论复杂构造处理方法的研究Word文档格式.docx

1、正是得益于这项技术的日益成熟和广泛应用，使得墨西哥湾盐下构造和哥伦比亚与巴比亚新几内亚的逆掩断层带的勘探活动变得异常活跃和成功，而且叠前深度偏移成像技术的成功应用还激活了美国德克萨斯地区的勘探活动，并发现了威尔克斯大气田。在我国，华北油田利用叠前深度偏移成像技术成功解决了潜山构造的精确成像问题，四川油田利用叠前深度偏移成像技术解决了山前复杂构造的精确成像，提高了复杂构造的勘探效益。随着全球经济的快速发展，对石油资源的需求在不断地增加，各大石油公司为了获取丰厚的利润，不断地拓展勘探领域，勘探从简单构造油气藏拓展到复杂油气藏，从中等深度勘探（15003500m）拓展到深层勘探（4500一9O00m

2、）。面对越来越复杂的油气藏勘探，各大石油公司为了提高石油资源的勘探效益，不得不投入更多的资金，来研发复杂油气藏勘探新理论、新方法、新工艺等。目前，全球的勘探活动日益变成以寻找以前尚未发现的勘探远景区的一门工程技术，因此要在地震剖面上找到隐蔽的、模糊的、复杂的构造远景区带，显然以往的叠后时间偏移技术实难奏效，必需采用日益成熟的叠前深度偏移成像技术。二主要研究内容、研究思路和技术路线1.主要研究内容针对泌阳凹陷、焉誊盆地等复杂构造区块的地质特征，以地震勘探原理为指导，综运用模型正演技术、叠前深度偏移技术、地震资料精细解释技术等对复杂构造开展研，圈定有利勘探目标。（1）模型正演地震数据的偏移成像处理

3、实际上就是把记录到的地下反射波“搬到”或偏移归位到生反射的地下真实点位置，并对绕射波进行准确聚焦的过程。目前偏移成像方法很多，分为叠后时间偏移、叠后深度偏移，叠前时间偏移，叠前深度偏移成象四种。模型正演方法是利用己知复杂地质构造模型，根据已知野外采集设计方法，模拟出外炮集纪录，利用不同的偏移处理方法对炮集纪录进行处理，得到不同的偏移处理剖。通过与己知地质模型对比，获取正演结果与已知复杂地质构造模型最接近的偏移处方法，提高复杂构造的成像精度。对于复杂构造区块的地震成像，哪一种成像方法更精确呢?在此通过建立己知复杂造区块地质模型，利用模型正演技术从偏移成像方法中选取针对泌阳凹陷新庄、焉曹地本东复杂

4、构造区块的精确偏移成像处理方法。（2）叠前去噪技术通过对复杂构造区块野外地震一记录的分析可知，由于受地表及地下地质结构的影，其原始地震记录上干扰波严重，其面波、线性干扰、强能量干扰、随机干扰和多次发育，造成野外地震记录目的层段地震资料信噪比低。这些干扰波的存在直接影响了对其它处理方法的参数提取，同时对速度谱的拾取也造成很大影响。因此，应深入研工区的具体情况，选择相应的干扰波压制技术，提高地震资料的信噪比。（3）静校正技术在泌阳凹陷、焉曹盆地复杂构造区块，由于近地表低降速带厚度变化和横向速度变化对深部地震反射波的连续性和构造造成较大影响。因此在地震资料处理中，通过对复杂构造区块地下近地表低降速带

5、等资料的调查与研究，选取有针对性的静校正方法，来消除近地表低、降速带对地震资料信噪比的影响。（4）模型建立技术模型建立是整个叠前深度偏移成像处理工作的开端，模型建立得准确与否，叠前深度偏移处理的精度。地震等资料进行综合分析，在模型建立过程中，首先对研究区块的地质、测井、关系到钻井、并结合常规时间偏移剖面找出有效反射和侧反射、多次波等，进而确定出有效反射波，然后选取连续性好，振幅能量强的有效地震反射波作为模型的界面建立已知模型。（5）精确速度提取方法研究求取的速度精度如何，直接关系到复杂构造叠前深度偏移成像处理的精度。在速度求取的过程中，通过叠加速度分析、剩余叠加速度分析、层速度分析、剩余层速度

6、分析等技术的研究与分析，来提高速度求取精度。（6）模型优化技术模型建立得准确与否直接影响着深度成像的结果，而初始给定的模型往往是粗糙的，需要通过层析成像等技术来不断调整、优化，直至每一个共炮检距成像结果达到一致并与地下地质情况吻合为止。2.主要研究思路针对泌阳凹陷、焉曹盆地复杂构造区块的地质特征，首先建立己知复杂构造区块地质模型，利用模型正演技术对已知复杂构造地质模型进行正演，以此来选取复杂构造精确偏移成像处理方法;然后对影响复杂构造成像精度的叠前去噪、静校正、模型建立、精确速度提取、模型优化等关键技术开展研究，制订出复杂构造区块精确偏移成像处理流程，提高复杂构造的成像精度及对地下复杂构造的认

7、识精度，进而提高复杂构造勘探效益（如图1一1是复杂构造处理方法研究思路）。3.技术路线在泌阳凹陷、焉曹盆地复杂构造精确偏移成像处理过程中，首先对复杂构造区块内的地质、区域构造、测井、钻井、地震、速度等资料进行收集与分析，查明复杂构造成像中存在的问题。针对这些问题，利用模型正演技术建立已知复杂构造地质模型，通过对复杂构造地质模型进行正演，寻求复杂构造的精确偏移成像处理方法，提高复杂构造偏移成像精度。在复杂构造精确偏移成像处理过程中，针对其地表结构及资料信噪比情况，选取有针对性的静校正、叠前去噪处理方法，提高地震资料的信噪比;然后通过对复杂构造模型建立、精确速度提取、模型优化等技术研究，提高复杂构

8、造偏移成像精度;最后通过对复杂构造精确成像偏移处理资料的综合解释，结合研究区域的地质、地震、测井等资料，优选有利勘探目标，提出部署意见，最后对钻探效果进行分析。三复杂构造精确偏移成像方法选取在石油勘探中，常规叠后时间偏移技术得到了广泛的应用，在寻找简单构造油气藏方面做出了突出贡献，而且仍是当今石油勘探中最常用的偏移成像处理方法。随着石油勘探程度的加深，勘探难度也越来越大，勘探面临的对象也越来越复杂。由于叠后时间偏移技术是以地表平坦、地下介质均匀为假设条件，因此它不能对地下介质变化大、横向速度变化剧烈的复杂构造进行准确成像，这说明常规叠后时间偏移技术已无法解决复杂构造的精确成像问题。为了解决在复

9、杂构造勘探中遇到的复杂构造精确成像问题，需要对复杂构造进行精确偏移成像方法研究。1常规时间偏移不能满足复杂构造勘探需要泌阳凹陷自1974年开展油气勘探以来，利用常规叠后时间偏移技术先后发现了双河、下二门、王集、安棚、赵凹等五个稀油油田和井楼、古城、新庄、杨楼及付湾等五个稠油油田，为河南油田发展做出了突出贡献。经过三十年多勘探，泌阳凹陷已探明石油地质储量1.8亿吨，资源探明程度达6006以上，进入了高成熟勘探阶段。随着石油勘探程度的深入，其勘探难度越来越大，勘探面临着越来越复杂的构造油气藏、隐蔽油气藏勘探等。2常规时间偏移技术在复杂构造勘探中遇到的问题梨树凹地区位于泌阳凹陷东南部（如图2-1梨树

10、凹地区工区位置图），受南部边界大断裂的影响而形成的次凹，与泌阳深凹区相邻。该区物源丰富，发育有栗园、梨树凹、下二门等一系列规模大小不等的扇三角洲砂体，其储层不仅有砂岩、含砾砂岩，而且缝、洞发育的白云岩也是梨树凹地区有效的储集层。梨树凹地区紧邻凹陷生油中心，油气富集，是泌阳凹陷有利的勘探区带。通过对泌阳凹陷梨树凹地区常规叠后时间偏移资料的精细解释，在该区块发现了梨树凹断鼻构造，其圈闭面积1.35km2，圈闭幅度14Oms（如图2-2是梨树凹地区叮反射层构造图）。为了进一步落实该构造的有效含油面积，在构造高部位上部署了B13O井，构造翼部部署了B188井（如图2-3是B13O井、B188井连井线地

11、震剖面）。通过钻探，B13O井在1725m处钻于核二段二砂组底界，而B188井在1685m处钻于核二段二砂组底界（如图2-4是B13O井、B188井实钻剖面井），钻探结果说明B188井构造部位要高于B130井的，这与钻井地质设计上B188井处于B130井低部位的构造认识相矛盾。3. 常规时间偏移技术引起复杂构造成像畸变的因素从B13O井、B188井的钻探结果可知：B188井实际构造部位高于B13O井的构造部位，而从地震剖面上看:B188井的构造部位低于B130井的构造部位，从而造成了地震成像结果与钻探结果的矛盾。通过综合分析认为影响地震成像的因素有两方面，一是地表条件，梨树凹地区地表高程约15

12、0m左右，低降速带变化不大，常规的静校正方法基本上消除了地表静校正对偏移成像的影响;二是地层岩性变化，梨树凹地区核桃圆组地层岩性变化大，进而造成了地层横向速度的变化，是常规时间偏移不能对复杂构造进行准确成像的主要原因，从而产生了假构造。地震偏移成像的目的使地下地震反射归位到它们真实的地下地质界面的真实位置，并使绕射波收敛，以显示地下界面性质的细节，而地震波在地下传播的快慢与地下岩石的性质有着密切的关系。泌阳凹陷是一个中新生代的断陷盆地，其内所钻遇的地层自下而上依次为下第三系的玉皇顶组、大仓房组、核桃园组、廖庄组及上第三系一第四系地层（如表2-1泌阳凹陷地震地质层序划分），其中下第三系核桃园组是

13、泌阳凹陷的主要勘探目的层系。泌阳凹陷下第三系核桃园组厚2000300Om，是泌阳凹陷的含油层系。根据岩石组合、沉积旋回及岩性特征，自上而下将核桃园组分为三段，即核一段、核二段、核三段。核一段厚4005OOm，以泥岩为主夹油页岩和砂岩;核二段厚7009O0m，为泥岩、泥质白云岩夹灰褐色和浅褐色白云岩、油页岩、砂岩和天然碱；核三段厚1100170Om，以灰黑色深灰色泥岩为主夹泥质白云岩、白云岩和砂岩，顶部夹薄层天然碱和油页岩及钙质页岩。在泌阳凹陷梨树凹地区，构成第三系核桃园组地层的泥岩、砂岩、含砾砂岩、膏岩、泥质白云岩、白云岩、页岩、天然碱等岩性在横向上分布很不均匀，地震波在这些地层中的传播速度具

14、有很大差异，地震波在泥岩中传播的速度较小一般为2000m/S3200m/S，而地震波在白云岩或膏岩中传播速度较高一般为4500m/S一650Om/S。由于梨树凹地区地层岩性的横向变化，引起了地层横向速度的变化。常规叠后时间偏移是以地表平坦、地下介质均匀为假设条件的，由于复杂构造的地震地质特征不能满足常规叠后时间偏移的成像条件，因而造成了常规叠后时间偏移对复杂构造成像的畸变，从而产生了假构造，因此常规叠后时间偏移不能对复杂构造成进行准确的成像。4常规叠后时间偏移成像方法的局限性偏移的目的使倾斜的地震反射归位到它们真实的地下界面的位置，并使绕射波收敛，以显示出诸如断层面之类的地下界面性质的细节。在

15、这个意义上，偏移可视为能提高空间分辨率的一种形式，然而常规时间偏移假设的是叠加剖面为零偏移距叠剖面，那么究竟在什么情况下可以假设叠加剖面等于零炮检距剖面呢?对于传统的共中心点接收方式非零炮检距情况下的地震波波场，在常规叠后时间偏移处理中，通过对同一CMP不同炮检距的道集纪录进行动校、迭加，使同一CMP所有不同炮检距收拢到共中心点作为零炮检距剖面，然后进行偏移迭加。在做这一切时，通常假设地表平坦、地下介质均匀，把共中心点不同炮检距的道集经动校、迭加后近似作为零炮检距剖面（图2一5是地表平坦、地下介质均匀的地震反射波模型）。这种常规的地震数据成像处理方法对于初期简单构造的地震勘探是适用的，并在勘探

16、初期为寻找构造油气藏做出了很大贡献。随着地震勘探区域的扩大和勘探程度的深入，地震勘探从地表较平坦的简单构造地区逐步扩展到地表复杂的复杂构造地区。在复杂构造地区，不仅地表是起伏不平的（沙漠、山地等），而且地下介质的分布也是不均匀的，即存在着剧烈的横向速度变化，因此复杂地区地下地质情况并不满足常规叠后时间偏移的零炮检距假设条件，观测到的反射波时距曲线也不是一条标准的双曲线，而是一条畸变的曲线（图2-6是地下非均匀介质的地震反射波模型），这条畸变的时距曲线经动校正后已不能达到同相叠加，因此这种常规的叠后时间偏移成像方法往往不能对复杂构造进行很好地成像。5. 复杂构造精确偏移成像方法选取经过近50多年

17、的发展，地震偏移成像技术已经从二维发展到三维，从叠后时间偏移术发展到叠前时间偏移技术，从时间域偏移发展到深度域偏移，从各向同性发展到各向异性等。在石油勘探中，常规的叠后时间偏移技术得到了广泛的应用，在寻找简单构造油气藏做出了突出贡献。随着石油勘探程度的加深，勘探面临的对象越来越复杂。由于常规的叠后时间偏移技术通常是以地表平坦、地下介质均匀为假设条件的，因此它不能对复杂构造进行准确的成像。那么采用什么方法才能提高复杂构造的精确成像?在此，利用己知二维模型正演技术来研究泌阳凹陷、焉眷盆地复杂构造精确偏移成像方法。1）已知模型建立根据泌阳凹陷、焉有盆地复杂构造的地质特征，建立已知复杂构造的地质模型（

18、图2-7）。该地质模型设有三个地震地质反射界面，第一反射界面呈两个背斜两个向斜的起伏形界面，地层岩性在横向上变化较大，从而引起地层横向速度的变化;第二个反射界面为一水平界面，界面之下地层岩性均匀，即地层速度在横向上变化小;第三个反射界面为一倾斜的平界面。假设第一层层速度为150Om/s，第二层层速度为2000m/s，第三层层速度为2500m/s，基底的层速度为300Om/s。2）.已知模型正演在此，利用二维模型正演技术对已知复杂构造地质模型进行正演。在己知模型的正演处理过程中，设道间距为5枷，炮距为1O0m，最小偏移距200m，最大移距3150m，60道接收，地震波主频为30Hz，单边击发，覆

19、盖次数为30次。利用此观测系统正演出已知复杂构造地质模型的炮集记录，然后对炮集记录进行抽道集，叠加速度分析，动矫正，叠加处理，产生已知地质模型理论合成零炮检距剖面。（图2-8是已知地质模型理论合成零炮检距剖面。）根据方根公式，将求的叠加速度转化为方根速度，进而求出起偏移速度。利用叠后波动方程时间偏移方法对已知地质模型的理论合成零炮检距剖面进行叠后时间偏移处理。（如图2-9是已知地质模型叠后时间偏移处理结果。为探究复杂构造精确偏移成像方法，利用波动方程叠前深度偏移方法对已知地质模型的合成炮集记录进行叠前深度偏移处理。在叠前深度偏移处理之前，首先对炮集资料进行抽道集（CMP道集）处理，利用相干反演

20、、层析成像等技术来计算CMP道集中各地震道的理论走时曲线，并与各地震道实际走时曲线作互相关，相关值最大者对应的速度为要求取的层速度，依次求取各层的层速度，然后利用波动方程的叠前深度偏移方法对CMP道集进行叠前深度偏移处理，图2-10是已知地质模型叠前深度偏移处理结果。通过已知地质模型正演的叠后时间偏移剖面、叠前深度偏移剖面与已知地质模型对比可知:在已知地质模型正演的叠后时间偏移剖面上（图2-9），除了第一个反射界面有较好的成象外，第二个反射界面、第三个反射界面的地震成象与己知地质模型（图2-7）相比都发生了十分明显的畸变。这种畸变显然是由于第二个界面以上的速度横向变化所致。第二个界面本来是一个

21、水平层，时间偏移结果不仅产生了假构造，而且整个界面从左至右向上抬升，因为右半部成象射线在速度为2000m/s的介质中传播的路程较长，在速度为150Om/s的介质中传播的路程较短所造成，而在已知地质模型的叠前深度偏移剖面上（图2-10）与已知地质模型（图2-7）相比不仅第一个反射界面有较好的成象，第二个界面和第三个界面都得到了正确的偏移归位，这说明叠前深度偏移技术能够很好地解决叠后时间偏移无法解决的复杂构造的精确偏移成像问题。四、叠前深度偏移成像理论与方法在地震数据处理中，反褶积、叠加和偏移是地震数据处理的三大技术。作为唯一一项由地震勘探本身发展起来的数据处理技术，偏移无疑是三者中最富挑战性的。

22、这不仅在于偏移所要处理问题的复杂性、未知性，也在于偏移方法本身就需要人们去开创。把握其基本原理，对其偏移方法和成像精度进行不断完善。作为提高空间分辨率的主要手段，地震偏移就是要采用特定的方法实现反射界面正确的空间归位（即成像），故又称偏移归位或偏移成像。要实现地震剖面上同相轴与实际反射界面在位置、长度、倾角等的一致性，其技术关键是要确保能够实现地震-录上的共反射点道集记录的同相叠加。六十年代以前，属于古典的偏移技术，主要是对反射点的空间位置进行成像;六十至七十年代，利用计算机偏移技术定性和概念性地对反射波运动学特征进行成像;进入七十年代以后，主要是利用波动方程偏移技术定性或定量地对反射波运动学

23、或动力学特征进行成像。经过近30年的发展，地震偏移成像技术己经从二维发展到三维，从叠后发展到叠前，从时间域发展到深度域，从各向同性发展到各向异性等。根据地震偏移成像技术的发展历程可以看出，20世纪90年代以前，偏移成像方法主要为叠后时间偏移、叠后深度偏移和叠前时间偏移为主，所用的波场外推算法大多为空间时间域或空间频率域的有限差分法、频率-波数域方法和KirChh。ff积分。这些方法是建立在水平层状介质假设基础之上，对偏移速度模型的要求不是很高，如均方根速度模型可满足叠后时间偏移成像的要求，层速度模型可满足叠后深度偏移的要求，时间域叠加速度模型可满足叠前时间偏移成像要求。对于速度横向变化不大的地

24、区，根据常规速度分析得到的速度模型，利用上述方法基本都能得到比较好的偏移成像结果。而对于速度横向变化较大的复杂地区（如盐丘、逆掩断层带、古潜山等），这些偏移方法就难以奏效。为解决这些问题，必须采用叠前深度偏移技术，该技术不仅考虑了地震波传播中的绕射效应，还考虑了传播中因速度横向变化引起的折射效应。20世纪90年代以来，随着计算机技术的发展和运算能力的迅速提高，使得比地震资料常规处理需要更多机时的地震资料叠前深度偏移处理成为了现实。由于地震资料叠前深度偏移技术克服了常规处理中水平层状介质模型的假设，较好地解决了地震资料处理中地表复杂、速度横向变化剧烈、特殊岩性体（如盐丘、高低速地质体）等复杂构造

25、的地震成像问题，因此叠前深度偏移技术在复杂构造的地震成像处理中得到了广泛的应用。目前，随着油气勘探的不断深入，勘探目标正面临着越来越复杂的复杂油气藏勘探，而复杂油气藏勘探对地震成像精度的要求也越来越高，因此复杂构造叠前深度偏移技术的应用研究具有必要性和紧迫性。目前常规叠前深度偏移算法可以分为两类:一类是基于射线追踪的KirChhoff积分算法，另一类是基于波场延拓的波动方程解法。在此，以成像精度高的波动方程叠前深度偏移为例推导其成像方法。1. 基于共炮集的波动方程叠前深度偏移概论基于共炮集波动方程叠前深度偏移的思路是:首先对每一炮进行单炮偏移成像，然后再把各炮成像结果在对应地下位置上叠加，从而

26、得到整个成像剖面。对于每一炮，标准的波动方程叠前深度偏移可以分为三步:一是震源波场的正向延拓，二是炮集一记录波场的反向延拓，三是应用成像条件求取成像值（Clearbout，1971）。为了便于叙述基于共炮集波动方程叠前深度偏移的基本过程，我们引入基于单程波方程的波场传播算子（Berkhout，1987）。以频率域二维波场为例，对震源波场、炮集记录波场做如下定义:1震源波场是炮点处频谱为的点源激发产生的，有 2炮集一记录波场是点处激发，排列接收到的记录波场，该波场以写成: 这里vs，:（x，0;毋）含有一非零道，即在接收点r处的记录道，它满足3：表示在深度zO处的正向延拓波场，如果引入表征波场从

27、地面传播到深度了的传播算子砰则有:4、:表示记录波场在深度Z的反向延拓波场，有其中为一记录波场的反向传播算子。因为波场传播算子描述上行波从深度Z到地面的传播过程，故描述了（向上传播的）记录波场从地面到深度Z的反向延拓过程（Berkhout，1987）。和分别称为下行波和上行波的深度外推算子。实际计算过程中，逐层实现上、下行波的波场延拓和求取成像值。层内波场延拓如图3一1所示。注意到所有波场空间上离散分布在采样间隔为r的地震道上，故空间函数可以用长度、振幅的加窗函数表示，而且以上公式中的积分可以用离散求和替代。用传统的偏移公式，我们可以得到对点S处震源在r处的单一记录道的叠前深度偏移结果具有如下

28、形式:式中*表示复共扼，表示取复数的实部。这种频率域的成像公式相当于时间域震源波场正向延拓值与记录波场反向延拓值的互相关。由（3-1-6）式，可以得到共炮集数据的叠前深度偏移成像公式:这里为炮s整个一记录波场的反向延拓波场值。从计算角度而言，成像过程是很简单的步骤，波场外推算子的数学形式和计算实现才是地震波偏移成像的核心。目前所有基于波动方程的波场延拓算子不外乎有:波动方程有限差分波场延拓算子和付立叶波场延拓算子。前一类算子既可以在时间空间域又可以在频率空间域用有限差分方法实现波场延拓计算，只是波动方程在频率空间域的形式更简单，差分计算和成像更方便。2.单炮叠前深度偏移流程基于共炮道集的叠前深度偏移是对每一炮分别成像，然