（地球探测与信息技术专业论文）饶阳凹陷叠前时间偏移处理技术研究与应用.pdf

饶阳凹陷叠前时间偏移处理技术研究与应用 高士文( 地球探测与信息技术) 指导教师：印兴耀教授 摘要 首先简要回顾了叠前时闽偏移处理发展的历程，通过对叠后时间偏移 与叠前时间偏移的理论探讨，说明了叠前时间偏移的理论优势。主要以华 北油田饶阳凹陷留西一大王庄2 0 0 4 二次采集三维项目为例研究以下内容： 基于大地坐标的三维观测系统定义及质量控制技术适合障碍物密集的 华北探区；华北探区野外静校正是必要的：针对不同资料的多种去噪技术； 地表一致性振幅补偿，能使地震道的振幅能量得到均衡；地表一致性预测 反褶积与统计子波反褶积串联的方法来逐步提高地震资料的纵向分辨率： f k 域滤波衰减多次波；精细速度分析技术，d m o 速度可做为叠前时间偏 移的初始速度模型：叠前时间偏移原理、实现过程及应用效果：叠前深度 偏移处理技术的初步探讨。 总之本文通过对叠前时间偏移处理技术方法的研究，将理论研究与实 际应用紧密结合，探索出了适合华北地区地震资料处理的一套行之有效的 方法并提供技术指导。 关键词：资料处理，替前时间偏移，速度分析，信噪比，分辨率 r e s e a r c h & a p p l i c a t i o no f p r e s t a c kt i m em i g r a t i o n p r o c e s s i n gt e c h n i q u e si nr a o y a n gd e p r e s s i o n g a 0s h i w e n ( g e o p h y s i c a le x p l o r a t i o na n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ) d i r e c t e db yp r o f e s s o ry 1 nx i n g - y a o a b s t r a e t t h i sd i s s e r t a t i o nf i r s ts u m m a r i z e st h ed e v e l o p m e n to fp r e s t a c kt i m e m i g r a t i o np r o c e s s i n gt e c h n i q u e s ，a n ds h o w st h et h e o r e t i c a la d v a n t a g et h r o u g h d i s c u s s i n gt h et h e o r yo fp o s t s t a c kt i m ea n dp r e 。s t a c kt i m em i g r a t i o n b yw a y o ft h es e i s m i cd a t eo fl i u x i d a w a n g z h u a n g ，h u a b e io i lf i e l d ，a sf o l l o w sa r e t h em a i ns t u d i e s ： t h eg e o m e t r yd e f i n i t i o na n dq u a l i t yc o n t r o lt e c h n i q u eb a s e do nc o o r d i n a t e i sf i tf o rh u a b e ia r e aw h e r eo b s t a c l e sa r ed e n s e t h ef i e l ds t a t i ci se s s e n t i a li n h u a b e ia r e a n o i s ea t t e n u a t i o nt e c h n i q u ef o rd i f f e r e n td a t a s u r f a c ec o n s i s t e n t a m p l i t u d ec o m p e n s a t i n gt e c h n i q u e s u r f a c ec o n s i s t e n tp r e d i c t i n gd e c o n v o l u t i o n a s s o c i a t i n gw i t h s t a t i s t i c a lw a v e l e td e c o n v o l u t i o nf o rg r a d u a l l yi m p r o v i n g r e s o l u t i o n ，m u l t i p l e a t t e n u a t i o nf l l r o u g hf i l t e r i n gf - kd o m a i n a c c u r a t e v e l o c i t ya n a l y z i n gm e t h o da n dd m ov e l o c i t y i su s e df o ri n i t i a t i v ev e l o c i t y m o d e lo fp r e s t a c kt i m em i g r a t i o n t i l et h e o r ya n dp r o c e s s i n gp r o c e d u r ea n d a p p l y i n gr e s u l to fp r e s t a c kt i m em i g r a t i o n s i m p l yd i s c u s s i n gp r e d e p t ht i m e m i g r a t i o np r o c e s s a l li n a l l ，t h r o u g h t h e s t u d yo fp r e s t a c kt i m em i g r a t i o np r o c e s s i n g t e c h n i q u e s ，t h ed i s s e r t a t i o nc l o s e l yc o n n e c t st h et h e o r yo fw i t hi t sa p p l i c a t i o n ， a n dw er e s e a r c ht h em e t h o dw h i c hi sa d a p t e dt os e i s m i cd a t ep r o c e s si nh u a b e i a r e aa n dp r o v i d et h et e c h n i q u es u p p o r ta f t e r w a r d k e yw o r d s ：s e i s m i cd a t ep r o c e s s ，p r e s t a c kt i m em i g r a t i o n ，v e l o c i t ya n a l y s i s ，s i g n a lt o n o i s er a l i o ，r e s o l u t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：毒o 协劳j 口月i 三日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以 公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： 矽眵年 f 口月i 三日 俩年t 月r 日，国柏油大学( 华尔) 硕十论文 第l 章前言 第1 章前言 华北油田已进入了勘探开发的中后期，勘探面临的地质问题越来越复 杂，对地震资料处理的技术要求越来越高。地质研究工作重点已经从过去 寻找大的潜山构造油气藏转为寻找更复杂的小构造油气藏、岩性油气藏、 隐蔽油气藏上，以便尽可能地找到地下更多的油气资源。 经过多年的勘探实践证明，华j b 油田的冀中探区饶阳凹陷是一个断裂 系统发育、构造圈闭复杂、含油层系多变、油气资源丰富的勘探区域。综 合分析该区多年来的地震资料，总体上具有以下特征： 断层发育，断块破碎； 含油构造复杂多变，目的层系埋藏较深，特别是古潜山构造多数在 3 0 0 0 m 以下； 野外采集覆盖次数偏低，观测方位角分布较窄，资料的原始信噪比 和分辨率不够高( 2 0 0 3 年以前采集) ； 构造起伏大，横向速度变化剧烈。 以上这些因素导致了一些地区的三维地震资料经过常规叠后时间偏移 处理后，成像精度差，横向分辨率较低，构造形态难以准确落实，难以满 足目前勘探的要求。 严峻的勘探形势，也对地震资料的品质也提出了更高的要求。常规全 三维叠后偏移成像处理技术已不能满足当前地质研究的需要。 为了适应华北油田勘探与丌发形势的需求，更好地为油阳生产服务， 我们在不断完善全三维连片处理技术、三维目标精细处理技术和三维高精 度处理技术的同时，又成功推出了三维叠前深度偏移处理技术和三维叠前 时间偏移处理技术，并将三维叠前时间偏移处理技术在华北油田推广为工 业化三维处理技术。 中国白油人学( 华东) 硕士论文第1 章前言 两年多以来，分别在饶阳凹陷留西大王庄0 4 二次采集三维、任丘城区 北0 5 二次采集三维，大厂、博士庄、荆丘等二、三维老区块进行了叠前时 自j 偏移攻关试验和正式处理，取得了丰富的处理经验，见到了明显的地质 效果和社会效益。 本文通过对叠日茸时闻偏移处理技术方法的研究，达到了不断推动技术 创新与发展的目的，将理论研究与实际应用紧密结合，探索出适合华北地 区地震资料处理的一套行之有效的方法并提供技术指导。 本文主要以饶阳凹陷留西一大王庄0 4 年二次采集三维地震资料叠前时 间偏移处理为例加以阐述。 图i 冀中地区研究区域位置图 中国石油人学( 华东) 硕士论文第2 章叠前时间偏移处理的发展历程 国外发展 国内簦展 第2 章叠前时间偏移处理的发展历程 2 0 0 3 盆 2 0 0 l 一2 0 0 2 年 2 0 0 0 芷 二十世纪九十年代末 二十世纪九十年代中 二十世纪八十年代 l 克希霍夫法叠前偏移常规化l f 叠前偏移技术大规模推广应用 二十世纪七十年代 z 呲年臣巫亟匾匦巫巫垂巫困 2 0 0 3 年7 月 2 0 0 1 年和2 0 0 2 年 一十世纪 九十年代末 一二+ 付纪 九十年代中 中油股份公司勘探与生产公司决定选择示范区大力推 广应用叠前偏移技术b gp 大规模引进p c 机群 圃狙 巾国石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章替前时间偏移处理的发展历程 华北油田发展 2 0 0 4 在 2 0 0 3 年7 月 1 9 9 9 正 1 9 9 6 芷 全面推广应片j 叠前偏移技术 l 中油股份公司勘探与生产公司决定选择l 示范区大力推广应用叠前偏移技术f i b gp 大规模引进p c 机群 叠前偏移技术应用取得初步效果 叠前偏移处理技术攻关试验i l引进和开发叠前偏移处理软件 地震波成像在油气勘探中占据重要位置，它的作用是使反射波或绕射 波返回到产生它们的地下位置，从而得到地下地质构造的精确成像。 从二十世纪6 0 年代偏移过程由计算机实现以来，已从常规偏移即叠后 时间偏移发展到了目前的叠前深度偏移。偏移方法的研究和应用是受油气 勘探的实际需求驱动的，同时它又受到人们对偏移成像的认识程度和计算 机处理能力的制约。常规偏移( 即叠后时间偏移) 在以往的油气勘探过程 中起到了重要作用，但随着勘探程度的提高，在构造较为复杂或，和强横向 变速的地区，基于常规偏移的处理方法再也难见成效。究其原因，一方面 是由于常规处理是先叠加后偏移，水平叠加过程受水平层状介质假设制约 在复杂地质构造条件下，这种叠加过程很难实现同相叠加，这样会对波场 产生破坏，所以用这种失真了的叠后数据去进行偏移处理难以取得好的成 像效果就很自然了。为了克服非同相叠加给后续偏移带来的麻烦，人们提 出使用叠前偏移，即先偏移处理使波场归位，再把同一地下点的偏移波场 相叠加。这样，在横向速度中等变化的较为复杂构造成像中叠前时问偏移 可以弥补常规偏移的不足。另一方面是由干时间偏移是建立在均匀介质或 水平层状介质的速度模型的基础上的，当速度存在横向变化，或速度分界 中国1 1 汕大学( 华东) 硕士论文第2 章替前时间偏移处理的发展历程 回不是水平层状的情况下，常规偏移不能满足s n e l l 定律，因此1 i 能进行诈 确的反射波的偏移成像，为了解决这个问题，出现了深度偏移。这样，在 强横向变速的一般构造成像中，叠后深度偏移可以弥补常规偏移的不足： 而任强横向变速的复杂构造成像中，叠前深度偏移可以弥补常规偏移的不 足。迄今为止，人们已对叠前时间偏移进行了2 0 多年的研究工作，而对叠 前深度偏移也进行了十几年的研究和探索工作。 近年来，随着叠前时间偏移方法和技术的不断成熟和与之配套技术的 不断完善以及计算机性能的不断提高，实现叠前时间偏移已成为现实，目 前，国内外有多家地球物理处理公司和计算中心已进行叠前偏移处理，部 分公司还把叠前时问偏移作为常规处理软件加入到常规处理流程中，使之 成为常规处理的一个重要内容，叠前时问偏移技术之所以受到如此重视和 关注，主要是因为这种技术相对叠后时间偏移和叠前深度偏移技术有如下 的几个特点： 1 ) 实现这种技术所需的软硬件成本合理，多家处理公司和计算中心都 能接受和承受。 2 ) 叠前时间偏移相对叠前深度偏移而言，对偏移速度场无过高的要求， 假设条件少， 经对常规法进行简单的改进或和修正使之能够适应中等横向变速的介 质，由此可以满足大多数地区的精度要求；相对叠后时间偏移来说，更适 用于复杂构造，对目的层和储层的成像有较好的保幅性，所得结果能够更 好地进行属性分析、a v o a v a a v p 反演和其它参数反演。 3 ) 实现叠前时间偏移的配套技术比较成熟和完善，如静校正和去噪等。 上述特点充分说明了我们应用叠前时洲偏移拉术的可行性、必要性和 重要性。 叠前时间偏移已进行了多年研究，上世纪九 年代初期开始初步应用， 巾幽也油大学( 华东) 硕_ ：论文 第2 苹叠前时间偏移处理的发展肌程 中后期在不少探区的地震勘探中发挥了重要作用，进入本世纪后丌始了较 为广泛的应用，目前部分处理公司和计算中心已把该技术作为常规软件加 入到常规处理流程中，成为获取保幅信息实现属性分析、a v o a ：v ：a ，a v p 反 演和其它参数反演的重要步骤和依据。 自从上世纪九十年代以来，叠前时间偏移在国外取得了很大发展。在 理论研究方面。b l e i s t e i n 、b o r t f e l d 和h u b r a l 等进行了一系列有关真振幅叠 前时间偏移理论的研究工作，s c h n e i d e r 给出了k i r c h h o f f 型真振幅偏移权函 数的一般公式。g r a h a ma w i n b o w ( 1 9 9 9 ) 推出了控制振幅的三维叠前时间偏 移的权函数的显示公式，并且利用真振幅权函数估计进行了振幅补偿。另 外，在权函数改进的基础上，提出了商精度弯曲射线法绕射走时计算方法。 在应用方面，最近几年，在常规叠前时间偏移基础上，研究开发了多 种保幅型叠前时间偏移软件，尤其是k i r c h h o f f 保幅型叠前时间偏移软件取 得了巨大成功。它的特点是：计算效率高，目前的向量并行机和p c c l u s t e r 机群使其计算效率又成倍提高，相对叠后时间偏移有较好的保幅性，更适 合随后的属性分析、a v o a v a a v p 反演和其它参数反演。另外，保幅型的 有限差分法和f o u r i e r 变换法叠前时间偏移软件也在应用中。相信随着地震 勘探技术的不断发展和计算机并行化的不断提高，k i r c h h o f f 型( 甚至有限 差分型、f o u r i e r 变换型和联合应用型) 真振幅叠前时间偏移一定能应用于 多波多分量地震资料及各项异性介质中。国内在叠前时间偏移的研究基础 上基本与国外保持同步，像吉林大学的孙建国博士在k i r c h h o f f 型真振幅叠 前时间偏移的理论研究方面取得了不少成果。他定量表征了多种不i 司形式 的真振幅权函数，研究了最佳有限偏移孔径的快速算法，分析了透射、衰 减、薄互层、焦散和各项异性等的校正问题。相对理论研究，国内的应用 要落后于国外，应用成果还不是很多，尽管目前国内的许多处理公司和计 算中心也都在做叠前时间偏移处理，但还没有真正把这种处理作为一种常 中固石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章叠前时间偏移处理的发展历程 规处理来看待。随着计算机性能的不断提高和向量并行机( 包括p c c i u s t e r 机群) 的广泛应用，加上叠前时间偏移相对叠后时间偏移较好的构造成像 效果和保幅性以及属性分析、a v o a v a a v p 反演和其它参数反演对地震资 料保幅性的要求，叠前时间偏移处理在未来的几年中一定会得到广泛应用， 解决构造和岩性问题的能力也会越来越强。 叠前时间偏移与叠后时间偏移和叠莉深度偏移一样，都是基于三大教 学工具，即k i r c h h o f f 积分、有限差分和f o u r i e r 变换。从原理和实用性上 分析叠后时间偏移是基于爆炸反射面的思想，做了水平状介质的假设， 不能对同一深度层具有不同叠加速度的不同倾斜层正确成像；而叠前时间 偏移是基于绕射叠加或c l a e r b o u t 的反射波成像原则，是一种成像射线成像 ( d m 0 是法向成像) ，能够解决叠后时间偏移存在的问题，是与v ( z ) 介质 和横向速度中等变化的v ( x ，y ，z ) 介质，它对偏移速度场不是很敏感，具有较 好的构造成像效果和保幅性，能满足大多数探区对地震资料的精度要求； 至于叠前深度偏移，它也是基于绕射叠加或c l a e r b o u t 的反射波成像琢则， 是一穗没有横向偏差的曲射线成像，能适于横向速度急剧变化的v ( x ，y ，z ) 介 质，有好的构造成像效果和保幅性，但对偏移速度场非常敏感，成像效果 直接依赖于偏移速度场的精度“。 ! 里! ! 塑点羔! 兰銎! 堡主堡：兰至! 主塞生盟塑堡堡望垒堕堕塑堡堡塑堡堡堡塑 第3 章叠后时间偏移与叠前时间偏移的理论探讨 3 1 偏移算子的点散射响应 s a f a r ( 1 9 8 5 ) 研究了偏移孔径、偏移速度和空间采样间隔对横向分辨 率和偏移噪声的影响，并说明点散射体的横向分辨率对具有相同记录孔径 的实际陆上震源和接收器观测系统而言，差别并不明显。j i n g c h e n 和g e r a r d ts c h u s t e r 推导出2 d 叠后偏移点散射体响应的一个显式表达式： p 。2 t 她飞h k i 】 呱2 2 。去可才心胁s “ m ( r ，w ) 是在某个地下位置r 的偏移图像。假设远场或平面波近 似，即2 l b i z p i l ，2 l g ，i z 。l k 2 k 2 ，设h ( 珞) 2 1 为检波器 连续分白，则方程( 1 ) 式变为： m h 蚪印“( r 叫q 等箸 方程( 2 ) 式表明在x 坐标上偏移图像在散射体深度上与s i n e 函数成正 比。 同理，2 d 叠前观测系统假定一个震源点位于检波器中点，观测系统的 孔径宽度为2 l 。，震源孔径长度为2 l 。则2 d 叠前偏移算的点散射体响应 为： l e p 一2 m ( ) = ff j ，一f2 其远场近似可 一。产砖 吣，咖4 m 1 等筹瓮铲 这是两个5 i n c 函数的串联，其衰减速度比2 d 叠后偏移一个s i n e 函数 的衰减速度要快得多( 见图2 ) 。 的衰减速度要快得多( 见图2 ) 。 ! 里! ! 塑查：兰! 堂堡! 堡主堡塞 笙! 兰壁生堕塑堡堡：生量堕堕塑堡堡塑望堡堡塑 第3 章叠后时间偏移与叠前时间偏移的理论探讨 3 1 偏移算子的点散射响应 s a f a r ( 1 9 8 5 ) 研究了偏移孔径、偏移速度和空问采样间隔对横向分辨 率和偏移噪声的影响，并说明点散射体的横向分辨率对具有相同记录孔径 的实际陆上震源和接收器观测系统而言，差别并不明显。j i n gc h e n 和g e r a r d ts c h u s t e r 推导出2 d 叠后偏移点散射体响应的一个显式表达式： 吣，小蔓篇出。 m ( r ，w ) 是在某个地下位置r 的偏移图像。假设远场或平面波近 似，即2 l g f z p f 1 ，2 l g f z 。j l g2 k 2，设h ( r g ) = 1 为检波器 连续分白，则方程( 1 ) 式变为： mc一，w，=：上。ej2t(c一】裂 cz ， 方程( 2 ) 式表明在x 坐标上偏移图像在散射体深度上与s i n c 函数成正 比。 同理，2 d 叠前观测系统假定一个震源点位于检波器中点，观测系统的 孔径宽度为2 k ，震源孔径长度为2 l 。则2 d 叠前偏移算的点散射体响应 为： 吣川= 驱者罴才以 其远场近似可 吣，咖警e m ”叫等筹掣 这是两个s i n c 函数的串联，其衰减速度比2 d 叠后偏移 的衰减速度要快得多( 见图2 ) 。 ( 4 ) 一个s i n c 函数 ! 里! i 枘人学( 华东) 硕卜论文 第3 章叠后时l 铷偏移与叠前时间偏移的理论探讨 幽22 一d 叠后( 上) 和叠前( 下) 偏移的点散射体响应。 叠后观测系统中的检波器孔径2 l g , 与叠前观测系统中的震源和检波器 孔径相同，即2 l s = 2 l g = 3 0 0 0 m 。波长 是1 0 0 m 。 3 d 叠后偏移算子的点散射体响应为： 岫，= j j 篇以 远场近似得到： 研( ，w ) =爿型掣竺掣 ( 6 ) 2 o c ，h n2 k y i h n 其中a = ( 牝，三，) p “毗一。由此可以看出3 d 叠后偏移成像是两个s i n c 函 数的串联。 3 d 叠前偏移算子的点散射体响应为： 二鼍k 。圳i 一 七州一1 1 州。叻2 从点蔓再寿赤意以趣机7 将远场近似得到： 中国石油人学( 华东) 硕士论文第3 章叠后时间偏移与叠前时间偏移的理论探讨 ( 8 ) 其中a = ( 1 6 l 。l 口l f l p ) p “。纠。 3 d 叠前偏移成像是4 个s i n c 函数的串联，其衰减速度比3 d 叠后偏移 2 个s i n c 函数的衰减速度要快得多( 见图4 ) 。 其中以上各公式中参数的意义为： b ，m ，z ，) 成像点坐标 o k ，j ，z ，) 散射体坐标 o ( z 、，y ，z ；) 震源坐标 k b 。，y 。，z 。) 检波器坐标 所t ，。) 频率搿时在上的偏移图像 矗k ) 检波器采样函数 c均质中地震速度 a波数 目 垂线与原点和成像点连线间的角度 、，上。 2 一d 观测系统震源和检波器孔径半长 上。，。 3 - d 叠后观测系统在x 和y 方向上的检波器孔径 半长 三。，三，上。 3 一d 叠前观测系统在两个水平方向( x 和y ) 上 的震源和检波器孔径半长 a 畦 i 叠后偏移在x 和y 方向上的水平分辨率限制 ，龋，a 往前 叠前偏移在x 和y 方向上的水平分辨率限制 d 2 。盘“，d 2 旌* 2 - d 叠后和叠前偏移图像的动态范围 ! 型! ! 塑查堂! 兰查! 堡堡苎苎! 皇壁亘堕塑堡壁兰童堕堕囹堡壁塑堡丝堡堕 d 3 一d 叠目，d 3 一d 叠前 3 - d 叠后和叠前偏移图像的动态范围 图3 由方程5 和方程6 计算的叠后偏移的点散射体响应 图4 由方程7 和方程8 计算的叠后偏移的点散射体响应 孔径大小为2 l x ：2 l y ：3 0 0 0 m ；散射体深度z p = 3 0 0 m ：成像深度z i = 3 0 0 m ； 波长 = l o o m 。 将图3 和图4 进行比较可以看出，叠后偏移图像的主瓣宽度是叠前偏移 图像的一半。这一点在图5 中显示更为清晰。 图5 图3 和图4 中当y = o 时沿x 方向的偏移图像切片。 实线为y = o 时的3 d 叠后偏移图像切片，虚线为y = o 时的3 一d 叠前偏 移罔像的切片。叠后图像有一个较窄的主瓣，但它的旁瓣衰减比叠前图像 1 1 1 固f i 油人学( 华东) 硕士论文 第3 章叠后时间偏移与叠前时间偏移的理论探讨 中的慢。 总的来说，点散射体的偏移成像是由水平面中四周环绕许多旁瓣的主 瓣组成，主瓣近似于点散射体的成像，旁瓣则为有限孔径大小、有限的震 源带宽和波场离散空闻采样导致的偏移假象。 3 2 水平分辨率限制 瑞利分辨率标准( j u r g e n ，1 9 9 5 ) 说明了相同强度的两个点散射体间 的最小可分辨间隔就是s i n c 函数的最大振幅和第一最低振幅之间的距离， 即分辨率限制缸定义为s i n c 函数的主瓣之间的宽度。由( 2 ) 、( 4 ) 、( 6 ) 、 ( 8 ) 式可得： 2 d 叠后分辨率限制：h 月= 鲁 ( 9 ) 2 d 叠前分辨率限制：血叠自= 名上 ( 1 0 ) “m “ = m a x ( l 。2 ，上，) ( 1 1 ) ( 9 ) 、( 1 0 ) 式说明分辨率限制与散射体0 的深度成正比，而与波数 和孔径大小2 l g 成反比。这说明较宽的震源带能改善成像的横向分辨率，同 时，当l 。= 三，时，2 d 叠后、叠前偏移横向分辨率相同。 3 d 鸯后分荆蒯翘2 卺 缈旷暑 ( 1 2 ) 3 。叠前分辨率限制为咄旷薏 ( 1 3 ) 其中l ：。、= m a x l 。，l 。) ，上：。= m a x l l 。 ，表示有两个方向的最大孔径。 由( 1 2 ) 、( 1 3 ) 式可以看出，若最大孔径相同，3 d 叠前偏移横向分辨率是 3 d 叠后偏移的两倍。 堡 ： 中国石油大学( 华东) 硕士论文 第3 章叠后时间偏移与叠前时间偏移的理论探讨 3 3 动态范围对横向分辨率的影响 动态范围是主瓣振幅与最大旁瓣振幅之比。考虑有不同反射率的两个 相邻点散射体，其中一个主瓣振幅可能比另一个旁瓣振幅小得多，在这种 情况下，即使他们之间的距离稍大于缸叠前，这两个点散射体的偏移图像 彼此也区分不开。因此，动态范围在成像的实际可分辨能力上起着重要的 作用。 虽然2 d 叠前、叠后在l 。= l 。时分辨率相同，但2 d 叠前成像的动态 范围约为叠后的2 5 倍。3 d 叠前成像动态范围约为3 d 叠后偏移的4 6 倍。 也就是说，2 d 、3 d 叠前偏移的实际成像效果比叠后好。 3 4 震源和检波器分布对横向分辨率的影响 实际中，震源和检波器分布都是离散采样的，因此，对一固定孔径大 小来说，2 d 叠后偏移的远场近似可得： 朋( f ，) algsin，(。，(，、2，n+。1。)。k。zgxinrp) n s i n ( k l g 一嘶) ( 1 4 ) 方程( 1 4 ) 与( 2 ) 式除了主瓣是重复的以外与s i n e 函数相似，并且 产生囡偏移引起的空间假频。 其分辨率黼妫岫2 聋 ( 1 5 ) ( 4 ) 与( 9 ) 式近似相等，说明2 d 叠后离散观测系统与连续观测系 统的分辨率相等，但动态范围不同。 如图2 是不同空间采样的2 d 叠后偏移的点散射体响应，当采样间隔 小 波长时，大大减少了假频现象：当采样空间太大时，旁瓣振幅几乎与 主瓣振幅一样大。尽管主瓣宽度相同，但动态范围仍然很差。 这样我们就不能识别附近的较弱点散射体的主瓣，因为较弱散射体的 中国油大学( 华东) 硕士论文 第3 章叠后时间偏移与叠前时间偏移的理论探讨 主瓣会比较强点散射体的旁瓣小。 通过对远场偏移算子的点散射体响应的分析，可得出如下结论： ( 1 ) 、远场偏移图像的水平分辨率限制与波长和点散射体深度成正比， 而与观测孔径宽度成反比。 ( 2 ) 、若孔径宽度相同，2 d 叠日口偏移的分辨率与2 d 叠后偏移的相同， 但动态范围约是后者的2 5 倍：3 d 叠前偏移的分辨率比3 d 叠后偏移的低， 而动态范围约为3 d 叠后的4 6 倍。 ( 3 ) 、震源和检波器的离散化并不一定降低横向分辨率，但由于漏湿 的影响可产生空间假频现象并降低动态范围。 总之，在实际地震资料处理中，处理过程的每一个环节都要精雕细凿， 并且叠前、叠后处理联合使用，最大限度的提高地震资料的成像精度。 中国石油大学( 华东) 硕士论文 第4 章留曲- 大_ 千庄2 0 0 4 一：次_ 三维项目概况 第4 章 留西大王庄2 0 0 4 二次三维地质概况 4 1 工区概况 大王庄工区位于河北省饶阳、河间留路、肃宁之间，该区地势平坦， 海拔在2 0 m 左右。工区内交通便利，以肃饶公路为主，有多条小柏油路和 多条土路交织成网，工区内分布有大小村庄7 0 余个，分布疏密不均，大面 积的果园连成一片，工区内蔬菜大棚较多。古洋河、滹沱河穿越工区，目前 大部分已经干涸，虽不影响炮检点的布设，但由于其跗近地下有流沙，激 发条件较差。地表的主要设施除了村庄建筑物以外，还分布有大量的油井、 农用机并、计量泵站和高压线。地下设施主要是输油管道。这些障碍物不 仅给野外炮检点的布设带来很大的困难，也是影响资料品质的主要干扰源。 该区的勘探工作始于6 0 年代末7 0 年代初，到目前为止除了完成重力、 磁力、电法普查工作外，二维测网密度己达o 5 k m 0 5 k m 至o 5 k m l k m ， 三维地震资料的采集于1 9 9 1 、1 9 9 4 年完成。 大王构造完成各类探井6 7 口，工业油流井3 2 口，探井成功率4 7 s ， 取得了丰硕的勘探成果，发现了大王庄油田和大王庄东潜山油田。经过多 年的勘探，先后发现了n m 、n g 、e d 、e s l 、e s 2 、e s 3 、j x w 七套含油层系。 现己基本搞清各层组的展布关系、构造形态、地质结构及各圈闭和构造的 衔接关系，但由于以往地震资料的信噪比和分辨率较低，使本区的构造精 细解释和岩性研究工作难以进展，有待通过本次采集和处理，为寻找本区 隐蔽性油藏提供可靠的高精度的资料。 留西三维工区位于饶阳县城与酲路之间，该区地势平坦，海拔l o 1 5 m 。 地面条件较为复杂，障碍物众多：较大的村庄有1 1 个。其中段村沿线束禁 炮区为i 5 k i n ，陌村沿线束禁炮区为1 3 k m 。采油计量站、联合站1 4 座。 其中留二联、留两接转站和倒1 8 接转站规模较大。工区内其他油田设施密 中国石油人学( 华尔) 硕士论文第4 章留西、人王庄2 0 0 4 二次二维项目概况 集，电网纵横交错，古阳河穿过工区西北边界，滹沱河的防洪大堤东西横 穿整个工区。区内植被发育，人为活动多，干扰严重，影响资料品质。冬 季寒冷，表层冻土层厚度达到2 0 3 5 c m ，检波器埋置困难。区内乡级公路、 士路交织成网+ 交通比较便利。 工区早期完成了1 ：1 0 万重、磁、电法普查。1 9 8 0 1 9 8 7 年在该区进行 了大量的二维地震勘探工作，测网密度己达o 5 0 5 k m 0 ，5 x l k m ，基本落实 该区的整体构造格局，并发现了多个有利构造圈闭和小断块。1 9 9 9 年对该 区三维地震资料进行了重新处理。2 0 0 1 年对包括留西三维、留路北三维和 大王庄北三维区的地震资料进行了连片处理。资料品质得到了进一步的提 高，查明了该区的构造形态和断裂展布规律，基本满足当时油气勘探开发 的需求。但也存在地震资料信噪比、分辨率低的问题。 该区钻探工作也取得了良好的效果，到2 0 0 2 年底，完成各类探井1 5 0 口，其中_ l 业油流井7 1 口，低产井2 5 口，末下套管井2 9 口，探井成功率 5 2 7 ，发现了n m 、n g 、e d 、e s l 上、e s l 下、e s 2 、e s 3 、j x w 九套 含油层系，是个多层系的油 气富集带，已探明石油地质储 量5 8 4 6 万吨。 本次留西一大王庄整体 三维二次采集区块偏前满覆 盖面积合计为2 5 1 4 3 k i n 2 ( 见 图6 ) 。 图6 留西一大王庄地区三维地震二次采集部署图 中国石油大学( 华东) 硕+ 论文 第4 章留西一大王庄2 0 0 4 一次三维项目概况 4 2 地质特征 留西构造带整体为“地堑式”塌陷背斜构造，是在下第三系沉积过程中 继承性发育的背斜构造。该区具有以下有利的勘探开发条件： ( 1 ) 留西构造带西北靠饶阳最大的河闯西生油洼槽，南面是饶南洼 槽，西部本身就是一个生油洼槽，因此本区是油气运移的有利指向，具有 丰富的油源。留西地区总资源量为8 4 9 6 x 1 0 4 t 。已探明的储量仅2 1 8 2 1 04 t ， 还有比较大的剩余资源 ( 2 ) 地质条件复杂：留西构造带位于留西断层下降盘，是受边界断 层控制的塌陷背斜。本区断层发育，构造破碎，断裂系统错综复杂，断块 r 单元小，成藏规模小。是进一步发现小规模构造油藏的有利地区。 ( 3 ) 本区沙三段物源来自东部剥蚀区和献县凸起，在断阶带断层下降 盘形成扇三角洲沉积，平面上自南向北发育三个朵叶体，砂岩前缘带直接 插入湖相沉积区，其岩性尖灭带与断层和隆起围斜相配合，有形成各种岩 性油气藏的有利条件。 ( 4 ) 含油层系多：从己探明的储量来看，主力油层为n g 、e s l 和e s 3 段。其中n g 组探明储量9 3 1 1 04 t 6 块，e s l 探明储量3 1 0 5 1 0 4 t 3 块， e s 3 探明储量1 1 3 8 5 1 0 4 t 5 块。 ( 5 ) 勘探工作取得了明显的成效：2 0 0 2 年在留8 8 井区e s 3 段落实了 路4 3 和路4 4 等多个岩性圈闭。钻探实施效果较好。e s 3 段累计预测储量达 1 2 2 1 1 0 4 t 。初步形成了千万吨级储量规模的整装区带，是今后两年油藏评 价的重点地区。这些目标的钻探成功，展示了留西构造带良好的勘探开发 前景。 ( 6 ) 滚动扩边、扩块、扩层取得了良好的效果：近两年通过深入细致 的工作，留4 1 6 井区滚动开发效果比较好，到2 0 0 2 年底共建成生产能力1 5 万吨，随着新发现断块的投产，该井区生产能力将达到2 万吨。 ，国石油大学( 华东) 硕士论文第4 章留西一大王庄2 0 0 4 二次二三维项目概况 4 3 地震地质条件 从本次干扰波调查记录( 见下表】) 可以看出，本区干扰波的方向性不 是很强，主要发育3 组面波和2 组浅层折射波，其特性参数见下表，由于面 波频率较低，对于提高分辨率勘探而言，对有效信息影响不大：浅层折射 频率较高、能量较强，对有效信号的干扰都比较严重，而且干扰的范围也 较广。 表】干扰波特性参数表 干扰波 视速度( m s 1 视波长( m )视主频( h z ) 干扰强弱 面波1 1 9 52 4 ，48较强 面波2 4 0 53 1 21 3 强 面波37 4 8 4 41 7弱 折射渡1 1 7 5 05 43 2 强 折射波2 2 0 8 06 33 3 强 本区的表层调查结果表明：低降速带厚度纵、横向差异明显，低降速 带厚度东薄西厚，横向变化较大，最薄的只有5 m ，最厚的达到3 2 m ；局部 地区受地表水系和人为改造的影响，横向变化剧烈。低降速带厚度由蘑向 东逐渐变薄，井深随低降速带的变化而变化( 1 3 m 3 7 m ) 。就局部而言，地表 高程起伏较小。 通过对该区以往的地震资料、综合录井资料和合成记录等资料分析， 认为本区从第三系到基底主要发育以下几套反射标准层： 1 、2 反射层：相当于馆陶组底界反射，能量强、低频双相位，且连续性 好，全区能连续追踪反射时间约在1 5 一1 9 s ； ! 里! ! 塑查堂! 生查! 堡主堡奎 笙! 童堕亘：查三堡! ! 竺= 盗三堡堡旦塑亟 t 3 反射层：相当于下第三系东营组底界反射，反射能量较强、连续性 较差、追踪比较困难，反射时间在1 9 2 2 s ： t 4 反射层：相当于沙一段底界反射，反射能量较强、连续性好、同相 轴较稳定、能够全区追踪，反利时间1 9 2 ，6 s ； t 5 反射层：相当于沙二段底界反射，能量中等，连续性较好，可以连 续追踪，反射时间在2 0 2 9 s ； t 6 反射层：相当于沙三段底界反射，能量较强，同相轴时断时续，难 以全区连续追踪，反射时间在2 5 3 5 s ； t g 反射层：相当于下第三系底界反射，能量强，同相连续性好，可连 续追踪，反射时间在2 0 。3 7 s 。 留西塌陷背斜构造主体部位断块发育，地层破碎，构造解释方案多解 性突出，不能有效搞清构造面貌、圈闭形态和圈闭高点。而大王庄t 2 以下 反射层信噪比较低，层问反射信息量少，能量弱，横向上波组特征不明显， 断点不清；构造主体部位波组特征不清楚，主要目的层难以追踪。 4 , 4 历次处理剖面分析 留西一大王庄地区分别于1 9 8 9 1 9 9 4 年完成4 块三维地震资料采集工作， 老资料原始单炮的分辨率和信噪比较低，主要表现为主频低、频带窄 留西、留路北、大王庄北、大王庄南三维工区的首次地震资料处理， 分别是在9 0 年、9 2 年、9 4 年、9 1 年处理的，受当时计算机软硬件和处理 技术手段的限制，采用的处理流程具有以下缺陷： l 、采用简单的球面扩散补偿，只能实现时间方向的能量补偿但不能完 成不同炮之问的能量均衡； 2 、采用单道反褶积所求取的褶积因予不稳定，因而导致不同地震道间 褶积效果不一致； 3 、没做三维d m o ，影响陡断面、大倾角反射层的准确成像，以及速 中国石油大学( 华东) 硕士论文 第4 章留西一人王庄2 0 0 4 一次兰维项目概况 度谱的精度： 4 、两步法偏移是种利用两个方向的二维偏移来实现三维数据体归位 的技术，它是种假三维偏移，在理论上也存在明显缺陷，不能实现三维 数据体的正确归位。 2 0 0 0 2 0 0 1 年为了进一步理清该区的地质构造特征，对大王庄北、大王 庄南、留路北、留西等三维进行了多次连片处理，该套处理流程为标准的 全三维处理流程，与第套相比它的优势与先进之处在于： l 、使用三维地表一致性振幅补偿技术既补偿了地震道时间方向上的振 幅衰减，又补偿了不同炮之间地震道篚量的差异，实现了不同地震道之间 的能量均衡。 2 、多道预测反褶积所求出的反褶积因子平稳，褶积效果稳定。 3 、三维d m o 技术的应用既保证了各种倾角的反射波及绕射波的倾角 时差校正，同时又提高了速度谱分析的精度。 4 、三维一步法偏移技术的应用从理论上实现了三维数据体的正确归 位。 该流程仍存在以下缺陷： l 、流程中所用参数必须综合考虑全区情况，但由于连片处理范围太大， 处理的地震资料虽然对理清该区大的断裂结构十分有利，但不能照顾局部 构造，致使该区的局部构造仍旧存在断点不清楚，波组特征不明显，纵横 向分辨率低等问题， 2 、偏移数据体大，速度参数调整困难，影响了局部地层的归位及断层 的成像。 2 0 0 1 年、2 0 0 3 年，为了进步提高浚区各套反射层及层间的信噪比和 分辨率，寻找新的岩性油气圈闭，又分别对各工区进行了目标处理，该套 f 1 标处理流程较第二套处理流程相比，更具针对性，不仅运用了第二套所 中国l l 油人学( 华东) 硕 二论文 第4 章留浅一大王庄2 0 0 4 二次三维项目概况 采用的全三维处理技术，而且根据新地质任务的要求增加了新的有针对性 的处理手段： 1 、针对原始资料信噪比较低的特点，增加了叠前双向去噪技术，目的 是将地震记录上存在的野值及声波干扰去除，以提高地震资料整体信噪比。 2 、针对本地区t 2 t 5 反射层能量弱，主频较低，频宽较窄的特点，最终 采用了预测加子波串联反褶积，其且的层的信噪比秘分辨率都有一定的提 高，并且在叠后增加使用了反q 滤波技术，来补偿地震记录中高频成份的 能量，以提高处理成果资料的分辨率。 3 、应用迭代剩余静校正，和多次数度分析，求取较为准确的叠加速度， 得到最佳叠加效果。 4 、用纯偏移指导叠后处理工作，渐进式去噪与偏移反复论证，以达到 高保真的处理成果。 然而尽管从技术上讲这套流程是一套先进的全三维处理流程，而且目 标针对性强，但由于原始资料本身的局限性，导致处理的结果并不是十分 理想。 通过以上综合分析饶阳凹陷的原始资料以及历次处理的流程及成果情 况，可以得出以f 结论： ( 1 ) 第二次处理与第一次处理的剖面相比，由于处理的技术和软硬件 都有较大的进步，所以剖面的信噪比和分辨率都较大的提高，但层问弱反 射资料并没有得到大的改善： ( 2 ) 从第三次目标处理剖面来看，由于处理地质任务的针对性强，所 以剖面的品质得到进一步提高，但其信噪比和分辨率仍然难以满足当前构 造精细解释和岩性研究的要求： ( 3 ) 由于以往采集的数据信息量有限，加上覆盖次数低( 2 0 次) ，本区 断块小，断距小，采集面元大( 2 5 m * 5 0 m ) ，在断块及断面上无足够的有效 中国年i 油大学( 华东) 硕士论文 第4 章留两一火f 庄2 0 0 4 二次= 维项目概况 _ - _ - _ - _ _ h - _ _ - _ _ _ _ _ d _ _