OVT域处理技术在黄土塬区煤田三维地震勘探中的应用

2022-07-23罗任植黄鹤飞

陕西煤炭 2022年4期

乔会，罗任植，黄鹤飞，王辉

(1.陕西省煤田物探测绘有限公司，陕西西安 710005；2.陕西正通煤业有限责任公司，陕西咸阳 713699)

0 引言

随着勘探技术的不断更新和对勘探精度要求的提高，常规的数据采集方法已经无法满足勘探要求，宽方位(全方位)地震勘探数据已成为现阶段地震勘探技术发展的方向[1-5]。传统的地震资料处理是对地震资料进行分方位处理，然而这种处理方法只局限于窄方位资料处理，无法将地震资料中含有的方位和炮检距数据信息充分发掘出来，而宽方位地震数据采集能够获得更多方位信息[6-10]。OVT技术是一种先进的叠前数据编排方式，可有效改善宽方位数据处理效果，处理的成果含有更多的方位信息[11-14]。近年来，OVT域处理技术逐步由油田应用发展到煤田上，为宽方位地震资料处理提供了一个良好的技术支撑[15-17]。

1 OVT概念及实现流程

1.1 OVT概念

OVT是Offset Vector Tile的英文缩写，即炮检距向量片[18]。OVT道集就是单个的十字排列内一些具有相邻CMP点组成的数据集。OVT道集是将一定范围内的检波点组成道集，将这些道集限定在这一区域内，提取相应的炮间距和方位角信息。OVT道集由整个工区具有近乎相同的地震信息的地震道组成，是覆盖整个工区的数据体，该数据信息不仅仅包含常规的地震信息，还包含有炮间距和方位角信息，即为高品质的五维数据体。

基于OVT域处理技术能够解决由于采集引起的空间不连续性，且OVT道集数据信息比较稳定，有利于数据的后期处理。OVT域处理得到偏移数据体中不道集的能量比较均衡，数据的分辨率信噪比更高，更有利于后期数据进一步处理。此外，偏移后保留更精确的方位和偏移距信息，便于方位相关的属性提取，有利于AVO属性分析，叠前反演及方位各向异性分析及裂缝检测。

1.2 实现流程

在现阶段的地震勘探中，野外施工条件等因素的影响，常常使得所采集到的数据不能满足数据规则化和成像的要求，这样，地震数据规则化是数据处理中的重要环节。利用非均匀傅立叶重构技术，对四维空间的数据进行规则化处理，使得采集过程中引起的不均匀得到规则化重建，也能在一定意义上重建缺失的地震道。在OVT域进行的插值为同一方位角数据，其精度高于不考虑方位角的共炮检距域插值。采用五维插值算法，OVT道集自身具有的保存方位角的优势，使得在OVT域应用五维插值算法非常方便和高效。五维插值算法实质上是求解一个大型的反问题，其对应的正问题可表示为

D=T·X

(1)

式中，X为理想充分采样的五维数据体；D为实际记录的波场；T为采样算子。采样算子T将理想充分采样的五维数据体映射到实际数据。

五维插值通过正交匹配追踪算法实现。由于地震数据在空间分布不规则、不均匀，不能采用常规的快速傅立叶变换来获得数据频谱。因此，基于傅立叶重构类数据规则化算法的目的，是消除能量衰减的影响，得到对应规则空间分布数据的波数谱系数。

2 实例应用

2.1 地震地质条件

高家堡煤矿位于陕西彬长矿区西北部，南与杨家坪、孟村井田相接，北至泾河，东以泾河为界与雅店井田毗邻，西至陕甘省界。勘探区位于井田的二、三盘区，勘探区地势西南高东北低，最高点位于勘探区东南部黄土塬上海拔约1 156 m，最低点位于北部泾河河滩处海拔约900 m，地形最大相对高差约260 m。基本地貌有黄土塬、沟壑及河滩泾河。塬梁主要是第四系，含水性差，激发层位不易掌握；施工区内果园、村庄、泾河、西(安)—平(凉)铁路、工业广场等障碍物较多；这些都对测线布置、炮点的布设、检波器的埋置有较大影响。浅层大部分为黄土层覆盖，黄土层结构松散，激发条件较差，地层干燥，与检波器的耦合条件很差。总体来看，黄土塬区地震反射波能量相对较弱，且频率较低，对提高地震勘探分辨率不利；沟谷部分地段第四系覆盖层较薄或基岩直接出露，河滩浅部鹅卵石层含水，激发、接收条件相对较好。因此表浅层地震地质条件复杂。

勘探区内煤层构造简单，聚煤区主要是西园凹陷，仅赋存有4号煤层，煤层埋深850～1 050 m，厚度0～17.80 m。含煤地层为中侏罗统延安组，煤层与围岩的波阻抗差异明显，煤层顶、底板岩性主要为泥岩、砂岩，与煤层的物性差异较大，也是良好的波阻抗界面，其反射波能量最强，连续性最好；有利于得到较好的强能量煤层反射波。为地震波形成提供了良好条件，可形成能量较强、连续性较好的反射波，因此深层地震地质条良好。综上，勘探区浅表层地震地质条件复杂、深层地震地质条件简单，研究区综合地震地质条件为复杂。

2.2 采集观测系统

为了能采集到更多的地震道信息，在资料采集时采用12线20炮宽方位观测系统，纵横比接近1，认为本次采集是全方位采集。本次数据采集观测系统方位角分布和偏移距分布分别如图1、2所示。由图1可以看出，本次方位角接近全方位，偏移距分布较均匀，有利于叠前资料分析，更有利于对地层各向异性进行分析，对小的构造及裂隙解释的精度更高。

图1 方位角分布Fig.1 Azimuth distribution

图2 偏移距分布Fig.2 Offset distribution

2.3 OVT域处理技术成果分析

由于勘探区地形复杂，施工过程中难免有检波点空道，或者大的炮点变观，导致采集数据出现覆盖次数和偏移距不均匀问题，最终影响数据体的质量。OVT域五维插值技术，可以消除方位上的各项异性的影响，提高成像的质量，为解释研究各项异性提供准确的基础资料。OVT域插值前后的覆盖次数及偏移距图如图3所示，OVT域五维插值后属性分析图如图4所示。

图3 OVT域插值前后的覆盖次数及偏移距图Fig.3 Coverage times and offset graphs before and after interpolation in OVT domain

图4 OVT域五维插值后属性分析Fig.4 Attribute analysis after five-dimensional interpolation in OVT domain

由图3和图4可以看出OVT域插值前后，覆盖次数、方位角及偏移距均分布均匀。OVT域处理之后，每一个OVT子集数据也分布均匀，并且通过振幅、频率和相位分析，插值后的数据具有原始数据的相同的振幅、频率和相位特征，波形不失真，保真度较高。图5为叠加剖面，可以看出资料成像的效果明显得到了提高，煤层反射波同相轴更加连续，浅层波阻抗差异较小的层位，波组特征明显，成像效果明显得到改善。

图5 OVT域子集插值前后及叠加效果Fig.5 OVT domain subset interpolation before and after and superposition effect

2.4 利用属性预测裂缝

2.4.1 相干、方差属性裂缝预测

相干体解释裂缝技术，是三维地震技术系列中成熟的技术之一。本次相干裂缝预测主要采用第三代相干技术来开展，得到了较好的效果。对裂缝、采空区形态均进行了精细刻画。在相干属性的基础上，沿煤层顶板向上提取方差体属性。进一步落实裂缝展布，与相干体解释成果相互印证。

图6为裂缝解释在相干属性平面图上的显示，从图中可以看出，在勘探区西南部煤层缺失边界处存在较大的裂缝，裂缝为北东走向，延伸距离约为710 m。

图6 相干属性切片机体解释效果Fig.6 Organism interpretation effect of coherent attribute slice

2.4.2 分频融合技术识别裂缝

分频融合技术是在谱分解及相干技术基础上创新发展而来。首先优选具有地质意义的单频体，开展相干属性研究，进而将能够反映断层等地质现象的相关单频相干体进行融合显示，进一步放大断层表现，落实了勘探区南部断裂发育区带。图7为裂缝解释在分频相干属性平面图上的显示，在勘探区西南部煤层缺失边界处存在较大的裂缝，与相干、方差属性预测的相吻合，裂缝北东走向，延伸距离约710 m。从剖面图上可以看出垂向断距较大，北侧断穿洛河组，扰动地层厚度约30 m，南端约10 m，仅仅断穿煤系地层。