多方位拖缆地震数据融合处理在惠州凹陷的应用

2022-10-13徐乐意林秋金唐明铭李瑞彪

天然气勘探与开发 2022年3期

徐乐意林秋金胡坤唐明铭李瑞彪

中海石油（中国）有限公司深圳分公司研究院

0 引言

近年来，古近系古潜山勘探逐渐成为惠州凹陷重要勘探方向。中深层地震资料普遍存在断裂成像不清晰、古近系信噪比低、潜山内幕成像不清等现象。由此所带来的深层构造落实、储层预测难度加大。这些难点制约了惠州凹陷勘探和开发的进程。

目前，惠州凹陷已经实现全三维覆盖。但是，现有的常规三维地震逐渐不能满足越来越复杂的勘探目标需求，主要表现为常规拖缆采集方位角窄、获得的地下反射波场信息不完整，难以实现对复杂断裂及潜山构造进行有效的照明。宽方位地震对陡倾角成像及复杂构造成像相比常规拖缆采集有明显改善，但施工难度较大、采集成本也十分的高昂。将现有的不同方位采集的拖缆地震数据进行匹配融合处理，是一种有效且低成本的勘探方式。然而，由于观测方位角的不同，速度随方位角的变化、与方位角相关的旅行时差、与方位相关的各向异性等问题也随之产生。Jaime A S等［1-5］针对多方位及宽方位处理中方位各向异性问题开展了一系列研究，陈礼等［6-14］探讨了海上多方位地震资料处理关键技术，张振波等［15-20］探讨了宽频地震数据的勘探实例及应用效果，邓盾等［21］针对常规窄方位三维地震采集数据难以满足陆坡变水深条件下的地震成像，提出双方位联合速度建模以及双方位各向异性深度偏移联合成像，提高了速度建模精度，较好解决了崎岖海底下伏地层的成像问题，提高了复杂构造区的成像精度。前人研究结果表明，多方位地震数据增加了地震资料的采集照明度，地震反射信息增多，且在信噪比方面有较大的提高，改善了地震资料的成像效果。鉴于此，笔者采用多方位融合处理技术，在多维度一致性处理的基础上，基于多方位网格层析及分方位各向异性建模，对惠州凹陷不同采集时期的三维多方位拖缆地震数据进行了真方位叠前深度偏移及融合处理，充分挖掘原始地震数据的潜力，节约了大量的采集成本，最终获得的叠前深度偏移成果在断层成像、目的层振幅频率保真度、古近系至基底成像改进方面都取得了良好的效果。

1 多方位融合处理关键技术

不同观测方位的拖缆采集地震数据能够从不同方向实现对地质体的照明，获得较完整的地震波场。有效融合不同方位地震数据在增加覆盖次数、提高地震资料信噪比的同时，有利于获得准确的地层速度信息，改善断层阴影区、古近系及潜山内幕成像。多方位地震数据的融合处理对区块间数据的一致性有非常高的要求。通过开展基于多维度质控的一致性处理，消除三维地震工区内部及不同区块之间的各类差异。开展多方位速度建模及真方位叠前深度偏移，最终获得不同方位地震数据的融合处理成果。

1.1 差异化的单方位精细处理

研究区内包含7块三维（表1）。研究区主体三维为2005年采集数据，采集方向为18°，电缆长度3 300 m，枪缆沉放较浅，原始数据低频信号略显不足。主体区2013年针对中深层采集，采集方向与2005年采集方向斜交，电缆长度6 000 m，覆盖次数较高；主体区1998年三维采集方向105°，电缆长度4 000 m，气枪沉放4 m，电缆沉放6 m，高频信息相对丰富。若采取与2005年采集方位一致的处理面元网格，将导致其他方位地震数据在面元划分时进行旋转，使得与其相拼接部位的三维数据存在方位信息的差异。结合每块三维采集参数及资料特征，开展单独区块差异化的精细处理，有针对性地解决每个三维工区存在的干扰波、鬼波、多次波和能量衰减等问题，获得了每块三维工区高品质的偏移前道集数据。

表1 工区主体三维块采集参数简表

1.1.1 复杂环境噪声差异化去除技术

拖缆采集地震资料噪声类型相似，但不同电缆长度的原始单炮，其大入射角范围的折射噪声在不同频带内所覆盖的区域存在差异。尤其是短电缆地震数据低频10 Hz内中浅层大部分区域被线性噪声所覆盖，中深层被涌浪干扰覆盖。针对不同电缆长度的原始单炮，采取分频、分区的精细折射干扰压制方法，较好获得了短电缆数据大入射角范围内的有效信号，充分挖掘了地震数据潜力，增加了远道地震信号的有效性，为速度拾取奠定了基础（图1）。

图1 分频、分区折射线性去噪单炮对比图

1.1.2 基于小三维体全流程对比的去鬼波方案优选

选择井旁小三维区地震数据开展不去鬼波、只去除缆鬼波及同时去除源、缆鬼波3种方案的全流程处理试验最终确定了缆鬼波压制方案。图2为两套去鬼波方案PSTM合成记录标定及频谱分析对比。考虑到中深层构造成像及岩性边界刻画的双重需求，确定了只做电缆鬼波压制的流程方案。鬼波压制后，低频能量有效地恢复，为获得双古目的层成像改善奠定了基础。

图2 不同去鬼波方案井震标定及频谱分析对比图

1.1.3 浅水区复杂多次波组合压制技术

研究靶区海水多次波和层间多次波发育，采取了差异化联合去多次技术实现了对多次波的逐步压制。由于原始采集观测系统的差异，导致不同的浅水去多次方法具有局限性。针对靶区内2005年采集三维短电缆（3 000 m）地震数据多次波的特殊性，采用了时空域减去（浅层）及曲波域减去（深层）联合应用的多次波压制策略，获得了更彻底的短电缆资料多次波去除效果（图3），较好地恢复了中高频端的有效反射。

1.1.4 针对古近系古潜山的能量频率恢复处理技术

研究靶区T50—T60存在强反射界面，对地震信号吸收屏蔽较为严重。受屏蔽层的影响，常规能量补偿后，T60以下至潜山内幕的反射能量依然偏弱。在纵向振幅补偿上采取一种迭代补偿的思路，基于全区准确的叠加速度和钻井反射系数趋势求取纵向振幅补偿函数，对古近系内幕进行剩余振幅补偿，偏移过程开展基于射线旅行时结合剩余振幅补偿，最终获得与钻井反射系数正相关的纵向振幅趋势（图 4）。

图4 振幅补偿地震剖面对比图

1.2 保持采集方位优势的一致性处理技术

研究靶区中，2005年三维与2013年三维两个工区采集方位斜交，大部分数据重叠。不同的采集方向在增加地质体照明的同时，也带来了区块间一致性的处理难题，需要有效加以解决。首先，开展单块三维保持方位角信息的数据规则化处理。在规则化数据体的基础上，以2005年三维为目标区块，其他三维按照时差、振幅、频率、相位的顺序，依次进行匹配处理。利用叠加剖面、单偏移距剖面、频谱分析、互相关剖面、沿层振幅、频率切片、地震切片等开展联合质控，确保多个区块间的差异得到有效消除，为后续区块间的连片融合处理奠定基础（图5）。多方位融合处理对不同采集方位数据之间的一致性要求高于常规的连片处理。重叠区每个面元、每个样点需要具备较好的一致性。本次一致性匹配处理后，对方位角一致的三维工区进行连片拼接处理，共形成三个不同方位角的叠前道集数据，包括18°、61°及105°三个方位的数据体，作为开展多方位速度建模及叠前成像的基础数据。

图5 一致性处理前、后叠加剖面对比图

1.3 多方位地震数据融合处理技术

对包含3个方位角信息的一致性叠前地震数据主要开展了3种方案的多方位融合处理试验：

方案1：偏移前融合。该方案不考虑方位各向异性的影响，与常规的连片处理方案相同，能够高效处理不同区块之间的拼接问题，适用于相同方位采集的三维数据拼接融合处理。

方案2：偏移中融合。利用三个采集方位的叠前道集数据开展多方位PSDM网格层析速度建模，以速度更新量趋于零为准则，确定最终相对合理的PSDM速度模型，以此开展基于真方位旅行时的PSDM体偏处理，在偏移过程中得到多方位融合的CRP道集。通过试验认为，该方案对斜交采集方位地震数据可以取得较好的融合处理效果。但是，由于正交方位的地震数据速度各向异性差异最大，该方案建立的PSDM速度模型无法获得正交双方位统一的CRP道集拉平，融合效果不十分理想。

方案3：偏移后融合。在方案2获得的PSDM速度模型基础上，对每个方位地震数据分别求取各向异性速度及参数，获得不同采集方位CRP道集一致性的拉平效果。利用各自的各向异性参数对每个方位地震数据分别完成各向异性PSDM偏移，偏移后进行优势方位加权叠加，得到融合后的数据成果。通过试验认为，该方案对斜交以及正交采集方位地震数据均可以取得较好的融合处理效果。

图6为3种融合方案的工作流程图。通过使用3种融合方案对构造不同部位的偏移剖面进行对比，认为融合处理方案3利用多方位采集地震数据解决复杂构造区的成像，效果最为理想。

图6 三种融合处理方案流程对比图

多方位融合处理有效消除了地震数据方位各向异性的影响，CRP道集保留了各自方位的优势，获得了波形一致的道集拉平效果。合理的多方位数据融合处理充分利用了不同方位地震数据的照明优势，叠加剖面上小断块发育区及低信噪比区成像效果获得明显改善。图7展示了融合前后的CRP道集。

图7 多方位融合CRP道集效果图

2 应用效果分析

基于单方位差异化宽频保幅处理、保持方位优势的一致性处理、方位各向异性网格层析速度建模和真方位PSDM融合处理，实现了对不同方位地震数据的有效融合。图8为过2005年、2013年三维工区融合位置的地震剖面，对比处理成果表明中深层地震反射波组更加清晰，古近系能量得到有效恢复，频率信息丰富，断层成像获得明显改进，古潜山内幕成像明显改善。