖面。受上、下反射波的干擾及壓制,圖6b中古河道底部繞射波部分被淹沒,古河道底界面為正相位特征,頂界面為負(fù)相位特征;圖6c中古河道表現(xiàn)為連續(xù)強(qiáng)能量,底界面清晰、相位連續(xù)、特征明顯,古河道底部為連續(xù)正相位,相對上部能量偏弱。

圖6 沿古河道位置的常規(guī)反射波和繞射波PSTM剖面對比a 奧陶系頂面偏移相干屬性平面分布; b 常規(guī)反射波PSTM剖面; c 繞射波PSTM剖面

根據(jù)現(xiàn)代巖溶模式,地下暗河存在一些與地表連通的縱向通道,一般稱之為直井或落水洞,是地表水系與地下水系貫穿的通道。地下暗河主要的體現(xiàn)形式是振幅屬性在平面上為曲流河、網(wǎng)狀河形態(tài)的強(qiáng)連續(xù)特征,局部不連續(xù),可根據(jù)剖面及平面屬性判定暗河發(fā)育的相對規(guī)模,包括延伸長度、管道直徑等特征。為了探索繞射波成像對地下暗河的刻畫能力,選取了一條強(qiáng)能量、尺度偏大、橫向具有間斷特征的地下暗河進(jìn)行剖析,即分別對常規(guī)反射波和繞射波PSTM剖面進(jìn)行對比分析。

圖7顯示了橫切地下暗河位置的常規(guī)反射波PSTM成像數(shù)據(jù)體振幅變化率平面分布以及9條常規(guī)反射波與繞射波PSTM剖面。對比圖7b和圖7c可以看出,繞射波PSTM剖面河道串珠反射聚焦更好,剖面1,2的能量更加聚焦、形態(tài)更加完整,剖面9地下暗河與風(fēng)化面表層連通現(xiàn)象更加明顯。

圖7 橫切地下暗河位置的常規(guī)反射波PSTM成像數(shù)據(jù)體振幅變化率平面分布(a)以及9條常規(guī)反射波(b)和繞射波(c)PSTM剖面

圖8顯示了沿地下暗河位置的常規(guī)反射波PSTM成像數(shù)據(jù)體振幅變化率平面分布以及常規(guī)反射波和繞射波PSTM剖面。對比圖8b和圖8c可以看出,圖8c中地下暗河的地震響應(yīng)特征為波谷、波峰連續(xù)的波組,比圖8b中地下暗河的特征明顯,可見,繞射波PSTM剖面的地下暗河聚焦程度要高于常規(guī)反射波PSTM剖面;圖8c中地下暗河波組存在4處間斷特征,與圖8a中的間斷特征相對應(yīng)。

圖8 沿地下暗河位置的常規(guī)反射波PSTM成像數(shù)據(jù)體振幅變化率平面分布(a)以及常規(guī)反射波(b)和繞射波(c)PSTM剖面

基于繞射波PSTM數(shù)據(jù)體對該暗河的研究認(rèn)為,該暗河發(fā)育于一間房組上部,距離一間房組頂面約20～50m,北西及東西走向,中間彎曲明顯,多條橫切河道的地震剖面表現(xiàn)為亮串珠特征,沿河道走向的剖面有一條連續(xù)強(qiáng)反射同相軸。另外,基于繞射波PSTM數(shù)據(jù)體可開展暗河尤其是小尺度暗河的識(shí)別,以及河道局部充填程度研究。

3.3 斷裂成像對比

圖9a是常規(guī)反射波PSTM數(shù)據(jù)體云質(zhì)灰?guī)r頂面沿層相干屬性平面圖。該區(qū)東部及西部主要發(fā)育北東、北西向斷層,斷裂發(fā)育于奧陶系與震旦系之間,是該區(qū)主要的中、大級別斷裂帶;中部主要發(fā)育次級小斷裂,以北西向?yàn)橹?發(fā)育于中下奧陶統(tǒng)內(nèi)幕,延伸長度及斷距較小,平行分布于北東及北西向主干斷裂之間,整體溶蝕程度偏低,個(gè)別斷裂特征在相干屬性體上較為清晰。

圖9b是繞射波PSTM數(shù)據(jù)體云質(zhì)灰?guī)r頂面沿層相干屬性平面圖。與圖9a相比,繞射能量條帶特征明顯,某井周圍強(qiáng)能量團(tuán)與全方位地震資料一致;主干斷裂刻畫清晰,中部北西向斷裂約見到3條次級斷裂,繞射信息能夠體現(xiàn)整體斷裂分布,與常規(guī)反射波資料一致性較好。由于反射波去除之后,繞射波信息得到了凸顯,弱能量散射信息規(guī)律性不強(qiáng),整體相干背景較亂,但強(qiáng)能量河道及串珠基本能被識(shí)別,也能較好地體現(xiàn)斷裂帶特征。

圖9 常規(guī)反射波(a)與繞射波(b)PSTM數(shù)據(jù)體云質(zhì)灰?guī)r頂面沿層相干屬性平面分布

3.4 風(fēng)化殼巖溶成像對比

本區(qū)中下奧陶統(tǒng)頂面經(jīng)過表生巖溶作用,發(fā)育復(fù)雜的地表水系及巖溶小縫洞儲(chǔ)層,表現(xiàn)為連續(xù)強(qiáng)能量紅波谷特征,主要分布于上奧陶統(tǒng)剝蝕區(qū),上覆碎屑巖地層與下伏碳酸鹽巖地層形成強(qiáng)反射阻抗界面。本區(qū)局部區(qū)域發(fā)育該類特征地層,地震剖面局部存在復(fù)合波或者具有內(nèi)部雜亂性特征。對比常規(guī)反射波偏移剖面(圖10a)與繞射波偏移剖面(圖10b)可見,常規(guī)反射波偏移剖面串珠特征與繞射點(diǎn)具有對應(yīng)關(guān)系,反映了風(fēng)化殼附近發(fā)育一定程度的地震繞射異常,揭示了更多的縫洞體等異常信息。

圖10 常規(guī)反射波(a)與繞射波(b)偏移剖面

通過對繞射波提取及成像處理的研究,以及與常規(guī)反射波PSTM剖面的對比分析認(rèn)為,常規(guī)反射波成像剖面中存在微弱的地震異常;繞射波提取及成像剖面對儲(chǔ)層信息刻畫更清晰,改善了奧陶系縫洞型儲(chǔ)層成像精度,凸顯串珠、河道、斷裂及紅波谷內(nèi)部異常等地質(zhì)目標(biāo),為后續(xù)地震資料解釋和認(rèn)識(shí)提供了新的數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1) 本文介紹了基于優(yōu)化反演的繞射波提取成像技術(shù),優(yōu)化繞射波分離算法可用于提高小規(guī)?？p洞儲(chǔ)層的預(yù)測精度與可靠性,在碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層的精細(xì)成像方面具有一定的優(yōu)勢,以適應(yīng)地層構(gòu)造相對復(fù)雜的情況下,提高小尺度、隱蔽型碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)層的預(yù)測精度。

2) 該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用及對比分析繞射波與常規(guī)反射波的偏移成像剖面認(rèn)為,本文方法對連續(xù)界面反射波的壓制有助于凸現(xiàn)奧陶系碳酸鹽巖小規(guī)?？p洞儲(chǔ)層的繞射信息,將繞射波分離出來單獨(dú)成像的結(jié)果能夠更清楚地反映小型縫洞儲(chǔ)集體,奧陶系風(fēng)化面成像清楚,奧陶系內(nèi)幕異常信息豐富,串珠歸位準(zhǔn)確,提高了小尺度縫洞型儲(chǔ)層及低序級斷裂的成像精度,有利于刻畫古河道、地下暗河,提高縫洞型儲(chǔ)層的預(yù)測能力和油氣藏識(shí)別能力,有利于開展奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測,為后續(xù)開展繞射波成像結(jié)果解釋研究提供較為理想的基礎(chǔ)資料。