溱潼西斜坡地震资料“双高”处理关键技术

(中国石化华东油气分公司勘探开发研究院，江苏 南京 210000)

0 引 言

溱潼凹陷是苏北盆地东台坳陷中部的次级凹陷，由北向南分为斜坡带、深凹带、断阶带3个次级构造单元，斜坡带由西向东进一步划分为西斜坡、北斜坡、东斜坡。研究表明：西斜坡戴南组发育水下分流河道、河口坝等沉积微相，是寻找超覆尖灭型岩性油藏的有利层段(蓝加达，2015)；西斜坡阜三段为三角洲前缘河口坝—远沙坝沉积，被北东向、北北东向断层切割，易形成构造-岩性油藏。西斜坡戴南组和阜三段储层埋藏浅(<2 km)、物性好(南华1井阜三段储层孔隙度为26.4%，渗透率为288 mD)，是效益勘探的重点目标，但储层单砂体厚度薄(南华1井阜三段测井解释油层0.9 m/层)、横向变化快且尖灭方式各不相同，以地层超覆尖灭、地层岩性尖灭、构造-岩性等复杂圈闭为主，圈闭面积小(平均面积<0.5 km2),识别难度大。

实践证明，岩性与构造-岩性等隐蔽油藏勘探需要较高的地震构造成像精度、保幅性及分辨率。

地震资料保幅性差会导致储层预测结果不可靠，影响圈闭识别；地震资料分辨率低，则地层尖灭点识别及岩性圈闭边界刻画不准，影响圈闭描述与井位部署。

保幅处理旨在消除非地质因素造成的地震信号特性的变化，使地震信号特性的变化与地质因素的变化之间形成可预测的关系(张志军等，2015),提高分辨率旨在保证资料保幅性及高信噪比的前提下，力求目的层分辨率的最大化。

国内外在提高分辨率、提升保幅处理方面开展了大量的研究工作(李忠效等，2018；蒋波，2020)，探讨地表一致性预测反褶积、反Q滤波和近地表吸收补偿等方法对提高地震分辨率的作用，以及保幅处理的重要性等方面的问题。但是，以往的研究主要针对提高分辨率或保幅处理的某一方面，缺乏提高溱潼凹陷地震资料保幅性与分辨率的具体处理方法的研究。

近年来，针对溱潼西斜坡戴南组和阜三段等目的层地震资料情况，探索了提高地震资料保幅性和分辨率的“双高”处理技术及质量控制方法，有效改善了资料成像质量，指导了隐蔽油藏的勘探。

1 地震资料问题分析

溱潼凹陷西斜坡地震资料保幅性与分辨率的主要影响因素有下列3个方面。

(1) 该区历时7年分4块完成三维地震采集，采集因素差异大(表1)，不同期次数据的覆盖次数、偏移距等观测系统属性，以及能量、频率、信噪比等地震波的动力学特征差异大，连片融合处理的一致性问题突出，地震资料保幅和提频处理难度大。

(2) 地表地貌复杂，城镇、村庄、河流、养殖池等分布密集，地震激发和接收效果差异大，地震采集变观和炮检点位置偏离设计点位置，地震资料的均匀性、连续性变差。

(3) 原始资料中的噪音干扰强，主要有面波干扰、异常振幅干扰和随机干扰，且层间多次波发育，67%的单炮信噪比<1，降低了地震资料信噪比，影响速度分析精度。

2 保幅与提高分辨率处理关键技术

2.1 保幅去噪处理

提高信噪比处理是根据信号与噪音在不同域的不同特性，从数据中分离或重建信号和噪音。难点在于保幅去噪，即对噪音压制程度的准确掌握。

2.1.1 噪音分类 研究区原始地震资料中的噪音主要有下列4种。

(1) 面波干扰，具有能量强、频率低(主频<8 Hz)、速度低、衰减快、频散等特点。

(2) 异常振幅干扰，具有能量强、随机或近偏移距分布的特点。

(3) 随机干扰，具有全频带、随机分布、范围广等特点，主要为环境噪音。

(4) 部分单炮中存在大风天气因素造成的高频异常干扰。

2.1.2 噪音衰减 根据噪音特征，按照“先规则后不规则、先强后弱”的顺序进行噪音衰减。

(1) 采用谱编辑法进行面波干扰衰减，即利用有效波优势频带范围内均方根振幅的变化趋势，对面波发育的低频频带范围内的均方根振幅变化趋势进行修正，以衰减面波干扰。重点是查清面波的频带范围及有效波的优势频带范围。

(2) 针对随机干扰、异常振幅干扰及高频风噪干扰等不规则干扰，采用异常振幅衰减法，即利用不规则干扰和有效信号的振幅与频率差异，在指定时间窗口内，通过中值滤波进行干扰波衰减，或对相邻道进行插值后替换干扰道，该方法对炮集或共中心点道集处理效果较好。

主要参数为空间中值滤波窗口、频带窗口、门槛值：空间中值滤波窗口为参与运算的道数，通常为噪音道数的4倍，该值越大，去噪效果越明显，但越易损伤有效波，且会增加运算时间；门槛值表示干扰道的振幅值超出窗口内振幅中值的倍数(潘军等，2016)。通过实验，优选了相关处理参数(表2)。

溱潼凹陷地震资料品质评价结果表明，在面元边长20 m、地震主频35 Hz的前提下，地震资料信噪比>4时叠前偏移成像效果好，保幅性高，可识别断距为20 m的断层。去噪处理前地震叠加剖面上的目的层段信噪比=0.5，去噪处理后信噪比>4，为叠前偏移成像、提高分辨率处理奠定了基础(图1)。

此外，部分处理步骤会增强或产生一些噪音，如能量一致性处理会增强弱噪音能量，反褶积会产生低频或高频噪音，因此需在不同处理步骤后进行针对性的噪音压制处理，保幅去噪处理贯穿整个处理流程。

表1 溱潼凹陷西斜坡三维地震采集施工因素对比

表2 溱潼凹陷西斜坡噪音分类及针对性去噪方法参数

图1 去噪前后叠加剖面及信噪比对比Fig. 1 Stacked sections and signal-to-noise ratio comparison before and after denoising (a) Stacked section before denoising; (b) Stacked section after denoising; (c) Signal-to-noise ratio comparison

2.1.3 层间多次波压制 溱潼凹陷地震资料表明层间多次波发育，其中盐城组地层产生的多次波对目的层的影响最大。盐城组地层埋深<600 m，以砂砾岩沉积为主，与下伏地层的波阻抗差异大，形成强反射系数界面，对地震信号有强屏蔽作用，同时产生强能量多次波。盐城组砂砾岩地层纵波速度为2 000 m/s，与目的层地层纵波速度(2 400～2 500 m/s)差异小，导致多次波识别与压制难度大。

研究区多次波特点：① 动校正后的CMP道集上，多次波因动校不足，中远偏移距同相轴下搭，扰乱一次波；② 速度谱上，多次波的能量团在垂向上成串状分布，速度约为2 000 m/s，随时间、深度增加有增大趋势；③ 叠加剖面上，由浅至深出现一系列产状近似平行、反射特征相近的波组，其倾角约为盐城组地层倾角的2倍(苑益军等，2012)。

高精度Radon变换法可在τ-p域内较好地区分一次波与多次波，被广泛应用于多次波压制。由于溱潼西斜坡目的层内多次波与一次波的速度相近，无法做到不损伤一次波而压制多次波(刘田田等，2020)，因此对其应用方案进行优化，即改变在叠前偏移前压制多次波的常规处理方式，采用两步法进行多次波的压制：① 仅对进行速度建模所需的CMP道集或CRP道集进行多次波压制，使道集上有效波组更清晰，获得的速度谱能量团更集中，进而提高速度模型精度及有效波成像质量，此步骤中的多次波压制只辅助提高速度模型精度；② 对叠前偏移体偏处理获得的所有CRP道集进行多次波压制，提高CRP道集信噪比(图2)，最终提高地震资料成像品质。此方案可有效提高CRP以及成果剖面信噪比和成像质量，同时最大程度保证资料保幅性，为准确成像及叠前反演提供良好的基础。

图2 多次波压制前后CRP道集对比Fig. 2 Comparison of CRP gathers before and after multiple suppression(a) CRP gathers before multiple suppression; (b) CRP gathers after multiple suppression

2.2 一致性处理

一致性处理旨在消除非地质因素造成的地震波能量和频率的空间不一致性，在溱潼西斜坡地区地震资料的处理中分别采用能量一致性和子波一致性处理。

2.2.1 能量一致性处理 由于球面扩散和大地吸收作用，地震波能量随时间和偏移距的增大迅速衰减；同时，由于地表激发接收条件的变化，炮、道间数据一致性差；研究区4块三维地震资料因采集因素差异导致能量存在差异。实践表明，分3步进行能量一致性处理，即几何球面扩散补偿、地表一致性振幅补偿和剩余振幅补偿，可取得较好效果。

(1) 几何球面扩散补偿法符合地震波传播理论，可补偿地震波在纵向上的能量衰减，其补偿因子计算公式为：

(1)

式(1)中：G(t)为补偿因子；vi(t)为炮检距i处的均方根速度，m/s；t为双程旅行时,s；v1为速度函数中的最小速度值，m/s，起归一化作用。

将不同时间的振幅值乘以对应的补偿因子，可较好地补偿地震波在纵向上的能量衰减，即

A(t)=G(t)A0(t)

(2)

式(2)中：A(t)为时间t处补偿后的振幅值，A0(t)为时间t处补偿前的振幅值。

该方法中速度的应用是关键，通常选择剩余静校正后的均方根速度场进行补偿运算。

该方法中能量分析时窗的选择至关重要，关系到获得的补偿因子是否合理。溱潼凹陷西斜坡地震处理中，将目的层所在时间窗口分别向上、向下拓宽500 ms作为能量分析时窗。

(3) 地震数据经几何球面扩散补偿和地表一致性振幅补偿处理后，仍存在一定的能量不均或振幅失真问题，需进行剩余振幅补偿。剩余振幅补偿方法较多，但多存在不保幅问题。考虑到地表一致性振幅补偿的保幅性优势，通常在完成剩余静校正处理后再次采用该方法改善能量不均衡的问题。

2.2.2 子波一致性处理 目的是提高子波一致性实现同相叠加，或压缩子波提高地震垂向分辨率。为保证资料保幅性，运用地表一致性反褶积技术，适当拓宽其频谱，但不进行子波压缩处理。地表一致性反褶积处理较好地消除了地表差异对子波记录的影响，增强了子波的横向一致性，优势频带亦得到拓宽(图3)。

图3 地表一致性反褶积前后叠加剖面及频谱对比Fig. 3 Stacked profiles and spectrum comparison before and after surface consistent deconvolution(a) Stacked profile before surface consistent deconvolution; (b) Stacked profile after surface consistent deconvolution; (c) Spectrum comparison of the target stratum

2.3 提高分辨率

研究区目的层砂体厚度普遍<10 m，前期处理资料主频为20～25 Hz，理论上仅能分辨厚度>24 m的储层，需提高地震资料分辨率。由于大地滤波作用，地震波传播时迅速衰减，导致地震高频部分信噪比低、能量弱。

反Q滤波技术能够补偿大地滤波造成的地震振幅和频率衰减，可补偿高频信息、拓宽频带(严红勇等，2011)。影响反Q滤波处理效果的主要因素有地震资料信噪比和品质因子Q。区内地震资料经噪音压制后信噪比较高(>4)，满足要求。品质因子Q为描述地震波衰减的参数，反映了能量损耗的比率：Q值越大，介质的弹性越好，对地震波的衰减越小；Q值越小，介质黏弹性越大，衰减越大。获取Q值有Q扫描法、李氏经验公式法、谱比法3种常用方法。

(1)Q扫描法：通过人工经验获取Q值。该方法可人为控制Q值，但不能空变，资料信噪比难以控制。

(2) 李氏经验公式法(田树人，1990)：通过李氏经验公式获取Q值。基于大量资料得出Q与层速度vP的经验公式，可基于井资料获取准确的层速度值,从而获得准确的Q值。

(3)

式(3)中：vP为纵波速度值，无量纲。

(3) 谱比法：通过对地震数据目的层进行谱比分析，获得空变的Q体，其Q值更精细，但对地震资料品质要求高。

芒沙村由于地处亚热带，降水较多，河流错综复杂，水资源充沛，并有南马河流过，丰富的水资源不仅满足了村民们基本的生活用水和农业灌溉的需要，而且依托南马河，建成了就有四级电站，其中有两级电站在芒沙村，充分利用水力发电，基本满足了村里的用电需要。

经资料处理后，溱潼西斜坡地震资料信噪比较高，选用谱比法获得空变的Q体进行反Q滤波处理，同时综合利用钻井资料、Q扫描法和李氏经验公式法对目的层的Q值进行质控，以获得信噪比和分辨率平衡较好的地震资料。为确保反Q滤波处理过程不影响地震保幅性，转变在CMP道集上进行叠前反Q滤波处理的常规思路，对CRP道集进行反Q滤波处理。

2.4 数据规则化

受采集中炮检点变观及多期次采集观测系统差异的影响，溱潼西斜坡地震资料的采集面元、覆盖次数、方位角、偏移距等属性差异较大，导致偏移处理出现空间假频、偏移噪音严重等问题。基于匹配追踪傅里叶变换的五维规则化(5DMPFI)技术，综合考虑地震数据5个维度(主测线、联络测线、炮检距、方位角及时间)的信息对地震数据进行重构，可实现不同面元内炮检距和方位角的规则分布，具有反假频、防频谱泄漏以及保幅性更高的优点(刘田田，2021)。5DMPFI处理包括目标观测系统设计及关键参数优选两方面。

(1) 研究区存在2种观测系统(表1)，综合考虑三维面积大小、原始数据品质，尽可能不产生新的物理点，优选帅垛—唐刘三维观测系统作为目标观测系统。

(2) 5DMPFI处理中的关键参数为5个维度的窗口参数，其中偏移距和方位角窗口已通过目标观测系统确定，时间窗口为数据处理所采用的时间采样率(2 ms)，主测线窗口和联络测线窗口分别定义了2个方向上参与运算的数据道数，对重构道集质量、成像效果及计算时间影响大。经大量实验，主测线与联络测线窗口均选择为21道。经5DMPFI处理后，三维地震的空间均匀性、信噪比及成像质量得到明显提高，满足叠前偏移要求(图4)。

图4 五维数据规则化前后叠加剖面对比Fig. 4 Comparison of stacked profiles before and after 5DMPFI processing(a) Stacked profile before 5DMPFI processing; (b) Stacked profile after 5DMPFI processing

2.5 精细速度建模

速度模型是决定地震成像效果的关键。叠加速度模型的优化主要通过速度分析与剩余静校正交互迭代处理来实现。将动校正后CMP道集上反射波组是否校平、剩余静校正量是否收敛到纵向采样点(2 ms)范围内作为速度精度的判断标准。

叠前偏移速度模型的优化主要通过速度调整与目标线叠前偏移交互迭代来实现。

(1) 将叠加速度平滑后作为叠前偏移的初始速度，并对其进行目标线偏移处理。

(2) 对偏移后的CRP道集进行反动校，计算其速度谱后拾取叠前偏移速度，采用该速度进行目标线偏移，检查偏移得到的CRP道集上反射波组是否校平；若未校平则继续进行迭代速度建模与目标线偏移的迭代，进一步优化速度模型。经多次迭代至CRP道集校平后，即获得准确的叠前时间偏移速度模型。

3 保幅处理质量控制

地震保幅处理中需对每个步骤进行严格质量控制(张征等，2011)。

(1) 噪音衰减。若噪音残差(噪音衰减前后的数据差值)及其叠加剖面中未包含有效信号，且噪音衰减后的单炮记录和叠加剖面中目的层的振幅曲线及频谱曲线未发生畸变或缺失，则认为噪音压制过程保幅。

(2) 能量一致性处理。主要对比处理前后目的层或标志层沿层振幅曲线，二者相似程度越高，保幅效果越好。

(3) 频率一致性及提高分辨率处理。首先确保未改变地震的极性和相位，然后对处理前后目的层的地震资料进行自相关，若子波主能量一致性强，主瓣宽度被压缩，旁瓣幅度降低，则认为保幅性较好；若进行时频分析处理前后的时频谱变化不大，或处理后时频谱上频率沿时间方向均匀分布，则认为处理过程保幅。

(4) 偏移处理。速度模型精度是影响保幅性的重要因素。通常认为CRP道集剩余曲率越小则速度模型越精确，地震成像效果、保幅效果越好。

4 应用效果

利用上述处理方法，首先加强地震保幅处理质量控制，在此基础上进一步提高分辨率，改善成像效果。加强保幅处理质量控制前后剖面对比结果(图5)呈现下列特征。

(1) 前期处理未对资料保幅性进行严格质控，剖面图上绿框内多套波组交叉，内幕波组与上下强反射波组之间产状差异明显，波组产状与构造认识有较大出入；蓝框内波组特征不清，横向对比追踪困难，存在多解释性。

图5 前期处理与新处理叠前偏移剖面及目的层频谱对比Fig. 5 Pre-stack migration profiles and spectrum comparison of the target stratum by the old and the new processing methods(a) Pre-stack migration profile by the old processing method; (b) Pre-stack migration profile by the new processing method; (c) Spectrum comparison of the target stratum

图6 前期处理与新处理资料沿目的层地震均方根振幅平面图对比Fig. 6 Comparison of RMS amplitude plans along the seismic target spectrum by the old and the new processing methods(a) Plan by the old processing method; (b) Plan by the new processing method

(2) 加强保幅处理后的新处理剖面的波组特征清楚，绿框内多次波受到有效压制，波组产状与构造认识更吻合；蓝框内地震振幅强弱变化与地层岩性变化一致，波组易于横向对比追踪。频谱分析显示，在未进行反Q滤波处理的情况下，新处理资料目的层频带由原10～50 Hz拓宽至8～55 Hz，说明保幅处理可有效保护地震资料频率成分。

图6为对新老资料沿目的层提取的均方根振幅属性平面图，图6中任意线处新老资料的纯波剖面(图7)和频率剖面(图8)显示：前期资料剖面横向上存在能量、频率突变，火成岩区域在平面、剖面上强振幅反射波组特征不凸显；新处理资料的能量与频率整体均衡、过渡自然、一致性高，地震频带得到拓宽，火成岩强振幅反射特征在平面和剖面上得到凸显，均方根振幅平面属性展示了丰富的细节与地质现象，表明保幅处理资料能较好地反映地质体的变化，为地震属性分析及储层预测奠定基础。

对CRP道集进行反Q滤波处理，有效提高了地震资料分辨率，目的层主频由25 Hz提升至35 Hz，有效频宽由8～55 Hz拓展到8～75 Hz，反射信息更丰富，小断层成像更清晰，断点更干脆，地层尖灭现象更清楚，尖灭点位置易于识别(图9)。

图7 前期处理与新处理叠前偏移纯波剖面对比Fig. 7 Comparison of pre-stack migration pure wave profiles by the old and the new processing methods(a) Profile by the old processing method; (b) Profile by the new processing method

图8 前期处理与新处理资料频率属性剖面对比Fig. 8 Comparison of frequency attribute profiles by the old and the new processing methods(a) Profile by the old processing method; (b) Profile by the new processing method

图9 提高分辨率前后剖面及目的层频谱对比Fig. 9 Comparison of profiles and spectrum of the target stratum before and after enhanced resolution processing(a) Profile before enhanced resolution processing; (b) Profile after enhanced resolution processing; (c) Spectrum comparison of the target stratum

图10 提高分辨率处理前后的测井合成记录与地震剖面叠合显示及相关系数对比Fig. 10 Comparison of log synthesis record and seismic profile superposition display andcorrelation coefficient before and after enhanced resolution processing(a) Post-stack display of synthetic records and the old seismic profile in Well C4b and correlation coefficients; (b) Post-stack display of synthetic records and the new seismic profile in Well C4b and correlation coefficients

采用35 Hz雷克子波与测井资料制作合成记录，图10为其与地震剖面叠合对比图(图10)显示，新处理资料的井震吻合度高，目的层段的井震相关系数平均值由0.26提升至0.73。

通过新处理资料的精细解释与储层反演，在研究区发现了一系列岩性、构造-岩性圈闭，在陈家舍—帅垛地区探明的戴南组优质储量>400万t，在南华、吉沟、陈家舍3个地区发现了阜三段有利构造-岩性油藏分布区带。

5 结 论

(1) 地表条件复杂、多期次采集因素差别大、噪音干扰、地震波传播中的吸收衰减及目的层间砂泥岩薄互层的反射系数较小等特征，导致溱潼凹陷西斜坡戴南组和阜三段地层地震资料保幅处理难度大、分辨率低。

(2) 针对溱潼西斜坡戴南组和阜三段的岩性、构造-岩性隐蔽油藏，建立以保幅去噪、一致性处理、数据规则化及精细速度建模等为主的保幅处理流程并优选相关参数，提高了资料信噪比与保幅性；针对CRP道集开展反Q滤波处理，在保幅基础上提高了目的层地震资料分辨率。

(3) 在噪音衰减、振幅补偿、提高分辨率、速度建模等关键环节，建立保幅评价与质量控制方法体系，确保处理成果的保幅性。

(4) 新处理资料目的层间反射信息丰富，信噪比更高，地层接触关系清楚，井震吻合程度高；地震能量、频率一致性好，地震资料波组产状、振幅变化与地质认识吻合；目的层地震主频提高了5～10 Hz，频带拓宽了10～20 Hz，分辨率明显提高，小断层、地层尖灭点的识别能力提升。

通过对“双高”处理资料的解释应用，发现了一批岩性、构造-岩性圈闭，经勘探验证取得了重大突破。