作者简介:刘道理(1981-),男,高级工程师,主要从事海上油气勘探开发地球物理研究工作。E-mail: liudl2@cnooc.com.cn
1.中海石油(中国)有限公司深圳分公司,深圳 518054;2.中海石油深海开发有限公司,深圳 518054
1.Shenzhen Branch, CNOOC China Limited, Shenzhen 518054, China;2.CNOOC Deepwater Development Limited, Shenzhen 518054, China
Deep Paleogene; Broadband de-noising; Multiple wave suppression; Prestack depth migration
DOI: 10.13512/j.hndz.2026.04.23
备注
作者简介:刘道理(1981-),男,高级工程师,主要从事海上油气勘探开发地球物理研究工作。E-mail: liudl2@cnooc.com.cn
引言
近年来,南海北部珠江口盆地陆丰凹陷的油气勘探力度持续加大。随着中浅层构造油气藏逐渐探明殆尽,勘探方向已逐步转向更深、更复杂的古近系及古潜山等深层领域[1-4]。受部分区块勘探程度较低、钻井资料匮乏的限制,本区勘探研究对地震资料处理质量高度依赖。然而,陆丰凹陷地质条件复杂,深层地震资料品质普遍较差,普遍存在成像模糊、同相轴连续性差等问题[5],这不仅给层位解释、属性分析、沉积相研究等基础勘探工作带来诸多阻碍,更直接制约了本地区油气勘探的进程。因此,开展深层地层成像关键技术研究、提升中深层地震资料成像品质,已成为当前陆丰凹陷油气勘探亟待解决的核心问题[6-7]。
针对深层地层成像难题,前人已开展了一系列针对性研究并取得阶段性成果。例如,杜军锋等[8]提出“插线”式高密度三维地震采集处理技术,大幅提高了覆盖次数,通过融合处理能较好的解决古近系复杂断裂成像和分辨率问题;徐乐意等[9]针对惠州凹陷古潜山成像模糊问题,采用多方位拖缆地震数据融合处理技术,显著改善了深层成像品质,清晰刻画了潜山内幕结构;王要森等[10]采用叠前高分辨率地震资料处理技术,解决了陆丰A油田分辨率不足,油水关系存在矛盾的问题;史运华等[11]通过t-p变换鬼波压制、浅水多次波压制等组合技术,大幅提升了番禺4洼古近系地震资料品质;方攀等[12]整合地质层位、地震速度、地震属性等多源信息训练深度神经网络,构建多信息约束速度体,有效改善了深层模糊区成像效果。
本文在前人研究基础上,聚焦本地区深层地层成像的关键难题,通过综合去噪技术压制各类干扰,精准提取被折射波、多次波淹没的中远偏移距有效信号;采用全流程鬼波压制技术,在恢复低频弱信号的同时保障高频成分保真;运用复杂多次波联合压制技术精准剔除多次波干扰,增强深层古近系弱反射;最终结合高精度叠前偏移速度建模与成像技术构建精细速度场,提升成像质量。
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1 深层地震成像关键因素分析
本次工作以南海北部珠江口盆地陆丰凹陷A区块为研究靶区。通过全面分析该区历年地震资料特征,总结出以下几点影响深层地震资料品质的因素。
1.1 噪声与干扰波影响信噪比近海海域地震采集过程中,频繁的交通、渔业及钻井平台活动导致原始资料中各类干扰波发育严重,显著降低了数据品质[13]。主要干扰波类型包括:直流干扰、涌浪干扰、外源干扰、线性干扰等。直流干扰主要为低频电缆拖动噪音,其在原始地震资料上表现为频率较低,能量较强(图1(a))。涌浪干扰对原始资料的低频端信噪比影响较为严重,在单炮记录上道间存在成片分布的规律,表现为低频、强能量、空间分布无规律的大值干扰(图1(b))。对于三维工区存在的外源干扰噪音,单炮记录上表现为呈线性或者双曲线特征(图1(c))。线性干扰主要来自过船干扰和检波器故障干扰[14],在单炮或初叠剖面上的特征表现为高角度的线性噪音(图1(d))。
1.2 多次波发育压制有效信号海上地震勘探除了发育多类型干扰波之外,多次波的广泛存在构成地震资料处理的另一重大挑战。海水层及强反射界面产生的多次波(如鸣震、微屈多次、层间多次等)与地下有效信号相互混叠干涉,不仅扭曲有效波的波形与振幅特征,甚至引发构造假象[15]。二者因特征差异小、混叠严重,构造成像的真实性与地层振幅保真度受到损害。同时,复杂多次波场大幅降低剖面信噪比,导致有效频带内频谱陷波现象突出,严重干扰有效反射波组识别并掩盖真实岩性信息。图2是选取的目标区典型的原始炮集数据分频段分析,在低频段噪音发育,信噪比低(图2(a)),中频段信噪比相对比较高(图2(b)、(c)),而高频段有效弱信号淹没在浅水多次波中(图2(d))。
1.3 复杂构造速度建模难度大在地震资料的成像处理过程中,速度建模是最为核心的内容,并且其重要性贯穿整个处理过程。深层地层构造复杂,断裂发育,大断层断距较大,断层两盘的速度差异较大,导致断层下盘断裂破碎区的成像比较差[16],尤其在陆丰凹陷深层古近系内幕小断裂非常发育,信噪比低,使得复杂构造区速度建模难度大。
图1 原始炮集上不同类型的干扰波Fig.1 Different types of interference waves on the original shot gathers
图2 原始数据分频段分析Fig.2 Frequency band analysis of raw seismic data
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2 技术对策
针对以上问题,采用以下技术对策:首先立足原始地震数据,挖掘地震资料有效信息的潜力,丰富中深层及断层阴影区的有效信号。采用源缆鬼波压制技术,有效去除鬼波、压制旁瓣,恢复低频弱信号,获得宽频带地震成果。开展复杂多次波联合压制技术,精准去除多次波,恢复古近
系、潜山内幕的有效弱反射。使用高精度叠前偏移速度建模及成像技术,开展精细的速度分析,利用优势地震信息,建立符合构造变化的高精度速度模型,从而提高深层地层成像精度。
2.1 “六分法”叠前去噪综合技术提高复杂地区地震资料的成像精度,必须有高质量的有效信号为基础。从原始资料中挖掘有效信号是处理的根本[17]。基于陆丰南地震资料的噪音特征和出现规律,针对不同噪声特点开展“六分法”(分区、分类、分频、分时、分域、分步)的处理方式,对干扰波实现有效压制,挖掘低频区和中远道的有效信号。
去除噪声的主要原理是分析有效信号与干扰信号在物理特性上的差异,并利用数学变换使两者分离。通常来说,有效信号在单炮及炮间的反应均为相干特征,噪声仅在单炮上的反应为相干特征,而在炮间(共接收点、共中心点、共偏移距)上的反应为不相干特征。基于这种特性,利用线性干扰与有效信号间的视速度差异和传播路径差异,采用Radon变换去线性、FK去线性、倾角滤波等技术,可以实现对线性噪音影响区域进行噪音的压制。
图3 叠前去噪综合技术应用对比(上:去噪前,下:去噪后) Fig.3 Application comparison of pre-stack denoising technology( upper: before denoising, lower: after denoising )
图3是去噪前后分频剖面对比,可以看到在低频端噪音得到压制,有效信号突出,高频端有效信号能量聚焦,深层成像质量得到显著改善。中深层(时窗1600~2600 ms)信噪比在主频区域有15%~30%的提升,深层(时窗2600~3200 ms)信噪比在主频区域有25%~50%的提升(图4)。
2.2 DWD+SRME组合多次波联合压制技术本区地质条件复杂,多次波广泛发育且类型多样,主要包括海底多次波与层间多次波两大类。创新应用DWD+SRME分层联合压制技术,通过“准确建模—分层压制—精准剥离”的递进式流程,实现对不同类型多次波的高效压制。
为了获得对浅水区多次波的有效压制,同时避免对有效信号的伤害,处理过程中开展了精细的参数试验(图5),采用分频、分域在高频端适当加大多次波的压制强度,恢复了有效弱反射,提高了信噪比。
图4 信噪比谱分析Fig.4 Signal-to-noise ratio spectral analysis
图5 敏感参数扫描的叠加对比(时窗长度) Fig.5 Overlay comparison of sensitive parameter scanning(time window length)
3DSRME技术即三维自由表面多次波衰减技术,该技术基于波动理论,计算过程与速度参数无关,具有优异的振幅保真性,可应对复杂的地质情况[18]。3DSRME技术对由海底产生多次波的压制效果明显,但是中深层多次波仍存在部分残留(图6 (b))。因此,若要进一步对残留的中长周期多次波进行压制,则需要使用高精度拉东变换技术来解决。
高精度拉冬变换多次波衰减技术主要是利用有效波与多次波在速度上的差异来进行多次波去除。由于此技术依赖所建立的速度模型,因此需要准确的拾取有效波的速度来保证压制效果。速度模型越精确,动校正产生的时差越大,压制效果就越明显[19]。
通过DWD、3DSRME、高精度Radon域去多次方法的联合应用,多次波得到有效压制,速度谱上可以看到明显的多次波压制效果,深层能量团相比去多次前更加聚焦,速度趋势更加合理(图6(c))。
2.3 自适应鬼波压制技术震源鬼波和电缆鬼波能够产生陷频,造成地震资料低频和高频信息的缺失,严重影响了地震资料的成像质量,增大了后期地震资料解释和储层反演的难度[20]。在大多数能够应用于实际生产的鬼波压制算法中,鬼波压制效果在很大程度上取决于对鬼波算子参数(鬼波延迟时间、海水表面反射系数)估计的精准度。基于稀疏Tau-P反演的自适应鬼波压制技术能够针对起伏海平面问题带来的缆深浮动及海水面反射系数变化进行参数优化,可以同步压制源、缆鬼波,获得更好的鬼波压制效果。
图7是鬼波压制前后分频地震资料对比,可以看到去除源缆鬼波之后,深层中低频弱信号得到显著增强,地震成像改善明显。
图6 多次波压制前后速度谱及道集对比Fig.6 Comparison of velocity spectrum and gather before and after multiple wave suppression
图7 鬼波压制前后分频地震资料对比Fig.7 Comparison of frequency-divided seismic data before and after ghost wave suppression
2.4 高精度叠前偏移速度建模及成像技术深层地层埋藏深,构造复杂,地层的非均质性较强,速度场变化大,地震资料的信噪比低,速度模型的精细求取困难较大[21-22]。因此,通过对地震成像剖面构造变化的合理性分析,完成速度模型的准确质控是关键。
本次叠前深度速度建模的整体方案是根据不同层系的地质特征,差异化选择优势信号,开展针对性建模方案。针对浅层之下、古近系之上地层,断层两侧的速度变化比较大,断层阴影区的信噪比低,采用中低频优势信号驱动,构造模型约束,部分区域采用百分比扫描的网格层析建模方案;针对古近系复杂构造、潜山内幕低信噪比,采用提高信噪比后的低频优势信号驱动,百分比扫描拾取的层析方案。在获得全区各向同性速度模型基础上,利用测井信息建立各向异性参数,结合成像速度建立最终的各向异性叠前深度偏移速度场(图8)。
图8 初始速度场与最终速度场对比Fig.8 Comparison between initial velocity field and final velocity field
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3 应用效果
图9分别为叠前深度偏移新旧成果的剖面展示,可以看到在针对性成像技术的处理下,新成果深层古近系地层的成像效果得到较大提升,剖面整体信噪比得到提高,地层波组层次分明,同相轴可追踪性强,地层产状及接触关系更加清晰,断裂体系刻画清楚,基底界面清晰,潜山内幕成像得到较大改善。
图9 新旧处理成果剖面对比Fig.9 Comparison of profiles between new and old processing results
叠前去噪综合技术和组合多次波压制技术对于深层信噪比的提升效果明显。中深层信噪比在主频区域有30%~50%的提升(图 10a),深层信噪比在中低频端提高一倍(图 10b)。
自适应鬼波压制技术对于低频端的信号提升效果明显,地震频带由9~64 Hz拓宽到6~72 Hz,低频端信号显著增强。图 11是新旧成果地震资料分频扫描效果对比,古近系地层内幕在保持高频能量的同时,低频区得到拓宽;潜山内幕低频信号更丰富,整体波组特征清楚。低频有效信息的拓宽对断层阴影区、古近系、基底和古潜山成像的提高起到了至关重要的作用。
图 10 新旧成果信噪比谱对比Fig.10 Comparison of signal-to-noise ratio spectral between new and old results
图 11 新旧成果分频扫描对比Fig.11 Frequency division scanning comparison between new and old results
从频谱上看(图 12),新处理成果资料在T50以上层段频带得到明显拓宽,低频端有效信号最低能达到6 Hz,高频端有效信号从64 Hz提高到72 Hz;T50-Tg层段低频区得到拓宽,潜山内幕低频信息更丰富,高频端有效信号略有降低。
高精度速度建模技术提高了断裂成像精度。采用相同参数对两套资料地震数据体分别提取相干体等时切片,新成果(图 12(b))在复杂断裂区信噪比显著提高,断裂边界清晰,断裂搭接关系更加可靠;同时,小型断裂的展布特征及其相互交切关系也更为清楚。综合而言,改进后的处理结果噪音更少,断裂特征(含微小断裂)更加清晰,整体效果优于原始处理结果。
图 12 新旧成果频谱曲线对比Fig.12 Comparison of spectral curves between new and old results
图 13 新旧成果相干体对比(-1840 ms) Fig.13 Coherences volume comparison between new and old results(-1840 ms)
对比工区内复杂断裂区的剖面成像(图 14),新成果资料的解释方案为典型的负花状断裂组合,两组不同走向断裂收敛于早期深部大断裂之上,其整体结构和成像效果相比老资料更加清晰,解释方案更加可靠,对于后续勘探工作中圈闭有效性的论证提供了更有利的支撑。
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4 结论
本文对珠江口盆地陆丰凹陷深层地层成像关键因素进行详细分析,确定了影响地震成像的关键因素,并采用针对性方法进行改进处理,取得了很好的效果,对其他地区处理类似地质情况的地震资料具有一定的借鉴意义,得到的认识如下:
(1)针对陆丰凹陷深层地层成像不清的问题,采用针对性的处理技术,复杂环境噪声压制技术和自适应鬼波压制技术能有效提高低频信号能量,恢复弱信号;组合多次波压制技术对于本地区各种周期多次波压制效果较好,剖面信噪比提高;高精度速度建模技术能有效改善深层地层叠前深度偏移成像效果,提升中深层地层成像质量。
(2)实际应用表明,深层地层的构造成像质量得到显著改善,地层间波组特征层次分明,同相轴纵横变化符合地质规律;整体信噪比明显提高,主要反射界面、地层接触关系及断面成像清晰可辨,可连续追踪对比;复杂断裂区成像更为精准,为后续地质解释提供了可靠的基础。
图 14 新旧处理成果剖面及断裂解释方案对比Fig.14 Comparison of profiles and fault interpretation schemes between new and old processing results
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