起伏地表穩相黏彈疊前時間偏移方法及應用

　　摘要：由于大地黏彈介質的吸收作用，地震波在地層中傳播時會產生子波相位畸變、高頻成分衰減等現象，不能滿足薄砂體、小斷裂、不整合面等地質現象刻畫對地震資料振幅保真和高分辨率的要求。起伏地表穩相黏彈性疊前時間偏移方法是基于浮動基準面假設，通過引入等效Q值實現沿地震波的傳播路徑補償吸收衰減的目標，提出了起伏地表傾角道集的計算方法，并通過人機交互拾取菲涅耳帶控制偏移噪聲，實現起伏地表穩相黏彈性疊前時間偏移技術流程，恢復地震波被衰減的高頻成分，從而達到提高地震成像分辨率的目的，在準噶爾盆地實際地震資料應用中取得明顯的高分辨率處理效果。

　　關鍵詞：起伏地表;穩相黏彈偏移;菲涅耳帶;等效Q值;準噶爾盆地;分辨率

　　引言

　　準噶爾盆地瑪湖凹陷油氣勘探中對斷裂的識別、相帶的刻畫、砂體的雕刻[15]迫切需求保幅保真的高分辨率地震資料。由于地層的黏性吸收，導致地震波在傳播過程中發生振幅的吸收衰減和地震子波的頻散現象，使得原始采集地震資料主頻低、頻帶窄。因此，人們在地震資料處理過程中應用各種方法提高地震資料的分辨率，希望補償恢復地層吸收衰減振幅和相位信息。

　　常用的方法包括：Q補償[69]、低頻保護[10]及連續小波拓頻等疊前疊后提高分辨率方法[1116]。這些方法雖然取得了一定的應用效果，但其有不足之處，例如：Q補償方法忽略了地震波傳播路徑對幅值衰減的影響，不能正確補償地震波因吸收衰減導致的能量損失。各類疊前疊后拓頻技術可以獲得期望頻寬和視分辨率，但其可靠性尚待提高。近幾年，Zhang等[1720]提出了黏性介質下的疊前時間偏移方法，在偏移過程中補償黏彈性地層介質吸收衰減的振幅和相位信息，獲得高分辨率地震成果資料。

　　不同于常規疊前時間偏移，黏彈性疊前時間偏移通過引入等效Q值在成像過程中恢復地震資料損失的高頻信息，通過菲涅耳帶控制地震資料的信噪比，使得最終成果信噪比和分辨率均有所提升。隨后，陳志德等[2126]將該方法引入松遼盆地地震資料處理中，提升三角洲沉積薄儲層和河道砂的識別，并取得了顯著效果。然而，在準噶爾盆地，大部分地區地表由低頻起伏地貌地形和高頻起伏地貌地形交互組成，直接應用上述黏彈疊前時間偏移技術會帶來較大誤差。為此，本文研發了基于浮動基準面的起伏地表傾角道集生成及穩相黏彈疊前時間偏移計算流程，并應用于準噶爾盆地瑪中4井區三維中，取得了顯著的應用效果。

　　1方法原理

　　1.1起伏地表疊前時間偏移方法

　　準噶爾盆地大部分地區地表高程起伏較大，直接應用水平基準面的疊前時間偏移方法會帶來較大誤差。因此，在前人研究的基礎上，本文提出了適合準噶爾盆地的起伏地表疊前時間偏移方法。

　　1.2起伏地表傾角道集生成方法

　　常規疊前時間偏移產生的CRP道集已將反映地層傾角反射特征的信息進行了疊加，穩相黏彈疊前時間偏移傾角道集中的傾角并不是真實的地層傾角，而是一個與旅行時相關的傾角[18]，這是由于在傾角計算的過程中忽略了層速度與疊加速度的差。盡管如此，對于在偏移處理過程中最關心的反射波與繞射波的表現形態而言，在與旅行時相關的傾角道集和基于層速度得到的“真傾角”道集中，其表現形態是類似的。

　　也就是說，本文應用的與旅行時相關的傾角道集，一方面，可容易嵌入到疊前時間偏移處理流程中;另一方面，這一傾角道集也近似反映了反射波與繞射波在“真傾角”道集中的形態，對于識別菲涅耳帶邊界來說，其精度也是足夠的。從疊加的角度來看，與走時相關的傾角對應著彎曲同相軸的頂點就是穩相點，以頂點為參照點的鄰域就是菲涅耳帶。由于在傾角道集中清晰地展現了穩相點及其菲涅耳帶的特征，因此，可以利用人機交互軟件來拾取菲涅耳帶。從這個意義上講，以傾角道集為基礎，不但可以實現空變時變的偏移孔徑，同時也給出甄別拾取合適偏移孔徑的依據和實現手段。

　　1.3起伏地表穩相偏移方法

　　起伏地表穩相偏移方法基于上節起伏地表傾角道集的生成和菲涅爾帶的拾取，利用式(9)和式(10)計算每個成像點處的傾角，通過拾取每個成像點的菲涅耳帶獲得沿測線方向和垂直測線方向上的上、下界角度，在疊前時間偏移過程中，傾角落在菲涅耳帶的地震道累加到成像剖面I(x,y,T,h)上，傾角沒有落在菲涅帶的地震道將不對成像剖面做貢獻。因此，與常規疊前時間偏移相比，穩相疊前時間偏移可以獲得信噪比更高的偏移成像結果。

　　2穩相黏彈疊前時間偏移處理流程

　　主要包括基于菲涅爾帶的傾角場建立、基于常Q掃描的等效Q場建模及穩相黏彈疊前時間偏移目標線偏移和體偏3個關鍵環節。

　　2.1基于菲涅爾帶的傾角場建立

　　在傾角道集上，通過時變空變的菲涅爾帶的確定，建立傾角場。首先，根據工區內地下地質層位的空間展布選取代表性的格架線，基于偏前道集和速度場，給定地層傾角范圍和增量步長，計算傾角道集;然后，根據傾角道集的特點，拾取時變空變的菲涅爾帶;最后，將格架線上拾取菲涅爾帶的傾角范圍通過插值平滑構建整個工區的傾角場。展示的傾角道集位于2.4s附近的目的層，穩相點已達到25◦左右，這也與偏移剖面上展示的地層傾角緊密相關。

　　在傾角道集中，反射波道間時差明顯，繞射波基本不存在道間時差。反射波同相軸的反射時間呈現以穩相點為中心兩側向上彎曲的形態，而且隨著深度增大，彎曲程度加大;反射波的這一特點有利于在傾角道集上確定菲涅耳帶邊界。繞射波道間時差小，很容易與反射波區分，若想斷裂斷點成像清楚，必須保留斷點產生的繞射波，如圖4b拾取傾角道集中2.4s處近平直的同相軸的菲涅耳帶邊界。把握好這些傾角道集的特點，依據傾角道集中的穩相點以及道間時差特點即可確定菲涅耳帶邊界。

　　2.2基于常Q掃描的等效Q場建模

　　通過傾角道集菲涅爾帶邊界的確定，得到工區的傾角場，可用于控制偏移疊加數據的孔徑，提高偏移成像的信噪比。在此基礎上，通過常Q掃描，優選等效Q值和高截至頻率，建立等效Q場和高截至頻率場，結合偏移過程，恢復地震波被衰減的頻率成分，提高地震偏移成像的分辨率。等效Q值的估計主要以補償后剖面的頻譜寬度及剖面質量來確定，而高截止頻率F3主要依靠補償后剖面的噪音水平來確定，不同的等效Q值補償后的剖面對應著不同的高截止頻率F3。

　　亦即等效Q值和高截止頻率F3這對參數是耦合在一起的，需要在可接受的噪音水平(由高截止頻率F3描述)前提下選取合適的等效Q值。通過設置合適的等效Q值和F3值，既要使分析時窗內地震道分辨率提高，同時也要保證高頻段噪音不至于過高，影響地震成像的信噪比。因此，等效Q值高截止頻率F3同時估計技術使得穩相黏彈疊前時間偏移技術可在保證一定信噪比水平的基礎上提高地震成像的分辨率。

　　2.3穩相黏彈疊前時間偏移目標線偏移和體偏

　　在常規疊前時間偏移得到均方根速度場的基礎上，建立與偏移孔徑優選有關的傾角場及服務于提高分辨率的等效Q場和高截至頻率場，即可完成格架線或目標成像空間的穩相黏彈疊前時間偏移[18]。通過對偏移成像結果的頻譜分析和處理解釋一體化效果分析，檢驗偏移結果是否滿足期望輸出的效果。

　　如果偏移結果仍需改進，需要根據評價結果返回到等效Q場和傾角場建立的環節進行優化處理，拾取更加合理的菲涅爾帶，優選更加合適的等效Q值，直到目標線的偏移成像效果達到預期的質量為止。最后，根據最終建立的等效Q場、高截至頻率場和傾角場，結合均方根速度場和偏前道集，對整個工區的數據體進行穩相黏彈疊前時間偏移。

　　3應用效果

　　準噶爾盆地瑪湖凹陷位于盆地的西北緣，通過近幾年的高密度三維地震勘探的實施，極大地推動了瑪湖地區三疊系百口泉組、二疊系烏爾禾組油氣勘探進程，相繼在瑪湖凹陷的東西斜坡獲得重大突破，形成兩大百里油區，展現了瑪湖凹陷滿凹含油的油氣勘探巨大潛力。為為支撐瑪湖凹陷二疊系三疊系整體研究，落實瑪南斜坡大侏羅溝斷裂有利區勘探潛力及成藏控制因素，新疆油田公司在瑪中4井區部署三維地震滿覆蓋面積260km2。

　　該三維是準噶爾盆地近年來最強化的井炮采集的高密度三維，面元12.5m×25.0m，覆蓋次數576次，覆蓋密度184.32×104道/km2。強化采集的主要目的是進一步提高地震資料的分辨率，準確落實各目的層內部各小層之間的接觸關系及分布特征，預測薄儲層分布，落實有利相帶的劃分、刻畫小斷裂。根據工區的地質任務和資料需求，創新性地應用了起伏地表穩相黏彈疊前時間偏移方法，探索出適合于該地區地震波吸收衰減的等效Q場，建立了與偏移孔徑優選有關的傾角場，最終提高了地震資料的分辨率。

　　4結論

　　(1)本方法集成了Q補償和疊前偏移的優勢，沿波的傳播路徑對其能量損失進行補償，使地震資料的縱向分辨率和橫向分辨率均有所提升，且成果資料與井的吻合度高。(2)本方法通過引入時空變菲涅爾帶控制疊前偏移噪聲，避免常規偏移孔徑難以時空變導致的陡傾角構造成像缺失、偏移成像信噪比降低等問題。通過引入等效Q模型，結合偏移過程提高地震資料的分辨率。(3)本方法的應用前提是不要對疊前數據預處理進行設置高截止頻率類型的濾波處理，且有必要對道集進行地表一致性處理保證良好的子波一致性。同時，該方法與目前廣泛使用的疊前Q補償和各類疊后拓頻技術之間并不矛盾。

　　參考文獻

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　　作者：馬軍茂*，潘龍，李靜，丁國榮，石星

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