周東紅

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300459)

勘探實(shí)踐表明，渤海海域新生代火山巖對(duì)油氣的生成和運(yùn)移、構(gòu)造圈閉的形成和改造、有利儲(chǔ)層分布等方面均有重要影響，與新生代火山巖相關(guān)的油氣藏正逐漸成為該地區(qū)油氣勘探與開(kāi)發(fā)的重要目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，渤海海域所發(fā)現(xiàn)的與新生界火山巖相關(guān)的油氣藏石油地質(zhì)儲(chǔ)量近1億噸，剩余石油潛在資源量超過(guò)4億噸。

渤海海域新生代火山巖以中基性為主，具有熔漿黏度低、噴發(fā)期次多、巖性多樣、相帶變化快[1]、火山機(jī)構(gòu)中心不明顯等特點(diǎn)。作為一種非正常沉積的特殊巖性，火山巖與圍巖之間存在較大的阻抗差異，使得火山巖對(duì)地震波具有強(qiáng)烈的屏蔽作用，同時(shí)由于火山巖在成巖過(guò)程中有氣孔存在,在屏蔽地震波下傳的同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重吸收衰減地震波高頻能量。另外，火山巖體形狀不規(guī)則及空間分布的不均勻性會(huì)造成地震能量散射嚴(yán)重，能量衰減更加劇烈，使得火山巖下伏地層的地震反射信號(hào)弱，進(jìn)而導(dǎo)致火山巖發(fā)育區(qū)地震資料品質(zhì)較差，處理難度大[2]。

關(guān)于火山巖相關(guān)地震采集、處理與解釋，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量的研究工作。裴正林 等[3]利用Zoeppritz方程模擬了火成巖高速層的彈性波傳播規(guī)律，提出了采用廣角反射和利用高速層內(nèi)局部轉(zhuǎn)換廣角反射波消除火成巖高速層的屏蔽作用；邱燕 等[4]針對(duì)勝利油田尚店北地區(qū)火山巖地震勘探層間和下伏地層的地震資料為弱反射或空白問(wèn)題,在三維采集觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、激發(fā)、接收等環(huán)節(jié)上采取了諸多有針對(duì)性的措施，取得了明顯效果；郭樹(shù)祥[5]以勝利油田濟(jì)陽(yáng)拗陷探區(qū)火山巖為例，通過(guò)正演模型模擬火山巖發(fā)育區(qū)地震波場(chǎng)的頻散以及低通濾波效應(yīng)等特性，闡述了針對(duì)火山巖發(fā)育區(qū)地震資料的處理技術(shù)；王淑玲[6]以陽(yáng)信洼陷火山巖為例，利用正演模擬技術(shù)改善火山巖下目標(biāo)層成像，提出了改善下伏地層能量弱的處理措施，加強(qiáng)優(yōu)勢(shì)頻段以改善地震資料品質(zhì)。本文在借鑒類似火山巖發(fā)育區(qū)地震勘探關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合渤海海域火山巖自身特點(diǎn)，從火山巖下伏地震波能量屏蔽量化分析及能量補(bǔ)償、層間多次波衰減、三維速度場(chǎng)背景下的小尺度異常體精細(xì)建模等方面開(kāi)展研究，形成了渤海海域新生代火山巖發(fā)育區(qū)地震資料處理關(guān)鍵技術(shù)，并在渤中34-9油田實(shí)際勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中取得了較好的應(yīng)用效果。

1 新生界火山巖發(fā)育區(qū)概況

截至2018年底，渤海海域共有超過(guò)40口探井鉆遇不同厚度的新生界火山巖，主要分布在渤海海域西部地區(qū)的沙壘田凸起及圍區(qū)，以及南部地區(qū)的萊北低凸起及圍區(qū)和萊州灣凹陷東北洼，代表構(gòu)造分別有曹妃甸1、海1、渤中34-9和墾利6等。據(jù)初步估計(jì)，渤海海域新生界火山巖發(fā)育及影響區(qū)面積約5 000 km2。巖心統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，渤海海域新生界火山巖以玄武巖為主(約占72%)，凝灰?guī)r次之(約占25.6%)，其次是少量的安山巖、火山角礫巖及輝綠巖；主要巖相包括火山通道相、爆發(fā)相、溢流相、火山沉積相和侵入相；以中基性為主，具有熔巖黏度低、噴發(fā)期次多、縱橫向變化快等特點(diǎn)。鉆井揭示，渤海海域新生界火山巖以呈薄(互)層為主，火山機(jī)構(gòu)中心不明顯，火山巖發(fā)育區(qū)地震資料品質(zhì)較低。

2 地震資料處理難點(diǎn)

火山巖體覆蓋在沉積地層上，或充填在沉積地層中。由于火山巖體固有的高速度和高密度、形態(tài)不規(guī)則、速度空間變化大等特性，造成地震波在火山巖地層中的傳播過(guò)程變得異常復(fù)雜，地震精確成像難度大，地震資料品質(zhì)較差(圖1)?；鹕綆r發(fā)育區(qū)地震資料處理難點(diǎn)具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1) 受火山巖屏蔽和吸收的影響，地震波透射下傳能量衰減嚴(yán)重，造成火山巖體下伏地層有效反射識(shí)別難度大，影響了火山巖下伏地層的成像質(zhì)量，因此火山巖下伏反射能量恢復(fù)與增強(qiáng)技術(shù)的研究顯得尤為重要。

2) 火山巖具有的高速度和高密度特征使得與外圍沉積地層形成強(qiáng)的反(散)射面，與海水面及海底面形成較強(qiáng)的多次波，火山巖體上下頂?shù)字g也會(huì)形成較強(qiáng)的層間多次波，因此火山巖發(fā)育區(qū)層間多次波衰減難度大。

3) 火山通道尺度小(據(jù)估計(jì)65個(gè)地震可識(shí)別的火山通道的最大半徑為350～700 m)，不同巖性和巖相在空間上變化較快，其速度變化較為劇烈，而常規(guī)的速度分析未考慮火山巖地層的速度變化強(qiáng)烈等因素，勢(shì)必造成分析速度與真實(shí)速度之間有較大誤差，從而影響反射波歸位精度，因此火山巖小尺度異常體高精度速度建模難度大。

圖1 渤海海域新生代火山巖發(fā)育區(qū)典型地震剖面

3 地震資料處理關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)上述難點(diǎn)問(wèn)題，研究了基于廣義S變換的時(shí)頻空間域能量補(bǔ)償、層間多次波衰減、小尺度異常體三維速度場(chǎng)精細(xì)建模等3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)輔助基于DWD的淺水多次波壓制技術(shù)、角度域共成像點(diǎn)道集層析成像技術(shù)等其它配套處理技術(shù)，形成了渤海海域新生界火山巖發(fā)育區(qū)地震資料處理流程(圖2)，保障了火山巖發(fā)育區(qū)的最終成像質(zhì)量。

3.1 基于廣義S變換的時(shí)頻空間域能量補(bǔ)償方法

能量補(bǔ)償是地震資料處理的必須環(huán)節(jié)。常規(guī)振幅補(bǔ)償技術(shù)一般采用球面擴(kuò)散補(bǔ)償和地表一致性振幅補(bǔ)償技術(shù)，主要解決地震波傳播過(guò)程中隨傳播時(shí)間的衰減及激發(fā)能量等差異造成的近地表影響，但對(duì)于氣云、火山巖等特殊地質(zhì)體造成的能量衰減不能有效補(bǔ)償。近年來(lái)特殊地質(zhì)體造成的振幅衰減逐漸引起專家學(xué)者的關(guān)注，如張志軍 等[7]提出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的“氣云”區(qū)地震補(bǔ)償方法，通過(guò)對(duì)不同時(shí)間、不同頻率、不同炮點(diǎn)和不同檢波點(diǎn)的反射波振幅進(jìn)行統(tǒng)計(jì),進(jìn)而求得對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償因子，實(shí)現(xiàn)了氣云區(qū)地震資料的補(bǔ)償處理；王小杰 等[8]開(kāi)展了基于小波分頻技術(shù)的地層Q值補(bǔ)償方法研究，有效補(bǔ)償了不同目的層地震數(shù)據(jù)的頻率損失。但是，這些方法大多是針對(duì)氣云或地層等造成的吸收衰減問(wèn)題，對(duì)于火山巖造成的能量屏蔽問(wèn)題研究較少。因此，研發(fā)了基于廣義S變換的時(shí)頻空間域能量補(bǔ)償方法，對(duì)火山巖下伏地層反射能量進(jìn)行補(bǔ)償處理。

圖2 渤海海域新生代火山巖發(fā)育區(qū)地震資料處理流程

為了提高振幅補(bǔ)償?shù)尼槍?duì)性和精確性，該方法引入了井的信息作為參考。井的合成地震記錄制作是一個(gè)數(shù)學(xué)過(guò)程，不考慮地層吸收和屏蔽效應(yīng)，因此可以將其作為理想狀態(tài)下火山巖與下伏地層振幅值的參考。此外，考慮到火山巖屏蔽對(duì)不同頻段地震波屏蔽程度的差異，通過(guò)分頻的方式，在時(shí)頻域完成振幅補(bǔ)償處理。

廣義S變換分頻函數(shù)能夠方便有效地將地震資料分為若干個(gè)頻段，具有較高的時(shí)頻分辨率，能夠有效避免頻帶間的頻率泄漏[9]。同時(shí)，廣義S變換的無(wú)損可逆性質(zhì)能夠保證較高的重構(gòu)精度，滿足實(shí)際地震數(shù)據(jù)處理的要求。因此，選取了如式(1)所示的廣義S變換作為分頻函數(shù)。

式(1)中：x(t)為輸入的地震數(shù)據(jù)，Gaussian窗的位置由τ控制；f表示頻率；p和λ為控制Gaussian窗函數(shù)的2個(gè)參數(shù)，且λ>0，p>0。

該方法的實(shí)現(xiàn)步驟為：①采用不同主頻的子波，針對(duì)目的層段分別制作不同頻段地震資料的合成地震記錄(合成地震記錄的子波頻段與分頻段的地震資料一致)，并采用同一時(shí)深關(guān)系分別完成井震標(biāo)定；②在同樣的時(shí)窗長(zhǎng)度下，分析不同頻段地震資料與合成記錄中下伏地層反射絕對(duì)值振幅的比值，并選擇比值接近于1的頻段作為參考頻段，將該頻段上覆火山巖與下伏地層振幅比值作為后續(xù)地震資料振幅補(bǔ)償?shù)膮⒖贾?；③基于廣義S變換正變換將地震資料在時(shí)頻域分解成不同的頻率子集，完成不同頻率下火山巖地層對(duì)下伏地層合成地震記錄的絕對(duì)振幅分析，并計(jì)算火山巖振幅與下伏地層振幅比值；④以步驟①得到的振幅補(bǔ)償參考值為依據(jù)，根據(jù)不同頻段實(shí)際資料的振幅比，對(duì)不同頻段的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)振幅補(bǔ)償，使每一頻段內(nèi)火山巖地層與下伏地層振幅比的比值基本達(dá)到一致；⑤采用廣義S變換逆變換將時(shí)頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到時(shí)間空間域，完成時(shí)頻域分頻振幅補(bǔ)償。

圖3為渤中34-9油田A測(cè)線經(jīng)能量補(bǔ)償處理前、后的偏移剖面效果對(duì)比。很顯然，在經(jīng)火山巖發(fā)育區(qū)振幅補(bǔ)償后的剖面上，反射波振幅橫向一致性好，反射波能量得到很好的恢復(fù)，火山巖下伏地層的反射波同相軸更加清晰(如圖中綠色虛線所示)，信噪比也有一定程度的提高。

圖3 渤中34-9油田火山巖發(fā)育區(qū)能量補(bǔ)償處理前后的偏移剖面效果對(duì)比

為定量化分析補(bǔ)償效果，對(duì)該油田內(nèi)7口驗(yàn)證井振幅補(bǔ)償前后與合成地震記錄進(jìn)行了分析。如圖4所示，深藍(lán)色線為振幅補(bǔ)償前火山巖地層與下伏地層振幅比，紅色線為補(bǔ)償后火山巖地層與下伏地層振幅比，可見(jiàn)振幅補(bǔ)償后合成記錄中火山巖地層與下伏地層振幅比值基本一致，吻合度達(dá)到90%以上，補(bǔ)償效果明顯。

圖4 渤中34-9油田火山巖發(fā)育區(qū)驗(yàn)證井處振幅補(bǔ)償前后效果對(duì)比

3.2 基于反演的界面相關(guān)層間多次波衰減技術(shù)

強(qiáng)反射界面是多次波產(chǎn)生的根源，理論上強(qiáng)反射界面越多，層間多次波越發(fā)育，其對(duì)下伏地層影響越嚴(yán)重。勘探實(shí)踐證明，火山巖發(fā)育區(qū)不同期次火山巖之間常常被速度較低的凝灰?guī)r或泥巖分隔，因此火山巖發(fā)育區(qū)地層存在多層強(qiáng)反射界面，其振幅除了受到火山巖屏蔽影響外，火山巖層間多次波影響較為嚴(yán)重。為了研究火山巖層間多次波對(duì)下伏地的影響，采用正演模擬方法對(duì)多次波的影響進(jìn)行量化分析，在此基礎(chǔ)上再采用基于反演的層間多次波衰減技術(shù)對(duì)多次波進(jìn)行壓制。

3.2.1層間多次波對(duì)下伏地層的影響分析

以反映渤中34-9油田的地下實(shí)際地質(zhì)情況實(shí)測(cè)井曲線為依據(jù)，建立不含火山巖的3層模型(圖5)，模型參數(shù)見(jiàn)表1；以無(wú)火山巖速度模型為基礎(chǔ)，在2 300～2 600 m的深度范圍內(nèi)將厚度110 m、速度4 400 m/s 的火山巖均勻分為 2、3、4、5層，建立4個(gè)含火山巖的分層結(jié)構(gòu)模型，其中含兩層火山巖的多層模型如圖6所示，模型參數(shù)見(jiàn)表2。

圖5 不含火山巖的3層模型

地層層厚/m縱波速度/(m·s-1)密度/(g·cm-3)1300028502.10210032002.303100028802.13

圖6 含兩層火山巖的多層模型

地層層厚/m縱波速度/(m·s-1)密度/(g·cm-3)1230026402.0525544002.60319028502.1045544002.60540028502.10610032002.307100028802.13

反射率法是實(shí)現(xiàn)層狀半空間介質(zhì)中全波場(chǎng)模擬的有效方法，可以在頻率-慢度域直接求解完全彈性波動(dòng)方程，模擬出的波場(chǎng)包含各種波的傳播效應(yīng)：反射、透射、波形轉(zhuǎn)換、多次波等[10]。為此，首先利用反射率法對(duì)具有不同火山巖分層結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行正演，然后在考慮層間多次波的情況下，分析火山巖關(guān)鍵地質(zhì)變量對(duì)儲(chǔ)層地震響應(yīng)的影響。

由于模型中只在3 000 m深度處存在一個(gè)參考目的層(砂層)，且不同模型正演記錄反射特征較為相似，僅在多次波發(fā)育程度上存在差異，因此，為了精細(xì)分析多次波的影響，僅對(duì)含兩層火山巖的模型正演記錄(圖7)進(jìn)行分析。圖8為正演記錄中層間多次波局部放大，可以看出，在1 570 ms處波峰為火山巖頂面反射，在1 750 ms處波峰為砂巖頂面反射，在1 570～1 750 ms之間存在多個(gè)水平反射層為層間多次波。

圖7 含兩層火山巖模型正演記錄

圖8 圖7紅框所示的局部放大

為了對(duì)層間多次波的影響進(jìn)行定量分析，將不同分層模式下正演的單炮記錄中砂巖反射振幅與不含火山巖情況下的砂巖反射振幅進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)層間多次波的存在影響一次反射波振幅隨偏移距的變化規(guī)律，且隨著火山巖層數(shù)的增多，AVO變化規(guī)律愈加混亂(圖9)。

圖9 不同分層火山巖情況下砂巖振幅比值曲線

圖10為多次波壓制前采用17 Hz雷克子波制作的A井合成地震記錄與實(shí)際資料的標(biāo)定情況，可以看出，在2 283、2 347、2 458、2 527、2 614、2 732 m深度處分別發(fā)育6套速度為4 930、5 174、5 850、4 921、4 476、5 760 m/s的高速火山巖，但在2 347 m深度處地震資料表現(xiàn)為弱反射特征，且在2 750 m及更深地層雖然波形具有一定的相似性，但振幅反射特征方面的井震吻合度較低。分析認(rèn)為，這主要是因?yàn)樵摱蔚貙又邪l(fā)育的多期火山巖產(chǎn)生的層間多次波影響了下伏地層的反射振幅，多次波與下伏地層的一次反射相互調(diào)諧，改變了地震資料的波組特征，因此如何壓制火山巖層間多次波是提高火山巖發(fā)育區(qū)地震資料品質(zhì)的關(guān)鍵。

3.2.2基于反演的界面相關(guān)層間多次波衰減技術(shù)

目前多次波壓制技術(shù)可以分為兩大類：第一類是分析多次波與一次波之間特征差異的濾波法，最常用的方法為預(yù)測(cè)反褶積，拉東變換等。其中，預(yù)測(cè)反褶積方法能夠壓制鳴震等淺水多次波，但不能壓制長(zhǎng)程多次波及層間多次波；拉東變換可在拉東域?qū)Ψ瓷洳ㄅc多次波進(jìn)行區(qū)分，從而去除多次波，但在反變換的過(guò)程中容易使遠(yuǎn)偏移距反射波信號(hào)失真，使地震資料的分辨率降低。第二類是依據(jù)多次波具有可預(yù)測(cè)性的預(yù)測(cè)減去法，如波場(chǎng)外推法、反饋迭代法、逆散射級(jí)數(shù)法等，這些方法都需要預(yù)測(cè)多次波模型[11]。對(duì)于復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，淺水多次波與層間多次波混雜在一起，波場(chǎng)信息較為復(fù)雜，多次波預(yù)測(cè)精度很難得到保證，且在火山巖發(fā)育區(qū)，由于火山巖為強(qiáng)反射界面，層間多次波異常發(fā)育，這是影響火山機(jī)構(gòu)及下伏地層成像的主要原因，而常規(guī)SRME技術(shù)無(wú)法對(duì)這種層間多次波進(jìn)行有效壓制[12]。為此，提出了采用基于反演的界面相關(guān)層間多次波預(yù)測(cè)方法[13-14]與擴(kuò)展多道匹配濾波方法相結(jié)合的方法來(lái)預(yù)測(cè)和壓制多次波，模型試驗(yàn)及實(shí)際資料處理結(jié)果表明該方法在有效地壓制多次波的同時(shí)較好地保護(hù)了一次反射波。

圖10 渤中34-9油田A井多次波壓制前井震標(biāo)定對(duì)比

(2)

從而因子T(n-1)可以通過(guò)以下公式估算：

(3)

在每一次迭代中，通過(guò)更新當(dāng)前的模型(波場(chǎng))來(lái)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，期望的更新方向應(yīng)當(dāng)與下一水平的目標(biāo)函數(shù)(等值線)正交，從而有效提高收斂效率。UMAI方法完全由地震數(shù)據(jù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，將表面因子及子波等信息隱式地考慮在多次波建模過(guò)程中，不需要預(yù)先估計(jì)反射系數(shù)及子波等參數(shù)，從而可以同時(shí)在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)上提高多次波建模精度，顯著減少多次波自適應(yīng)相減步驟中的非線性問(wèn)題。

圖11為利用UMAI技術(shù)對(duì)渤中34-9油田炮集資料進(jìn)行多次波壓制的效果分析，可以看出，由于受水層多次波和火山巖層間多次波的影響，該油田采集地震資料中多次波異常發(fā)育，采用UMAI技術(shù)對(duì)火山巖層間多次波的壓制效果十分明顯。

圖11 利用UMAI技術(shù)對(duì)渤中34-9油田進(jìn)行多次波壓制的效果分析

圖12為多次波壓制后A井合成地震記錄與實(shí)際資料的標(biāo)定情況，可以看出，相對(duì)于多次波壓制前，在2 424 m深度處的火山巖地震資料由壓制前的弱反射變?yōu)閺?qiáng)反射，且2 750 m及更深地層無(wú)論是波形還是振幅特征方面的井震吻合度均顯著提高，相關(guān)系數(shù)由多次波壓制前的0.67提高到0.92。

由此可見(jiàn)，UMAI方法是在炮域數(shù)據(jù)進(jìn)行多次波壓制，因此可以通過(guò)并行計(jì)算技術(shù)極大提高工作效率，該方法將多次波衰減作為一個(gè)迭代最優(yōu)化問(wèn)題考慮，對(duì)于火山巖發(fā)育區(qū)的層間多次波可以進(jìn)行有效的衰減，保證了強(qiáng)振幅層狀火山巖下伏地層弱反射信號(hào)的精準(zhǔn)成像。

圖12 渤中34-9油田A井多次波壓制后井震標(biāo)定對(duì)比

3.3 基于層位約束的不規(guī)則網(wǎng)格層析方法

火山巖發(fā)育區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育，地震資料受采集排列長(zhǎng)度、多次波干擾等因素的影響，給速度分析帶來(lái)很多不確定因素，有時(shí)很難獲得精確的疊前時(shí)間偏移速度場(chǎng)，從而造成地震反射波難以精確成像。近幾年，網(wǎng)格層析速度建模方法已受到學(xué)者的廣泛關(guān)注[15-16]，該方法實(shí)現(xiàn)了小尺度范圍內(nèi)層速度場(chǎng)信息的更新，適用于高陡傾角及特殊地質(zhì)體精確層速度求取。然而，常規(guī)網(wǎng)格層析方法是利用規(guī)則矩形網(wǎng)格對(duì)地下構(gòu)造進(jìn)行剖分，用離散的網(wǎng)格點(diǎn)代替地下連續(xù)的介質(zhì)[17]，雖然實(shí)現(xiàn)了小尺度范圍速度修正迭代，但沒(méi)有充分考慮地層的分布規(guī)律，尤其是地下復(fù)雜構(gòu)造的地層分布，從而降低了層速度模型反演的精度和效率(圖13a)。

圖13 均勻網(wǎng)格與不規(guī)則網(wǎng)格層析速度反演示意圖

本文提出一種基于層位約束的網(wǎng)格層析速度建模方法，該方法充分利用層位信息控制網(wǎng)格分布，在對(duì)地下地層進(jìn)行均勻網(wǎng)格剖分的同時(shí)，針對(duì)有層位及特殊地質(zhì)體的地層進(jìn)行網(wǎng)格剖分(圖13b)；在有反射層位的地層加密網(wǎng)格，從而實(shí)現(xiàn)真正小尺度的精細(xì)層速度修飾，如圖14所示。該方法以拾取道集剩余延遲量為自變量，層速度為目標(biāo)函數(shù)，利用地層傾角、方位角、連續(xù)性等信息對(duì)剩余速度進(jìn)行控制，即

δm=δt+γδt+βδt

(4)

式(4)中：δt為深度延遲時(shí)差；δm為網(wǎng)格層析結(jié)果；γ為敏感因子，控制拾取剩余延遲的大小，可以根據(jù)道集質(zhì)量及偏移效果進(jìn)行人為給定；β為平滑因子，控制網(wǎng)格層析的平滑參數(shù)(由于網(wǎng)格層析需要對(duì)網(wǎng)格矩陣進(jìn)行求解，不可避免會(huì)產(chǎn)生局部極值的現(xiàn)象，通過(guò)平滑因子的平滑作用可以對(duì)局部極值進(jìn)行有效修正)。

圖14 層位約束不規(guī)則網(wǎng)格層析網(wǎng)格分布

與初始速度模型(圖15a)明顯模型化的特征相比，基于層位約束的不規(guī)則網(wǎng)格層析法速度建模獲得的最終層速度剖面中，厚層火山巖(紅色箭頭所示位置)及火山通道相地層(藍(lán)色箭頭所示位置)的形態(tài)都得到了細(xì)致的刻畫(huà)，速度精度達(dá)到了較高的水準(zhǔn)(圖15b)。經(jīng)過(guò)對(duì)工區(qū)內(nèi)5口驗(yàn)證井?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，本文方法模型速度與測(cè)井縱波速度吻合率達(dá)到85%以上，反演速度模型在井口處與測(cè)井縱波曲線有很高的相似性。

圖15 均勻網(wǎng)格與基于層位約束的不規(guī)則網(wǎng)格層析層速度對(duì)比

4 實(shí)際地震資料處理效果分析

渤中34-9油田位于黃河口凹陷東洼向萊北低凸起過(guò)渡的斜坡帶，主要目的層為明化鎮(zhèn)組、東營(yíng)組和沙河街組。油田范圍內(nèi)火山巖極為發(fā)育，主要分布在東一、二段，東三段和沙河街組也有零星分布[17]。圖16是渤中34-9油田火山巖分布特征圖，其中1 950 ms方差數(shù)據(jù)體切片大致反映了東二上段火山巖的平面分布范圍，形狀似啞鈴型，長(zhǎng)軸方向?yàn)闁|西向，與基底大斷層的方向一致(圖16a)；受火山巖影響的南北向地震資料剖面顯示，火山巖在斜坡帶分布比較廣泛，為一套外形似丘狀雜亂或者板狀連續(xù)的強(qiáng)反射，受火山巖層遮擋，下部層位反射能量減弱，信噪比降低，以雜亂反射為主，局部見(jiàn)低頻弱連續(xù)同相軸，地震資料品質(zhì)差，研究難度較大(圖16b)。

圖17為該油田區(qū)采用上述針對(duì)性技術(shù)與流程處理前后地震偏移成像剖面的效果對(duì)比。新處理方案中對(duì)多次波壓制、能量衰減補(bǔ)償以及速度精細(xì)建模等環(huán)節(jié)采用了針對(duì)性的技術(shù)手段，偏移剖面中地震資料同相軸更加精細(xì)，火山通道的形態(tài)和邊界更加清楚。在新處理的地震資料中，BZ34-9E-1井東側(cè)具有明顯的火山通道反射形態(tài)，并表現(xiàn)為低頻線性的特征，其頂面發(fā)育溢流相火山巖地層，而在采用新處理方案前的地震資料中，這種地質(zhì)現(xiàn)象并不明顯。

圖16 渤中34-9油田火山巖分布特征

圖17 渤中34-9油田新老地震資料對(duì)比

為了進(jìn)一步研究該油田區(qū)火山巖地層平面分布特征，對(duì)新、老資料1 900 ms處相干切片進(jìn)行了對(duì)比研究(圖17c、d)，新資料相干切片中可以明顯看到火山通道圓形或橢圓形的平面形態(tài)，其邊界特征清晰。此外，斷層展布特征及交接關(guān)系在新資料相干切片中也更為清晰。因此，成像效果改善后地震資料為該油田區(qū)火山巖地層分布規(guī)律和發(fā)育模式研究提供了可靠的資料支持。

上述資料處理是在渤中34-9油田ODP階段完成的?；谛沦Y料，對(duì)該油田OIP階段刻畫(huà)的14個(gè)火山通道大小進(jìn)行了重新落實(shí)，其中9個(gè)通道面積發(fā)生了變化；相對(duì)于OIP階段，ODP階段落實(shí)的東三段含油面積累計(jì)增加0.97 km2，儲(chǔ)量增加約316×104t。因此，火山巖發(fā)育區(qū)地震資料處理關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用為渤中34-9油田的開(kāi)發(fā)提供了重要的資料基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

1) 本文提出的基于廣義S變換的時(shí)頻空間域能量補(bǔ)償方法，通過(guò)引入已鉆井信息并在時(shí)頻域采用分頻的方式補(bǔ)償火山巖下伏地層的屏蔽損失，補(bǔ)償過(guò)程更加客觀，達(dá)到了量化補(bǔ)償?shù)哪康?，為火山巖發(fā)育區(qū)地震數(shù)據(jù)能量補(bǔ)償提供了一種新思路。

2) 火山巖發(fā)育區(qū)層間多次波異常發(fā)育，嚴(yán)重影響目的層段儲(chǔ)層反射振幅，基于反演的層間多次波壓制技術(shù)通過(guò)多次迭代實(shí)現(xiàn)了火山巖層間多次波的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，對(duì)于提高火山巖下伏地層的成像品質(zhì)起到關(guān)鍵作用。

3) 本文提出的基于層位約束的不規(guī)則網(wǎng)格層析方法，實(shí)現(xiàn)了特殊地質(zhì)體發(fā)育區(qū)融合地層層位信息對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行不規(guī)則的剖分，所獲得的高精度速度場(chǎng)為偏移成像效果提供了保證。

4) 實(shí)際地震資料處理結(jié)果表明，本文研發(fā)的火山巖發(fā)育區(qū)地震資料處理關(guān)鍵技術(shù)具有良好的處理效果，具有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。