哈萨克斯坦滨里海盆地盐下成像技术应用研究

哈萨克斯坦滨里海盆地盐下地震勘探存在盐丘屏蔽、干扰波发育、反射波能量弱、先验资料缺乏以及因速度异常引起的构造假象等问题。通过合理组织处理流程,有效压制了面波干扰、规则干扰、强能量干扰和随机噪声干扰;采用由粗到细的思路,先利用谱分析方法建立宏观速度场,再利用射线层析成像方法提高速度分析精度,建立了较为准确的速度模型;利用频率-空间域有限差分叠前深度偏移解决了盐下及盐丘侧翼的成像问题。上述特色处理技术的应用,使得哈萨克斯坦滨里海盆地盐下及盐丘侧翼反射清楚,有效消除了由速度异常造成的构造假象。

面向盐下成像的基于波前构建法的高斯波束偏移

高斯波束偏移是目前工业上应用最广泛的偏移成像技术之一.但是当处理盐下成像问题时,由于盐体上界面起伏剧烈且盐体与围岩速度差异较大,只有小角度入射的射线才能穿过盐体,从而导致了盐下区域照明较差.通常,采用加密初始射线的方式来缓解这个问题,但这会导致计算时间的剧烈增加.由此,本文提出了基于波前构建法的高斯波束偏移,以保持波前传播过程中射线密度近似恒定.相较于加密初始射线的方式,本文提出的方法是自适应的,对于提高射线的覆盖范围更加有效.此外,本文采用高精度的波前初始化射线追踪技术作为波前构建的方法.Sigsbee2A模型下的应用实例表明,相较于常规高斯波束偏移加密初始射线的方式,本文提出的方法不仅能够获得更好的盐下照明效果,且对计算效率的影响也更小.

针对目的层的基于反演的盐下成像技术：3D地震资料实例研究

叠前深度偏移图像常常会因地下照明不均匀而出现畸变，这种情况在诸如盐下等地质条件复杂的地区表现尤为突出。通过把反射成像问题转换为线性反演问题并以针对目的层（target—oriented）的方式在图像域（imagedomain）内对其进行求解，我们解决了盐下成像中的不均匀照明问题。图像域反演中计算量最大的部分是所谓的Hessian算子的准确计算。Hessian算子是指关联模拟／成像算子（associatedmodeling／imagingoperator）的标准算子（normaloperator），而关联模拟／成像算子是衡量成像系统照明不足的直接指标。在海上等浮电缆采集地震资料的3D锥面波域内（conical-wavedomain）应用相位编码（phase—encoding）技术，可以解决成本问题。我们把这种基于反演的成像方法应用到了在墨西哥湾海上采集的3D地震资料中，采用非平稳倾角滤波器（non—stationarydipfilters）对反演资料进行了预处理，这样可以很自然地把解释得出的地质信息纳入成像研究。数值模拟实例显示出，通过正则化的反演进行成像成功地消除了不均衡照明效应对反射率的影响，所得图像的振幅更加均衡，而且空间分辨率更高。

一次别开生面的专题研讨会：盐下成像问题

2005年7月13—14日，在科罗拉多矿业学校（CSM）校园内，83位勘探地球物理学家和学生（51位来自石油公司和地球物理承包商、30位学生和教师来自院校、2位来自政府实验室）参加了一个别开生面的专题研讨会。“盐下成像问题专题研讨会：寻求实际问题的解决方案”突出了油公司和服务公司的陈述，其特色并不是寻求解决方案，而是展示野外数据（主要来自墨西哥湾）中存在的问题。

叠前逐层成像速度建模方法及其应用

叠前深度偏移的效果如何取决于建立的速度一深度模型正确与否。通常以叠后偏移数据的构造解释结果为构造背景,以叠加偏移的均方根速度为初始速度,来制作初始速度一深度模型,然后再经反复迭代,求得最终的速度一深度模型。但是,当构造复杂、速度变化剧烈时,叠偏剖面成像差,不能得到正确的构造,使这种制作速度一深度模型的方法难以得到预期结果。以EAGE/SEG盐丘模型为例,探讨了在从叠加偏移剖面中无法得到正确构造形态和速度的情况下,采用叠前逐层成像速度建模的方法来求取叠前深度偏移速度一深度模型的处理方法,并将其应用于实际地震数据处理,得到了成像效果良好的剖面。

通过射线追踪模拟理解盐下照射——第二部分:倾斜盐体、盐峰和盐下振幅响应的不可互换性

3D叠前深度偏移(PreSDM)能够成像出盐下反射和不规则形状孤立地质体的反射.射线追踪模拟能模拟诸如屏蔽区和地震聚焦的地震照射问题,并能更好地解释盐下地震数据.

通过射线追踪模拟理解盐下照射——第一部分:简单的2D盐丘模型

墨西哥湾盐丘的复杂构造和高速度差造成了一个地震成像难的问题。地震数据的3D叠前深度偏移(PreSDM)能够产生盐丘岩床下反射层和不规则外来岩体的成像。但是,3D叠前深度偏移不能填充盐丘下只有少数能量被反射的屏蔽区。另外,3D叠前深度偏移通常都处理不好由盐丘构造地震能量聚集和分散所引起的振幅变化。射线追踪模拟能够解释盐下成像问题,并且模拟结果应与勘探、开发方案相结合。 模拟过程包括:建立一个计算机模型,其中包括了盐丘形状和速度变化;用射线追踪模拟来模拟一个完全的3D地震测量,并将数据选排成CRP道集。模型建立和射线追踪时应注意,使产生的振幅结果与盐下反射产生的地震振幅有可比性。 由于版面所限,本项研究分三篇文章介绍。第一部分介绍了射线追踪模拟入门、射线追踪方法和简单的2D盐丘模型实例。第二部分对更复杂的2D和3D模型进行研究,以确定更为复杂构造的影响。在最后一部分中,用3D模型射线追踪的结果说明了同构造方位相关的激发方向的效果。在不同的情况下,对墨西哥湾3D叠前深度偏移测量中提取的真实地震数据中形状相似的盐丘进行了比较。本研究根据简单形状对可能的成像异常提出了新的认识,其结论可以外推到“真实世界”情况。然而,在真实构造中还有复杂的相互作用和速度变化,这也?

The Leading Edge第11期专题介绍：盐下勘探

含盐盆地遍布全球，大型油气藏常常和有利于油气圈闭和富集的盐体构造有关。由于盐下钻井在费用、技术等方面的原因，盐下远景构造的正确成像极其重要。在盐体与沉积间速度差较大以及存在多个盐体等情况下，盐下成像很困难。就这一问题，近期已召开过两次专题讨论会。2005年在科罗拉多矿院召开了“盐下成像：正在寻求解决方案的现实问题”，与会者集中讨论了盐下成像的难点；2006年召开了名为“盐下勘探与开发：我们通过成像、解释和钻井学习到什么？”的SEG／EAGE夏季研讨会，会议讨论了盐下采集、成像、解释、地质和速度建模、孔隙压力与地质力学等问题。

基于双程波方程走时的克希霍夫深度偏移技术

传统克希霍夫偏移采用高频近似假设,难以适应复杂速度模型结构。在复杂速度结构工区,射线追踪方法存在焦散、阴影和多波至问题,走时场精度较低,偏移算子的振幅加权是走时场的函数,在折射盲区与模拟波场的振幅差异较大。本文实现了基于GPU的双程波方程克希霍夫偏移,首先利用双程波波动方程计算走时场和振幅场;然后采用振幅场对偏移算子进行加权,逐道偏移,最终输出成像道集。试验中采用GPU求解双程波方程来改善运算效率,利用坡印廷矢量进行上下行波分解,存储下行波最大振幅的走时场和振幅场。结果表明,本文实现的偏移算子脉冲响应不存在偏移阴影区域,成像剖面在盐丘下部信噪比和同相轴连续性明显优于传统克希霍夫方法。本文研究的方法改进了克希霍夫偏移的成像质量,保持了传统克希霍夫高频率、高效率、灵活输出各种道集的优势,具有较高的实用价值。

西非陆缘盆地中南段构造与沉积研究

作为全球油气勘探的热点,西非陆缘盆地中南段已经获得了大量的油气发现,而且中国石油企业在该区域已有开发区块。巨厚的阿普特期盐岩将该区分为盐下陆相裂谷和盐上海相被动陆缘两套勘探层系,该套盐岩作为良好的盖层起到了保存油气的作用,但由于其遮蔽效应,导致了地震资料在盐下层成像品质差,造成了盐下层序研究程度低,裂谷主控断裂、裂谷规模及展布形态不清楚,严重制约了盐下油气勘探的进程。本文综述了国内外近年来关于西非陆缘盆地中南段构造演化、盐上和盐下层序构造、盐岩特征以及盆地构造的研究进展。目前针对盐下裂谷研究主要集中在陆区,海域研究程度低,现有的盆地构造单元划分是以盐上层序为主,并不适用于盐下油气勘探先进问题,建议加强该区基础地质与地球物理研究,开展与南美东部陆缘盆地盐下裂谷对比研究,提高盐下地震成像品质,重视地震-重磁联合研究,通过地质与地球物理综合研究,尽快查明盐下裂谷主控断裂、基底形态、隆坳格局等油气分布控制因素,为中国石油公司在该区油气战略选区及下步勘探部署提供依据。

巴西深海Walkaway VSP资料处理

Walkaway VSP技术是一种井中接收、在地面沿直线变偏的VSP技术。深海观测地面相对于陆地简单,但巴西深海为盐下成像,波场更为复杂。针对近、中、远井源距资料的不同特点,提出用中井源距检波器方位进行统计,从而实现三分量方位校正合成,较好地解决了定位问题,并进一步应用浮动坐标系极化滤波,波场分离效果好。以零偏VSP速度为基准,结合地面地震速度,综合出一个偏移速度场。用稀疏离散τ-p变换解决波动方程VSP共检波点道集成像的边界问题。处理效果表明,本文方法处理的剖面比国外公司处理的剖面分辨率高,与过井三维地面地震剖面对应性好,盐顶底成像更加清楚。

井眼地震测量：超越垂直剖面

当前的井眼地震技术为研究井眼钻穿的地层提供了新的机会。从建井与三维盐下成像到增产措施监测和高温、高压采集，井眼地震测量都可以帮助作业公司降低作业风险，提高采收率。

共偏移距共方位角全数据体3D叠前深度偏移方法

通过对海上拖缆船采集资料的规则性和对称性研究，得到了一套有效的3D叠前深度偏移和建立速度模型的流程。将海上3D数据抽提成共偏移距共方位角数据集。

简化的全波形反演：从理论到实际的算法

随着常规油田的日益成熟，我们在勘探中需要用到越来越复杂的勘探工具。在这种趋势下，勘探地震学出现了基于波动方程的反演技术，如逆时偏移和全波形反演等。在基于波动方程的反演技术取得重大突破的同时，一些诸如超低横波速度带、高速盐层等地球物理技术仍面临严峻挑战的领域中，如何建立稳定且利用计算机运算可行的工作流程来获得更加可靠的结果仍然是亟待解决的难题。另外，盐下油气生产面临比较高的风险，不仅需要通过反演进行盐下成像，还要进行盐下超压带预测。在基于波动方程的反演方法所面临的一系列挑战中，我们重点讨论全波形反演（FWI）的过高的计算成本问题。我们采用与机械改进和压缩感知技术相关的现代技术来达到降低这些成本的目的。与很多基于波动方程反演方法不同，本文提出的方法不需要使用所有资料（如循环所有数据震源）来计算模型速度更新数据。而是提出一个公式化方法，它只视反演过程所需决定采用更多和更精确的波动模拟数据。这种对数据和精度的动态选择极大地节省了工作量，特别是在工作初期离最终解决方案尚远的阶段。由于该方法可以极大地降低计算成本，为不同方案的测试创造了条件，从而可以实现质量控制或进行更加复杂的正则化。而如果不降低计算成本，在计算上二者都是不可行的。本文构思如下：首先，对全波形反演的基础进行介绍，接着，讨论降低计算成本的随机取样技术，然后，我们提出了一个自适应算法，该算法可以动态选择所需的样品规模，如反演中的震源试验数量和正演精度。之后对雪佛龙公司的墨西哥湾数据组的最新结果进行了讨论，并探讨了FWI面临的挑战和可能的发展方向。