南海北部珠江口盆地珠一凹陷古近系复杂断裂区域是油气运聚和成藏的有利区带，勘探潜力巨大。但古近系地层埋深大，横向速度变化快，存在地震成像不清的问题，且复杂断裂区地震波反射路径复杂，成像更加困难，严重制约了该区油气勘探进程。通过采用高精度宽频处理技术，提升地震中低频段信号的反射质量；然后引入地质约束速度建模，采用基于稳定低频信号模型的高精度速度反演，改善叠前深度偏移成像效果，提升了古近系复杂断裂区成像质量。
The complex fault area of Paleogene in Zhuyi Sag，the Pearl River River Mouth Basin，northern South China Sea，is a favorable zone for oil and gas migration and accumulation，with great exploration potential. Howev⁃er， the Paleogene strata have a large burial depth， rapid lateral velocity changes， and there is a problem of un⁃clear seismic imaging. In addition，the seismic wave reflection path in complex fault areas is complex，making im⁃aging more difficult，which seriously restricts the oil and gas exploration process in this area. Firstly，high-preci⁃sion broadband processing technology is used to improve the reflection quality of low-frequency signal in earth⁃quakes； Then， geological constrained velocity modeling is introduced， and high-precision velocity inversion based on stable low-frequency signal model is used to improve the imaging effect of pre-stack depth migration and enhance the imaging quality of complex fault areas in the Paleogene.
引言
断层是油气勘探中一个重点关注的地质现象。断层不仅可以封堵油气藏，形成大型构造油气田，同时也可以疏导油气，有利于油气运聚和成藏。因此，断层在地震上的成像显得尤为重要，准确识别断层的位置和产状，对地质认识有很大的帮助。南海北部珠江口盆地珠一凹陷始新世—渐新世构造活动较强，凹陷内存在大量的复杂断裂区，是油气勘探重点研究对象[1] 。复杂断裂区因为地震波反射路径复杂，地震成像质量往往不高。一方面是珠一凹陷古近系地层经历了长时期构造活动，横向地层速度变化快，复杂断裂区速度模型的准确建立比较困难，影响了地震成像精度；另一方面受到海上常规拖缆采集方式和处理方式的限制，获得的地震资料频带带宽有限，进一步制约了复杂断裂区的成像效果[2] 。
前人针对断裂成像做了大量的工作，目前主要方向为寻求构建高精度速度模型的方法，以提高深度偏移成像质量。刘旭明等[3] 将地质约束速度建模方法应用到珠江口盆地X工区，有效改善了成像精度，解决了现有资料断面连续性较差、断层阴影区和地层产状不合理等问题。侯凯等[4] 将测井数据和地震数据相融合，建立准确的速度模型来消除断层阴影影响。目前这些方法主要是针对大断层的断层阴影问题，本地区古近系复杂断裂区多为断距小、延伸短的小型断裂，展布特征表现为倾向多变、走向各异，其搭接关系复杂，采用单一措施往往不能完全解决成像问题。
1 技术对策
近年来，宽频地震处理技术逐渐开始在地震资料处理中得到应用[5-7] 。宽频成果资料频带更宽，断裂成像更加清晰，断层与周围地层的接触关系更加清楚[8] 。白海军等[9] 将宽频地震处理技术在珠江口盆地恩平凹陷北部隆起带进行应用，地震分辨率和信噪比显著提高，小断层得到了很好的刻画，深层和基底成像信噪比进一步提升。在本次研究中，针对复杂断裂区的成像问题，首先采用宽频处理技术，提高地震资料低频信息，然后在宽频地震的基础上，采用地质约束速度建模技术，构建高精度速度模型，提高复杂断裂区的成像质量。
地震速度的精确程度往往依赖于地震本身低频信号的丰富程度[10] 。图1 是复杂断裂区在不同频带下的成像对比，全叠加剖面（图1 （a））显示断裂在中深层非常发育，图1 （c）10~20HZ分频剖面上能看到比较清楚的大断裂，图1 （b）0~10 HZ分频剖面显示2.6 s之上地震低频能量很弱，造成复杂断裂区整体结构成像不清晰。宽频地震处理技术能有效提高地震资料的频带宽度，对低频信号的提升尤其明显，为层析速度反演提供高精度的初始速度模型，然后使用地质约束速度建模技术，最终获得符合地下地质情况的高精度速度模型。采用宽频地震处理+地质约束速度建模的关键技术，可以有效提高复杂断裂区的成像质量。
图1 复杂断裂区在不同频带下的地震成像对比Fig.1 Comparison of seismic imaging of complex fault areas in different frequency bands
1.1 宽频地震处理技术
海上地震采集以常规拖缆采集方式为主，接收信号的电缆与海平面存在一定的距离，地震波场信号在反射中会受到海面反射作用的影响，因此虚反射（鬼波）是不可避免的。鬼波在地震勘探中的主要影响有：1）产生假的同相轴；2）频带变窄、分辨率降低。从鬼波产生的原理可知，检波器接收地震信息中不仅存在能反映实际地层阻抗信息的子波，同时还接收到了鬼波。由于鬼波与反射信号在时间上存在延迟，在地震数据上表现为同相轴下方出现了的条假的同相轴，这就使实际地层反射信号和鬼波难以区分[11] 。因此在地质现象、边界、地质体关系上降低了分辨能力，增加了解释难度。图2 是海上地震记录的正演模拟剖面，图2 （a）为包含电缆鬼波的模拟数据，图2 （b）为不含电缆鬼波的模拟数据。可以清楚地看到，没有鬼波的干扰数据，地震记录同向轴仅为一组波峰波谷反射，旁瓣弱，干扰少，更能反映地下实际情况。
图2 有虚反射与无虚反射地震记录对比Fig.2 Comparison of seismic records with and without ghost reflection
宽频地震资料处理技术以鬼波压制为核心，结合拓频技术，可以改善资料频率特征，提高分辨率。由于脉冲信号和鬼波信号接受时间相差非常小，在t-x域难以分离出有效信号，而在τ-p域脉冲与鬼波之间的差异更大些，二者更容易分离，因此可以使用该原理进行电缆鬼波压制[12] 。在实际地震记录中，因受到鬼波的影响，接收到的地震资料频带较窄。图3 显示了电缆鬼波压制前后频谱的对比，常规处理地震资料的频宽（-10 db）为13~74 Hz，而经过电缆鬼波压制处理后，宽频处理地震资料的频宽（-10 db）为8~78 Hz，频谱变宽，低频更加丰富。
图3 宽频处理与常规处理地震频谱对比Fig.3 Comparison of seismic spectrum between broadband processing and conventional processing
1.2 地质约束速度建模
理论研究和应用实例表明，叠前深度偏移（PSDM）是目前改善复杂断裂地区成像的最有效办法[13] 。叠前深度偏移大部分工作是在进行速度场的分析、建立、判定及修正。层析速度反演是目前应用最广泛的深度域偏移成像速度建模方法[14-16] ，主要分两大步：第一步建立一个相对准确符合地质规律、反映地下宏观速度变化的深度域层速度模型；第二步利用层析成像技术反复迭代修正速度模型，直至速度—深度模型精确度满足需要，并达到最佳成像目的为止。地质约束速度建模方法在初始速度模型建立和层析成像时，均加入地质信息进行约束，得到的速度模型能最大限度的与实际地质情况吻合。
地质约束下的初始速度模型建立需要充分利用研究区地层沉积结构与区域速度规律[17-19] 。对研究区的地层速度规律分析，主要是基于工区时间偏移速度场分析、工区内录井、测井结果、周边区块深度偏移速度认识对本工区速度规律进行综合分析工作。图4 （a）显示初始速度模型结构与区域速度规律吻合较好，纵向上速度随埋深总体上呈变高的趋势；横向上浅层速度主要由地层埋深压实作用控制，中深层主要受地层埋深和地层沉积结构及岩性共同作用。
在速度建模的过程中，利用网格层析反演进行全局速度模型更新时，应用断控网格层析技术，即在更新速度场的时候，利用断层进行约束，对断层两侧附近的速度场进行单独层析反演，这样能够实现以断面为分界线来精细刻画断层两侧的速度差异，提高速度模型精度，改善成像品质。经过前面背景更新后（图4 （b）），进行断层约束速度更新多次，逐步加入断层上下盘的信息，得到的速度场与断裂结构规律吻合，符合构造认识（图4 （c））。
图4 速度建模迭代更新Fig.4 The iterative update of velocity modeling
2 应用效果分析
为了展示宽频处理+地质约束速度建模的效果，将深度偏移成果与老成果进行对比，其中老成果未做宽频处理，其深度偏移速度建模仅用构造约束。
首先看地震资料的成像效果。图5 分别为PSDM新老成果的剖面展示，从图中可以看到，相比于老成果，新成果在复杂断裂区的成像效果得到较大提升，剖面整体信噪比得到提高，断裂体系刻画清楚，大断裂的断点更加干脆，小断裂相互交切关系清楚。从图6 频谱上来看，宽频处理后，地震资料的频宽（-10 db）从14~73 Hz提高到8~77 Hz。整体上新成果断裂成像更加清晰，同相轴可追踪性强，整体成像效果更好。
将两种方法的深度偏移速度模型进行对比。图7 为新老成果速度模型在4200 m处深度切片。通过对比可以看到，稳定低频信号为古近系弱反射区速度的高精度反演提供了可靠的数据基础，相比于老成果（图7 （a）），新成果（图7 （b））能明显看出速度体横向变化快，细节更加丰富，过渡自然，速度规律与地质认识相符，体现了较高的速度精度。
将两套资料使用相同参数分别提取方差体等时切片，如图8 所示，其中图8 （a）、（b）为深度3436 m的方差体切片，（c）、（d）为深度4742 m的方差体切片。图中红色边框区域内为典型的复杂断裂区，发育大量走向不同的小断裂。图8 （a）、（c）老成果切片显示，复杂断裂区噪音较多，断裂伸展方向不明确，横向连续性差。图8 （b）、（d）新成果切片显示，经过改进方法处理后，复杂断裂区信噪比得到明显提高，断裂边界清晰，大断裂能明显识别出上率均得到明显提升。下盘边界，断裂横向生长终止点清晰，断裂搭接关系可靠；小型断裂展布特征明显，断裂之间的交切关系清楚。另外在其他区域（如红色箭头所示）的断裂也更加明显，整体上看，改进后的处理结果优于原始处理结果，噪音减少，断裂特征清晰，一些微小断裂也能识别出来，信噪比和分辨
图5 复杂断块成像对比Fig.5 Comparison of complex fault block imaging
图6 宽频处理与常规处理地震频谱对比Fig.6 Comparison of seismic spectrum between broadband processing and conventional processing
图7 古近系复杂断块速度切片对比Fig.7 Comparison of velocity slices of Paleogene complex fault block
3 结论
针对南海北部珠江口盆地珠一凹陷古近系复杂断裂区地震成像不清的问题，采用宽频地震+地质约束速度建模的关键技术对地震资料进行针对性处理，得到的认识如下：
（1）采用宽频地震处理技术，能提高地震资料频带宽度，中低频段信号相比常规处理更加丰富，古近系断裂成像精度得到提高，有利于复杂断裂区的准确刻画。
（2）采用地质约束速度建模方法，充分利用已有地质认识及测井资料，获得更加精细、准确的速度场，从而提升了古近系复杂断裂区偏移速度体精度。
（3）采用宽频地震处理+地质约束速度建模的技术组合，可以有效提高珠一凹陷古近系复杂断裂区成像质量，地震信噪比和分辨率均得到明显提升。该方法可在类似地质条件区域进行推广使用。
图8 新老成果方差体切片对比Fig.8 Comparison of variance body slices between new and old achievements
图1 复杂断裂区在不同频带下的地震成像对比Fig.1 Comparison of seismic imaging of complex fault areas in different frequency bands 图2 有虚反射与无虚反射地震记录对比Fig.2 Comparison of seismic records with and without ghost reflection 图3 宽频处理与常规处理地震频谱对比Fig.3 Comparison of seismic spectrum between broadband processing and conventional processing 图4 速度建模迭代更新Fig.4 The iterative update of velocity modeling 图5 复杂断块成像对比Fig.5 Comparison of complex fault block imaging 图6 宽频处理与常规处理地震频谱对比Fig.6 Comparison of seismic spectrum between broadband processing and conventional processing 图7 古近系复杂断块速度切片对比Fig.7 Comparison of velocity slices of Paleogene complex fault block 图8 新老成果方差体切片对比Fig.8 Comparison of variance body slices between new and old achievements
