高密度海底电缆地震资料后SED评估分析——以渤海X油田为例

李君君，姜 丹，焦叙明，王子秋

(中海油服物探事业部，天津 300451)

0 引言

海上地震资料在采集前需要开展SED设计，根据要求制定合适的采集参数。随着油田勘探开发的不断推进，对地震资料的精度要求越来越高，地震采集也向着小面元、高覆盖次数的方向发展[1-3]。但小面元、高覆盖次数直接导致采集时间及经济成本成倍的增长。在目前现有的条件下，选取合适参数最小面元及高覆盖次数成为难题。针对这一问题，笔者提出利用已采集到的珍贵的高密度海底电缆地震资料，开展后SED评估分析，从定性和定量两方面来评价不同方案地震资料的差异，获得相应的结论及认识，研究成果为未来其他类似区块优选最佳采集方案提供借鉴。

1 研究背景

渤海X油田位于渤中西南海域，断裂系统发育，浅层属于河流相沉积，深层属于扇三角洲沉积，此次高密度海缆地震资料采集的目的层在1 s～1.7 s 时间段内,复杂的构造及沉积特征造就了渤海X油田的储层复杂性[4]。在油田开发生产过程中遇到了诸如个别井深度误差较大、个别砂体生产动态表明该砂体实际大小要远大于砂描范围、目前资料不能真实反映部分储层的厚度、隔夹层难以识别、储层连通性难以识别、薄储层难以识别(<4 m)、气云区影响储层及构造认识等问题。近年来，新的勘探设备和采集方法的应用，在分辨率、信噪比等方面得到了很大改善，渤海X油田采用覆盖次数高、小面元的海底电缆采集方案来解决上述勘探开发中的地质问题。笔者利用渤海X油田实际已采的海底电缆数据，按三套评估方案来对比分析，为渤海海域其他区块地震资料采集方案设计提供借鉴。

2 评估方案及对比分析

2.1 评估方案

渤海X油田新采集地震资料面元网格大小为12.5 m×12.5 m，覆盖次数高达320次。设计三种方案开展后SED评估工作，具体评估方案如图1所示，图中数字为炮线编号。方案1为4条接收线，16条炮线，方案2为4条接收线，8条炮线，方案3为4条接收线，4条炮线。面元大小改变，覆盖次数不变。

图1 评估方案Fig.1 Evaluation plan

2.2 地震资料处理

三套方案按照相同的流程进行地震资料处理(图2)。在面元规则化前用相同的地震数据体，抽稀炮线对比叠加剖面，面元规则化之后按照三套方案对地震资料进行炮线抽稀，并分别处理。为了保持可对比性，处理过程中，采用同一套处理模块，同一套处理参数。

图2 三套方案处理流程图Fig.2 Processing flow of three plans

2.3 定性分析

对于地震资料品质分析及评价主要围绕分辨率、信噪比及保真度开展。具体定性分析主要从地震资料叠加剖面、频谱、自相关、道集、切片、相干体等方面进行分析。

2.3.1 叠加剖面及频谱

对比分析叠加剖面及频谱可知：浅层约1 s以上 地震剖面及频谱有差别，方案1较方案2、方案3分辨率高；中层约1 s～2 s 地震剖面及频谱差别较小，方案1、方案2、方案3分辨率大致一致；深层约2 s以下 地震剖面及频谱(三套方案频谱几乎重合)差别甚微，方案1、方案2、方案3分辨率几乎一致(图3)。由此可知，随着深度的增加，炮线抽稀对地震资料分辨率影响程度降低。在其他条件不变的情况下，目的层超过2 s，炮线距离可适当放大。

图3 三套评估方案叠加剖面Fig.3 Stacked section of three programs

2.3.2 自相关

利用叠加剖面制作自相关图件，检验三套方案中多次波压制情况。对比分析三套方案自相关，可得出以下结论：方案1、方案2、方案3主瓣窄，能量强；旁瓣少，能量弱；能量集中在主瓣附近；水平变化连续。方案2、方案3较方案1主瓣稍有变化(图4)。由此可知，炮线抽稀对地震资料自相关影响甚小。

图4 三套方案自相关Fig.4 Autocorrelation of three plans

2.3.3 道集分析

从直观分析，浅层1 s以上三套方案CRP道集变化大，方案1较其他方案更利于AVO分析，(图5)，中层1 s～2 s三套方案CRP道集变化小，深层2 s以下三套方案CRP道集变化甚小。由此可知，炮线抽稀对道集的影响较大。面向开发时0 s～2 s时间段可选择面元12.5 m×12.5 m，若0 s～1 s内面元可以更小，2 s以下可选择面元12.5 m×25 m。

图5 三套方案叠前时间偏移CRP道集Fig.5 PSTM CRP gather of three plans

2.3.4 切片分析

由图6可看出，三套方案时间由浅到深，差别逐渐减小，方案2、方案1差别小，方案3与前两个方案差别大。由此可知，炮线抽稀对水平分辨率的影响随着深度增加而减小。

图6 三套方案时间切片Fig.6 Time slice of three plans

2.3.5 相干体分析

三套方案在0 s～2 s 的浅层差别大，方案1小面元分辨率高，断裂清晰，方案2次之；2 s以下三套方案有较小差别，方案2较方案3断裂清晰度高(图7)。由此可知，炮线抽稀对浅层水平分辨率影响较大，对深层水平分辨率影响较小。

图7 三套方案相干体切片Fig.7 Coherent slice of three plans

2.4 定量分析

2.4.1 分辨率

早期Ricker和Widess对地震分辨率进行了初步讨论[5-6]，Sheriff[7]对垂直分辨率和水平分辨率进行了初步研究,定义分辨率是分两个十分靠近的物体的能力，通常用距离表示；Denham等[8]对偏移和未偏移的地震剖面水平分辨率进行了细致研究；Beylkin[9]首先提出了地震成像分辨力的概念；马在田[10]做了3D广义空间分辨率表达式。

1)垂直分辨率是指在垂直方向上分辨地层厚度的能力，Δh表示可识别地层的厚度，λ表示子波波长，Knapp(1990)[11]认为波形分辨率Δh=nλ/2,n=1，Δh=λ/2，时间分辨率Δh=λ/4(Rayleigh准则[12]，该分辨率极限是λ/4)，Δh=λ/4.6(Ricker准则[5]，该分辨率极限是λ/4.6),振幅分辨率:Δh=nλ/4。

目前地震勘探中，普遍将Rayleigh准则λ/4定义为分辨率的极限。λ/4恰好在地层顶底反射波发生振幅调谐的位置，更容易识别；Rayleigh准则不受反射界面极性的影响，具有普遍适用性。

影响分辨率的因素有频率(主频和频宽)、相位、深度、炮检距、地层的吸收作用及信噪比，忽略其他因素，仅从频率角度分析不同时间深度不同采集方案的分辨率。统计分析实际地震资料不同时间段的有效频带及主频(表1)，三套方案的有效频带基本一致，主频不变。利用dix公式将均方根速度(表2)转化成层速度(表3)。根据频率与速度计算波长，分析垂直、水平分辨率(表3)。

表1 三套方案有效频带与主频统计表Tab.1 Statistical table of effective frequency band and main frequency of three plans

表2 均方根速度统计表Tab.2 Statistics of root mean square velocity

表3 实际地震资料参数统计表Tab.3 Statistical table of actual seismic data parameters

由表3可知，在1 s～1.5 s时段纵、水平分辨率为13 m，是方案1与方案2的分界点；在1.5 s～2 s时段纵、水平分辨率为20 m，是方案2与方案3分界点。与最初采集设计时的参数(表4)对比分析可知，0 s～3 s内实际地震资料基本达到了采集设计要求，采集设计与实际地震资料分辨率差别较小。3 s以下，实际地震资料受地质因素影响，存在强吸收层，分辨率较最初采集设计的分辨率低。

表4 初始采集设计参数统计表Tab.4 Statistics of initial acquisition design parameters

定性分析中三套方案地震剖面在浅层是有差别的，但定量分析中三套方案，虽然面元不同，纵、水平分辨率是不变的,定性分析与定量分析结论存在差别。分析对比中浅层信噪比(图8)，图8上为0.5 s～1.5 s三套方案信噪比，图8下为1.5 s～3 s信噪比。对比分析可知，在浅层1.5 s以上，方案3信噪比低。在70 Hz以内，方案2与方案1差别小。70 Hz以上，方案1较方案2信噪比高。小面元并不会提高垂直分辨率，通过面元叠加提高高频端信噪比,进而提高垂直分辨率，是水平叠加多次覆盖优势的隐含体现，且贡献有限，与文献[14]中结论认识吻合。

图8 三套方案信噪比图Fig.8 Signal to noise ratio of three plans

2.4.2 面元对探测地质体的影响

研究区浅层属于河流相沉积，以曲流河为例，曲流河主要储层沉积微相为点坝，参考曲流河储层基本参数[15-17]，制作概念模型定量分析面元对水平分辨率的影响(图9)。当点坝面积占单个面元面积≧50%，即认为该面元可识别出点坝。

图9 曲流河点坝模型及方案1地质体探测情况分析图Fig.9 Meandering stream point bar model and plan 1 geology body detection analysis diagram

笔者仅对方案1与方案2分析面元改变对探测地质体情况进行对比分析。当面元变化时，方案2不同情况下，能够识别的点坝面积和点坝边界是不同的(图10)。将方案1与方案2四种情况下点坝的探测边界叠合起来(图11)，并统计方案1与方案2能够识别出来的点坝面积及边界差值(表5)，分析可知点坝包络相似，面积变化范围为-4.4%到0%，探测边界差值最大为12.5 m。

图10 方案2地质体探测情况分析图Fig.10 Plan 2 geology body detection analysis diagram(a)面元变化情况1;(b)面元变化情况2;(c)面元变化情况3;(d)面元变化情况4

图11 方案1、2地质体探测边界叠合图Fig.11 Superposition diagram of geological body detection boundary in plan 1 &plan 2

表5 方案1与方案2四种情况点坝探测面积及边界差值统计表Tab.5 Statistical table of point bar detection area and boundary difference in four cases of plan 1 &plan 2

3 结论及认识

1)其他因素不变，仅面元不同，地震资料垂直分辨率不改变。

2)小面元多次覆盖水平叠加提高了信噪比，从而提高了垂直分辨率，但小面元对提高垂直分辨率贡献有限。

3)不考虑其他因素，仅面元不同，地震资料水平分辨率改变，但面元从12.5 m×12.5 m到12.5 m×25 m ，理论与实际例子证明其差别很小，且差别主要在浅层。

4)从道集上对比分析认为，方案1与方案2、方案3在浅层差别大，中层有差别，深层差别小，因此，不同方案对叠前AVO反演有影响。

5)对于不同勘探开发的要求、不同目的层深度，应选择相应的采集参数，渤海X油田群主要目的层位于浅层，且需要开展叠前AVO反演，因此其采集设计是科学合理的。

6)面向开发时0 s～2 s时间段可选择面元12.5 m×12.5 m，若0 s～1 s内面元可以更小，2 s以下可选择面元12.5 m×25 m。

7)从定性和定量两方面进行评估分析，研究成果为其他海上区块的地震资料采集设计提供借鉴。