宽方位地震资料处理技术及应用效果

　２０１１年６月第４６卷　第３期　天津市大港区东方地球物理公司研究院大港分院，３００２８０。Ｅｍａｉｌ：[e-mail]本文于２０１０年５月２８日收到，最终修改稿于２０１１年２月２３日收到。·处理技术·文章编号：１０００７２１０（２０１１）０３０３９６０５宽方位地震资料处理技术及应用效果张保庆①②　周　辉①　左黄金②　王者武②贺兆全②　曾天玖②　秦伯东②（①油气资源与探测国家重点实验室；ＣＮＰＣ物探重点实验室，中国石油大学（北京），北京１０２２４９；②东方地球物理公司研究院大港分院，天津３００２８０）张保庆，周辉，左黄金，王者武，贺兆全，曾天玖，秦伯东．宽方位地震资料处理技术及应用效果．石油地球物理勘探，２０１１，４６（３）：３９６～４００，４０６摘要　随着方位角的增大，宽方位地震资料的速度随方位角的变化、与倾角和方位相关的旅行时差、与方位相关的各向异性等问题也随之产生。当所采集的宽方位资料不是全方位时，如何根据资料的实际情况形成有利于后续处理和解释的分方位道集尤为重要。本文针对这些问题提出了相应的解决办法，包括运用分方位道集技术形成合理的方位道集；运用分方位速度分析技术精确求取叠加速度；运用与倾角方位角相关的旅行时校正技术进行倾角、方位角的旅行时校正；运用分方位各向异性偏移技术消除不同方位的各向异性影响等。对实际资料的处理效果表明，本文所述方法是切实可行的。关键词　宽方位　方位道集　方位速度分析　倾角方位角旅行时校正　方位各向异性中图分类号：Ｐ６３１　　文献标识码：Ａ１　引言现今的三维地震勘探基本上采用束线状观测系统，当横向（排列宽度）与纵向（排列长度）之比小于０．５时为窄方位角采集观测系统，当横向（排列宽度）与纵向（排列长度）之比大于０．５时为宽方位角采集观测系统。随着油气勘探的重点领域逐渐转向小幅度构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏，窄方位角勘探已逐渐为宽方位角勘探所替代［１］。宽方位角勘探具有很多优势［２～４］：可增加采集照明度，能够获得较完整的地震波场；更有利于研究振幅随炮检距和方位角的变化（ＡＶＯＡ）及地层速度随方位角的变化（ＶＶＡ），有利于对断层、裂缝和地层岩性变化的识别；陡倾角成像效果好且具有较高的振幅保真度；有利于压制近地表散射干扰，提高地震资料的信噪比。然而，随着观测方位角的增大，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随之产生。当所采集的宽方位资料不是全方位，野外施工布设的炮点、检波点不均匀时，如何根据资料的实际情况抽取有利于后续处理和解释的分方位道集至关重要。本文针对这些问题提出了相应的解决办法，如合理的方位角道集形成技术，宽方位速度分析技术、与倾角方位角相关的旅行时校正技术，方位各向异性偏移技术等。通过这些技术的应用较好地解决了宽方位地震资料处理存在的问题，取得了较好的应用效果。２　宽方位地震资料处理技术２．１　方位角道集形成技术由于方位角道集是分方位速度分析的基础，是分方位各向异性偏移的基础，因此形成合理的分方位道集更有利于研究地层速度随方位角的变化（ＶＶＡ），更有利于研究振幅随炮检距和方位角的变化（ＡＶＯＡ）。由于观测系统的影响，以及野外采集时地表情况复杂多变，通常存在较多的障碍物，炮点、检波点摆放不规则，导致数据的炮检距和方位角分布不均。　第４６卷　第３期张保庆等：宽方位地震资料处理技术及应用效果３９７　　　图１为某陆地实际宽方位资料的玫瑰图，当对玫瑰图分得越细时，所展示的炮检距和方位角分布不均现象越明显。本文在形成方位角道集时，综合考虑了地震资料的实际情况，总结出三种方法形成分方位角道集。（１）优选炮检距法　根据炮检距的分布范围，使测线纵横向最大炮检距一致，同时切除“内切圆”以外的区域，使宽方位变为全方位，更有利于研究方位角对速度分析的影响。（２）借道法　通过借道使面元内的覆盖次数和炮检对的分布更加合理，如面元均化，数据规则化处理［５］等。（３）变角度法　根据地震资料的覆盖次数和炮检对的分布情况，力求以各扇区的覆盖次数基本相当为原则，合理调整扇区大小。图２上是直接按照４５°等方位划分的分方位道集覆盖次数图，可看出等间隔直接划分的不同方位的覆盖次数非常不均匀（不同颜色代表不同覆盖次图１　１０°间隔显示的玫瑰图（径向同心圆代表不同的炮检距分组）图２　直接划分（上）和综合本文方法（下）的分方位道集覆盖次数对比图　３９８　　石油地球物理勘探２０１１年　数）；图２下是综合采用本文方法后的不同方位道集的覆盖次数，可看出不同方位道集的覆盖次数分布比较均匀。２．２　宽方位速度分析方法叠加速度狏ｓｔｋ与地层速度、地层倾角和观测方位角的关系为狏ｓｔｋ＝狏ｒｍｓｃｏｓ视＝狏ｒｍｓ１－ｓｉｎ２真ｃｏｓ２槡α（１）式中：视为地层的视倾角；真为地层的真倾角；α为观测的方位角；狏ｒｍｓ为均方根速度。在极坐标系中，式（１）表现为椭圆，极径为叠加速度，极角为方位角，在倾向方向速度最大，在走向方向速度最小。速度随方位变化的问题存在于宽／窄方位资料中，窄方位资料的观测方位角集中在有限的方位内，其方位变化不大，因此通常可以忽略速度随方位变化的问题；而宽方位资料的观测方位角范围比较宽，其方位变化较大，因此速度随方位的变化已不容忽视。图３描述了地层倾角为３０°、上覆地层速度为３０００ｍ／ｓ时，叠加速度随观测方位的变化情况，由图可以看出，叠加速度随方位的变化最大超过了４００ｍ／ｓ。图３　叠加速度随观测方位的变化图以往人们采用三参量（速度、方位角和倾角）速度分析［６］方法来解决速度随方位变化的问题，但三参量速度分析存在计算量大、难以实现人机交互速度谱解释以及易受资料信噪比的制约等问题。为此本文提出了分方位速度分析方法，即利用不同的方位角道集分别做速度分析，求出多个分方位的速度后，再综合这些速度，按相同地层取方位速度最小的原则求取最佳速度。图４ａ～图４ｄ为分方位速度分析的叠加剖面，图４ｅ为最佳综合速度叠加剖面，对比图４各图可看出最佳综合速度叠加剖面同相轴的连续性和聚焦度优于分方位速度叠加剖面。图４　分方位速度分析（ａ）～（ｄ）和最佳综合速度分析（ｅ）叠加剖面效果对比２．３　与倾角方位角相关的旅行时校正技术宽方位资料的观测方位角范围比较大，倾斜地层在ＣＭＰ道集中的同相轴不能近似为一条双曲线，而是一束双曲线的集合（图５）。图５描述了地层倾角为３０°，上覆地层速度为３０００ｍ／ｓ，方位角每隔１０°进行观测的ＣＭＰ道集时距曲线图，从图中可看出此时的时距曲线已不是一条双曲线，而是存在明显时差的一束双曲线。　第４６卷　第３期张保庆等：宽方位地震资料处理技术及应用效果３９９　　　图５　倾斜地层不同方位观测的时距曲线图这些双曲线存在着明显的旅行时差，时差与方位角和倾角相关。与倾角和方位角相关的旅行时校正量［３］表示为Δ狋＝（狋０＋Δ狋２）２＋狓２犞２ｒｍｓ－Δ狋［］２１１２－狋２０＋狓２犞２ｒ（）ｍｓ１２（２）式中：Δ狋为与倾角和方位角相关的旅行时校正量；Δ狋１为倾角方位角旅行时校正项；Δ狋２为炮检中心点偏离面元中心点旅行时校正项；狓为炮检距；犞ｒｍｓ为均方根速度；狋０为面元中心点零炮检距双程反射旅行时间。Δ狋１和Δ狋２的表达式为Δ狋１＝（犡ｓ－犡ｒ）Δ犱狋狓＋（犢ｓ－犢ｒ）Δ犱狋狔２（３）Δ狋２＝（犡ｃ－犡ｍ）Δ犱狋狓＋（犢ｃ－犢ｍ）Δ犱狋狔（４）式中：犡ｓ，犢ｓ为炮点坐标；犡ｒ，犢ｒ为检波点坐标；犡ｃ，犢ｃ为面元中心点坐标；犡ｍ，犢ｍ为炮检中心点坐标；Δ犱狋狓、Δ犱狋狔分别为Ｉｎｌｉｎｅ和Ｃｒｏｓｓｌｉｎｅ方向的方位倾角时差（ｍｓ／ｍ）。具体旅行时校正步骤为：首先对叠加或者偏移数据体进行倾角扫描（图６）确定地层的构造产状；然后利用分方位速度分析的方法求出接近地层真实速度的叠加速度，计算出各个方位的旅行时差；最后在叠前道集上进行与倾角和方位角相关的旅行时差校正，得到倾角、方位角校正后的道集（图７）。图６　叠加剖面（左）与倾角道剖面（右）的对比图７　倾角和方位角校正前（左）、后（右）的道集　４００　　石油地球物理勘探２０１１年　２．４　分方位各向异性叠前偏移技术在宽方位地震资料中各向异性的影响更为突出，主要在于各向异性的影响随着方位的变化而变化，因此必须考虑各个方位各向异性参数的差异（图８）进行各向异性偏移。每个方位上的各向异性参数和速度可分别表示为犞＝狓ｍａｘ犱ｔｎ犱ｔｎ＋２τ０）狋０τ（）槡０（５）η＝１８狋０τ０－［］１（６）式中：犞为偏移速度；η为各向异性参数；狓ｍａｘ为最图８　不同方位上的各向异性参数大炮检距；狋０为零炮检距双程旅行时；犱ｔｎ、τ０分别为通过双谱分析扫描得到的最大炮检距处的剩余时差及零炮检距处的双程旅行时［７］。利用上式可分方位道集求出每个方位的各向异性参数和速度，然后对每个方位道集进行分方位各向异性偏移，即能较好地解决不同方位上的各向异性问题。３　应用实例实际三维地震资料采用２０线８炮２５６道接收，炮线距为２００ｍ，接收线距为２００ｍ，道距为２５ｍ，炮点距为２５ｍ，覆盖次数为１６（纵）×１０（横）的观测系统，横纵比达到了０．６２５。大港油田ＫＮ区的勘探问题主要集中在目的层段，由于目的层段断裂发育，再加上目的层段储层的物性纵横向变化很快，使得该区的勘探多年没有取得突破。综合应用本文提出的宽方位资料处理技术，对该区的宽方位地震资料进行了处理（图９）。由图９可看出，宽方位资料的断裂系统成像精度及对目的层段储层的刻画程度均优于以往的窄方位资料。图９　常规窄方位资料处理（上）与宽方位资料处理（下）各向异性偏移剖面对比（下转第４０６页）