CN102707316B - 复杂地质目标的2.5次三维地震勘探方法 - Google Patents

Abstract

复杂地质目标的2.5次三维地震勘探方法，应用于石油地质勘探。依据叠加剖面资料、原始单炮资料信噪比与覆盖次数的关系计算出2.5次三维所需的覆盖次数；利用大炮检距、高覆盖的二维试验线资料，进行限炮检距处理分析，优选合适的最大炮检距；依据分析结论确定观测系统关键参数。采用统一的坐标原点，建立统一的坐标网格，实现时间域三维地震资料融合；通过三维地震资料的规则化、高精度速度场的建立和三维叠前时间偏移处理，实现复杂目标的高精度成像。效果是：通过对三维地震资料进行融合增加覆盖次数，提高了资料的信噪比，运用叠前时间偏移技术提高了资料的成像精度，实现了复杂地质目标的精细描述。

Description

复杂地质目标的2.5次三维地震勘探方法

技术领域

本发明涉及石油地质勘探技术领域，特别涉及反射波的三维地震勘探，是一种适用于勘探程度较高、地质目标复杂区的地震勘探方法。

背景技术

中国东部地区的含油气盆地大多数属于断陷盆地，有利成藏的构造单元横向变化较快。自上世纪六七十年代开始，东部地区经历了地质普查、非地震勘探、二维地震勘探和一次三维地震勘探等工作，相继发现了多个大油田。

经过近半世纪的勘探开发，东部油田的富油凹陷油气探明率达到50%以上，但是有利构造带仍然具有较大勘探潜力。本世纪初，东部油田针对富油凹陷的有利区实施二次三维地震勘探工作。目前，大部分有利区带基本上为二次三维地震所覆盖。在二次三维地震勘探过程中，多采用较高覆盖、较小面元、较宽方位的观测系统；应用精细的表层调查技术和基于表层模型的逐点设计激发参数技术；运用井驱动处理和叠前时间偏移等处理技术，大幅度提高了二次三维地震勘探资料品质。近几年，通过应用二次三维地震资料，在老油区的复杂断块、岩性圈闭和深潜山及内幕等勘探领域不断获得重大突破，为东部老油田的新一轮增储上产奠定了资料基础。

由于二次三维地震勘探部署面积相对较大，勘探涉及的地质目标多，跨越不同构造单元、埋深差异大，而且局部地区地下构造和地表条件复杂，导致局部地区二次三维地震资料信噪比低、高陡断层归位不准确、复杂断块不落实等问题。鉴于东部油田勘探程度高，待落实的地质目标趋于深、小、难，而地质需求趋于清、精、准；部分地区的二次三维地震资料难以达到现阶段精细勘探和油藏描述的地质需求。若针对局部复杂地质目标实施三次三维地震勘探，需要采用更高覆盖次数、更小面元的观测系统方法，势必大幅度增加勘探成本，不符合目前东部老油区的勘探实际。

发明内容

本发明的目的是：提供一种复杂地质目标的2.5次三维地震勘探方法，适合高勘探程度区复杂地质目标的三维地震勘探，提高局部地区的三维地震资料品质，实现复杂地质目标的精细勘探。

本发明的技术方案是：复杂地质目标的2.5次三维地震勘探方法，其特征在于：

步骤A、对目标区的二次三维地震资料品质进行定性、定量分析。

1）对二次三维的成果剖面进行全频显示、利用带通为20～40赫兹、30～60赫兹、40～80赫兹的分频显示资料，根据目的层段反射波相位的连续性好坏，定性分析主要目的层段资料的信噪比。

2）利用常用的地震资料分析软件对二次三维的原始资料进行信噪比定量分析，选择主要目的层段开取时窗，分析目的层段原始资料的信噪比（s/n）_raw。

步骤B、依据叠加剖面、原始单炮资料的信噪比与覆盖次数的关系式:

n_req=[(s/n)_req/(s/n)_raw]²

式中：n_req为需达到的覆盖次数，单位为次数；

（s/n）_raw为原始炮集的信噪比；

（s/n）_req为叠加剖面的期望信噪比。

为了满足地震资料精细解释的要求，剖面信噪比（s/n）_req不低于6，根据上式计算出目标区三维地震勘探的覆盖次数。

步骤C、步骤C、在目标区进行二维地震资料采集试验，炮检距为大于最深目的层的1.5倍、覆盖次数大于步骤B中计算值，进行最大偏移距分别为0.8×H_max、1.0×H_max、1.2×H_max、1.5×H_max资料处理。

式中：H_max为最深目的层深度。

对比不同偏移距的道集和速度谱资料的信噪比，同时对比剖面的目的层段反射波相位的连续性，优选合适的最大炮检距。

步骤D、根据步骤C的分析结论，在限偏移距的基础上进行抽炮处理，得到不同覆盖次数剖面，根据不同覆盖次数剖面对比分析，进一步确定目标区2.5次三维总覆盖次数N_2.5。按照二次三维和目标三维资料融合的技术思路，根据如下公式确定2.5次三维所需覆盖次数：

N_m=N_2.5-N₂

式中：N_m为目标三维的覆盖次数；范围：140～300次；

N_2.5为2.5次三维所需的总覆盖次数，范围：240～360次；

N₂为二次三维所需的覆盖次数，范围：60～100次；

步骤E、根据以上对观测系统关键参数分析结论，结合二次三维的观测系统、采用统一的面元大小，按照检波点主线方向错位、检波线内插的面元细分或变方向观测的拓宽方位原则，确定2.5次三维地震采集观测系统，进行野外地震资料采集。

步骤F、使用CGG-Veritas处理软件或其它常用的地震资料处理软件，统一坐标原点，建立统一的坐标网格：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{line}=((x-x_0)\sin \mathrm{\α}-(y-y_0)\cos \mathrm{\α})/d_y\\ \mathrm{cdp}=((x-x_0)\cos \mathrm{\α}+(y-y_0)\sin \mathrm{\α})/d_x\end{array}\right.$

式中：

α方位角；

d_x，d_y定义的主线、联线方向处理面元大小，单位为米；

x₀，y₀工区坐标原点的大地坐标；

line,cdp统一坐标网格后的线号、共深度点号；

统一定义2.5次三维和二次三维地震资料的观测系统，得到更宽方位角、更高覆盖次数的三维地震资料。由于两块三维地震资料的接收点、线的错位，进一步缩小面元d_x×d_y，得到面元地震资料。

说明：“CGG-Veritas处理软件”表示法国地球物理公司一款商业化地震资料处理软件。

步骤G、使用CGG-Veritas或其它常用的地震资料处理软件，以2.5次三维地震资料为标准，用互相关法调查二次三维与2.5次三维地震资料的时差，用互谱技术调查二次三维与2.5次三维地震资料的相位、频率、振幅方面存在的差异，然后利用子波整形技术对二次三维地震资料进行时差校正、相位校正、频率校正、振幅校正，将两套三维地震资料进行融合，形成一套特征一致的三维地震资料。具体做法是：

在振幅一致性资料处理方面，首先通过振幅衰减曲线对各区块的三维地震资料进行振幅调查。然后，在时间上采用地表一致性振幅补偿的方法，将各区块三维地震资料的振幅调整到同一级别。在空间上采用道均衡的方法补偿道间能量差异，使每道的平均振幅达到同一级别。

在子波一致性资料处理方面，采用子波整形技术，以目标三维地震资料的属性为主，对二次三维地震子波进行整形，从而消除由于采集因素不同而造成的频率、相位、振幅和能量等方面的差异，实现时间域三维地震资料融合后地震资料特征的统一。

步骤H、使用CGG-Veritas或其它常用的地震资料处理软件，采用资料规则化技术对步骤G所得到的三维地震资料进行叠前资料规则化处理。资料规则化技术是针对不规则的三维地震资料进行规则化处理，避免因能量不均衡导致偏移画弧的方法。该技术原理是在两个方向通过傅里叶重建的方法对三维地震资料进行规则化，最常用的是共偏移距域的规则化以及针对陆地资料的十字排列选项，包括标准的傅里叶选项和去假频的傅里叶选项。其中去假频的傅里叶重建主要是通过对波数域进行拓展，避免陡倾角部分产生假频。

三维地震资料规则化后，将同一面元内所有地震道的坐标调整到面元中心位置，保证全区面元分布均匀、每个面元内接收的地震道数相等，即覆盖次数分布均匀。

步骤I、使用CGG-Veritas处理软件或其它常用的地震资料处理软件，对步骤H所得到的三维地震资料进行加密速度分析，速度分析网格大小控制在100米×100米，通过加密速度分析建立高精度速度场。

步骤J、使用CGG-Veritas处理软件或其它常用的地震资料处理软件，利用高精度速度场对步骤H所得到的三维资料进行三维叠前时间偏移处理从而实现复杂目标的高精度成像。

本发明的有益效果：本发明复杂地质目标的2.5次三维地震勘探方法，合理利用二次三维地震勘探资料，针对老油田局部构造复杂区开展三维地震勘探，按照时间域三维地震资料融合的技术思路，利用二次三维地震资料与目标三维地震资料融合形成2.5次三维地震资料，通过增加覆盖次数提高复杂区资料的信噪比，通过建立高精度速度场和运用叠前时间偏移提高复杂区资料的成像精度，进而实现对复杂地质目标的精细描述，提高勘探成效。

附图说明

图1是不同期次三维检波点位置示意图。圆形代表的是二次三维；三角形代表的是2.5次三维。

图2是不同期次观测的三维地震资料融合前后的面元分布变化示意图。

具体实施方式

实施例1：以NMZ地区潜山目标的2.5次三维地震勘探项目为例，对本发明具体作进一步详细说明。

1）NMZ地区的二次三维地震全频剖面资料，2秒以上的中浅层资料品质较高，但2秒以下，目的层埋深在4000～5000米，地震资料的信噪比相对较低，控山断层位置不准确，内幕地层与控山断层的接触关系不清。利用带通为20～40赫兹、30～60赫兹、40～80赫兹的分频显示资料，潜山顶面Tg以下的目的层段资料信噪比低，连续性差。经实际钻探证实，该区潜山内幕的地震资料与钻井资料存在一定的误差。

选取NMZ地区不低于20炮的二次三维典型原始单炮资料，利用KLseis采集软件，对原始单炮资料深层目的层开取3.5～4.2秒、10道的时窗，分析该区段原始单炮资料的信噪比为0.4左右。

2）依据叠加剖面、原始单炮资料信噪比与覆盖次数的关系:

n_req=[(s/n)_req/(s/n)_raw]²

式中：n_req为需达到的覆盖次数，单位为次数；

（s/n）_raw为原始炮集的信噪比；

（s/n）_req为叠加剖面的期望信噪比。

按照满足地震资料精细解释剖面信噪比（s/n）req不低于6的要求，计算出NMZ地区2.5次三维所需的覆盖次数不低于225次。

3）在NMZ地区采集1条二维试验线，观测系统参数：3线2炮400道；8000-20-40-20-8000；道距40米、炮点距80米、覆盖次数600次。

利用二维线试验资料进行偏移距分别3200米、4000米、4800米、5600米、6400米和8000米的资料处理。通过不同偏移距的剖面对比，炮检距从3200米增加到4800米时，剖面上目的层反射波能量增强，信噪比不断提高，但是最大炮检距达到4800米以上的剖面，目的层反射段相位连续性相当，信噪比变化不明显。

4)依据步骤3）分析的结论，对所有原始单炮资料进行限偏移距处理，切除大于4800米的地震道，在此基础上进行抽取不同接收线条数、不同炮线条数地震资料处理，分别是：2条接收线1条炮线、3条接收线1条炮线、2条接收线2条炮线、3条接收线2条炮线且每4炮选取3炮、3条接收线2条炮线且每6炮选取5炮，得到覆盖次数分别为120次、180次、240次、270次和300次的剖面。通过不同覆盖次数的剖面对比，覆盖次数从120次增加到240次，随着覆盖次数的增加剖面上目的层反射波能量增强，信噪比不断提高，但覆盖次数达到240次以上时，目的层段反射波相位连续性、信噪比相当。

结合步骤2）分析结论，本区2.5次三维总覆盖次数N_2.5应达到250次以上。该区以往二次三维覆盖次数为72次，按照二次三维和目标三维地震资料融合的技术思路，依据公式：

N_m=N_2.5-N₂

式中：N_m为目标三维的覆盖次数；范围：140～300次；

N_2.5为2.5次三维所需的总覆盖次数，范围：240～360次；

N₂为二次三维所需的覆盖次数，范围：60～100次。

计算目标三维的覆盖次数，即NMZ地区的目标三维不低于180次。

5）本区以往二次三维地震采集的观测系统如下：观测系统12线12炮216道、纵向观测系统4300-20-40-20-4300、面元20米×20米、覆盖次数72次、道距40米、接收线距240米、激发点距40米、激发线距360米。

根据以上对观测系统关键参数分析结论，基于三维地震资料融合的基本技术思路，目标三维地震采用与二次三维相同的面元、线距，具体三维地震采集观测系统参数如下：

观测系统24线6炮180道、纵向观测系统3580-20-40-20-3580、面元20米×20米、覆盖次数180次、道距40米、接收线距240米、激发点距40米、激发线距240米。

同时考虑面元细分和射线路径不重复的技术要求，目标三维地震的检波线在联线方向与二次三维地震的检波线线距120米进行内插，检波点在主线方向错开20米，参阅图1。

6）使用CGG-Veritas地震资料处理软件，建立统一的坐标网格：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{line}=((x-x_0)\sin \mathrm{\α}-(y-y_0)\cos \mathrm{\α})/d_y\\ \mathrm{cdp}=((x-x_0)\cos \mathrm{\α}+(y-y_0)\sin \mathrm{\α})/d_x\end{array}\right.$

式中：α方位角

d_x，d_y定义的主线、联线方向处理面元大小，单位为米；

x₀，y₀工区坐标原点的大地坐标；

line,cdp统一坐标网格后的线号、共深度点号；

统一定义NMZ2.5次三维和NMZ二次三维地震的观测系统，坐标原点统一，面元大小为20米×20米，从而得到纵横比由原来的0.39提高到0.79的宽方位角、覆盖次数由原来的72次提高到252次的高覆盖三维地震资料。

7）从NMZ地区2.5次三维和二次三维地震资料中，利用CGG-Veritas地震资料处理软件分别抽出相同位置的一条测线，采用相同的速度进行叠加，然后以2.5次三维地震资料叠加剖面为准，用互相关法调查二次三维与2.5次三维地震资料的时差为6毫秒，用互谱技术调查二次三维地震资料与2.5次三维地震资料的相位差异为15度、频率和振幅方面存在的差异，然后利用子波整形技术对二次三维地震资料进行校正值分别为6毫秒、15度的时差校正和相位校正，同时进行频率和振幅校正，将两套三维地震资料融合形成一套三维地震资料。

8）利用CGG-Veritas地震资料处理软件，采用资料规则化技术对步骤7）所得到的三维地震资料进行叠前资料规则化处理，目的是将同一面元内所有地震道的坐标调整到面元中心位置，保证全区面元为20米×20米且均匀分布，每个面元内的地震道数相等均为252道，参阅图2。

9）利用CGG-Veritas地震资料处理软件，使用速度分析模块对步骤12）所得到的三维资料进行速度分析，速度分析网格由常规的500米×500米加密到100米×100米，速度谱采样间隔由常规的25毫秒加密到10毫秒，通过加密速度分析建立高精度速度场。

10）利用CGG-Veritas地震资料处理软件，使用克希霍夫三维叠前时间偏移模块利用步骤9）所得到的高精度速度场对步骤8）所得到的三维地震资料进行三维叠前时间偏移处理从而实现复杂目标的高精度成像。

Claims (1)

1.一种地质目标的2.5次三维地震勘探方法，其特征在于：

步骤A、对目标区的二次三维地震资料品质进行定性、定量分析；

a）对二次三维的成果剖面进行全频、分频显示，根据目的层段反射波相位的连续性好坏，定性分析目的层段资料的信噪比；

b）利用地震资料分析软件对二次三维的原始地震资料进行信噪比定量分析，选择目的层段开取时窗，分析目的层段原始单炮资料的信噪比；

步骤B、依据叠加剖面、原始资料的信噪比与覆盖次数的关系式：

n_req=[(s/n)_req(s/n)_raw]²

式中：n_req为需达到的覆盖次数，单位为次数；

(s/n)_raw为原始炮集的信噪比；

(s/n)_req为叠加剖面的期望信噪比；

剖面信噪比不低于6，则根据上式计算出目标区采集所需的覆盖次数；

步骤C、在目标区进行二维地震资料采集试验，炮检距为大于最深目的层的1.5倍、覆盖次数大于步骤B中计算值，进行最大偏移距分别为0.8×H_max、1.0×H_max、1.2×H_max、1.5×H_max资料处理；

式中：H_max为最深目的层深度；

对比不同偏移距的道集和速度谱资料的信噪比，同时对比剖面的目的层段反射波相位的连续性，优选最大炮检距；

步骤D、根据最大炮检距的分析结论，在限偏移距的基础上进行抽炮处理，得到不同覆盖次数剖面；根据不同覆盖次数剖面对比分析，进一步确定目标区2.5次三维总覆盖次数N_2.5；按照二次三维和目标三维地震资料融合的技术思路，依据如下公式确定目标三维地震采集所需覆盖次数：

N_m=N_2.5-N₂

式中：N_m为目标三维的覆盖次数，范围：140～300次；

N_2.5为2.5次三维所需的总覆盖次数，范围：240～360次；

N₂为二次三维所需的覆盖次数，范围：60～100次；

步骤E、根据步骤C、D的分析结论，结合二次三维地震采集观测系统、采用统一的面元大小，按照检波点主线方向错位、检波线内插、面元细分、变方向观测的拓宽方位原则，确定2.5次三维地震采集观测系统，进行野外地震资料采集；

步骤F、使用CGG-Veritas或其它地震资料处理软件，统一坐标原点，建立统一的坐标网格：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{line}=((x-x_0)\sin \mathrm{\α}-(y-y_0)\cos \mathrm{\α})/d_y\\ \mathrm{cdp}=((x-x_0)\cos \mathrm{\α}+(y-y_0)\sin \mathrm{\α})/d_x\end{array}\right.$

式中：α方位角；

d_x，d_y为定义的主线、联线方向处理面元大小，单位为米；

x₀，y₀为工区坐标原点的大地坐标；

line,cdp为统一坐标网格后的线号、共深度点号；

统一定义2.5次三维、二次三维地震资料的观测系统，得到更宽方位角、更高覆盖次数的三维地震资料；由于两块三维地震资料的接收点、线的错位，进一步缩小面元d_x×d_y，得到面元的地震资料；

步骤G、使用CGG-Veritas或其它地震资料处理软件，以2.5次三维地震资料为标准，用互相关技术调查二次三维地震资料与2.5次三维地震资料的时差；用子波整形技术调查二次三维地震资料与2.5次三维地震资料的相位、频率、振幅方面存在的差异，然后对二次三维地震资料进行时差校正、相位校正、频率校正、振幅校正，将两套三维地震资料进行统一，形成一套特征一致的三维地震资料；具体做法是：

在振幅一致性资料处理方面，首先通过振幅衰减曲线对各区块的三维地震资料进行振幅调查；然后，在时间上采用地表一致性振幅补偿的方法，将不同期次三维地震采集资料的振幅调整到同一级别；在空间上采用道均衡的方法补偿道间能量差异，使每道的平均振幅达到同一级别；

在子波一致性资料处理方面，采用子波整形技术；以目标三维地震资料的属性为主，对二次三维地震资料进行子波整形，接近目标三维地震资料的子波形态，消除由于采集因素不同而造成的频率、相位、振幅和能量等各方面的差异，实现时间域三维地震资料融合后特征的统一；

步骤H、使用CGG-Veritas或其它地震资料处理软件，采用资料规则化技术对步骤G所得到的三维地震资料进行叠前资料规则化处理；资料规则化技术是针对不规则的三维地震资料进行规则化处理，避免因能量不均衡导致偏移画弧的方法；该技术原理是在两个方向通过傅里叶重建的方法对三维地震资料进行规则化以及针对陆地资料的十字排列选项，包括标准的傅里叶选项和去假频的傅里叶选项；其中去假频的傅里叶重建是通过对波数域进行拓展，避免陡倾角部分产生假频；

三维地震资料规则化后，将同一面元内所有地震道的坐标调整到面元中心位置，保证全区面元分布均匀、每个面元内接收的地震道数相等，即覆盖次数分布均匀；

步骤I、使用CGG-Veritas或其它地震资料处理软件，对步骤H所得到的三维地震资料进行加密速度分析，速度分析网格大小控制在100米×100米，通过加密速度分析建立速度场；

步骤J、使用CGG-Veritas或其它地震资料处理软件，利用速度场对步骤H所得到的三维资料进行三维叠前时间偏移处理从而实现目标的成像。