滿紅霞 周夏麗 張 媛 張 敏

(東方地球物理公司研究院長(zhǎng)慶分院， 西安 710021)

鄂爾多斯盆地西南緣奧陶系礁灘相地震資料處理技術(shù)

滿紅霞 周夏麗 張 媛 張 敏

(東方地球物理公司研究院長(zhǎng)慶分院， 西安 710021)

鄂爾多斯盆地西南緣地表?xiàng)l件相對(duì)復(fù)雜，黃土直測(cè)線品質(zhì)較差，靜校正問(wèn)題突出，信噪比低，干擾波類型多樣，地震勘探精度受到嚴(yán)重制約。針對(duì)這些問(wèn)題，從綜合靜校正、疊前保幅去噪、地表一致性振幅處理、井控反褶積處理和疊前時(shí)間偏移處理等關(guān)鍵技術(shù)角度展開(kāi)研究?？偨Y(jié)地震資料處理總體思路，以保真、保幅、保低頻處理為核心，加強(qiáng)靜校正攻關(guān)，做好偏移成像處理，有效識(shí)別奧陶系礁灘相反射。對(duì)老資料重新處理，使得地震剖面品質(zhì)得到有效提高，滿足該地區(qū)油氣勘探的基本需求。

鄂爾多斯盆地； 地震資料； 信噪比； 靜校正； 疊前保幅去噪

鄂爾多斯盆地西南緣奧陶紀(jì)處于華北地臺(tái)南緣與秦嶺海槽之間的斜坡過(guò)渡帶。地震及鉆井勘探成果揭示，臺(tái)緣斜坡帶奧陶系沉積厚度較大，地層向南增厚的特征明顯，臺(tái)緣帶發(fā)育礁灘沉積[1]。研究區(qū)位于中央古隆起南側(cè)，構(gòu)造位置處于渭北隆起西段，勘探面積41 000 km2，勘探程度低[2-3]。其中麟游地區(qū)溝中彎線地震資料品質(zhì)總體較好，基本能滿足構(gòu)造解釋的需求，但黃土直測(cè)線部分剖面品質(zhì)相對(duì)較差，構(gòu)造形態(tài)刻畫(huà)不清晰，奧陶系內(nèi)幕反射成像精度低，難以滿足解釋需求，制約了地質(zhì)目標(biāo)的整體評(píng)價(jià)[4]。之前采用了常規(guī)疊加處理和疊后時(shí)間偏移處理，偏移效果有待改進(jìn)。此外，低頻有效信息保護(hù)力度不夠，波組特征不清楚，需要進(jìn)一步提高成像精度。

1 地震資料處理難點(diǎn)

(1) 靜校正分析。研究區(qū)地表主要為黃土覆蓋，海拔為800～1 400 m，高程起伏劇烈；但溝內(nèi)高程變化平緩，黃土覆蓋層較薄，低降速帶厚度變化不大，近地表結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，靜校正問(wèn)題不突出(見(jiàn)圖1)。

黃土塬區(qū)高程起伏劇烈，表層黃土巨厚，低降速層橫向變化大，單炮初至扭曲嚴(yán)重，基本看不到連續(xù)的同相軸反射，初疊剖面不成像，靜校正問(wèn)題嚴(yán)重(見(jiàn)圖2)。

(2) 干擾波分析。受地震地質(zhì)條件影響，研究區(qū)干擾波非常發(fā)育，噪音類型多，噪音重，主要發(fā)育的噪音有近炮點(diǎn)強(qiáng)能量、三角區(qū)面波與淺層折射，面波能量強(qiáng)，頻散較嚴(yán)重，淺層折射波速度為4 200～5 000 ms，線性干擾速度為300～1 800 ms。

(3) 頻譜分析。從單炮及疊加剖面頻率掃描可以看出，本區(qū)資料頻譜范圍為6～50 Hz，有效反射頻譜集中在8～46 Hz。其中，16～32 Hz有效波能量最強(qiáng)，6 Hz以下主要為噪音。

2 處理方法及參數(shù)

以?shī)W陶系地層分布、構(gòu)造形態(tài)刻畫(huà)及礁灘體刻畫(huà)為目標(biāo)，以保真、保幅處理為核心，加強(qiáng)靜校正攻關(guān)，刻畫(huà)礁灘體基本分布范圍，指導(dǎo)偏移成像過(guò)程，有效識(shí)別奧陶系礁灘相反射，開(kāi)展復(fù)雜奧陶系礁灘相碳酸巖地震資料處理技術(shù)研究。根據(jù)原始資料特點(diǎn)分析及關(guān)鍵處理環(huán)節(jié)參數(shù)試驗(yàn)，結(jié)合了處理解釋一體化綜合分析方法[5]，采用以下關(guān)鍵技術(shù)：綜合靜校正技術(shù)；疊前保真、保幅去噪技術(shù)；地表一致性振幅處理技術(shù)；井控反褶積處理技術(shù)；疊前時(shí)間偏移技術(shù)。

2.1 綜合靜校正技術(shù)

結(jié)合該區(qū)靜校正實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析對(duì)比，認(rèn)為層析反演靜校正法在該區(qū)的應(yīng)用效果較顯著。渭北黃土塬地區(qū)，地貌類型多樣，地表地質(zhì)條件較為復(fù)雜，黃土塬黃土覆蓋層較厚，低降速層較厚，高程變化大，溝內(nèi)局部老地層出露，溝塬連接處近地表結(jié)構(gòu)變化大，給野外靜校正計(jì)算帶來(lái)困難，嚴(yán)重影響地震資料成像精度及準(zhǔn)確落實(shí)小幅度構(gòu)造。在薄黃土塬區(qū)及溝內(nèi)與溝塬連接處，采用層析反演靜校正方法比采用常規(guī)靜校正方法的效果更好。

圖1 溝中彎線典型單炮記錄

圖2 黃土直測(cè)線典型單炮記錄

層析反演靜校正方法是基于波動(dòng)方程的快速步進(jìn)波前追蹤技術(shù)及非線性反演算法，可根據(jù)記錄的初至拾取時(shí)間建立一個(gè)初始慢度模型，運(yùn)用射線追蹤方法計(jì)算理論走時(shí)，通過(guò)空間面元分割及多次迭代在每個(gè)面元中確定理論走時(shí)與觀測(cè)走時(shí)的殘差量。如果殘差量大于預(yù)先給定的誤差級(jí)別，則對(duì)慢度模型進(jìn)行修改，重復(fù)上述步驟一直到殘差量小于預(yù)先給定的誤差級(jí)別為止。

在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)全區(qū)高程分布特點(diǎn)，選取了合理的基準(zhǔn)面(高程1 400 m)，對(duì)所有測(cè)線以統(tǒng)一的基準(zhǔn)面、網(wǎng)格、高速頂面、替換速度(3 000 ms)進(jìn)行靜校正計(jì)算，確保最終的地震剖面產(chǎn)狀合理、成像精度高、測(cè)線交點(diǎn)閉合。

局部地區(qū)層析靜校正方法無(wú)法很好地解決高頻成像問(wèn)題。為此，可利用多種靜校正方法將成像統(tǒng)一分解為低頻分量和高頻分量，再根據(jù)疊加數(shù)據(jù)體成像品質(zhì)，選取各自靜校正量成像較好的區(qū)域進(jìn)行高頻融合，提升目的層整體成像品質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化完善剩余靜校正方法，通過(guò)多次迭代后，剩余靜校正的應(yīng)用效果更加顯著。

2.2 疊前保真、保幅去噪技術(shù)

研究區(qū)原始資料噪音發(fā)育，噪音類型多，主要包括面波、淺層折射、線性噪音、近炮點(diǎn)強(qiáng)能量及工業(yè)干擾等。采用GeoEast地滾波自適應(yīng)壓制方法及相干噪聲壓制技術(shù)對(duì)面波及折射波、多次折射波進(jìn)行壓制。地滾波自適應(yīng)壓制方法的主要原理是，根據(jù)地滾波頻率范圍低、視速度低、能量強(qiáng)、同相軸大致表現(xiàn)為直線等特征，利用頻帶分解、K-L變換本征濾波、自適應(yīng)衰減等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地滾波的自適應(yīng)壓制。相干噪聲壓制技術(shù)，基于相干干擾具有線性同相軸以及干擾波視速度與有效波視速度有差別等特點(diǎn)，采用逐道搜索、壓制的策略，適應(yīng)線性噪聲同相軸的變化，克服了其他如F-K、τ-p法壓制線性噪聲的弱點(diǎn)，避免了記錄上出現(xiàn)蚯蚓化現(xiàn)象，取得了很好的去噪效果。

2.3 地表一致性振幅處理技術(shù)

研究區(qū)近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜且橫向變化大，導(dǎo)致地震波能量在縱橫向吸收嚴(yán)重，且吸收程度不同，地震資料振幅在時(shí)間方向上、空間方向上不均勻。采用球面擴(kuò)散補(bǔ)償、地表一致性振幅補(bǔ)償技術(shù)可消除近地表對(duì)振幅信息的影響。

球面擴(kuò)散補(bǔ)償可補(bǔ)償球面波傳播過(guò)程中的能量衰減，恢復(fù)地層真正的振幅響應(yīng)特征，同時(shí)滿足反褶積處理的要求。當(dāng)入射角較小時(shí)，通常采用函數(shù)ceof(t)=V2V02*t100進(jìn)行補(bǔ)償，其中V是均方根速度，V0是初始速度，t是時(shí)間?？梢哉J(rèn)為V0是一個(gè)常數(shù)，因此公式可以寫(xiě)成ceof(t)=A*V2*t；其中，A是一個(gè)常數(shù)，即補(bǔ)償函數(shù)是一個(gè)與均方根速度、時(shí)間有關(guān)的函數(shù)。

地表一致性振幅補(bǔ)償可用于補(bǔ)償由于近地表激發(fā)和接收因素不同而引起的接收道能量差異，是基于統(tǒng)計(jì)原理的補(bǔ)償。在給定的時(shí)窗內(nèi)，求得每道自相關(guān)零點(diǎn)振幅值，然后進(jìn)行地表一致性分解，求得各炮點(diǎn)、接收點(diǎn)和炮檢距的振幅補(bǔ)償分量，進(jìn)而求出地震道的補(bǔ)償系數(shù)，用于對(duì)地震道進(jìn)行補(bǔ)償。

在實(shí)際應(yīng)用中，球面擴(kuò)散補(bǔ)償前的單炮記錄進(jìn)行了基準(zhǔn)面校正，均方根速度的基準(zhǔn)面與基準(zhǔn)面校正的基準(zhǔn)面必須一致。用于地表一致性振幅補(bǔ)償算子統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)應(yīng)該進(jìn)行了球面擴(kuò)散補(bǔ)償和噪聲壓制，統(tǒng)計(jì)時(shí)窗應(yīng)該包含主要的目的層，且時(shí)窗內(nèi)噪聲水平較一致，以動(dòng)校正數(shù)據(jù)為宜，以確保振幅統(tǒng)計(jì)的合理性。通過(guò)振幅處理前后單炮和剖面對(duì)比，可以看出，振幅在縱向上得到有效補(bǔ)償，在橫向上一致性更好，有效地消除了近地表的影響(見(jiàn)圖3、圖4)。

圖3 球面擴(kuò)散補(bǔ)償前(左)后(右)剖面效果

2.4 井控反褶積處理技術(shù)

研究區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜，近地表地震波的頻率、振幅吸收嚴(yán)重，地震子波縱向衰減嚴(yán)重，橫向一致性差，地震資料頻寬較窄，主頻和分辨率較低。目標(biāo)層段奧陶系內(nèi)部巖性組合復(fù)雜，物性不均勻，橫向變化大，保真并提升分辨率是關(guān)鍵。

表層條件對(duì)地震波的影響是一種濾波作用，不僅造成時(shí)間上的延遲，而且對(duì)波的振幅與相位特性均有影響。近地表?xiàng)l件差異大，從而造成地震子波的差異，通過(guò)地表一致性反褶積可以消除這種影響。采用地表一致性反褶積，在一個(gè)流程中同時(shí)進(jìn)行地表一致性振幅補(bǔ)償和地表一致性反褶積處理，免去了常規(guī)地表一致性振幅補(bǔ)償?shù)臅r(shí)波穩(wěn)定的假設(shè)以及常規(guī)地表一致性反褶積振幅相對(duì)均衡的假設(shè)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)更加方便。通過(guò)井資料約束反褶積參數(shù)的選取，使得反褶積處理結(jié)果更加真實(shí)可靠。從反褶積前后疊加剖面及炮統(tǒng)計(jì)自相關(guān)剖面峰值振幅統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，反褶積后子波一致性較好，剖面信噪比得以提高。經(jīng)過(guò)地表一致性反褶積處理后單炮與疊加剖面頻譜得到有效拓寬，頻率一致性得到加強(qiáng)。

圖4 地表一致性振幅補(bǔ)償前(左)后(右)剖面效果

2.5 疊前時(shí)間偏移處理技術(shù)

研究區(qū)地質(zhì)目標(biāo)奧陶系礁灘相構(gòu)造復(fù)雜，繞射波發(fā)育，波場(chǎng)雜亂，礁灘相形態(tài)反映不清晰。常規(guī)的疊加及疊后偏移縱橫向分辨率低，波場(chǎng)歸位不準(zhǔn)確。采用Kirchhoff積分疊前時(shí)間偏移方法，偏移后數(shù)據(jù)的成像精度更高，能使繞射波收斂、反射波準(zhǔn)確歸位，有利于準(zhǔn)確識(shí)別礁灘相反射。

運(yùn)用kirchhoff積分疊前時(shí)間偏移方法，對(duì)空間和時(shí)間上離散輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行繞射求和：

第一步，將共炮點(diǎn)道集記錄從接收點(diǎn)上向地下外推。外推時(shí)應(yīng)先確定本道集可能產(chǎn)生反射波的地下空間范圍，該范圍可以根據(jù)傾角、記錄長(zhǎng)度和道集的水平范圍來(lái)估算。這個(gè)過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)估算偏移孔徑的反過(guò)程。

第二步，計(jì)算從炮點(diǎn)到地下R(x，z)點(diǎn)的地震波入射射線的走時(shí)td?？梢杂镁礁俣萔rms去除炮點(diǎn)至地下R(x，z)點(diǎn)的距離，近似求出td，將td到U(x，y，z，t)的延拓記錄對(duì)應(yīng)時(shí)刻取出波場(chǎng)值作為該點(diǎn)的成像值。

第三步，將所有深度點(diǎn)上的延拓波場(chǎng)都如前述步驟那樣提取成像值，組成偏移剖面，完成一個(gè)炮道集的Kirchhoff積分法偏移。

第四步，針對(duì)所有炮道集記錄完成上述處理，按照地面點(diǎn)相重合的記錄相疊加原則進(jìn)行疊加，即完成疊前時(shí)間偏移。

由測(cè)線疊加和疊前時(shí)間偏移剖面對(duì)比效果可以看出，偏移后剖面成像精度更高，繞射波收斂、反射波準(zhǔn)確歸位，礁灘相反射特征更加清楚。

3 應(yīng)用效果

重新處理成果剖面后，淺中深層構(gòu)造特征合理，波組關(guān)系正確，地層接觸關(guān)系明確。與之前成果相比，新資料整體信噪比有所提高，波組特征清晰(見(jiàn)圖5)。淺層構(gòu)造形態(tài)更加真實(shí)合理，構(gòu)造細(xì)節(jié)清楚，層間細(xì)節(jié)突出，礁灘體邊界特征更明顯(見(jiàn)圖6)。

圖5 新(上)老(下)資料偏移剖面對(duì)比(一)

圖6 新(上)老(下)資料偏移剖面對(duì)比(二)

4 結(jié) 語(yǔ)

本次研究對(duì)300 km二維地震老資料進(jìn)行了重新處理：以保幅處理為核心，強(qiáng)化靜校正技術(shù)，消除近地表影響；強(qiáng)化了疊前保真、保幅去噪處理效果，以提升剖面品質(zhì)；強(qiáng)化了疊前時(shí)間偏移處理效果，以提高奧陶系內(nèi)幕成像精度，資料品質(zhì)提升明顯。對(duì)盆地西南緣地區(qū)老資料的重新處理解釋，以?shī)W陶系地層分布、構(gòu)造形態(tài)刻畫(huà)及礁灘體刻畫(huà)為目標(biāo)，采用了綜合靜校正技術(shù)、疊前保真保幅去噪技術(shù)、地表一致性振幅處理技術(shù)、井控寬頻處理技術(shù)及疊前時(shí)間偏移處理技術(shù)，以及模型正演及古地貌恢復(fù)等解釋技術(shù)手段，通過(guò)處理解釋一體化技術(shù)攻關(guān)與地震地質(zhì)一體化綜合分析，開(kāi)展奧陶系碳酸鹽巖礁灘相目標(biāo)研究。通過(guò)研究取得以下認(rèn)識(shí)：(1) 采用多方法高低頻融合靜校正技術(shù)，能有效解決研究區(qū)靜校正成像及閉合問(wèn)題；(2) 通過(guò)疊前多域保真去噪處理及精細(xì)疊前時(shí)間偏移處理，深層成像的精度得到提升。

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Seismic Reflection Processing Technique of Ordovician Reef Flat Facies in the Southwestern Margin of Ordos Basin

MANHongxiaZHOUXialiZHANGYuanZHANGMin

(Changqing Branch, Research Institute of BGP, Xi′an 710021, China)

The surface condition of southwestern margin of Ordos Basin is relatively complex, such as poor quality of Loess straight line, prominent static correction problem, low signal to noise ratio and various interference wave types, so the seismic exploration accuracy is severely restricted. Therefore, the key technologies, such as comprehensive static correction, pre stack amplitude preserving denoising, surface consistent amplitude processing, well controlled deconvolution and pre stack time migration processing, are studied. The paper takes the fidelity amplitude and low frequency processing as the core, strengthening the research of static correction, the migration imaging of seismic data processing, to realize the general idea of effective identification of Ordovician reef beach facies reflection. Based on dealing with the former data, the quality of seismic profile data is improved effectively, which can meet the basic needs of oil and gas exploration in the area.

Ordos Basin; seismic data; S/N ratio; static correction; pre stack amplitude preserving denoising

2017-03-11

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“鄂爾多斯盆地大型巖性地層油氣勘探開(kāi)發(fā)示范工程”(2008ZX05044)

滿紅霞(1976 — )，女，黑龍江省七臺(tái)河市人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榈卣鹳Y料處理。

P631

A

1673-1980(2017)04-0054-05