基于低頻模型道的剩余靜校正方法在長(zhǎng)垣油田地震資料處理中的應(yīng)用

趙忠華

（中國(guó)石油大慶油田勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

松遼盆地中淺層勘探目標(biāo)為薄互層油氣儲(chǔ)層,多個(gè)薄層疊置,單層砂巖厚度一般僅為2～5m,以構(gòu)造—巖性和巖性油氣藏為主[1-2]。依據(jù)長(zhǎng)垣油田油層段的地層速度，地震雙程時(shí)間1 ms的時(shí)差就會(huì)導(dǎo)致1.5m的地層厚度差異，現(xiàn)有地震分辨率要準(zhǔn)確描述厚度5m以下的砂體形態(tài)存在很大困難。在高分辨率地震資料處理中，剩余靜校正問(wèn)題越顯突出，已成為處理中制約地震剖面成像質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。處理不好將破壞地震剖面中的地下構(gòu)造細(xì)節(jié)和地層反射波組特征，引起地震道間反射信號(hào)不一，降低速度分析的質(zhì)量，進(jìn)而破壞CDP疊加的子波特征。對(duì)于砂泥巖薄互層勘探目標(biāo)而言,剩余靜校正問(wèn)題解決的好壞嚴(yán)重影響目的層小構(gòu)造的精細(xì)刻畫和儲(chǔ)層物性追蹤。

剩余靜校正主要解決空間波長(zhǎng)小于一個(gè)排列長(zhǎng)度的高頻校正量，直接影響疊加剖面的信噪比、垂向分辨率。綜合分析引起剩余靜校正的原因主要有以下幾個(gè)方面：1）震源點(diǎn)到基準(zhǔn)面之間，不同接收道所對(duì)應(yīng)地震射線在近地表層內(nèi)路徑不同，導(dǎo)致同一炮不同接收道有著不同的野外靜校正量；2）接收點(diǎn)到基準(zhǔn)面之間，不同炮所對(duì)應(yīng)地震射線在近地表層內(nèi)路徑不同，導(dǎo)致同一接收點(diǎn)不同炮有著不同的野外靜校正量；3）由于低降速帶界面不明顯，淺、中、深層反射到達(dá)地表時(shí)在地表層內(nèi)路徑不同，導(dǎo)致了同一地震道不同反射時(shí)間有著不同的靜校正量；4）地下構(gòu)造的影響；5）由疊加速度引起的剩余動(dòng)校正影響。

在長(zhǎng)期的地震資料處理中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，CDP道集在經(jīng)過(guò)靜校正處理之后，各道仍然會(huì)存在剩余靜校正量，并且這種剩余靜校正量以高頻分量的形式出現(xiàn)。當(dāng)進(jìn)行第一次、第二次地表一致性剩余靜校正之后，地震剖面的品質(zhì)會(huì)得到較大的提高，但是當(dāng)繼續(xù)進(jìn)行第三次、第四次剩余靜校正迭代時(shí)，不再有明顯的效果，無(wú)法達(dá)到高分辨率處理剩余校正量95%控制在±0.5 ms之內(nèi)的高精度量化要求，所以有必要找到問(wèn)題的原因，給出解決方案[3-5]。

1 地表一致性剩余靜校正基本原理

地表一致性剩余靜校正模型假設(shè)，地震反射時(shí)間主要是由地表一致性的炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)校正量和構(gòu)造項(xiàng)、剩余動(dòng)校正量組成。地下某一反射的時(shí)間可以表示為四項(xiàng)之和，即：

式中：Si為地震波第i個(gè)炮點(diǎn)位置處從炮點(diǎn)到基準(zhǔn)面的走時(shí)；Rj為地震波在第j個(gè)檢波點(diǎn)位置處從檢波點(diǎn)到基準(zhǔn)面的延遲時(shí)；Gk為第k個(gè)CDP位置處地震波從基準(zhǔn)面到地下反射點(diǎn)的時(shí)移（與地下構(gòu)造有關(guān)）；Mk為第k個(gè)CDP位置處具有時(shí)間平均的剩余動(dòng)校正系數(shù)項(xiàng)；X為第i炮、第j個(gè)檢波點(diǎn)間的偏移距；i，j，k分別為炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)及CDP點(diǎn)的索引。

地表一致性計(jì)算的假設(shè)為：1）炮點(diǎn)剩余靜校正量為地震波從炮點(diǎn)經(jīng)過(guò)近地表到達(dá)基準(zhǔn)面的走時(shí)，即同一炮點(diǎn)具有相同的剩余靜校正量，而與檢波點(diǎn)位置無(wú)關(guān)；2）檢波點(diǎn)剩余靜校正量為在某一給定位置的檢波點(diǎn)處，不同炮點(diǎn)的剩余靜校正量相同；3）與構(gòu)造有關(guān)的時(shí)間為，由共中心點(diǎn)處，從基準(zhǔn)面到地下各反射深度的垂直走時(shí)，即該項(xiàng)具有地下一致性，與偏移距無(wú)關(guān)；4）與剩余動(dòng)校正有關(guān)的時(shí)間項(xiàng)是由疊加速度的不準(zhǔn)確引起的，也被假設(shè)為具有地下一致性。該時(shí)間項(xiàng)在剩余靜校正中無(wú)法解決。

實(shí)際處理中由于CDP道集中不同偏移距地震道的波場(chǎng)通過(guò)反射層時(shí)的路徑不同，上述的炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的地表一致性假設(shè)往往不能完全滿足，炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的不均勻分布、彎曲測(cè)線、近地表與深層間的橫向速度變化，都會(huì)導(dǎo)致對(duì)有關(guān)上述地下一致性條件的不滿足。實(shí)際上長(zhǎng)垣油田高密度工區(qū)的地震資料穿越城市建筑密集區(qū)，工區(qū)地表結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件都非常復(fù)雜，雖然地表相對(duì)平坦，但低降速層厚度變化大（2～60m），局部發(fā)育低速異常區(qū)，表現(xiàn)為橫向范圍較小（300～600m），分布零散、規(guī)模不一，且速度較低，地表無(wú)任何征兆，并且工區(qū)內(nèi)還大量分布著近代小型水域，這些影響的綜合效應(yīng)使得地表一致性的假設(shè)條件不能完全滿足，剩余靜校正問(wèn)題不能徹底解決。所以在實(shí)際處理中，即使把速度分析與地表一致性剩余靜校正組合起來(lái)進(jìn)行重復(fù)使用多次，效果仍然不理想，殘余剩余靜校正量仍然存在。

本文針對(duì)上述地表一致性剩余靜校正存在的不足，研究了基于低頻模型道的剩余靜校正方法。該方法利用振幅屬性對(duì)地震道進(jìn)行處理，形成振幅包絡(luò)道集并構(gòu)建低頻模型道，采用互相關(guān)法求出地震道與模型道間的時(shí)移量，在地表一致性剩余靜校正的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高剩余靜校正的精度。長(zhǎng)垣油田高密度地震資料采集區(qū)地震資料的應(yīng)用效果表明，該方法能較好地解決剩余靜校正的問(wèn)題，提高地震剖面的成像品質(zhì)，有助于精細(xì)地質(zhì)解釋。

2 基于低頻模型道的剩余靜校正方法

2.1 構(gòu)建低頻模型道

模型道的作用是增強(qiáng)有效信號(hào)的統(tǒng)計(jì)效應(yīng)，減小噪聲影響，增強(qiáng)計(jì)算的穩(wěn)定性。剩余時(shí)差的拾取質(zhì)量很大程度上取決于所建模型道的準(zhǔn)確程度。為了提高模型道的可靠性，形成模型道時(shí)要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)控篩查。構(gòu)建模型道的過(guò)程為：1）對(duì)CDP道集如圖1a進(jìn)行帶通濾波，濾出優(yōu)勢(shì)頻帶部分進(jìn)行地震屬性處理（瞬時(shí)相位和振幅包絡(luò)處理），形成振幅包絡(luò)道集圖1b，并通過(guò)鄰近CDP疊加形成初始模型道。由于振幅包絡(luò)屬性具有低頻特性，能夠控制相關(guān)時(shí)移量的穩(wěn)定性，提高相關(guān)的精度。瞬時(shí)相位處理可以增強(qiáng)振幅的強(qiáng)度；2）根據(jù)資料的特點(diǎn)確定計(jì)算時(shí)窗，通常以信噪比較高、連續(xù)可追蹤的標(biāo)準(zhǔn)層作為計(jì)算時(shí)窗的選擇對(duì)象；3）在振幅包絡(luò)道集與模型道相關(guān)時(shí)（見公式2），應(yīng)限定允許的最大相關(guān)時(shí)移值（一般選擇2～30 ms，在特殊情況下也不應(yīng)超過(guò)80 ms），過(guò)大的時(shí)移量會(huì)產(chǎn)生串相位的現(xiàn)象，給時(shí)差拾取帶來(lái)困難。但是，如果時(shí)移量定義太小，就不能估算出哪些道確實(shí)存在較大的剩余時(shí)移。因此，對(duì)于干擾較強(qiáng)的數(shù)據(jù)，規(guī)定最大允許時(shí)移值一般不超過(guò)信號(hào)的主視周期的一半。當(dāng)數(shù)據(jù)需要多次使用該剩余靜校正時(shí)，最大允許時(shí)移值要逐次減??；4）振幅包絡(luò)道集與模型道相關(guān)時(shí)可以得到最大相關(guān)系數(shù)，在0～1的范圍內(nèi)變化。對(duì)所有的時(shí)移量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若相關(guān)系數(shù)較低，說(shuō)明地震數(shù)據(jù)噪聲較大，需要加大時(shí)移量的范圍重新拾??；5）將求出的時(shí)移量應(yīng)用到振幅包絡(luò)道集上，迭代上述過(guò)程，形成新的模型道，繼續(xù)計(jì)算剩余校正量[6-10]。統(tǒng)計(jì)最后一次迭代的所有時(shí)移量95%以上都控制在±0.5 ms以內(nèi)，此時(shí)的模型道為最佳模型道圖1c。

2.2 地震道與模型道互相關(guān)計(jì)算時(shí)移量

在選定的時(shí)窗內(nèi)，使CDP道集中的各道與所形成的模型道進(jìn)行互相關(guān)，求出剩余靜校正量。令xi為CDP道集內(nèi)第i個(gè)地震道，yi為形成的模型道，則地震道與模型道的互相關(guān)公式如下：

式中：rxy（t）為互相關(guān)函數(shù)；t=0，±1，±2，…，±M；M為最大剩余靜校正量；T1、T2為時(shí)窗的起始和終了時(shí)間；T2-T1為時(shí)窗長(zhǎng)度。

用公式2編制程序可以求得相關(guān)函數(shù)曲線。相關(guān)函數(shù)曲線的極大值對(duì)應(yīng)的t值便是此道的剩余靜校正量。如果相關(guān)函數(shù)曲線上只有一個(gè)峰值，當(dāng)然就取這個(gè)峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間t值為剩余靜校正量，如果相關(guān)函數(shù)曲線上出現(xiàn)兩個(gè)峰值，則按照以下標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇：

3 應(yīng)用效果

圖1 模型道的構(gòu)建示意圖Fig.1 Structure sketch of model trace

Inline690線為工區(qū)內(nèi)通過(guò)低速異常區(qū)的一條測(cè)線。由于低速異常區(qū)的影響造成嚴(yán)重的靜校正問(wèn)題，雖然經(jīng)過(guò)了靜校正、地表一致性剩余靜校正處理，但同相軸連續(xù)性仍然較差，由厚低速層吸收衰減引起反射能量減弱，頻率降低，仍然還存在明顯的剩余靜校正問(wèn)題，但盡管進(jìn)行了三次地表一致性剩余靜校正，異常區(qū)的成像效果仍然不理想，如圖2a藍(lán)色橢圓所示。圖2b為對(duì)圖2a數(shù)據(jù)在相同速度場(chǎng)的條件下,利用上述方法在地表一致性剩余靜校正數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行處理求取剩余靜校正量的剖面，由圖2b可見,基于低頻模型道求取剩余靜校正量后的疊加結(jié)果的信噪比較圖2a明顯提高,同相軸的連續(xù)性加強(qiáng)，疊加成像也更加清晰。

圖2 地表一致性剩余靜校正與基于低頻模型道的剩余靜校正方法剖面對(duì)比Fig.2 Profile contrast of surface-consistent residual statics and residual starics based on low frequency model trace

從剩余靜校正量平面圖（圖3①）上不難看出，第一次地表一致性剩余靜校正之后，校正量在±0.5 ms的只有38%，集中在±1 ms之間的有65%。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第二次剩余靜校正（圖3②），在平面圖上看效果比較明顯，尤其是邊界部位改善較大，此時(shí)剩余校正量在±0.5 ms之間的為68%，集中在±1 ms之間的量有89%。在隨后進(jìn)行的第三次地表一致性剩余靜校正發(fā)現(xiàn)，效果沒(méi)有明顯改善（圖3③），集中在±0.5 ms之間的剩余校正量仍然為68%，即使進(jìn)行多次速度分析與地表一致性剩余靜校正迭代也達(dá)不到滿意效果。長(zhǎng)垣油田剩余油精細(xì)挖潛研究對(duì)地震預(yù)測(cè)的深度誤差要求是0.1%，顯然，此時(shí)的數(shù)據(jù)無(wú)法滿足精度要求。圖3④為在三次地表一致性剩余靜校正的基礎(chǔ)上應(yīng)用基于低頻模型道的剩余靜校正方法的剩余靜校正量平面圖，不論是工區(qū)內(nèi)部還是邊界地區(qū)，剩余靜校正量都明顯減小，此時(shí)在±0.5 ms之間的量為96%，集中在±1 ms之間的量接近99%，達(dá)到了精細(xì)處理中對(duì)剩余靜校正量的量化要求，為后續(xù)小構(gòu)造的精細(xì)刻畫和儲(chǔ)層物性追蹤奠定了良好基礎(chǔ)[11-12]。

圖3中①是第一次地表一致性剩余靜校正量分布；②是第二次地表一致性剩余靜校正量分布；③是第三次地表一致性剩余靜校正分布；④是基于低頻模型道的剩余靜校正量分布。

圖3 剩余靜校正量平面分布圖Fig.3 Plane profile of residual static correction

從圖4藍(lán)色條形框內(nèi)同相軸可見，較單獨(dú)使用地表一致性剩余靜校正方法，應(yīng)用上述基于低頻模型道的剩余靜校正方法處理后，剖面同相軸的連續(xù)性增強(qiáng)，使得層位追蹤和構(gòu)造解釋更加可靠。主要油層組頂面均可追蹤，合成記錄與地震匹配程度高，AVO的振幅特征得到了進(jìn)一步保持。該項(xiàng)技術(shù)在長(zhǎng)垣高密度工區(qū)地震資料處理中得到應(yīng)用，地震屬性分析見到清晰的河道砂體特征，對(duì)井間小斷層、微幅度構(gòu)造研究起到關(guān)鍵作用。

4 結(jié)論

本文以實(shí)際勘探生產(chǎn)需求為驅(qū)動(dòng)，結(jié)合長(zhǎng)垣油田地震資料的特點(diǎn)，提出了基于低頻模型道的剩余靜校正方法，在剩余油挖潛研究中見到了良好的應(yīng)用效果，并取得如下結(jié)論：

圖4 地震處理成果剖面對(duì)比Fig.4 Profile contrast of seismic processing results

1）基于低頻模型道的剩余靜校正方法，通過(guò)高質(zhì)量模型道的構(gòu)建及多次剩余迭代，較好地解決了地表一致性剩余靜校正后殘余的校正量，增加了高頻成分，提高了低幅度構(gòu)造的成像精度。有利于精細(xì)反演和儲(chǔ)層物性研究。

2）在開發(fā)地震剩余油挖潛研究中，基于低頻模型道的剩余靜校正方法可以提高地震資料的成像質(zhì)量，滿足開發(fā)地震對(duì)成像精度的要求，有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3）基于低頻模型道的剩余靜校正方法在應(yīng)用中，要結(jié)合實(shí)際資料的情況，試驗(yàn)選擇合適的時(shí)移量，以免出現(xiàn)竄相位現(xiàn)象。

[1]高瑞祺，蔡希源.松遼盆地油氣田形成條件和分布規(guī)律[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

[2]侯啟軍，馮志強(qiáng)，馮子輝，等.松遼盆地陸相石油地質(zhì)學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2009.

[3]杜慶龍，朱麗紅.喇薩杏油田特高含水期剩余油分布及描述技術(shù)[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2009，28（5）：99-105.

[4]梁文福.喇嘛甸油田厚油層多學(xué)科綜合研究及挖潛[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2008，27（2）：68-72.

[5]黃伏生，趙云飛，方亮.喇嘛甸油田厚油層精細(xì)控水挖潛技術(shù)[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2009，28（5）：106-111.

[6]李慶忠.走向精確勘探的道路[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[7]陸基孟.地震勘探原理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1984.

[8]潘樹林，高磊，吳波，等.多時(shí)窗旅行時(shí)分解剩余靜校正方法[J].石油地球物理勘探，2011，46（3）：407-410.

[9]李麗，陳秀娟，井西利.基于均勻設(shè)計(jì)的自動(dòng)剩余靜校正方法[J].新疆石油地質(zhì)，2009，30（1）：121-123.

[10]李培明，李振華，祖云飛，等.模型約束的三維初至折射靜校正[J].石油地球物理勘探，2003，38（2）：199-202.

[11]Ronen J W,Claerbout J F.Surface-consistent residual statics estimation by stack-power maximization[J].Geophysics,1985,50(12)∶2 759-2 767.

[12]Wiggins R A,Larner K L,Wisecup R D.Residual statics analysis as a general linear inverse problem[J].Geophysics,1976,41(5)∶922-928.