沙漠地区弱反射地震资料处理成像技术研究

2016-08-24刘剑鹰李平和张正立张绍华

石油地质与工程 2016年4期

关键词：深层剖面校正

刘剑鹰，李平和，张正立，张绍华

(1.中国石化华北油气分公司石油工程监督中心，河南郑州 450006；2. 中国石化河南油田分公司物探研究院)

沙漠地区弱反射地震资料处理成像技术研究

刘剑鹰1，李平和2，张正立2，张绍华2

(1.中国石化华北油气分公司石油工程监督中心，河南郑州 450006；2. 中国石化河南油田分公司物探研究院)

沙漠地区地表地质条件复杂、沙丘连绵起伏、高差巨大，表层地震激发、接收条件极差，造成野外采集得到的地震资料信噪比很低，成像困难。以塔里木盆地卡塔克2、3区块为例进行了干扰波分析，包括单炮记录品质分析以及弱反射层成像速度特点分析。采用层析静校正技术、多参数约束叠前去噪技术、高精度速度分析等方法可以提高弱反射地层成像质量，剖面浅、中、深层反射波组齐全，奥陶系内幕反射资料信息丰富，反映了研究区的地质结构特征。

塔里木盆地；弱反射成像；层析静校正；叠前去噪；速度分析

塔里木盆地卡塔克2、3区块位于塔克拉玛干沙漠腹地，地表主要为干燥沙漠，流动性强。地形大致呈东南高西北低的趋势，海拔为1 050～1 250 m。沙丘多以垄状呈西南-东北向展布，局部呈蜂窝状、垄状复合型沙垄和沙山，相对高差一般为10～70 m，最高可达80 m以上，表层主要为3层结构，低速层速度为320～400 m/s，降速层速度为500～900 m/s,高速层速度为1 600～1 800 m/s。区内低速层厚度随地表起伏变化较大，一般为4～50 m，低洼地带低速层厚度一般为4～10 m。局部高大沙丘处可达到80 m以上。高速层顶界面与潜水面基本吻合。

已有的地震资料品质[1]，从石炭系至泥盆系、志留系、奥陶系各个层系，反射波信噪比较高，连续性中等，可连续追踪，总体资料品质中等，多数属于Ⅱ～Ⅲ类资料，对上奥陶统内部信息及地质属性难以进行评价分析。石炭系以下主要目的层的反射波主频由上至下呈递减的趋势[2]，T74反射波组的主频约为19 Hz，优势频宽为6～33 Hz，有效频宽为6～43 Hz，难以满足构造解释的需要。卡2、3区块的勘探以石炭-二叠系和寒武-奥陶系地层为主要目的层，褶皱、断裂、火成岩、碳酸盐岩古岩溶发育，加上表层和深层地震地质条件复杂，野外采集以及资料处理存在较大的困难。经过多年的勘探实践，野外采集在该地区已经有一套比较成熟的技术和经验。

1　地震资料处理方法

根据卡2、3区块的地震资料特点，采用定量定性的分析手段，加强研究区内影响资料处理效果的因素研究，寻找相应的方法和手段来解决资料处理中存在的难题。

1.1单炮记录品质分析

由于研究区内近地表地层的厚度变化较大，结构疏松，速度低，低速带的存在对地震波能量有强烈的吸收作用并产生散射与噪音[3]，原始记录的资料品质受近地表条件的影响巨大。为了更清楚地对比近地表因素对记录的资料品质影响，需要对单炮记录进行静校正处理并对面波等干扰波压制后再分析。记录3 s以上的地层反射同相轴很明显，有效反射的频率成份丰富；3 s以下有效反射主要是低频弱反射，主要目的层反射的主频在20 Hz以下，优势频率范围为6～35 Hz。同一单炮记录不同接收道的品质存在很大差异，在平坦区接收的资料品质明显优于沙丘顶部接收的。同一接收点的记录对激发点位置的敏感度要相对弱一些，说明接收条件对记录品质影响更大。

1.2干扰波的分析

按照炮集、共接收点道集对工区内的干扰波进行定性和定量分析。研究区发育的主要干扰波为面波和线性干扰波，在单炮记录上面波呈典型的“扫把状”，频散现象明显，其视速度变化范围为300～1 000 m/s。对不同地形条件下面波的发育情况进行分析，可以很清楚地看到面波与地表地形存在很大的关系，主要与接收条件相关联。在平坦区域的接收道，面波相对发育，能量较强；在沙丘顶部的接收道，面波发育相对较弱；频率分析显示，面波的主要能量集中在10 Hz以内。线性干扰波在炮集上表现不明显，但是在检波点域却有很强的表现。研究区内的线性干扰波主要有两组，在能量上存在很大的差异。第一组线性干扰波的视速度为2 000 m/s，与高速层速度相近，能量强；第二组线性干扰波的视速度3 000 m/s左右，能量主要湮灭在第一组线性干扰波中。两组线性干扰波的线性特征较弱，其能量和波组特征在横向上存在变化。对比线性干扰发育情况与地形的关系，地表平坦区线性干扰发育弱；沙丘的顶部等高部位，线性干扰波很强。通过频谱分析以及频率扫描，线性干扰的能量主要集中在10～25 Hz，与主要目的层的频率成份有很大的交集。

1.3成像速度的特点分析

速度谱以及速度扫描分析表明，研究区内浅、中层(T54以上)的速度相对稳定。速度在横向上有很好的一致性，在纵向上呈平稳增大的趋势，纵向上叠加速度曲线为平滑递增曲线。各标志层在速度谱上能量集中，便于准确拾取。深层T81，T74反射能量较强，在速度谱上能够较好地识别，但是速度在横向上变化较大，加上地层构造变化大，地层反射以及各种绕射相互干涉，在速度谱以及叠加剖面上产生假象，不利于速度的拾取。中深层其他地层的能量弱，频率低，在速度谱上很难找到相对应的能量团，速度的拾取非常困难；而弱反射成像对速度非常敏感，成像精度对速度准确性的依赖性很高。

1.4研究思路与对策

根据研究区地震地质条件以及对资料分析的结论，主要采用以下技术来解决处理中存在的难题。

(1)静校正处理技术。该区地表类型变化较大，大部分地形为巨型沙丘，潜水面埋深较大，静校正问题较严重和复杂。根据以往的处理经验，层析静校正技术先进，能够适应研究区复杂地表条件，较好地解决了静校正问题。层析静校正是基于射线理论，以地震记录的初至信息作为反演对象，利用全炮检距范围内初至资料进行速度模型反演[4]。这种方法兼具延时法的稳定性和层析法的灵活性。

(2)干扰波的压制。主要目的层的反射信号较弱，频率组成主要为低频成分；而干扰波的能量较强，且和有效波的频率有很大的交集。叠前去噪要有针对性，在压制干扰波的同时，必须保护好低频弱反射信息，应采用多参数约束方法减少，对有效波的伤害。根据面波的能量在频率域比较集中以及视速度相对较低的特点，采用自适应面波衰减技术对面波进行压制。

对于线性干扰波，采用非线性相干滤波压制线性噪音的新方法。其基本思路是：假设信号和干扰波满足可加性，干扰波传播方向和振幅具有线性特征，干扰波与有效波的平均视速度有一定差别。通过空间重采样，利用噪声方向上有效信号呈现随机性而线性干扰保持较好相关性的特点，使用非线性技术求解线性噪音模型[5]，通过模型校正和相干性约束，对它做进一步振幅波形校正处理，精确求取线性噪音波场；最后利用减去法从原始记录中剔除。

(3)速度分析。叠加速度是资料处理中非常重要的一个参数，主要目的层的反射特征为低频弱反射，对速度的敏感性很高，不精确的速度值将严重影响叠加效果。先分析强反射地层的速度，确定T54，T74，T81等强反射地层的速度并根据叠加效果进行迭代修正，形成基准的叠加速度模型；再利用基准速度模型的约束，速度谱结合速度扫描来拾取弱反射地层的叠加速度。对于构造部位，适当加密速度谱点，结合叠加剖面效果，进行多次迭代修正，得到最佳的叠加速度。

2　地震资料处理效果分析

对研究区内影响弱反射成像的主要因素进行分析以及相应处理技术的反复试验，取得了较好的效果。采用层析静校正加上剩余静校正技术解决了研究区复杂地表所引起的严重静校正问题。静校正处理后的单炮记录连续光滑，叠加剖面上弱反射层成像效果有了明显改善。

叠前去噪采用了多条件约束模式，在去除叠前噪声的同时，有效保留了低频弱反射信息。经过叠前噪声衰减后的叠加剖面，深层弱反射成像效果得到了明显改善。

研究区跨度大，地表条件以及地下构造差异较大，从试验处理的测线效果看，西边地形平坦，处理叠加剖面信噪比较高，浅、中、深层波组齐全，同相轴连续性好，波组特征清楚，不整合接触关系较清晰，各种地质信息丰富，较常规处理剖面在弱反射成像方面有了很大改善(图1)。东边地形变化剧烈，巨厚低速带的存在对地震波有强烈的吸收作用并产生散射和噪声[5]，剖面品质较东边测线略差，但从处理叠加剖面来看，剖面浅、中、深层反射较为齐全，T54，T74以及T81同相轴连续性好，信噪比较高， T54与T81波组间的弱反射层也能得到较好的成像(图2)。

图1　常规处理叠加剖面(左)与本次处理叠加剖面(右)对比

图2　研究区东边测线(高大沙丘区)的叠加剖面

选定处理流程后，对野外采集参数进行了对比试验和分析，对比不同炮检距对弱反射地层成像效果的影响。从对比试验看出，炮检距小于4 000 m的叠加道对深层弱反射的成像贡献较小，随着大炮检距的加入，深层弱反射成像效果明显变好，6 000 m以后，这种增强效果开始减弱。

覆盖次数也是影响深层弱反射成像效果的重要因素。为了验证覆盖次数对成像效果的影响程度，以满覆盖200次为基准，分别做了以下的覆盖次数对比：100次(剔除1/2的道)、150次(剔除1/4的道)。当覆盖次数降到150次时，可以看到深层的弱反射成像存在细微差别；覆盖次数降到100次时，可以看到叠加剖面有较大的差别。覆盖次数对比说明，不改变施工方式，仅增加覆盖次数，到150次覆盖以上，效果并不明显。在研究区还进行了宽线的采集方式施工，从试验效果看，宽线采集方式对提高深层弱反射地层成像效果有较好的作用。