0 引言
优化地震采集参数是改善底辟模糊区成像的关键途径。例如，采用海底电缆或海底节点进行宽频带、宽方位、高覆盖次数的“两宽一高”及多波多分量采集，可有效压制散射吸收并提高照明度；转换横波资料受流体影响弱、更能反映岩石骨架结构，有助于认识模糊区地层结构，但二次三维采集成本高、周期长［7-9］。重处理技术，如消除浅层气绕射和多次波，补偿吸收屏蔽造成的能量损失，也能有效提升模糊区信噪比［10］。针对多次波衰减问题，主要采用广义三维SRME技术，该技术优化了传统三维SRME技术的插值算法，提高了多次波模型精度，经自适应匹配相减后可更有效地压制多次波，已成功应用于海洋复杂地质条件［11］。对于浅层气吸收补偿，业界通常采用Q层析和Q偏移来补偿气区下方能量和频率衰减，但底辟模糊区Q值反演困难；浅层气屏蔽仅对地震波能量产生弱化效应，而吸收衰减则会对地震波振幅和频率同时产生衰减效应；要解决模糊区地震补偿问题，需要从浅层气强阻抗界面透射损失补偿及地震吸收衰减补偿2个方面进行。
本文研究以乐东2X底辟模糊区为靶区，地震处理成像为主线，明确其主要影响因素，重点攻关多次波衰减和浅层气吸收屏蔽问题。应用广义三维SRME技术有效消除浅层气下方“串”状多次波，改善地震同相轴连续性；采用“两步法”有效地增强底辟区弱信号。基于成像改善的地震资料，开展对底辟构造及储集体地震响应特征识别，系统性地建立了涵盖成像、构造及储集体地震识别的地震地质一体化评价技术系列，有力推动了乐东 2X 底辟的勘探评价进程，为海上底辟带勘探评价提供技术参考。
1 底辟带地质概况
莺歌海盆地位于海南隆起区与昆嵩隆起区之间，是一个发育在红河断裂带向东南海域延伸部位上的北西走向新生代大型走滑—伸展盆地［12-14］。在构造单元方面，该盆地可划分为莺东斜坡带、中央凹陷带（包括莺歌海凹陷、河内凹陷）、莺西斜坡带和临高凸起等。其中，莺歌海中央凹陷带内发育了多排轴向近南北、呈雁行式排列的大型底辟构造，研究人员通常把这些底辟构造分布的区域称为“中央底辟构造带”（简称“中央底辟带”）。中央底辟带涵盖东方、昌南、乐东3个底辟构造群，这3个底辟构造群分布的区域分别简称“东方区”“昌南区”“乐东区”［15-17］（图1）。乐东底辟构造群地处莺歌海盆地中央坳陷带南部乐东区，发育乐东1X、乐东2X、乐东8X等多个底辟带，目前乐东2X底辟位于乐东底辟构造群南部，浅层已获得气田发现，现有研究显示，乐东2X底辟内部断裂及裂隙发育，构成了天然气垂向运移的通道，随着底辟断裂和裂隙周期性开启，深层流体阶段性向浅部运移，是形成浅层气藏必不可少的成藏要素［18-19］。由于地震资料条件的限制，底辟带浅中—中深层勘探程度较低，但该区域成藏条件良好，是下一步领域拓展的有利勘探方向。
2 底辟带地震成像
2.1 地震成像思路
以往观点认为，底辟模糊区等同于底辟核部，由于底辟长期活动，致使地层被完全刺穿，进而形成破碎带，最终导致该区域成像呈现模糊状态，且被认为不存在有效圈闭。因此，底辟模糊区及其附近区域一度被视为勘探禁区，其中乐东 2X 底辟表现得尤为典型。乐东2X底辟模糊区具有以下地质地球物理特点：①浅层气富集，广泛分布在海底至1 500 m以浅地层，纵向叠合良好，呈现出强振幅异常的特征，导致浅层气下方地层地震反射能量弱，保幅性差；②多次波干扰严重，底辟核部完全被浅层气引发的强绕射多次波所掩盖，导致地层信噪比极低；③底辟地层变形量较大且裂隙发育，同相轴破碎。
受上述因素综合影响，自20世纪90年代以来，尽管历经多轮地震采集及重处理攻关，但多批次地震资料在乐东2X底辟浅中—中深层均表现为空白—杂乱反射或弱反射特征，严重制约该领域勘探进程［20］。针对底辟模糊区存在的诸多问题，研究团队展开了深入攻关，建立底辟带构造成像处理流程（图2）。此次研究首次梳理底辟模糊区的成因，明确了影响模糊区成像的关键因素；研究重点围绕信噪比、多次波以及速度等问题展开攻关。对于底辟核部信噪比低的问题，主要运用广义三维自由表面多次波衰减技术，有效压制了多次波干扰，显著提高了信噪比。针对核部能量较弱问题，采用局部Q补偿与透射补偿相结合的方法，增强了模糊区弱信号，推动底辟模糊区成像效果改善。针对速度不准问题，通过采用层控井校高精度速度建模法，精细落实了底辟断背斜构造。基于构造落实，进一步开展底辟构造变形的研究，从而明确了底辟成藏有利部位，为该区域的油气勘探提供了重要的理论依据和实践指导。
2.2 成像关键因素分析
通过对莺歌海盆地多个底辟带的类比分析发现，其共性问题是浅层气极为发育［21］；在三维地震资料上，表现为浅层多套强振幅同相轴纵向叠置（图3）；针对浅层气强振幅地震响应特征，对底辟带浅层气分布进行刻画，结果表明浅层气分布位置与构造高低存在相关性［22］，浅层气富集区均处于构造高点（图4）。为研究浅层气富集程度对模糊区的影响，建立了正演模型。该模型的观测系统设计为：炮间距为25 m，共设置600炮，道间距为12.5 m，每炮对应481道，采用右边激发，左边接收的方式。在正演模拟计算过程中，时间采样率设定为2 ms，记录时长为5s，震源选用炸药震源，雷克子波主频30 Hz。其中，模型一为无浅层气发育的复杂似花状断裂［图5（a）］，经正演分析显示，偏移地震下伏地层不存在破碎区，断面成像清晰，同相轴连续性良好，这表明复杂断裂本身难以致使下伏地层产生地震模糊效应［图5（c）］。模型二为浅层气发育的复杂似花状断裂［图5（b）］，正演分析表明，当浅层气纵向富集时，浅层气会产生大量绕射多次波，掩盖下伏地层的反射同相轴；即使采用真实速度进行偏移成像，受成像方法局限性的制约，浅层气下伏地层存在大量随机噪音及未归位绕射波；并且，受浅层气屏蔽作用的影响，下伏地层反射能量明显减弱，地震同相轴破碎，从而形成类似三角形弱能量破碎区域，即模糊区［图5（d）］。
图3 乐东2X底辟带浅层气发育区地震剖面Fig.3 Seismic profile of shallow gas development area in Ledong 2X diapir belt |
图4 乐东2X底辟T25深度构造叠加浅层气立体显示Fig.4 Ledong 2X diapir belt T25 depth structure overlay shallow gas stereoscopic display |
2.3 成像关键技术
2.3.1 多次波衰减技术
针对多次波衰减问题，常规方法采用三维自由表面多次波衰减技术（3DSRME），但该技术的理论假设是采集的观测系统必须规则，有零偏移距数据，空间采样要足够，方位角要充足，且需要没有空间假频的空间采样。实际上，海上采集只有主测线方向满足这些要求［25］。诸如羽角漂移、采集船转向以及近偏移距丢失等情况，都可能导致空间采样数据不规则。并且，数据的插值、外推、加密空间采样等方法，不仅增加了巨大的工作量，还会影响数据的质量。
针对传统3DSRME的局限性，本文研究提出采用广义真方位角G3DSRME进行多次波压制，该方法主要运用基于全波形反演的无约束最小二乘法思想，通过Focal变换的能量集中性和三维曲波变换优良的稀疏性的结合实现精确的地震数据重构［26］。此方法对地震数据没有严格规则化要求，对于采集观测系统也无限制，同时适用于宽方位角采集资料，且多次波模型与真实多次波匹配较好［27］。将G3DSRME预测自由表面多次波模型和预测水层多次波模型（SDM）相结合，在曲波域内进行匹配相减，乐东2X底辟带气云区下方各类强自由表面多次波得到了较好的衰减。对比自由表面多次波衰减前的近道叠加剖面，可发现模糊区下方自由表面多次波非常强，呈明显的“串”状，严重掩盖了有效地层信号［图6（a）］；而自由表面多次波衰减后的近道叠加剖面显示，自由表面多次波大幅衰减，地震同相轴连续性得到改善［图6（b）］；结合压制掉的多次波分析可知，底辟核部主要发育短周期多次波，其能量强、周期性好［图6（c）］。
2.3.2 振幅补偿技术
模糊区呈现出弱振幅特征，从地震成因角度而言，主要是由浅层气强吸收衰减所导致。因此，要解决模糊区地震成像问题，需要从浅层气地震吸收衰减补偿方面着手［28］。目前常规地震振幅补偿主要采用幂函数型的球面扩散校正以及指数型的吸收校正方法，但忽略了地震信号的透射损失补偿［29］。此外，指数型的吸收校正补偿，即常数反Q补偿，如同背景速度一样，反映的是平滑的纵横向大尺度空间变化，无法体现局部物性参数的变化，因此难以解决局部浅层气吸收衰减效应。尽管近年来出现了基于层析反演的Q反演技术，但是由于模糊区内部能量弱、信噪比低，该技术难以得到有效反演模糊区内Q值。靶区乐东2X底辟区的实际数据应用表明，常规方法无法对模糊区内部能量进行针对性补偿，即经过常规方法补偿后，模糊区内外能量均有所增强，但模糊区弱能量范围并未相对缩小。
针对浅层气屏蔽及强吸收引起模糊区内部能量弱的问题，本文提出了模糊区两步法能量补偿技术，以此实现针对性的能量补偿，具体为局部Q补偿与透射补偿相结合。首先对模糊区开展局部Q估计及反Q滤波，然后进行强反射层透射损失补偿。为有效提取浅层气局部强吸收地层吸收因子，采用层位约束法进行Q值拟合。具体步骤如下：首先，构建区域层序格架，针对模糊区内部的参考频率，选取反射时间接近且受模糊区影响较小的邻近外部相同反射层统计子波频率作为参考频率，如此可近似消除背景品质因子的影响；其次，沿着层位在模糊区外部特定时窗范围提取统计子波频率谱，针对模糊区内部，在设定相同时窗条件下，获取该层位模糊区内部的统计子波频谱，运用谱比法求取该层段局部等效Q值，进而实施反Q补偿［30］。解决透射损失补偿问题的关键在于求取强反射层的反射系数［31］，具体做法是，选取乐东2X底辟已钻遇浅层气井，凭借该井的井震标定提取确定性子波，利用纯波数据与子波进行反褶积处理，从而得到反射系数；其次，依据强反射层反射系数阈值控制，仅保留强反射层的反射系数；最后，依据得到的反射系数计算透射系数，再对底辟区的数据实施透射损失补偿，即仅针对强反射层的透射屏蔽效应予以补偿。
图7展示了两步法补偿与常规补偿地震剖面对比情况。从图中能够看出，补偿前，地震在屏蔽区振幅能量较弱，底辟核部的保幅性较差，气层能量相对较弱［图7（a）］。常规方法采用的是全局性补偿，补偿后，振幅能量从浅层到深层均有明显增强，但浅层气下方屏蔽区内部的能量并未得到针对性补偿［图7（c）］，所以常规补偿无法有效解决模糊区内部能量补偿问题。采用两步法补偿后，浅层气下方模糊内部能量得到局部增强，与两翼地层能量差异较小，底辟核部浅中层含气层的能量增强［图7（b）］。未经过补偿时，A气组均方根振幅显示底辟核部能量较弱，在两翼可见明显的振幅突变——即气水界面［图8（a）］；常规方法补偿后，均方根振幅整体增强，但核部的弱能量范围并未明显缩小［图8（c）］；经过两步法能量补偿后，核部弱能量范围整体缩小约60%，在模糊区外部相对能量关系保持不变的同时，有效地增强了地震模糊区的弱信号［图8（b）］。
图7 两步法补偿与常规补偿地震剖面对比（a） 补偿前地震剖面；（b） 两步法补偿后地震剖面； （c） 常规Q补偿后地震剖面 Fig.7 Comparison of two-step compensation and conventional compensation seismic profiles |
常规处理资料针对模糊区成像采用自由表面多次波衰减技术（SRME）以及常规Q提取补偿方法，然而这难以改善模糊区的成像效果；底辟核部在叠加地震图中表现为同相轴破碎，且大量多次波残留，掩盖了有效信号［图9（a），图9（c）］。本文研究基于广义三维自由表面多次波衰减技术及模糊区两步法能量补偿技术，有效地提升了底辟模糊区的信噪比及成像质量。相干体切片显示，模糊区范围明显变小，信噪比提高，地震频带相较于常规资料明显变宽，而且屏蔽区同相轴的连续性变好，地震能量增强，地质体外形在地震剖面上可识别［图9（b）， 图9（d）］，进一步表明底辟核部存在地层，具备发育有效圈闭条件，底辟核部在新资料上呈现多个强振幅地质体，是下步有利评价目标。
3 底辟带构造响应特征
3.1 构造形态落实
基于新地震资料及速度模型，落实乐东2X底辟现今构造形态为北西至南东向的长轴状背斜构造（图11），面积超过80 km2，内部存在2个背斜高点。北底辟构造等高线较平缓，上拱能量弱，背斜形态保存完整，高点区断裂欠发育，保存条件优越，是油气有利富集区。南底辟构造等高线密集，底辟活动强烈，高点被多条北西向断层切割，形成多个断块，具备多高点独立成藏潜力。
3.2 断裂体系刻画
乐东2X底辟断裂主要发育于南构造高点。三维地震剖面精细解释揭示其为以正断层为主导的复合断裂系统，整体具典型花状构造样式［图11（b）］；断裂组合在空间上呈现规律性变化，底辟核部正上方发育近直立高角度正断层密集带，构成“花心”；向外围过渡带，断裂发散，呈“花瓣”状展布；至构造翼部，断裂密度显著降低，主要发育与区域伸展应力场相关的孤立正断层。主干断裂F1表现为陡倾板状正断层，向下断穿莺歌海组二段顶面；其平面展布呈北西—南东走向［图11（a）］，南侧伴生发育多条近平行次级断层。该断裂系统以F1为轴心，向上呈帚状发散，向下收敛归并；次级断裂在剖面上主体表现为高角度正断层，平面上呈近平行或小角度斜列于F1南侧。围绕花状断裂发育多个强振幅异常砂体，含气概率高。
4 储集体地震响应特征
T27—T24 沉积时期，陆架坡折开始发育，但坡度较陡并不发育斜坡扇，主要在盆底发育浊积砂、浊积水道等沉积体，地震相呈平行连续的低频强反射特征，底部具下切结构；结合平面地震属性分析，进一步清晰刻画了浊积体的平面展布形态，在底辟带核部边界清晰，强地震反射异常特征明显［图12（c）］。T24—T20沉积时期陆架坡度变缓、可容纳空间减小，开始在陆坡附近发育斜坡扇沉积，随着海平面进一步下降，沉积岸线推至乐东区底辟带附近，在底辟带附近发育滨岸砂以及滑塌斜坡扇，岩性以粉—细砂岩、粉砂岩为主。斜坡扇外形以具楔形特征的强振幅异常体为典型特征，内部发育明显的前积反射结构；滨岸砂则通常为一组平行、连续的强振幅反射，不具有明显的下切和内部结构，且分布面积较大。由于底辟油气的充注，储集体以低频强振幅特征区别于泥质围岩，整体地震特征更为清楚。通过对本区沉积异常体的刻画，认为乐东2X底辟核部莺一段坡下带为有利储层发育区，值得进一步探索。
5 结论
本文以乐东2X底辟带为研究靶区，建立了地震地质一体化的底辟模糊带成像、构造及储集体响应特征分析技术系列，为底辟区勘探提供了重要指导，本研究成果对莺歌海盆地底辟带相关领域具有一定的借鉴价值和实践意义。
（1）证实浅层气是模糊区形成的地质因素，明确了浅层气富集产生的多次波以及吸收屏蔽作用是底辟难以成像的主因。建立基于广义三维自由表面多次波衰减技术及“两步法”的能量恢复技术，能够有效压制强绕射多次波，提高底辟带信噪比，恢复空白反射区能量。
（2）证实底辟核部地层发育低速，地层连续且呈穹窿背斜构造，内部发育似花状断裂。乐东2X底辟现今构造形态为北西至南东向的长轴状底辟，发育2个背斜高点，其中北高点底辟活动弱、背斜形态完整，油气漏失风险低，是有利的成藏部位，南高点底辟构造活动强，被晚期断裂改造分割为多个断块。
（3）在乐东2X底辟带及其周缘识别出斜坡扇、浊积扇及滨岸砂储集体，在地震上以低频强振幅区别于泥质围岩，落实乐东2X底辟莺一段坡下带发育大规模储集体，具有较大的油气勘探潜力。
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