基于地质目标的道密度量化优选技术
2018-12-06张志林何京国闫玉莎高芦潞
张志林，何京国，刘 斌，闫玉莎，高芦潞
(1.中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司 山东 东营 257086; 2.中石化石油工程地球物理有限公司华东分公司 江苏 扬州 225000)
0 引 言
高空间采样能够比较精细的记录地震波场，避免了空间假频的产生，不但可以达到去噪的效果，还同时保护了高频信号，对提高构造特征复杂的低信噪比地区的资料品质具有非常重要的意义[1]。
高空间采样技术是未来地震勘探的发展趋势之一，但到底采用怎样的观测系统，多大的道密度既能得好地质目标层资料，又能最大限度地控制成本。以往，诸多学者都进行了大量的研究，但大多都是局限于后评估，很少能够在采集之前给出一个具体的量化范围，指导观测系统设计[2-4]。随着一体化研究地不断深入，采集、处理、解释之间的关系不断紧密融合，其中，资料品质及相关属性分析贯穿全过程，中间的关系也能逐步进行量化[5]。本文主要以胜利油田2015年MCYJ三维高空间采样为例，以资料品质量化分析这条联络线量化了采集、处理、解释一体化之间的关系，将老资料、新资料以及后期将要采集的资料品质串在一起，拟合提取了该区道密度计算公。经验公式受MCYJ区域限制，但是该设计理念不受地域的限制，在后期类似地区SJH三维，甚至东部DFG、LJ开发地震等地震勘探项目取得了显著的效果。
1 道密度计算公式的转换
常用的道密度计算公式：
(1)
式中，D为道密度；Nfold为叠加覆盖次数；RI为检波点距；SI为炮点距。
从以上公式和理论分析中得出，采样密度主要包含覆盖次数和面元两个参数。而在采集处理解释一体化中，资料品质贯穿其中，通过一体化资料品质量化分析，可以根据完成地质目标所需的地震资料品质和一体化之间的联系来优选道密度，因此，将采样密度公式从覆盖次数和信噪比的关系转换成资料品质中信噪比与子波主瓣与旁瓣之比的函数。
(2)
通过道密度公式转换，就可以在设计之前借助资料品质分析这条主线来提前确定道密度，为后期勘探效益最大化奠定基础。
2 基于资料品质道密度公式参数优选技术
2.1 道密度区域化函数关系的确定
2.1.1 信噪比拟合函数关系
在道密度计算公式转换为资料品质函数关系后，首先是根据以往资料退化分析，拟合量化趋势曲线，从而确定道密度区域化函数系数。2014年对西部MCYJ高空间三维高陡区地震资料分析，在相同面元情况下，进行了覆盖次数与信噪比实际资料分析。抽稀排列进行30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330、360次12种退化观测系统不同覆盖次数进行地质目标资料品质分析。选取了同一测线的不同目的层深度，在2个时窗(0.8～1.3 s，1.6 ～ 2.2 s)进行信噪比统计。有效覆盖次数与信噪比的定量趋势图如图1所示。
图1 同一测线不同深度有效覆盖次数与信噪比关系曲线
从图1中可以看出，当浅层山前带有效覆盖次数达到184(588 800)次以后，信噪比还有较大的改善空间，有效覆盖次数超过350(1 120 000)次以后变化不明显。深层石炭系需要有较大的覆盖次数来增加信噪比，当有效覆盖次数达到300次(960 000)以后，信噪比改善不大。
从同一测线不同深度有效覆盖次数与信噪比关系曲线图可以拟合提取出不同目标层道密度计算公式：
D浅=0.005 9(S/N)9.880 4
(3)
D中深=0.001 6(S/N)12.04
(4)
式中，D为道密度；S/N为信噪比。
2.1.2 主旁瓣比值拟合函数关系
结合剖面主要目标层地震子波功率谱特征参数，对剖面不同部位目标层进行子波主旁瓣量化分析，定量确定每一个目标层的成像效果。在成像效果量化关系上，针对工区地震资料，抽取不同的观测方式：12.5 m×25 m、25 m×25 m、37.5 m×25 m、50 m×25 m、50 m×75 m共5种面元偏移剖面。
图2是面元尺寸与主瓣与旁瓣比值关系曲线图如图2所示，从中可以拟合提取出该区主旁瓣比值量化公式。
图2 面元尺寸与主瓣与旁瓣比值关系曲线图
将道密度与信噪比和主旁瓣比值融合，得出高陡区采样密度关系式：
采样密度浅=0.753(S/N)9.88Lf2.62
(5)
采样密度中深= 0.068(S/N)12.04Lf3.17
(6)
根据上述总结的公式，由解释人员给出目标信噪比(S/N)与子波主瓣/旁瓣的比值(Lf)，这样可以得出一个采样密度范围，以此来指导观测系统设计。
2.2 道密度计算公式关键参数的优选
有了道密度经验函数关系，下一步关键是确定预采集的信噪比和主旁瓣比值这2个关键参数，以便利用经验公式确定本次采集的道密度范围。在采集、处理、解释一体化勘探中，资料品质及相关属性分析贯穿全过程。解释人员结合老资料、地质目标推算出预采集目标信噪比与子波主瓣/旁瓣的值，得出一个采样密度范围，以此来指导观测系统设计。
第一步，根据地质任务、地质目标、井资料完成目标层合成记录。
MC1井的合成记录如图3所示，从图3可以定性地看出老资料和预采集主要目标层合成记录的关系。
第二步，结合理论地质任务、合成记录、Jason反演以及老资料确定处理之后的最佳目标信噪比频率范围。
以往老资料和本次预采集主要目标层信噪比和的定量变化趋势图如图4所示，从中可以看出新老资料的品质和它们之间具体的差异，为后期道密度的选取奠定了坚实的基础。
图3 MC1井合成记录分析
图4 以往和预采集目标层信噪比和频率量化趋势图
利用量化成果对2017年MCYJ三维高空间采样的观测系统进行验证，该项目观测系统中覆盖次数：360次， 面元尺寸：12.5 m×25 m。
利用传统公式计算，道密度115 200 0；利用提取后的计算公式，信噪比：2.8 ，主瓣/旁瓣：3.81，利用提取的经验公式计算，道密度114 241 5，误差0.832 %，在容许范围之内。
3 应用效果分析
利用确定的道密度设计了观测系统，既获得了高品质的地震资料，又最大限度控制了成本。MC1区新老资料对比如图5所示。
从三维地震剖面断层处低频端信息看，新采集的资料相对老资料低频信息更加充分，5 Hz以下频率成分经过采集和处理之后得到很好的补充，横向分辨力强，断裂系统清晰，石炭系及下覆地层信息更丰富;石炭系及以上的纵向分辨力也有较大的提高,层间信息丰富清晰，目标层解释能力提高。
图5 MC1井新老剖面对比图
4 结论与认识
1)道密度计算公式的转换将观测系统道密度范围的量化转换为资料品质之间的关系，为提前确定道密度范围提供了理论基础。
2) 开发的地震成像的观测系统评价软件首次尝试了对实际资料目标层成像效果进行量化计算，弥补了以往只能对理论模型量化的不足。
3) 拟合提取的道密度计算公式以及设计理念可以在该区甚至类似工区进行推广应用，指导观测系统设计。
4)道密度量化计算将老资料、新资料以及后期将要采集的资料品质串在一起，以资料品质量化分析这条联络线量化了采集、处理、解释一体化之间的关系，有利于后期高空间采样和一体化勘探发展。
该技术思路在后期的西部MCYJ高空间采样、SJH三维以及东部2017年的LJ、DFG开发地震中进行了应用，取得了显著效果。
