复杂水网城镇区可控震源与炸药震源的一致性处理技术

2022-05-16陈习峰管文华石一青庞全康

复杂油气藏 2022年1期

陈习峰，管文华，石一青，庞全康

（中国石化江苏油田分公司物探研究院，江苏南京 210046；2.中国石化地球物理华东分公司，江苏扬州 225007)

车逻发财庄位于苏北盆地高邮凹陷北斜坡的中西部，具有较大隐蔽油气勘探潜力，其中阜三段（E1f3）是重要的勘探层系。但车逻城南老三维设计面元20 m×40 m，覆盖次数仅为48 次。工区内三维资料已经进行了多轮次处理，资料品质进一步改善难度很大，尤其是资料分辨率与储层识别的需求相去甚远。高精度三维重新采集项目的部署实施非常必要，其目的主要是提高目的层地震资料主频率、拓宽频带，进而提高储层预测精度，落实岩性圈闭，为下步钻探提供有利目标。

该地区地表条件极为复杂，障碍物种类多、数量多、面积大。各类障碍区总面积128.84 km2，涉及理论炮点13 648 个，占理论炮点总数的66%。其中城镇、高铁、运河涉及到炮点分别为:45%、30%、25%。因此，野外地震采集时，在上述障碍区主要采用可控震源沿道路激发。可控震源施工时采用激发点距加密、接收道距提高一倍的变观测系统，覆盖次数由320 次增加到960 次。整个三维井炮正点率45.8%，共实施炸药震源21 358炮，可控震源6 095炮，整个项目变成了名副其实的炸药震源与可控震源联合采集项目（图1）。针对该区的岩性油藏勘探，做好可控震源和炸药震源的一致性处理就尤为重要。

在可控震源和炸药震源的一致性处理中，往往只强调二者相位和频率的不一致。实际生产中多采用子波匹配的处理技术［1-3］。但车逻地区实际资料处理中发现，在进行子波匹配处理后，同相轴还存在较大的时差，且这种不一致性在工区西部的运河区更为严重。而且在经过统一匹配算子处理后，合并数据的叠加信噪比往往不如井炮的叠加信噪比，这预示着，除了相位差异之外还有其它因素影响着联合处理质量。文中系统梳理了可控震源在运河区的激发特点后，认为在复杂水网区，可控震源与炸药震源联合成像时要同时关注相位和表层静校正双一致性问题，并提出了一体化解决方法，获得了较好的成像效果。

1 可控震源最小相位化

可控震源获取单炮的方法原理是利用理论设计的扫描信号，即参考信号，使可控震源产生振动，通过野外采集获得母记录，再利用参考信号与母记录进行相关，压缩地震波形，获得可控震源单炮地震记录。可控震源激发采集的地震数据经过自相关后其子波是零相位，而在地震数据处理中，包括反褶积在内的许多处理算法都要求地震数据中子波是最小相位。因此在反褶积之前首先需要把零相位震源子波的地震数据转化为最小相位震源子波的地震数据［4-5］。可控震源和炸药震源资料相位差异校正方法多种多样，有的利用反褶积［6］，有的运用子波匹配方法［7］，甚至还有的直接将两种单炮或叠加道做匹配。其本质上都是为了将可控震源的零相位校正为最小相位，实现和井炮校正一致。匹配处理模糊了相位和时移问题，会影响后续的静校正处理，本文的方法是先行解决相位，即读取仪器的扫描信号，对其自相关进行最小相位化处理，并得到整形算子（图2），再利用基于堤坝模型的静校正技术解决时移问题。

图2 可控震源最小相位化

如图3 所示，工区地震剖面800 ms 处有一强反射，地质上它是盐城组底部的一套火成岩。可控震源叠加剖面上，它表现为一根强轴，强轴上面有一根弱轴（图3a）；而对应的井炮资料，它是两根强轴，强轴对应的时间也不相同，且在强轴上方那根弱轴不存在。经过最小相位校正后，可以看到校正后的可控震源火成岩反射特征（图3b）与井炮（图3c）趋于一致。

图3 可控震源最小相位校正

2 基于堤坝模型静校正

2.1 堤坝区时差分析

可控震源最小相位化后，其反射特征一致性得到提高和改善，但对比二者的剖面可以看到，二者叠加不能完全闭合，存在比较大的时移，时差达到28 ms 左右（图4）。是什么原因造成如此大的时差，可控震源激发时遇到了怎样的问题？为什么同是在水网区，井炮和可控震源表现出来的静校正问题是如此的不同？理论上，可控的信号应该早到，实际却是晚到。可控震源较大的静校正是不是跟地表及近地表结构相关？

图4 可控震源与炸药震源剖面闭合检查

由于工区内水网密布，可控震源只能在堤坝上激发，而炸药一般是钻井在地下12 m 以下深度激发，堤坝较高的高程，较低的速度造成了较为严重的静校正问题［8］。经过模型计算，高差为18 m 时会形成28 ms 的时差，激发点以上地层的平均层速度约为643 m/s。微测井数据表明，本区低速度层的速度在300～500 m/s 之间，高速层速度在1 600～1 800 m/s 之间。在处理中通常借助层析静校正［9-11］解决静校正问题。但是本区有几个特殊的地方:一是野外可控震源单炮噪音背景非常大，不仅纯可控震源的叠加信噪比也明显低于井炮，如图5所示，而且可控震源单炮的初至拾取特别困难，精度难以保证；二是堤坝在平面上呈现线性展布，而可控震源多沿堤坝上的道路激发，其横向上观测尺度极小，这种表层结构层析静校正难以刻画［12］，测试处理也表明本区层析静校正应用效果不佳。因此在复杂水网、城镇区的可控震源与炸药震源联合处理中，两种震源之间不仅需要解决相位，而且还要解决静校正产生的时差问题。

图5 不同震源原始叠加对比（未应用静校正处理）

2.2 堤坝模型静校正

在野外精细表层结构调查的基础上，综合野外微测井和静力触探成果，建立起堤坝表层模型（图6），首先借助微测井，摸清高速层顶的位置，并进行较大尺度平滑，获取整个工区的低速层底界。此界面以下直接填充经平滑后的微测井解释速度，以上速度的填充要在分析微测井降速带成果的基础上，仔细分析堤坝可能的速度结构，开展速度扫描，并最终建立起堤坝区速度模型，然后对井炮进行井深校正，将炮点位置从井底校正到地面，再进行地形校正，将不同高程的可控震源炮点以及炸药震源炮点校正到固定基准面上。检波点近似认为在地表，所以可以直接校正到固定基准面。通过这种方式解决堤坝区中、大尺度静校正问题。具体公式如下:

图6 堤坝表层模型

其中t炮点，t检波点分别为炮点和检波点的静校正量；h低、h降、h高分别为低速层、降速层以及高速层的厚度，m；v低、v降、v高分别为低速层、降速层以及高速层的速度，v替换为替换速度，m/s；E基准面、E炮点、E检波点分别为基准面高程、炮点和检波点的地表高程，m。

在工区西部大运河区，分别测试了层析静校正和基于堤坝模型静校正。从静校正处理后的叠加对比看，前者效果一般，后者则获得了更好的成像，整个剖面同相轴连续性更好，原来未能成像的浅层，也表现出横向强连续性（图7）。

图7 纯可控震源不同静校正处理效果对比

3 两种震源一致性处理效果

在车逻地区复杂水网城镇区的可控震源与炸药震源联合处理中，首先是解决相位问题，对可控震源数据进行最小相位化，然后是解决复杂近地表产生的静校正问题，进行基于堤坝的模型静校正及基于地表一致的剩余静校正处理，较好地解决了复杂水网城镇区的不同震源数据的一致性问题，实现了同相轴的同相叠加，提高了剖面叠加质量。如图8 所示，从工区静校正处理的数据中分别抽取出纯可控的和纯炸药的进行叠加，从叠加效果上看，无论是主测线还是联络线，可控震源资料与炸药资料的相位和时差问题得到很好的校正，为最终精确成像打下了扎实的基础。