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准噶尔盆地复杂山地区分方位地震处理关键技术及应用

2024-04-17王晨罗勇冷雪梅张欣吉郭琪彭玉林

新疆地质 2024年1期

王晨 罗勇 冷雪梅 张欣吉 郭琪 彭玉林

摘   要:准噶尔盆地南缘山前冲断带是我国西部重要的油气勘探领域,构造复杂,逆冲断裂发育特征为油气勘探带来巨大挑战。随“两宽一高”资料的普及,全方位处理模式愈发难以满足深层精细勘探的需求。本文以安集海背斜为例,对下组合方位各向异性问题,提出一套完整的分方位处理流程,包括分方位速度分析、分方位全局寻优剩余静校正、OVT域叠前时间偏移及加权叠加技术。这些技术的应用有效地改善了该地区断点断裂不清晰和构造样式存在多解性的问题,具一定生产推广价值。

关键词:方位各向异性;分方位处理;OVT域偏移;全局寻优剩余静校正;复杂山地

近年来随着“两宽一高”技术的推广,针对宽方位数据,尤其是方位各向异性的处理引起了业界广泛关注。

宽方位地震资料携带丰富的方位角信息,对识别裂缝、提高裂缝性储层勘探精度具有重要意义,因此众多学者对此展开研究[1-3]。初海红研究了非刚性匹配时差校正技术,消除了不同沉积时期的方位各向异性时差[4];宋利虎等人引入基于路径积分叠加原理的校正方法,实现了剩余时差自动校正,提高了海量资料分方位速度拾取的效率和精度[5];白英哲等人提出一种方位各向异性建模成像技术,通过匹配道集上的方位时差,实现多方位同向叠加[6]。

以往研究多是针对单项问题[7,8],本文在此基础上提出一套针对准噶尔盆地复杂山地区的方位各向异性处理方案,首先通过分方位速度分析和分方位剩余静校正迭代方式获取准确速度及剩余静校正量;进而通过OVT域偏移使各方位数据准确成像;最后,基于波形和能量相似性对不同方位数据加权叠加,解决不同方位成像相互干扰的问题。该技术已在准噶尔盆地南缘安集海地区应用,能够较好的解决复杂山地区方位各向异性对成像的影响。

1  研究区概况

安集海背斜构造上位于南缘冲断带乌奎背斜带西部,地表以农田、戈壁为主,中部山体出露,地势起伏较大,背斜南北两翼为巨厚黄土和砾石堆积区,地表条件复杂[9,10]。

背斜发育上下两套组合:中上组合中部平缓,南北两翼高陡、断裂发育,钻遇东沟组倾角达50°~60°;下组合相对宽缓。

该地区经多次处理,下组合偏移画弧现象依然严重,侏罗系内部层位对应关系差,构造及断裂特征难以准确落实(图1);中组合东沟组、下组合清水河组及西山窑组实钻分层与设计误差较大。

2  分方位处理技术应用

2.1  资料各向异性分析

安集海背斜下组合方位各向异性尤为突出,不同方位角资料在速度、时差、频率等方面均见明显差异。从图2-a可看出,背斜下组合位置(点号1 000~1 450范围)同相轴存在明显错乱;从图2-b可看出,不同方位的反射特征不一致,左右两个框内同相轴存在明显时差;对比不同数据的速度谱,可见左侧框内数据速度更高。

2.2  分方位处理流程

全方位处理难以解决不同方位上的属性差异,尤其是地震波在不同方向的传播速度差异,全方位速度分析精度不够。因此针对安集海这类方位各向异性严重的复杂山地区,采用分方位处理方式十分必要(图3)。

分方位处理的关键在于扇区划分,既要确保各扇区偏移距和覆盖次数的均匀性,同时要合理规划扇区数量。据频率、能量和时差在不同方位的差异性,将数据平均划分为6个扇区,以正北方向为0度,分别对各扇区进行处理(表1)。

2.3  分方位处理技术应用

2.3.1  动、静校正迭代

在常规超道集基础上进行改进,在线、点方向外引入了偏移距,从3个方向综合叠加,使速度谱能量团更为聚焦,有利于速度分析。

进而采用模拟退火算法与蒙特卡罗准则相结合的全局寻优非线性剩余静校正[14]。首先,对所有炮点和检波点应用随机静校正量;在此基础上,通过基于地表一致性的目标函数进行静校正质控:如果效果改善,则采用该静校正量;如果效果变差,则以一定概率应用新的静校正量;最后,当两次模拟之间无能量变化时,终止计算。从图4可看出,分方位处理后的剖面南翼陡倾角刻画更加清晰,边界处同相轴更加连续。

实际生产中,计算效率非常重要。因此在随机模拟时可约束静校正量来提高计算效率,同时避免产生异常值。分别将静校正量最大值限定为20 ms、40 ms、60 ms、100 ms。单个扇区的计算时间分别为19小时33分、20小时48分、21小时5分、22小时1分,从图5可看出,60 ms时,成像效果最好,继续增大反而延长计算时间。

2.3.2  OVT域叠前时间偏移

OVT域叠前时间偏移成像引入方位角信息[15,16],最关键的一步就是OVT面元划分,以往面元划分方法偏移距范围过大,每个面元的数值范围仍有差异。本工区以方位角间隔20°、偏移距间隔100 m,将数据划分为1 783个面元,确保偏移结果不受各向异性影响,同时又能满足后续对各向异性研究的需求(图6)。

划分面元后,再将数据抽到OVT域,按所分扇区分方位进行偏移,OVT域偏移较常规偏移资料相带边界更清楚,能更好地保存方位各向异性信息,用于后續裂缝预测。从图7中可看出,OVT域偏移成像效果更好,背斜南翼陡倾角刻画更为清晰,下组合轴部画弧现象有所改善,同相轴连续性更好,本文面元划分方式较老方法成像效果改善明显。

2.3.3  加权叠加

实际处理中不能无限细分方位,仍有部分方位数据同相轴未拉平,当数据混合后,道集上仍表现为同相轴错断,影响偏移成像效果。从图8可看出,左侧为叠加剖面,选取方位各向异性明显的CMP点(黑线处),可见道集下组合偏移距约3 000 m,两侧反射特征不一致,中上组合无此现象。

对这一问题,以往采用方位各向异性校正或匹配滤波等方式拉平道集,忽略能量和频率上的差异会影响资料的保真度。本文在叠加前利用权重分配合理优选数据,进而提高成像精度。首先,选取优势方位数据建立模型道,本工区断裂系统走向主要为EW向,SN向数据受方位各向异性影响相对较小,因此选择SN向数据为模型道。其次,选取目的层时窗,通过计算不同方位数据与模型道的互相关确定波形相似性;通过欧式距离公式计算各点振幅差的平方和[17-20],衡量不同方位数据与模型道在能量方面的相似性;最后,据波形相似性建立加权系数场。

波形相似性加权叠加,利用振幅趋势相关的相似性计算,即振幅为:

[θ]为与道相关的参数,[a],[b]和[c]是多项式系数,可通过最小二乘拟合得到,如下:

确定了这3个系数后即可得到描述幅值变化的拟合曲线。与震源机制反演进行极性校正的方法类似,我们使用最小二乘拟合曲线校正原始振幅的极性,如下:

[Ai]是极性校正后的振幅函数。对极性校正后的幅值采用相似性加权叠加算法构建关于震源位置和发震时刻的成像函数:

成像函数是包含震源发震时刻和空间位置的四维数组,拾取该函数的峰值可得到震源位置和发震时刻。

从图9可看出,加权叠加对下组合偏移画弧现象有明显改善,消除画弧后同相轴更加聚焦且连续,构造特征更为清晰。

2.4  应用效果

从(图10)中可看出,该技术处理后,相较于常规偏移方式,分方位偏移后的剖面既保持了构造的振幅响应特征,同时偏移画弧现象得到解决,同相轴更加连续,下组合成像效果改善明显,西山窑组、八道湾组反射特征更清晰,降低了资料多解性。

应用前构造两翼高陡构造及断裂夹片成像较差,应用后地震成像品质大幅改善,构造两翼高陡构造及浅层地震成像品质明显提高,下组合成像效果更符合当前地质认识,与井的吻合程度较好。

3  结论

本文以实际生产项目为依托,对方位各向异性引起的成像问题提出了一套适用于准噶尔盆地南缘复杂山地地区的分方位处理技术,通过分方位速度分析、分方位全局寻优剩余静校正、OVT域叠前时间偏移及加权叠加技术,有效改善了该地区断点断裂不清晰、构造样式存在多解性的问题,具备一定生产推广价值。

(1) 全局寻优算法计算量大,尤其是对于当前主流的宽方位海量数据,计算时间长。因此在模拟时需将静校正量约束在合理范围内来提高计算效率,同时能避免产生异常值。

(2) 面元的划分对OVT域偏移至关重要。以往据炮、检线距划分的OVT面元在偏移距方面难以满足各向异性处理需求。而通过方位角及偏移距范围划分面元能取得更好的偏移成像效果。

(3) 本文针对准噶尔盆地南缘复杂山地构造中存在的方位各向异性问题,提出了一套行之有效的处理方案,并对过程中的关键点和遇到的一些问题提供了解决思路。

参考文献

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Key Technology and Application of Azimuthal Seismic Processing in

Complex Mountain Area of the Junggar Basin

Wang Chen, Luo Yong, Leng Xuemei, Zhang Xinji, Guo Qi, Peng Yulin

(Geophysical Research Center,Research Institute of Exploration and Development,

Xinjiang Oilfield Company,PetroChina,Urumqi,Xinjiang 830013,China)

Abstract: The piedmont thrust belt in the southern margin of the Junggar Basin has long been an important oil and gas exploration area in western China. However, its complex structure and the characteristics of thrust fault development also bring great challenges to oil and gas exploration. Especially with the popularization of “two width and one height” data, the omni-directional processing mode is increasingly difficult to meet the needs of deep fine exploration. Therefore, taking the Anjihai anticline as an example, this paper proposes a complete set of azimuth processing flow to solve the problem of combined azimuth anisotropy under it. It includes azimuthal velocity analysis, azimuthal global optimization residual static correction, OVT domain prestack time migration and weighted stacking technology. The application of these technologies has effectively improved the problems of unclear breakpoint faults and multi-solution of structural styles in this area, and has certain production and popularization value.

Key words: Azimuthal anisotropy; Azimuth processing; OVT domain migration method; Global optimization residual static correction; Complex mountain

收稿日期:2023-08-25;修訂日期:2023-10-26

第一作者简介:王晨(1994-),男,黑龙江齐齐哈尔人,工程师,硕士,2019年毕业于东北石油大学地球探测与信息技术专业,现主要从事地震采集和地震资料处理方法研究工作;E-mail: 120087322@qq.com