准东地区复杂构造区山前火成岩成像处理技术探讨

屈 元，刁永波，许 勇，吴松翰，刘汉雄，赵振伟

(1.西南石油大学 地球科学与技术学院，成都 610500；2.川庆钻探工程有限公司 地球物理勘探公司，成都 610213)

准东地区复杂构造区山前火成岩成像处理技术探讨

屈 元1,2，刁永波2，许 勇2，吴松翰2，刘汉雄2，赵振伟2

(1.西南石油大学 地球科学与技术学院，成都 610500；2.川庆钻探工程有限公司 地球物理勘探公司，成都 610213)

火成岩油气藏作为一种非常规油气藏，越来越得到重视，成为世界油气产量新的增长点，准噶尔盆地东部石炭系火成岩发育，在近几年勘探攻关中，充分显示了该区山前带石炭系的勘探潜力。然而，火成岩对地震反射波具有很强的散射和屏蔽作用，造成地震资料信噪比低，成像差。准东地区石炭系火成岩具有埋藏较深，构造形态复杂，低降速带变化大，断裂发育等特点，加剧了火成岩地震资料的成像难度，制约了准东地区火成岩油气勘探的进程。这里主要以克拉美丽山山前带地震资料处理为例，提出了以保护低频信息为基础的保真去噪技术，以提高成像质量为目标的tomodel层析静校正技术，针对“高速层屏蔽”现象提出以常速扫描结合变速扫描为手段的速度分析方法。对该区偏移方法的适用性以及优选进行了分析和探讨，探索并总结出了一套适合在准噶尔盆地复杂构造区山前火成岩的成像处理技术，取得了较好的效果。

火成岩; 成像处理; 复杂构造区; 山前带; 准噶尔盆地

0 引言

随着我国石油勘探的深入，常规油气藏勘探难度日益增加，火成岩油气藏作为油气勘探的一个新领域，已引起石油界学者的普遍关注和高度重视[1]。目前，全球火成岩油气藏探明约占探明油气总储量的1%，全国火山岩探明油气当量约为73 000×104t[2]。准噶尔盆地为我国4个中型气区之一，蕴藏着大量的天然气，纵向上含气层系多，从石炭系至新近系均有分布[3]。准噶尔盆地火成岩气藏主要分布在石炭系，资源量为6 188×108m3，占总资源量的24.66%[4]。近年来为加快新疆北部准噶尔盆地石炭系火成岩的油气勘探，中石油加大了对该区的研究力度，集中多家研究生产部门科研与生产进行联合攻关，在石炭系火成岩油气成藏与分布地质理论研究方面取得了重大进展[5]。然而，在火成岩发育地区，由于火成岩对地震波具有极强的屏蔽和吸收衰减作用，导致地震波下传能力弱。不仅如此，地震波在火成岩地层中常出现强反射和多次反射[4]，造成火成岩地层之间以及火成岩与下伏地层之间的反射信息杂乱，地震资料信噪比低，资料品质差。位于山前带的火成岩由于受到山前高陡构造的影响，有效反射信息又常常被断层复杂化，造成构造落实困难，加剧了该区火成岩油气勘探的难度，导致无法满足研究人员精细构造解释、准确刻画圈闭形态及火山岩体的识别等地质需求。

研究区域位于准噶尔盆地东部隆起(图1)，火成岩发育，构造成藏模式复杂(图2)。从该区老资料看，石炭系上覆地层(J、T、P)资料较好，同相轴连续，火成岩区具有极强的非均质性，石炭系内幕总体反射杂乱，波组连续性不好 (图3)，对其识别与预测比较困难，加之受断层多和埋藏深的影响以及非一致性地表的复杂化，地震资料品质普遍较差，难以满足勘探需要。因此，在准噶尔盆地山前带复杂构造石炭系火成岩区，探索出一套有针对性的地震资料成像处理方案显得尤为重要。

图1 克拉美丽山前带区域图Fig.1 Kelameili piedmont area

图2 克拉美丽前陆冲断带构造模式示意图Fig.2 Foreland thrust belt structure model of Kelameili

图3 克拉美丽山前带火成岩勘探老资料Fig.3 Chronological seismic data of igneous rock in Kelameili

1 主要研究工作

根据工区特点针对性建立常规处理流程及叠前时间偏移流程(图4、图5)，这里就层析静校正、去噪技术、速度分析以及叠前时间偏移技术进行讨论。

图4 叠加处理流程图Fig.4 The chart of stack processing flow

图5 叠前时间偏移处理流程图Fig.5 The chart of prestack time migration processing flow

1.1 优选静校正技术

静校正处理在地震资料成像处理中扮演着重要角色，合理地解决静校正问题有利于资料后期的信噪分离处理，对叠加速度分析以及偏移成像都有重要意义。高陡构造的山前带讨论区域现有资料品质差，任何单一的静校正方法均不能完全胜任，开展针性的综合静校正技术研究，以提高地震资料的处理成像精度成为当务之急[6]。研究区整体地表起伏较大，低降速层厚度变化剧烈(图6)，静校正问题较突出，因此优选静校正方案是做好该区成像处理面临的的首要问题和必然选择。

图6 克拉美丽山前带某测线近地表层析模型Fig.6 Near-surface tomograhic model

在静校正处理生产中，处理工作者采取野外高程静校正、初至折射静校正、层析静校正多种方法进行对比试验，选择最优方案。由于研究区地形复杂，地表岩性变化剧烈，高程静校正显然不能够满足精细成像处理；而山前带地表速度横向变化较大，不存在一套稳定的折射层，折射界面连续性差，使得初至折射静校正在理论上也不能够很好地解决该区静校正问题[7]。层析静校正是利用初至波反演表层低速带速度结构并据此计算静校正量的方法[8]，利用初至波反演纵、横向连续变化的表层低速带，避免了折射波层状速度结构的假设，因而它对各种复杂近地表条件下的表层速度模型具有更强的适应能力[8]。

实践证实，在解决近地表结构复杂，低降速层纵横向速度变化剧烈的工区，采用层析静校正能够取得较好的效果。从图7可以看出，层析静校正方法效果较为明显，波组成像及波组连续性都有所改善。

图7 折射静校正与层析静校正效果对比Fig.7 Effect contrast between refraction static correction and tomographic static correction

1.2 保真去噪处理

石炭系火成岩由于其自身的高密度、高速度特点，常与上覆岩层具有较强波阻抗差，从而造成典型的“高速层屏蔽”现象。浅、中层火成岩高速地层的屏蔽作用，使深层反射能量很弱，影响深部目标层的识别[9]。在地震波中，高频散射严重，穿透能力弱，而低频的穿透能力相对较强。特别是在处于高陡构造中的研究区，深层大地的低通滤波作用会使有效高频散射更强。在实际生产中，处理人员对低频信号的处理存在误区，常常将低频信号连同能量强、视速度低震动延续时间长的低频面波一同压制[10]。克拉美丽山前带石炭系火成岩埋藏深，因而来自深层反射信息成分中，低频信息极其重要，正是深层石炭系的有用反射信息，也是地震资料保真处理的重点方向。

在去噪处理中，通过F-K和异常振幅衰减等多种去噪手段分步、分段、分频处理。在与频谱扫描相结合的同时，分频去噪处理，注意资料低频率段噪声压制参数的选取，特别注意对原始资料低频信号的保护(图8)，从而在保护有效低频信息的同时，提高了资料信噪比。

图8 单炮去噪前后保护低频效果对比Fig.8 Low frequency protection before and after denoising

图9 速度“上拉现象”示意图Fig.9 The “ pull-up” of velocity

1.3 精细速度分析技术

速度分析的准确与否直接决定资料成像好坏，特别是在高陡构造火成岩勘探中，由于火成岩的速度普遍高于下伏地层速度，会对下伏地层有很强的屏蔽作用和“速度拉伸”作用(图9)，因此，在速度分析中往往存在成像多解性。所以，我们应该更加注重火成岩区速度的分析和拾取。精细速度分析中以资料成像为目的，在常规使用常速扫描进行速度分析的同时，采用变速扫描精细调整成像速度，变速扫描是在交互选取了较为准确的叠加速度后，以最后一轮叠加成像速度作为参考速度，以1%的叠加速度差为比例间隔，进行变速度扫描，从而选取更精准的叠加速度(图10)。每一轮成像速度拾取更新后均结合新一轮剩余静校正处理。经过多轮速度拾取与多轮剩余静校正的循环迭代(图11)，力求资料成像效果最佳。在结合常规剩余静校正处理确定了较为准确的叠加速度后，可采用模拟退火等方法为补充，解决资料的残余剩余静校正问题。模拟退火是一种蒙特卡罗非线性反演方法，像扰动热平衡系统那样去扰动待反演参数，从而舍弃局部极值达到全局最优化[11]目的。该方法具有在概率指导下进行双向搜索的能力，并被证明以概率“1”收敛于全局最优，但要经过无限次的变化，且初始温度及降温函数不易控制，要么计算时间太长，要么容易陷入局部解，由于研究区火成岩区有效反射信息杂乱，模拟退火方法效果不明显。最终的综合剩余静校正方案取决于具体工区地表、地下结构。

图10 变速扫描示意图Fig.10 The variable speed scan

图11 多轮速度分析与剩余静校正迭代循环Fig.11 Contrast effect of several rounds of velocity picking

1.4 多次波的压制

火成岩地区地层常出现强反射和多次反射[4]，研究区也不例外。在针对周期较短的层间多次波，采用预测反褶积模块，在压缩子波的同时，利用多次波的可预测性(周期性)压制多次波。针对长周期的强多次波，利用一次波和多次波的速度差异，采用Radon变换进行压制多次波。由图12可以看出，经过去多次波处理后，深层石炭系火成岩成像有所改善。

图12 Radon变换去多次波前后叠加剖面对比(滴南)Fig.12 Effect of multiple-eliminated process

1.5 克希霍夫叠前偏移技术

在勘探实践中，大偏移距的采集使得常规的水平叠加难以满足或足够接近共反射点叠加的假设，即使应用DMO，也难以实现真正的共反射叠加，大量非零偏移距绕射与反射信息受到破坏，导致最终的叠后时间偏移剖面或归位不准或偏移不足，不能较为真实地反映因复杂构造及速度变化带来的成像变化，无法得到正确的成像结果。

近年，通过在准噶尔盆地的处理攻关实践中，地震资料处理已逐步从叠后偏移处理迈向叠前偏移成像处理。由于考虑了对非零偏移距的归位处理，使得最终的成像剖面绕射更为有效收敛，构造形态及接触关系能够更清晰地展现。

在构造复杂区，对于界面倾角越大、埋深越深的倾斜反射层，需要进行偏移处理[12]。因此，在山前高陡构造带火成岩成像处理中，应考虑叠前处理。在石油天然气地震勘探的实际生产中，普遍使用克希霍夫型叠前偏移方法对地下复杂构造进行深度成像[13]，Kirchhoff 求和偏移按绕射曲线对振幅加权求和来完成偏移[14]。对于克希霍夫型偏移方法，三个重要因素(层速度场、射线旅行时、偏移孔径[13])决定其成像的质量。通过在高陡构造的山前带勘探实践，偏移的孔径过小，偏移剖面将损失陡倾角的有效反射信息，为了满足陡倾角成像归为，需要在高陡构造中采取较大偏移孔径，选取较大的偏移孔径时，大倾角、陡构造的反射波同相轴成像有明显改善[15]。 但如果孔径太大，偏移过程中则会包络过多噪声信息，降低资料的信噪比，且耗时长[16]。效果的好坏应结合偏移孔径参数扫描测试结果，孔径大小的选取以资料成像效果为标准[17]。因此，应当在加强对地腹地质构造的认识基础上，通过多次速度优化建模(图13)、测试偏移孔径等来获得最好的偏移效果(图14)。

图13 多次迭代速度建模更符合地质情况Fig.13 Multiple iterative velocity model consists with the geological law

图14 新老资料处理效果对比Fig.14 Processing effect contrast of the old and new seismic data

在高陡复杂区，由于速度纵横向变化大，叠后偏移不满足Snell定律，因此不能进行正确的反射波偏移成像[18]，而且在叠前时间偏移处理中，时间域处理是基于水平层状、均匀介质的假设，是以双曲线时距关系为基础的。叠前深度偏移则能解决速度纵横向变化剧烈的地震资料准确成像[17]，是复杂构造区山前火成岩资料处理的一个方向。但是，叠前深度偏移成像的基础是建立在一个准确的层速度—深度地质模型上的，因此，需要在对山前带石炭系火成岩地质模型有较清楚认识下开展。

2 结论与认识

在处理准噶尔盆地东部复杂构造区山前火成岩中，通过应用实践总结出一套可行的思路：

1) 针对高陡构造火成岩对下伏地层有较强屏蔽作用且一般埋藏较深特点，在去噪处理中应注意低频的保护，并在尽量保持地震反射波相对振幅关系不变的前提下，利用振幅补偿技术，提高深层资料信噪比。

2)面对近地表结构复杂且多次波发育的特点，应首先优选静校正方法并尝试采用预测反褶积与拉东变换相结合的方法压制多次波，从而提高资料成像质量。

3)面对高陡构造区山前带火成岩成藏具有地层倾角大，绕射强，波场复杂的特点，应采用叠前偏移技术实现地震资料成像的准确，在叠前偏移成像技术中应特别注重偏移速度建模，通过对偏移速度场的分析、偏移孔径等参数的充分测试，达到改善石炭系火成岩成像品质。

致谢

在论文的编辑和修改过程中，新疆油田地物所的专家和朋友给予了很大的支持和帮助，在此表示感谢！

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The imaging processing technology of igneous in complicated structure in mountain front of the eastern Junggar basin

QU Yuan1,2; DIAO Yong-bo2,XU Yong2,WU Song-han2,LIU Han-xiong2,ZHAO Zhen-wei2

(1.School of Geoscience and Technology,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China;2.Sichuan Geophysical Company of Chuanqing Drilling Engineering Company Limited,CNPC,Chengdu 610213,China)

Igneous rock reservoirs,a kind of unconventional reservoirs and as a new growth point of world's oil and gas production,is concerned more and more attention by people.However,igneous rock of seismic reflection wave has shield and scattering effect of hypostega,thus it results in seismic reflection data with low signal-to-noise ratio and poor seismic imaging.Exploration and research in recent years shows the full display piedmont exploration potential of the carboniferous in the Junggar basin,however,it increases the difficulty of seismic data imaging due to the following cases of:deep buried carboniferous igneous rocks,complicated structure form,the variations of low velocity zone,and characteristics of fracture development.These cases cannot meet the personnel fine structure interpretation,accurately depict trap morphology and geological requirements and others volcanic rock identification,which restricts the progress of igneous rock oil and gas exploration in the area.This paper tries to take the mountain front of Kelameili for example to explore a set of suitable for igneous imaging processing technology in complicated structure area in the Junggar basin piedmont.After low frequency protection,optimizing the use of static correction methods,the seismic data has been improved to better.

igneous rock; imaging processing; complex tectonic zone; mountain front; Junggar basin

2015-08-22 改回日期：2016-01-10

屈元(1988-)，男，硕士，主要从事地震资料处理工作，E-mail：quyuan70@163.com。

1001-1749(2016)06-0773-07

P 631.4