天然气地球科学 >

2023 , Vol. 34 >Issue 5: 914 - 927

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2023.01.011

天然气勘探

三维地震资料连片处理关键技术及其应用——以柴达木盆地扎哈泉北斜坡地区为例

  • 赵玉莲 ,
  • 张涛 ,
  • 冯心远 ,
  • 凌越 ,
  • 王西林 ,
  • 谢俊法
展开
  • 中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃 兰州 730020

赵玉莲（1975-），女，甘肃通渭人，高级工程师，主要从事地震资料成像处理研究. E-mail：.

收稿日期: 2022-02-20

  修回日期: 2023-01-05

  网络出版日期: 2023-05-06

收起

Key techniques and applications of 3D seismic data merged processing： Case study of the northern slope of Qaidam Basin Zhahaquan， China

  • Yulian ZHAO ,
  • Tao ZHANG ,
  • Xinyuan FENG ,
  • Yue LING ,
  • Xilin WANG ,
  • Junfa XIE
Expand
  • PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development⁃Northwest，Lanzhou 730020，China

Received date: 2022-02-20

  Revised date: 2023-01-05

  Online published: 2023-05-06

Supported by

The Major Science and Technology Project of CNPC(2016E-0107)

Fold

摘要

柴达木盆地扎哈泉北斜坡地区地表情况复杂，地下受构造挤压运动影响，断层断裂发育。该区现有的6块三维地震资料，采集时间跨度大，资料品质迥异，已有的单块处理成果显示，三维地震资料衔接区资料信噪比低，频率、相位、能量差异大，断裂成像不佳，层位、断面很难进行准确的空间识别与追踪，制约了该区的深化勘探。在详细分析原始资料特点和存在问题的基础上，对该区6块三维地震资料开展了连片静校正、叠前噪音净化、一致性处理、数据规则化和各向异性叠前时间偏移连片处理关键技术研究。处理成果频率、相位、能量等一致性好，反射特征突出，中深层复杂构造成像清晰，断点、断面清楚，解决了区块衔接段频率、相位、能量等的不一致性和由于不满覆盖和偏移速度场不统一带来的偏移归位不准问题，为后续构造解释和储层预测提供了高品质的资料。

关键词： 叠前时间偏移; 连片处理; 静校正; 数据规则化; 一致性

本文引用格式

赵玉莲 , 张涛 , 冯心远 , 凌越 , 王西林 , 谢俊法 . 三维地震资料连片处理关键技术及其应用——以柴达木盆地扎哈泉北斜坡地区为例[J]. 天然气地球科学, 2023 , 34(5) : 914 -927 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2023.01.011

Abstract

The surface of the north slope area in Qaidam Basin is complicated， and the underground is affected by the tectonic compression movement， and the faults are well developed. There are six pieces of 3D seismic data blocks in this area. The seismic acquisition time span is large and the quality of the data varies greatly. The existing single piece processing results show that the signal-to-noise ratio of the data in the 3D jointing area is low， and the difference of frequency， phase and energy is large， the fault imaging is not good， and it is difficult to accurately identify and trace the horizon and fault plane， which restricts the further exploration in this region. To this end， on the basis of detailed analysis of the characteristics and problems of the original data， the key techniques of multi-block 3D static correction， pre-stack purification， data regularization and anisotropic pre-stack time migration are studied for six blocks of 3D seismic data in this area. A high resolution section with good consistency of frequency， phase and energy， prominent reflection characteristics， clear imaging of complex structures， clear breakpoints and clear sections is obtained. The inconsistencies of frequency， phase and energy in post-stack hard splicing section are eliminated. The research results provide a reliable basis for subsequent structural interpretation and reservoir prediction.

Key words： Pre-stack time migration; Merged processing of 3D seismic data; Static correction; Data regularization; Consistency

0 引言

随着油气勘探开发的深入，国内各油气田勘探的主要方向正逐步向大面积三维地震勘探发展［1］。然而，由于采集成本的增加，获取大面积的三维地震资料的方式主要通过多块资料连片处理来实现。连片处理技术已成为三维地震资料处理中的主导技术。连片处理中的各单块三维地震资料一般都是分块设计和施工，采集时间、仪器、参数各不相同，采用的处理软件、流程、参数也各异，导致处理后各单块间的地震数据在振幅、频率、相位方面存在较大差异，剖面间甚至会存在较大的闭合差。另外，受不满覆盖影响，在区块衔接段偏移归位不准确，影响了地质构造的形态，降低了地震剖面的质量和地震成像的可靠性，对后续的地震解释工作带来极为不利的影响。三维地震数据叠前时间偏移连片处理技术能够解决这些因为单块处理带来振幅、频率、相位以及时差问题，同时能够统一处理基准面、网格面元、覆盖次数等关键参数，对整体认识大面积区域地质特征意义重大，在我国多个油田处理中发挥着重要的作用。
国内外对区域衔接以及三维地震资料连片处理的关键技术一直有着广泛、深入的研究和应用。曹来圣等［2］对三维地震资料叠后连片处理方法进行研究，实现了数据格式、采样间隔、基准面、三维网格及地震波形等的统一，使连片结果可以进行连片解释。吴建云等［3］总结了一套全三维连片处理技术和方法，大大改善了地震数据的分辨率、信噪比及保真度，为寻找有利地质目标提供了资料基础。NARAYA-NAMURTY等［4］、MAESCH ALLR［5］针对观测系统不同的地震数据实现了面元网格一致性处理。王玲［6］通过干扰波压制、振幅恢复与补偿、反褶积等方面的处理研究，为川北地区的油气勘探解释提供了可靠的地质信息；张颖等［7］介绍了三维地震资料叠前连片处理的专有技术、适用范围及应用效果；贾友珠等［8］对三维连片处理中的面元均化技术的原理、实施及效果进行了详细的阐述；陈茂根等［9］介绍了一种在叠前时间偏移前各单块根据资料特点按各自的网格方向分别处理，并把这些结果作为在叠前偏移的输入道集，通过偏移输出具有统一方向和面元的数据；赵志萍等［10］介绍了三维地震资料连片处理中的一致性处理方法，能够有效补偿和校正能量、振幅、相位，保证了资料整体拼接的一致性；刘成斋［11］通过网格归一化、面元均一化、振幅、相位、频率一致性处理、拼接处处理、统一速度建模以及全三维内插技术等处理技术应用，总结了一套适合复杂地区三维地震资料连片处理的基本流程，使地震数据边界拼接效果好，过渡带区域剖面合理自然。随着连片处理技术的成熟及计算机技术的进步，周海民等［12］提出了大面积三维地震资料连片叠前时间偏移处理的基本思路和流程，解决了三维地震资料连片拼接问题的同时，提高了成像精度；张志更等［13］研究应用了三维地震资料连片层析静校正计算、振幅补偿与调整、子波整形、三维面元调整叠加与内插、DMO处理等三维地震资料连片处理技术；王孝等［14］提出了先验信息约束层析成像静校正方法，并在柴达木盆地柴西南13块三维地震资料连片处理中获得了速度结构合理变化、具有较高垂向分辨能力的近地表速度模型；朱景修等［15］介绍了连片叠前时间偏移技术在泌阳凹陷的应用；陈斌［16］介绍了子波整形方法在大庆徐家围子连片中的应用。随着连片处理技术的发展，对数据是否规则提出了更高的要求。王兆旗等［17］提出了连片处理中的两步法数据规则化方法，即基于傅里叶重构法空间道内插与基于Voronoi多边形的振幅归一化方法，解决了空洞面元的插值与拼接边界带覆盖次数不均引起的横向能量不一致问题；段文胜等［18］将匹配追踪傅立叶插值技术应用到OVT域连片处理，实现了数据规则化。连片处理技术还在渤海辽东湾多块海上三维地震资料［19］、辽宁滩海［20］、东濮桥口南—徐集地区［21］、吉林榆树林油田［22］、准噶尔盆地西北缘断阶带下盘的玛湖凹陷斜坡［23］、辽河滩海西部［24］、胜利油田东营凹陷［25］、万城地区［26］等多个地区得到应用。
扎哈泉北斜坡地区位于柴达木盆地西部南区扎哈泉凹陷地区（图1）。该区发育新生代地层，自下而上依次为古近系路乐河组（E1+2）、下干柴沟组下段（E3 1）、下干柴沟组上段（E3 2），新近系上干柴沟组（N1）、下油砂山组（N2 1）、上油砂山组（N2 2）、狮子沟组（N2 3）和第四系（图2）。自2006—2016年间，该区先后采集了800 km2的三维地震资料，资料品质差异大，且大部分资料针对的目的层埋深较浅。不同时期处理的单块三维地震数据在波形、频率、能量等方面都存在较大差异，尤其在工区边界处，资料信噪比低，成像不清楚，给地震解释和对比追踪带来较大难度。通过三维地震资料连片处理，对以往处理流程进行了优化和改进。以往处理成果是针对单块三维地震资料的处理结果，在流程［图3（a）］设计上主要考虑提高信噪比、分辨率以及叠前成像，而本文连片处理中除了考虑提高信噪比、分辨率和成像外，更注重于解决6块三维地震资料的连片拼接时差、子波相位、方位角、覆盖次数、能量不均和各向异性问题，采用了针对性处理方法流程［图3（b）］。通过对比新老处理流程可见，连片处理流程的改进主要表现在5个方面：①在子波处理方面，研究区存在炸药震源和可控震源2种震源类型，对可控震源资料进行子波整形，使其与炸药震源资料的子波一致，有利于拾取的初至数据与其他工区保持一致，也更有利于三维地震资料连片的子波一致性；②在提高分辨率方面，以往流程中只用地表一致性反褶积，而连片处理采用近地表Q补偿和稳健反褶积相结合的方法，既弥补了地震波在近地表传播中的高频信息损失，又改善了子波的一致性，进一步提高了资料的分辨率；③在振幅处理方面，以往流程中只采用了球面扩散补偿和地表一致性振幅补偿，而连片处理增加了振幅归一化处理和剩余振幅补偿，使补偿后的地震数据能量一致性更佳；④在数据规则化方面，以往流程中单块三维地震资料处理不存在方位角不同以及严重的覆盖次数差异问题，可以不进行数据规则化处理，而在本文连片处理中，各区块资料覆盖次数不同，且有2块三维地震资料与其他工区方位角不同，在统一网格的情况下，出现空面元及覆盖次数严重不均问题，导致叠前偏移处理中出现偏移噪音加重和偏移假象，而采用基于匹配追踪法的数据规则化方法，在线、点、方位角、偏移距及时间5个维度进行数据重构，较好地消除了地震资料空间采样不规则问题以及其对偏移归位造成的影响；⑤各向异性叠前时间偏移，提高了成像的精度，获得了同相轴更平直的CRP道集，为提高叠前反演及储层预测精度奠定了基础。
图1 研究区位置

Fig.1 Location map of study area

图2 扎哈泉地区地层综合柱状图

Fig.2 Comprehensive histogram of strata in Zhahaquan area

图3 新老地震资料处理流程对比

Fig.3 Comparison of new and old seismic data processes

1 连片处理关键技术

连片处理关键技术是从叠前原始数据体上开始逐步进行的，通过初至波反演近地表、连片静校正计算、振幅和子波一致性处理、数据规则化和叠前成像处理，逐步消除由于近地表结构变化引起的旅行时延迟，地表变化引起的地震子波振幅能量的空间变化、大地吸收衰减引起的高频能量损失以及由于多块三维地震资料野外采集参数不一致、数据不规则等特点带来的影响，偏移成像处理的效果取决于叠前连片处理数据的品质［27-32］。因此，三维地震资料连片处理时，在消除近地表的影响，保幅保真的叠前噪音衰减、数据规则化等叠前处理方面都要做大量的试验工作，旨在提高数据的信噪比和分辨率，以提高速度模型精度，保证数据的偏移成像质量。

1.1　三维地震资料连片静校正

（1）长波长（低频）静校正：由于地震数据长波长静校正以及区块间的静校正闭合差，直接影响地质构造形态和对工区的整体认识，因此选择合适的静校正方法至关重要。由于工区内存在炸药震源和可控震源，所以对可控震源数据首先进行小相位化处理，使其初至相位与炸药震源的一致（图4，图5），然后采用智能初至拾取法获取准确的初至旅行时，最后应用层析静校正方法对近地表进行反演获取连片静校正量。
图4 可控震源最小相位化前(a)后（b）单炮记录

Fig. 4 Single shot record of controllable vibroseis before(a) and after(b) minimum phase transformation

图5 最小相位化前（a）后（b）叠加剖面

Fig. 5 Minimum pre-phase (a) and post-phase (b) stacking sections

（2）短波长（高频）静校正：地震信号能否同相叠加取决于短波长静校正。在解决长波长静校正的基础上，首先利用折射波剩余静校正方法使地震初至折射波变得光滑，再利用反射波剩余静校正叠代的方法改善同相轴的连续性，最后消除高频静校正的影响。
获得连片工区统一的静校正量之后，对各三维区块进行统一速度下的单块独立叠加，再通过对重叠位置处剖面的静校正闭合检查统计三维区块间存在的闭合时差（表1）。通观全局，根据各区块间时差关系，固定某一区块不动，其他区块以此为标准进行时差分配和校正，实现消除各区块间较大的闭合时差，剩余的较小的闭合时差通过反射波剩余静校正进一步进行消除，最终达到消除不同三维区块拼接边界处的闭合时差，改善叠加成像效果（表2，图6）。
表1 三维区块间闭合时差统计

Table 1 Time difference among three-dimensional blocks

闭合差/ms ALR YJ4 ZHQ2 ZHQ3 YD WN
ALR 0 0 0 无交点 无交点 无交点
YJ4 0 0 0 无交点 无交点 无交点
ZHQ2 0 0 0 无交点 16 20
ZHQ3 无交点 无交点 无交点 0 4
YD 无交点 无交点 -16 0 4
WN 无交点 无交点 -20 -4 -4
表2 三维区块校正量

Table 2 Correction statics of three-dimensional blocks

三维工区 ALR YJ4 ZHQ2 ZHQ3 YD WN
校正量/ms 0 0 0 -20 -16 -16
图6 三维连片静校正前(a)后（b）叠加剖面

Fig. 6 Stacking sections before (a) and after (b) static correction

1.2　子波一致性处理

沙漠等疏松地表导致地震波的高频损失，地震数据频率降低，在保持信噪比的前提下，联合采用近地表Q补偿技术与地表一致性稳健反褶积技术提高纵向分辨率，既能够补偿近地表的吸收衰减，又能改善地震子波的稳定性和横向一致性，既能提高分辨率又能兼顾信噪比，对有效频带拓宽效果明显［33］。

1.2.1　近地表Q补偿

目前，主要的近地表Q值计算方法有3类：经验公式法、谱比法和质心频移法。经验公式法利用速度估算Q值，适用范围有限；谱比法利用地震波振幅信息估算Q 值，振幅受折射、几何扩散、反射等效应的影响大，难以准确估计非弹性介质对地震波的吸收状况；质心频移法是基于传播中地震子波振幅质心频率或波形加宽等衰减特征，受上述因素影响小，获取等效的近地表Q值随炮检距的变化关系，精度较高。本文采用的方法是利用相对振幅系数和表层传播时间由谱比法计算表层Q值。首先对原始地震数据进行频谱分析确定主频，再计算炮检点的相对振幅系数，由表层信息及初至波反演建立近地表速度模型，提取表层传播时间，计算出表层相对Q值。两道间的相对振幅系数可由式（1）获得。
L n A 1 A 2 = π Δ t Q f + C
式（1）中： A 1与 A 2 分别为不同地震道的振幅，无量纲；f 为频率，Hz；Q为地层品质因子； Δ t为两道间的旅行时差，s；C为常数。
表层Q值可由式（2）获得：
Q = - π   f d o m a i n t / L n ( R * s c a l e )
式（2）中： R * s c a l e = A ( f ) A 0 ( f ) = e - π f t Q，代表检波点位置的振幅系数与Q值之间的关系式，其中A（f）为衰减后的振幅谱； A 0（f）为衰减后的振幅谱；t为地震波传播时间，s； f domain为主频，Hz； Q为地层品质因子；R为相对振幅系数。
在获得近地表Q值的基础上，采用稳定的Q补偿算法对地震数据进行近地表Q补偿，由图7可知，通过该方法得到的叠加剖面反射层信噪比、连续性增强，振幅及波组特征得到改善，由频谱图可知资料高频端得到较好的恢复，分辨率得到提升，自相关谱子波一致性改善明显。
图7 近地表Q补偿前后叠加剖面、频谱及自相关

(a)Q补偿前叠加剖面；(b)Q补偿后叠加剖面；(c)Q补偿前叠后频谱；(d)Q补偿前叠加剖面自相关；(e)Q补偿后叠加剖面自相关

Fig.7 Stacking profile, spectrum and autocorrelation before and after near-surface Q compensation

1.2.2　地表一致性稳健反褶积

地表一致性稳健反褶积是在地表一致性反褶积基础上发展起来的，其实现过程包括3步：①数据库的初始化处理，即建立数据库名及路径，建立初始数据库及其参数；②在给定的分析时窗内对输入数据每个地震道计算对数功率谱；③利用雅克比迭代法分解上一步生成的对数功率谱，从而生成炮、检、偏移距、CMP域的对数功率谱；④对输入地震数据进行反褶积应用，获得稳健反褶积后的地震数据。稳健反褶积算法具有以下优点： 第一，稳健反褶积通过求解稳健的L1/L2范数的方程，可以更好地对抗强噪声对求解结果的影响，即突破了之前反褶积要求数据必须白噪的前提；第二，在稳健反褶积处理的同时，进行地表一致性振幅补偿和地表一致性反褶积，避免了常规地表一致性振幅补偿时，假设子波是稳定的和振幅是相对均衡的2个条件，实现起来更加方便；第三，在应用稳健反褶积的环节，还可以通过对比地表一致性拟合出来的频谱，采用谱约束的方式使反褶积后的结果只拓展有效信号的频带宽度；第四，稳健反褶积对大工区的计算能力远远高于常规地表一致性反褶积。
通过最小相位化处理、Q补偿和稳健反褶积一致性处理后，达到了统一子波、频率、相位、振幅和提高地震资料分辨率的效果（图8），三维区块间波形一致性较好，因此，区块间没有进行子波匹配处理。
图8 稳健反褶积前后叠加剖面、频谱及自相关

(a)稳健反褶积前叠加剖面；(b)稳健反褶积后叠加剖面；(c)稳健反褶积前后叠加剖面的频谱；(d)稳健反褶积前叠加剖面的自相关；(e)稳健反褶积后叠加剖面的自相关

Fig. 8 Stack-section, spectrum and autocorrelation before and after robust deconvolution

1.3　数据规则化

匹配追踪傅里叶变换插值方法（MPFI）是基于频域内不规则采样数据的频谱泄漏而设计的，基本思想是将不规则地震数据首先进行傅里叶变换到FX域，因为地震数据沿着时间方向的采样是规则的，很容易实现，然后估算稀疏谱，通过谱估计法离散傅里叶变换实现变换到FK域，求取抗假频的FK谱，再进行反变换，实现数据规则化。
实现原理：对某一单频信号f（x），匹配追踪傅里叶变换插值方法的防频谱泄漏傅里叶变换用下式来实现：
f u ( x ¯ l ) = f ( x ¯ l ) - f k ( x ¯ l )
f k ( x ⃗ l ) = f Λ m a x ( k ) e 2 π i k ¯ ⋅ x ¯ l
式中： f k ⃗ ( x ⃗ l )为采样点的波数为k时的傅里叶系数权重贡献；用 f Λ m a x ( k )为某一频率所对应的最大能量成分的傅里叶谱；k为波数。
实现步骤包括：①将TX域的地震数据沿时间轴傅里叶变换到FX域，将FX域的地震数据通过离散傅里叶变换转换至FK域；②计算有限带宽的反泄漏傅里叶谱；③对反泄漏傅里叶谱的计算权重，外推到高频大波数域，得到重建的FK谱；④选取傅立叶谱上最大能量分量，加入到“估算谱”中；⑤对加入到“估算谱”中的傅里叶谱最大能量分量，开展傅里叶反变换，并按照输入位置输出迭代结果；⑥将迭代结果从输入数据中减去，并以此作为输入数据，继续进行下一次迭代；⑦重复上述步骤①至⑥，直到达到设定的终止条件，如迭代次数或者残差阈值；⑧对第④步获得的最终的傅立叶“估算谱”进行反变换重建数据，按设计的期望位置输出。图9是数据规则化前后叠加剖面对比图，可以看出，规则化前，由于工区间方位角差异，叠加剖面上覆盖次数变化剧烈，低覆盖位置处能量极低或为空道（空洞），影响整个剖面的同相轴连续性和对比追踪，规则化后，覆盖次数均匀，同相轴连续，能量更均匀，地震数据保真。
图9 扎哈泉地区规则化前（a）后（b）的叠加剖面对比（蓝色曲线为覆盖次数）

Fig. 9 Stack-section before(a) and after(b) regularization in Zhahaquan area (the blue curve is the coverage times)

匹配追踪法的数据规则化处理过程中，迭代次数、数据空间窗大小、优势频宽、主频等处理因素都会影响规则化的效果。当迭代次数大于200次时，对处理结果基本没有影响；数据空间窗的大小对规则化效果影响较大，空间窗过大，会造成规则化后的数据保幅性变差，剖面上的小断裂模糊，空间窗过小，规则化时所用数据太少而起不到规则化效果，因此空间窗的大小要适中，既能达到规则化的效果，又不会影响地震数据的保真度。主频、优势频宽等按实际地震数据的情况处理即可。

1.4　各向异性叠前时间偏移

当地下介质为各向异性介质时，地震波在其中传播的速度会存在各向异性，即在各个方向的传播速度不同，这种情况下，采用各向异性叠前时间偏移，偏移成像结果比采用旅行时近似算法更精确。为实现各向异性叠前时间偏移，除了要获取相对准确的均方根速度场外，还需要获取各向异性参数场。因此，建立精确的各向异性速度模型和偏移参数优选是获得最佳偏移成像的2个关键因素。

1.4.1　速度模型建立

叠前时间偏移归位准确程度主要取决于偏移速度模型的精度及其准确性，因此，获得良好的叠前偏移效果的前提是建立准确的速度模型［34-35］。
（1）建立连片初始速度模型。为获得三维地震资料连片工区统一的速度场，连片初始速度模型建立时，对叠前预处理得到的连片叠加速度函数进行编辑、平滑后建立连片初始速度模型，再用约束速度反演法获得时间域的初始层速度模型。
（2）迭代优化速度模型。速度模型的优化是一个逐步迭代、收敛的过程。三维地震资料偏移速度模型优化过程中，首先根据地质构造特点选定时间偏移目标线，然后利用速度模型对目标线进行叠前时间偏移运算，获取目标线偏移后的CRP道集，对CRP道集进行拉伸畸变切除后，用对应的偏移速度模型对CRP道集做反动校正处理，计算均方根速度谱，再按一定间隔进行均方根速度分析，调整参数生成新的时间域层速度模型，再进行目标线的叠前时间偏移运算，通过反复迭代实现偏移速度模型的迭代与优化。判断速度模型是否修正到位的依据是CRP道集的平直情况，反复偏移迭代后CRP道集同相轴平直，剩余延迟为零，说明速度模型修正到位，建立最终速度模型，否则，继续下一轮迭代。
（3）求取各向异性参数。各向异性参数的求取是通过对时深转换的叠前时间偏移数据与井数据来实现。当偏移速度场优化后，CRP道集同相轴一般都比较平直，但是，当地下介质存在各向异性时，CRP道集会表现为在近中偏移距的同相轴平直，而远偏移距处道集存在较大的剩余校正量。采用各向异性参数分析计算时深转换后数据与井的深度误差delta，计算并手工拾取每口井位置的各向异性参数delta生成delta体，将最终的偏移层速度模型与各向异性参数delta体转换获得各向异性层速度体。假设delta=epsilon，利用最终偏移获得的CRP道集中远偏移距进行delta各向异性参数分析并建场，执行各向异性弯曲射线叠前时间偏移，获得近中远偏移距同相轴平直的CRP道集，提高偏移成像的精度。各向异性参数epsilon的优化迭代与偏移速度模型的迭代类似，此处不再赘述。

1.4.2　偏移孔径

影响叠前偏移成像效果的另一个关键参数是偏移孔径［36-37］。在进行叠前时间偏移时，偏移孔径大小的选择与目的层埋深有较大关系，为能使埋深最大的目的层准确成像，就需要选择能获得充足的地下反射信息，使其能偏移到正确位置的偏移孔径。当选择较小的偏移孔径时，可以保障低缓构造的成像质量，但是难以实现对陡倾角地层的准确归位，当选择较大的偏移孔径时，会提高陡倾角地层的成像质量，但同时会增加偏移剖面上的划弧噪音，使低缓构造位置处地层同相轴被切断，从而降低成像品质，孔径增大还会相应地增加偏移的运算量。本文研究区发育低缓和高陡2种地层，为了保证成像质量，通过试验，选取9 000 m×9 000 m的偏移孔径，在保证低缓构造信噪比的同时，提高中深层高陡构造的成像品质，保证2种地层都能取得满意的成像效果。

2 应用实例

2.1　扎哈泉工区概况

本文处理方法应用于柴达木盆地扎哈泉地区三维地震资料连片处理，由6块三维地震资料构成，包括扎哈泉二次及评价、跃进四号、阿拉尔、乌南和英东三维地震资料（图10）。地面平均海拔为2 900 m，呈南高北低的趋势，地形较为平坦，工区南部为砾石砂滩和起伏沙梁覆盖，中部为草场和盐碱沼泽地，北部为山地和山前砾石沙滩。工区内油田较多，设施较为密集，管网纵横交错分布，区内分布有面积较大的晒盐池，地面情况复杂，激发和接收条件横向变化大，干扰波发育，原始资料的反射能量及反射频率横向变化大。工区各三维区块在采集年代和采集参数方面各有不同，观测系统差异大（表3），各区块间面元尺寸一致，覆盖次数差异大，跃进4号（YJ4）、乌南（WN）、阿拉尔（ALR）和扎哈泉二次（ZHQ2）三维地震覆盖次数低，为72次；扎哈泉评价（ZHQ3）和英东（YD）三维地震覆盖次数较高，为312~624次，最大纵向偏移距差异较大，有4 665 m、4 785 m、5 385 m、5 445 m、5 745 m、5 985 m、7 185 m等多种。工区各三维区块间相互重叠，炮点分布不规则，方位角不一致，覆盖次数差异大、偏移距分布不均，连片后覆盖次数极不均匀，局部存在空面元现象，地震数据能量不均，信噪比低。老资料存在道集资料信噪比低，无法用于叠前反演，叠后剖面主频低，频宽窄，不利于地震解释。扎哈泉北斜坡地区主要处于三角洲前缘及滨浅湖相带，有利储集砂体比较发育；且研究区内存在局部古隆起及斜坡区上倾砂体尖灭可能是岩性油气藏发育的主要领域，但是受地震资料品质及岩性、流体预测技术制约，砂体预测精度低，含油性预测效果差，为落实岩性目标，亟需开展连片处理研究。地震资料处理的目标是以保幅地震资料处理为基础，提高地震资料信噪比、分辨率及成像精度，为精细地震解释及叠前储层预测奠定基础，为开展N2 1—N1甜点预测和岩性目标优选和有利勘探目标识别提供相对保幅的地震数据。
图10 连片各区块位置分布

Fig.10 The location distribution of contiguous block

表3 扎哈泉地区野外采集参数

Table 3 Field collection parameter table of Zhahaquan area

工区 YJ4 WN ALR ZHQ2 ZHQ3 YD
采集年度 2006 2006 2006 2007 2016 2011

观测系统

类型

8L8S360T/384

砖墙式

8L/12L8S320T

砖墙式

8L8S360T/480

砖墙式

8L8S360T/396

砖墙式

24L4S312T正交式

24L8S312T正交式

24L4S312T

正交式

纵向观测

系统

5385-15-30-15-5385

5745-15-30-15-5745

 4785-15-30-15-4785

5385-15-30-15-5385

7165-15-30-15-7165

5325-15-30-15-5445

5865-15-30-15-5865

5985-15-30-15-5985

5685-15-30-15-5685

5805-15-30-15-5805

 4665-15-30-15-4665 4665-15-30-15-4665
方位角 13.966º 13.966º 13.966º 13.966º 44.002º 44.002º
面元尺寸 15 m×30 m 15 m×30 m 15 m×30 m 15 m×30 m 15 m×30 m 15 m×30 m
覆盖次数 72/96 80/160/120/240 72/96 72/88/96 624 468/312
接收道数 2880/3072 2560/3840 2880/3840 2880/3168/3072 7488 7488
道间距/m 30 30 30 30 30 30
炮点距/m 60 60 60 60 60 60
接收线距/m 240 240 240 240 120 120
炮线距/m 300/240 120/240 300 300/270/240 90 120/180

2.2　处理效果分析

本文研究在对原始资料全面细致分析的基础上，针对岩性油气藏勘探需求，贯彻保幅、保真处理思路，以三维地震资料连片静校正为基础，以保幅多域迭代去噪提高信噪比为关键，以近地表Q补偿、稳健反褶积提高分辨率和基于匹配追踪法的数据规则化方法为核心，以各向异性叠前时间偏移为手段，获得了高保真、高分辨率、精确可靠的地震数据，满足地震精细解释和岩性识别要求，从以下几方面进行描述：
（1）地震剖面反射波组特征清楚，局部实现了从无到有的突破，中深层成像清楚，断裂刻画清晰［图11（a），图11（b）］），对断裂组合和断层的分析更为有利。
图11 叠前时间偏移对比

（a）以往处理的叠前时间偏移；（b）本文方法处理的叠前时间偏移

Fig.11 Pre-stack time migration sections

（2）剖面纵横向分辨率提高，一致性得到改善。主频由25 Hz提高到35 Hz，有效频带由10~48 Hz拓宽到了4~70 Hz，小断层、小断块清晰可靠，断面波成像清楚，明显提高了断块的划分能力，同时三维叠前时间偏移连片处理前，相邻两工区偏移剖面叠后拼接存在不一致性问题，同相轴不连续，连片处理后，消除了在区块衔接段单块数据叠后拼接剖面上存在的频率、相位、能量等的不一致性问题［图12（a）—图12（d），图13］，更有利于地震层位对比追踪和层位解释。
图12 叠前时间偏移及频谱对比

(a)以往处理的叠前时间偏移；(b)本文方法处理的叠前时间偏移；(c)以往处理的叠前时间偏移频谱；(d)本文方法处理的叠前时间偏移频谱

Fig.12 Pre-stack time migration sections and spectrums comparison

图13 地层切片对比

（a）以往处理的叠前时间偏移瞬时切片；（b）本文方法处理的叠前时间偏移瞬时切片

Fig. 13 Stratigraphic section diagram comparison

（3）精细井震标定结果表明，连片处理成果子波一致性好，井震标定相关性高（图14），相关系数大于65%。
图14 过Z7井地震数据与合成记录

Fig. 14 Seismic data and synthetic records from Well Z7

3 结论

本文三维地震资料连片处理效果显著，为精细地层对比断裂断层等构造解释、地震属性分析及储层甜点综合预测等多方面的研究提供了高信噪比、高分辨率、高保真的可靠资料，获得的主要认识有：
（1）叠前连片处理能够解决叠后拼接存在的同相轴的频率、相位、能量、时差等一致性问题，因此合理地解决一致性问题是连片处理的重点。
（2）统一速度建模和偏移成像有利于恢复真实的地下构造形态，是复杂地区的连片处理中的关键。
（3）由于原始覆盖次数及方位角差异等带来的覆盖次数不均及数据空洞等不规则问题，会导致叠前偏移处理噪音严重及偏移假象，对数据进行规则化处理能够消除数据不规则带来的各项问题，有利于提高成像质量。
（4）合理应用叠前噪音衰减技术提高数据的信噪比是获得高质量连片处理成果的基础。

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