Kirchhoff叠前时间偏移技术在页岩气地震勘探中的应用——以四川盆地綦江地区页岩气为例

刘治红，李志红 （中石化石油工程地球物理公司胜利分公司，山东 东营 257100）

Kirchhoff叠前时间偏移技术在页岩气地震勘探中的应用
——以四川盆地綦江地区页岩气为例

刘治红，李志红 （中石化石油工程地球物理公司胜利分公司，山东 东营 257100）

四川盆地綦江地区页岩气资源丰富，但构造非常复杂。详细分析了Kirchhoff叠前时间偏移处理技术中的关键参数 （偏移孔径、偏移倾角、偏移距分组等）对复杂构造成像的影响，并进行叠前时间偏移和叠后时间偏移的对比。分析结果表明，叠前时间偏移处理结果包含了更加丰富的地震信息，深层复杂构造成像、断层及断点空间位置更加合理，能够较好地落实构造，反映其不整合及各种不同沉积结构的地质现象。

页岩气勘探；层析静校正；叠前时间偏移；纂江地区

綦江地区位于四川盆地川东褶皱带，区内从晚震旦世开始到侏罗纪，除晚志留世到早石炭世外，其他各时代地层发育较齐全；区域构造比较复杂，跨越多个高陡构造，主要目的层寒武系牛蹄塘组、奥陶系五峰组～志留系龙马溪组以及二叠系龙潭组埋深变化剧烈。从以往采集的地震资料来看，自奥陶系到三叠系都存在良好的波阻抗界面，可获得连续性较好的反射波组；陆相地层三叠系须家河组及侏罗系沙溪庙组反射条件也较好，但主要目的层之一的海相地层寒武系顶面不清楚，并且在接近高陡构造及灰岩区的地质构造复杂，断层发育，地层倾角变化大 （最大地层倾角达70°），对地震波的传播影响较大，波场比较复杂，特别是构造高陡部位，反射界面褶皱严重，反射系数极不稳定，信噪比低，连续性变差，成像困难。

叠后时间偏移是基于地下为水平层状介质、剖面为自激自收的假设条件的，而实际地下反射界面并不满足理论假设条件，尤其对于倾斜地层，动校正叠加更是无法满足CRP（共反射点）叠加，故叠后时间偏移技术不能解决复杂构造问题。而叠前时间偏移技术是解决构造复杂、速度横向变化不太剧烈地区成像的一种有效手段［1］。笔者在四川盆地綦江地区二维地震资料处理中，应用Kirchhoff叠前时间偏移处理技术，提高了成像精度，成果剖面构造清楚，断点可靠。

1 基于波动方程积分解的Kirchhoff叠前时间偏移原理

目前，影响叠前时间偏移成像效果的2个关键因素分别为偏移方法和偏移速度。而叠前时间偏移既可使速度分析和偏移成像同时进行，又可通过偏移速度分析，对速度模型不断修改，保障叠前时间偏移的质量。其思路为：①利用叠后偏移成果或老剖面的解释层位，利用叠加速度或RMS（均方根）速度建立初始速度模型，基于CSP（共炮点）道集拉平的方法，得到一个较为准确的区域速度模型；②应用百分比扫描技术和剩余速度分析技术，进一步提高局部速度估算精度，但该步骤实际上需要进行若干次迭代，以获得最佳偏移成像，并更好地反映局部细微地质现象。

针对研究区的地表特点，成像处理是在浮动基准面上进行的。如图1所示，其中R和S分别表示检波点和炮点，Xr和Xs分别为检波点和炮点离共中心点的垂直距离，t0r和t0s分别为检波点和炮点的t0反射时间，trd和tsd分别是检波点和炮点到最终基准面的校正时间。当tsd和trd较小时，即地表比较平坦时，该误差可以忽略；当地表起伏较大，必须考虑tsd和trd对走时的影响，Kirchhoff叠前时间偏移能够比较准确地计算炮点、检波点的走时，较好地解决复杂地表偏移成像。其优点为：①地震走时计算更准确；②可直接利用DMO（倾角时差）叠加速度场作为偏移的初始速度场；③便于进行各种偏移速度分析，最终偏移速度场是RMS速度场，为以后各种解释工作提供方便；④既可输出在浮动基准面上的CRP道集，也可输出在最终基准面上的CRP道集。

图1 浮动基准面叠前时间偏移示意图

2 叠前时间偏移的数据准备

高信噪比、正确的静校正处理和合理能量关系的保持是做好叠前时间偏移的关键［2］。研究区地表起伏较大，海拔高度为150～1300m，原始地震资料记录中，面波、多次折射波等线性干扰严重，机械干扰发育，地震资料的信噪比低，并且广泛分布在目的层。因此，重点要针对静校正、振幅恢复与补偿、叠前去噪、子波处理与速度分析等做基础处理。

2.1 层析静校正

层析静校正因没有速度界面的假设条件，更适合于地表横向速度变化剧烈、高速层出露的情况；同时，层析静校正更依赖于初至拾取和初始浅地表速度－深度模型的建立。对比分析认为，层析静校正后的地震资料反射波连续，叠加成像信噪比高 （图2）。

图2 层析静校正前 （a）、后 （b）对比

2.2 叠前去噪

叠前偏移对噪声比较敏感，有放大噪声的作用。因此，做好叠前去噪是后续处理的基础［3］，需采取多种手段提高信噪比。笔者针对研究区线性干扰发育强的特点，采用f-x域 （频率－时间域）二维相干噪声衰减技术进行压制；针对异常振幅和固定机械干扰，利用区域异常振幅衰减技术对干扰进行甄别；针对高压线干扰，根据其干扰频率和振幅能量与有效信号的差异，进行压制处理。经过噪声衰减后的叠加剖面，信噪比在得到显著提高同时，有效信号也获得较好保护 （图3）。

2.3 子波处理

为提高地震资料的分辨率，采用地表一致性预测反褶积，进行反褶积方法、间距、算子长度和白噪系数的测试，在参数和方法的选择过程中以获得目的层位的反射连续性和波组特征加强为目标，满足构造解释和岩性解释的需要。图4为反褶积前、后的单炮显示，可以看出，采用地表一致性预测反褶积后，在保持一定信噪比的基础上，提高了分辨率，并且还具有波形一致性校正的作用。

图3 噪声衰减前、后叠加对比

图4 反褶积前 （a）、后 （b）单炮显示

2.4 速度分析与剩余静校正迭代

速度直接影响叠加及剩余静校正的效果以及偏移成像的准确性［4］。在地震资料处理过程中，一方面，利用速度扫描叠加剖面来分析低信噪比和不明确地质现象的成像，最终选取最合理速度；另一方面，充分利用速度扫描叠加段剖面，交互道集动校正，相关能量速度谱，控制速度的拾取。利用速度分析与剩余静校正反复迭代，既消除了静校正对速度的影响，提高速度分析的进度，又使得叠加数据体保持了较好的波组特征，剖面信噪比明显改善 （图5）。

图5 速度分析与剩余校正前 （a）、后 （b）单炮显示

3 叠前时间偏移关键参数选取

3.1 速度模型重建

叠前数据资料处理时，对研究区进行了非常精细的速度分析工作，并且做了DMO分析，尽量使DMO速度变化趋势与叠加剖面相符合，利用DMO叠加速度作为叠前时间偏移的初始速度能够正确地指导以后速度解释的走向。经过初次叠前偏移后，对CRP道集进行速度分析，拾取各层位RMS速度，通过道集的拉平效果来确定速度的合理性，如果没能拉平，继续调整速度。最后，利用分析后的速度以不同的百分比进行偏移扫描，对不同百分百偏移成果进行筛选，选取出相对合理的速度重新组合，形成新的速度模型，再进行偏移，反复迭代，直至最佳。

3.2 偏移距分组

在地形复杂、环境恶劣和人类活动密集区域，炮点分布极不均匀，导致偏移距不同范围的覆盖次数均不收敛。对相同偏移距的道进行叠加，同一偏移距的空道控制在20%以内，使每一个CMP（共中心点）道集内偏移距分布尽量均匀，最终采用的增量为150m。

3.3 偏移孔径和偏移倾角

偏移孔径是指用于偏移成像的地震资料分布范围，在给出高精度的速度分布规律后，叠前时间偏移的品质主要取决于格林函数计算精度、加权函数和偏移孔径的选取［5］。研究区浅层陡倾角挤压式构造带复杂，断层发育，而目的层又分布于三叠系到寒武系之间，通过测试，全区选用70°的偏移倾角和7000m的偏移孔径。

4 应用效果

经过对叠后时间偏移和叠前时间偏移资料 （图6）对比分析认为，叠前时间偏移无论在波组特征、断点清晰程度、地层归位准确度上都具有明显的优势。对叠前时间偏移数据进行分析，在白垩系到三叠系之间 （1.4s左右）的频宽达到了5～50Hz，视主频为40Hz；二叠系到志留系之间 （2.0s左右）的频宽是5～55Hz，视主频为35Hz。叠前时间偏移与叠后时间偏移相比较而言，志留系～三叠系地震反射波场更齐全、连续性更好、资料整体信噪比更高、易于对比追踪，对该地层页岩气的研究更加有利。

图6 叠后偏移 （a）与叠前偏移 （b）对比

5 结语

Kirchoff叠前时间偏移在四川盆地綦江地区页岩气勘探的应用效果显示，叠前时间偏移相比叠后时间偏移具有突出的特点。Kirchoff叠前时间偏移技术解决了CMP道集大倾角共反射点散射问题，即解决了复杂断块、陡倾角构造地震精确成像问题，能大大提高速度分析精度和最终偏移成像的精度，提高岩性预测和含油气性预测的精度，是提高勘探成功率、降低勘探开发风险的主导技术。

［1］马在田 .地震成像技术 ［M］.北京：石油工业出版社，1989.

［2］王锡文，秦广胜，刘向东，等 .叠前时间偏移技术在中原复杂断块区的应用 ［J］.地球物理学进展，2005，20（4）：1092～1098.

［3］张颍 .三维地震叠前时间偏移处理技术应用与展望 ［J］.石油勘探与开发，2006，33（5）：536～554.

［4］马丽娟，郑和荣，陈霞，等 .隐蔽油气藏地震预测技术新进展 ［J］.地球物理学进展，2007，22（1）：294～300.

［5］徐升，杨长春，刘洪，等 .射线追踪的微变网格方法 ［J］.地球物理学报，1996，39（1）：97～102.

［编辑］ 龚丹

Application of Kirchhoff Pre-stack Time Migration Technology in Seismic Exploration for Shale Gas——By Taking Shale Gas in Qijiang Area in Sichuan Basin for Example

LIU Zhihong，LI Zhihong （First Author' s Address：Shengli Branch of Geophysical Company，SINOPEC，Dongying257100，Shandong，China）

Shale oil and gas were rich in Qijiang Area of Sichuan Basin，but its structure was very complex.The effect of key technical parameters（offset aperture，offset angle，offset grouping，etc）of the Kirchhoff prestack time migration processing on the complex structure imaging were analyzed，the prestack time migration and post-stack time migration were compared.The result shows that prestack time migration results include more rich seismic information，deep and complex structure imaging and spatial location of faults and break are more rational，they can better implement the structure and reflect its unconformity and geologiacal phenomena of various sedimentary structures.

shale gas exploration；tomostatic correction；pre-stack time migration；Qijiang Area

P631.44

A

1000-9752（2014）12-0086-04

2014-04-24

刘治红 （1974-），男，1997年江汉石油学院毕业，高级工程师，长期从事地震资料处理技术研究工作。