四川桂花灰岩地区低信噪比高陡构造成像处理方法

2022-01-20杨小龙

地质学刊 2021年4期

杨小龙

(中国石化华东油气分公司勘探开发研究院，江苏南京 210007)

0 引言

四川桂花三维页岩气地震勘探研究区地处四川东南部泸州境内，面积200 km2。该区位于四川盆地南缘，地表起伏较大，最低海拔521 m，最高海拔1 816 m，相对高差最大1 300 m，山地静校正问题突出；表层岩性横向变化快，地表出露岩性多样，由北向南依次发育白垩纪砂泥岩、侏罗纪砂岩、三叠纪灰岩、二叠纪灰岩及志留纪页岩。南部灰岩占比大，采集资料信噪比较低；地下局部地层倾角大，速度场呈切割条带状变化，陡倾构造精确成像难度较大。

区内地震勘探程度较低，以前未进行三维地震勘探，周边只与少数二维侧线相交。二维地震数据由于采集方法和处理技术的限制，处理成果断点不清，难以实现精细解释。

针对区内灰岩区低信噪比、高陡构造等特点，借鉴南方山地资料近几年的处理方法研究成果，重点采用山地静校正、弱信号保护技术、五维数据重构技术及基于构造约束网格层析建模的叠前深度偏移成像技术，提高资料处理品质，为研究区地震资料的深度解释和地震勘探提供可靠的基础资料。

1 处理方法

1.1 技术路线

针对研究区采集密度低、南部灰岩资料品质低、地层倾角大等特点，通过大量测试和分析，提出适用于该区资料的处理方法和思路(图1)。

图1 桂花地区三维地震资料处理关键技术Fig.1 Key technology of 3D seismic data processing in Guihua area

1.2 山地静校正

在静校正方面，由于炮道密度低、研究区山地地形起伏大、地表出露岩性多变、灰岩区原始地震资料信噪比低和一致性差等原因，影响了区内的初至统计效应，进而影响静校正的计算精度，因此需进行精细初至拾取及静校正参数的全面测试，保证静校正量的准确度。通过大量测试发现，桂花地区静校正对替换速度较为敏感，4 000 m/s时南部灰岩区成像效果最佳；不同软件差异很大，采用ToModel软件层析静校正灰岩区高陡构造的成像效果最好(图2)。

图2 桂花地区静校正前(a)后(b)剖面对比图Fig.2 Profile comparison before (a)and after (b) static correction in Guihua area

1.3 灰岩区弱信号保护处理

研究区南部出露岩性大部分为三叠纪及二叠纪灰岩，激发接收条件较差，有效反射信号能量很弱、干扰严重，地震资料的信噪比较低，资料品质较差，记录的有效信息具有弱振幅、弱连续性等特点(曾梅，2003；李苏光等，2013；邓攻等，2015)。采用常规处理方法时，有效信号在数据处理中会随干扰波一同被压制，故采用子波极性重构补偿弱信号处理技术(图3)，建立信噪比模型，保护弱小信号。通过对灰岩区低信噪比单炮进行弱信号保护处理，噪音得到有效压制，有效地震反射波组清晰可见，资料信噪比得到有效提升(图4)。

图3 灰岩地区弱信号保护处理流程Fig.3 Weak signal protection process in limestone area

图4 灰岩地区弱信号保护处理前(a)后(b)效果图Fig.4 Effect comparison before (a)and after (b) weak signal protection treatment in limestone area

1.4 五维数据重构

桂花地区三维地震采集为变覆盖次数观测系统，覆盖次数从72次至172次变化分布；北部与南部覆盖次数存在差异，南部资料信噪比较低。为解决地震资料成像质量问题，采用MPFI五维数据重构等处理方法，提高南部灰岩资料信噪比，确保成像效果。五维数据规则化通过调整横向采样间隔，提高地下复杂绕射波场及高陡倾角构造的采样密度，降低偏移成像产生的假频信息和偏移噪声。通过傅立叶变换将数据从时间空间域转到空间频率域，选择不同维度信息进行数据插值重构。五维插值充分利用主测线、联络线、时间、偏移距和方位角5个维度信息(崔永福等，2016；齐鹏等，2018)。时间轴上由于对地震资料采用基本均匀采样，因此无需进行指定测试；主测线与联络线窗口参数分别定义主测线和联络线方向的炮点—检波点长度，会影响每组迭代过程中映射到傅里叶域的系数数量和相应系数的计算结果，因此需进行测试。采用31×31窗口。

采用五维数据重构方法，重点提高砂岩区资料信噪比一致性，处理后的剖面(图5)显示，各波场信息更丰富，能量、信噪比一致性更好,该法适用于研究区不规则观测系统、构造复杂陡倾角的数据成像。

图5 五维数据重构处理前(a)后(b)剖面对比图Fig.5 Profile comparison before (a)and after (b) five-dimensional data reconstruction processing

1.5 基于构造约束网格层析建摸

研究区具有地下构造简单、断裂不发育的特点，但倾角较陡；浅层资料信噪比及有效覆盖次数较低，层析建模求解方程中多解性大，迭代速度较慢，获取的速度模型不够准确。以纵向速度变化明显的地震标志层位为约束，由浅至深逐层进行速度反演，可以建立该区更加准确的速度模型(任俊兴等，2020)。

1.5.1 初始速度建模按照速度建模流程(图6)，首先结合地质认识和构造解释对时间域地震剖面进行层位标定，以区内龙马溪组、梁家店组等大套地层为框架建立构造模型，同时进行平滑处理消除异常点，然后对速度进行时深转化，形成深度域的速度场，结合构造模型的约束生成初始深度域速度模型(任俊兴等，2020)。图7显示，速度模型尚不能真实反映地下的速度场，因此需要后续速度迭代和优化处理。

图6 叠前深度偏移初始速度模型建立流程Fig.6 Flow chart of initial velocity model of pre-stack depth migration

图7 构造层位(a)和初始速度模型(b)(深度域)Fig.7 Structural horizon (a)and initial velocity model (b)(depth domain)

1.5.2 剩余曲率拾取拾取反射波同相轴剩余曲率之前，在不改变反射同相轴剩余曲率的前提下对CRP道集进行净化处理，以提高道集信噪比。分构造区域对不同的剩余曲率拾取参数进行优化，例如根据不同的构造类型设置不同的剩余曲率拾取范围、地层倾角范围、相似值等，以适应剩余曲率拾取的需求(袁刚等，2013；任俊兴等，2020)。利用地质层位和过井控制，选出适用于研究区的剩余曲率值(图8)进行网格层析反演。

图8 道集处理前(a)后(b)剩余曲率拾取对比图Fig.8 Comparison of residual curvature picking before (a)and after (b)gather processing

1.5.3 速度模型优化首先采用无构造约束的网格层析反演进行速度迭代，形成横向速度变化较准确的速度模型；再进行构造约束的网格层析反演，提高速度模型的纵向反演精度(李来林等，2004；胡英等，2006)；以此速度为叠前深度偏移的最终速度模型，进行最终叠前深度偏移成像处理。

研究区属南方山地，区内普遍发育中古生界地层，地质原因导致地震波反射速度纵向变化快且产生速度倒转，因此在速度反演过程中，首先以龙潭组底为界面，先反演上覆地层速度，直至以上地层的CRP道集同相轴拉平，然后以梁家组底为界面进行第二轮反演。按照逐层反演的思路，对4套标志层进行逐层反演，直至所有层的同相轴均被拉平，得到的速度模型会更准确(袁刚等，2013；任俊兴等，2020)。构造约束速度建模前后剖面对比图(图9)显示，构造约束速度剖面与地质构造吻合度更高，更能反映地下真实速度场，利于资料的精细解释。

图9 构造约束前(a)后(b)速度剖面对比图Fig.9 Velocity profile comparison before (a) and after (b)structural constraints

2 应用效果

通过山地静校正、弱信号保护处理及五维数据重构，有效改善了地震剖面有效频段信噪比——从2提升到3(图5、图10)。采用基于构造约束网格层析叠前深度偏移方法解析后，主要目的层龙马溪组等的波组特征清晰连续、构造完整、保真度高，能满足区内构造解释的需要。通过仁页X井层位标定发现，目的层波组与实际地层对应良好(图11)，实钻与地震层位相差30 m(在2%误差以内)，符合预期，可以支撑后续井位部署。茅口组底面地震异常反射波具上拱、下拉、扭动等特征，均方根振幅值中等—低(图12)。结合振幅属性及地震反射波形，初步圈定异常区域若干个，具有一定的勘探意义。