炮檢距向量片域數(shù)據(jù)在寬方位成像中的應(yīng)用

炮檢距向量片域數(shù)據(jù)在寬方位成像中的應(yīng)用

近年來，寬方高密度地震技術(shù)在石油工程勘探中的應(yīng)用越來越普遍，這是復(fù)雜的油氣勘探技術(shù)方法之一，如致密油氣藏和地層巖性油氣藏。寬方地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)也是國內(nèi)外數(shù)據(jù)處理研究和試驗的熱點。OVT的概念最早由VERMEER1ovt道集的編碼圖1a是中國東部某工區(qū)全方位三維數(shù)據(jù)的偏移距-方位角玫瑰圖,極坐標中極徑為偏移距,極角為方位角,A,B,A′,B′4道位于一個同心圓上,具有相同的偏移距,且A,B,A′,B′之間分別相差90°。傳統(tǒng)的Kirchhoff積分偏移方法在共偏移距道集上積分求解,意味著圖1a中的同心圓上的所有地震道將一起輸入積分方程,偏移輸出只包含偏移距信息,無方位角信息。如:A,B,A′,B′4道中,A與A′,B與B′之間由于炮檢波互換原理可以輸出同一道,而A與B兩道之間正交,如果存在方位各向異性,那么A,B兩道之間地震速度和旅行時有細微差異,且地震振幅不同,這就是AVAZ現(xiàn)象。依據(jù)AVAZ現(xiàn)象可以進行方位各向異性分析。實際上,我們在使用傳統(tǒng)的共偏移距積分求解時,沒有考慮A,B之間的方位各向異性問題,對具有相同偏移距的同心圓上所有地震道積分輸出了一個加權(quán)的結(jié)果,從而失去了方位各向異性信息,偏移后的CRP道集無法用于方位各向異性分析。OVT域偏移很好地解決了這一問題,OVT道集是一種有別于傳統(tǒng)的共炮點、共檢波點和共CMP點的新的三維地震疊前數(shù)據(jù)的編排方式,其實質(zhì)是對每個CMP,依據(jù)偏移距和方位角,將地震數(shù)據(jù)進行細分,編排成不同的OVT號,抽取不同CMP的具有相同OVT號的地震道就可以形成新的OVT道集。如:將圖1a中A,B,A′,B′4個面元分別賦為OVT號,則OVT號為A的地震道的偏移距范圍大約為1350~1400m,方位角大約為100°~110°。將三維工區(qū)內(nèi)所有CMP位于A點位置的地震道抽取出來,重新排序,形成OVT道集,那么OVT片號為A的OVT道集內(nèi)所有地震道偏移距都約為1350~1400m,方位角約為100°~110°。每個OVT道集從每個CMP中抽取了一道,因此每個OVT道集又是一個單次覆蓋的非零偏三維數(shù)據(jù)體,每道有相應(yīng)的Inline和Xline線號,對應(yīng)特定的物理位置。如果觀測系統(tǒng)規(guī)則,覆蓋次數(shù)均勻,那么OVT道集的個數(shù)將近似等于覆蓋次數(shù)。雖然根據(jù)CMP的偏移距-方位角玫瑰圖更易于理解和分析OVT,但在實際應(yīng)用中,OVT號的定義和編排是在十字交叉排列上進行的。圖1b是圖1a的全方位數(shù)據(jù)的一個十字交叉排列,坐標原點是十字排列的中心,沿坐標軸方向,按炮線距和接收線距的一半距離將十字交叉排列劃分成小面元,每個面元稱為一個OVT片,片內(nèi)的數(shù)字是對應(yīng)的OVT片號。顯然,每個OVT片的中心到坐標原點的距離就是這個OVT片的近似偏移距,面元中心與坐標原點連線與y軸的夾角就是方位角。如果將所有十字交叉排列相同OVT片號的數(shù)據(jù)抽取出來,再按CMP號分選,就形成了一個OVT道集。圖1a中的A點,對應(yīng)于圖1b中編號為41的OVT片,將全部三維數(shù)據(jù)中,每個十字排列上所有編號為41的OVT片抽取出來,再按In-line和Xline排序,就形成如圖1c所示的OVT道集,圖中的黃色箭頭即為每道的方位角。地震數(shù)據(jù)分選到OVT域形成OVT道集后,出現(xiàn)很多新的屬性特征2方位各向異性特征疊前數(shù)據(jù)分選到OVT域后,可以采用各種傳統(tǒng)的共偏移距偏移方法進行偏移成像,包括時間偏移和深度偏移。對所有的OVT道集逐個進行偏移,獲得每個OVT道集的零偏移距成像道集,就完成了三維數(shù)據(jù)的OVT域體偏移,將OVG道集切除疊加后就形成了偏移疊加數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的共偏移距偏移的差別在于,共偏移距偏移沒有考慮方位各向異性現(xiàn)象,將相同偏移距不同方位角的所有地震道組合在一起進行偏移,從而丟失了數(shù)據(jù)中包含的方位各向異性信息,而OVT域偏移,輸入偏移的每個OVT道集有特定的偏移距和方位角,每個OVT道集獨立偏移后,輸出的成像道集就是特定偏移距和方位角的地震響應(yīng),因此含有方位各向異性信息。圖2a為圖1工區(qū)數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)的共偏移距偏移的CRP道集,圖2b為相同數(shù)據(jù)的OVG,兩種方法使用了相同的偏移速度,使用了偏移參數(shù)完全一樣的Kirchhoff積分法偏移。兩種方法得到的道集總體趨勢一致,但局部細節(jié)存在差異,如:①共偏移距偏移的CRP道集的偏移距基本等間隔,每個偏移距只有一道,而OVG的偏移距不等間隔,相同偏移距內(nèi)有多道不同方位角的道;②共偏移距偏移基本校平,而OVG在總體道集校平的趨勢下部分道集不平;③兩種方法輸出的CRP道集覆蓋次數(shù)在一般情況下也不相同,共偏移距偏移輸出覆蓋次數(shù)由用戶確定的偏移距分組情況確定,而OVT域偏移則近似等于疊加覆蓋次數(shù)。圖1b中的紅線為一條螺旋線,OVT片號沿螺旋線從小到大逐漸增大,螺旋線的每圈有相似的偏移距,螺旋線每旋轉(zhuǎn)一圈,方位角360°循環(huán)一次。圖2c是將圖2b的OVG按照圖1b螺旋線標示的OVT片號排列后的顯示,按這種方式顯示的道集稱為OVG螺旋道,通常稱為“蝸牛道”。在圖2c中,隨偏移距(粉色線)的臺階狀增大,方位角(綠色線)呈周期性變化,明顯可見“蝸牛道”沒有完全校平,仔細觀察A,A′和A″3個不平的點,可見3點具有相同的方位角,即在不同偏移距段上,隨著方位角的循環(huán)往復(fù),道集扭曲呈現(xiàn)規(guī)律性變化,在相似的方位角上扭曲趨勢一致。“蝸牛道”的周期性不平是方位各向異性的表現(xiàn),說明了地震速度和T依據(jù)寬方位數(shù)據(jù)的OVG的這種特征研究地震各向異性,是OVT域偏移的主要用途之一。依據(jù)“蝸牛道”上T3nrm-crp道集的實現(xiàn)方法,主要分為3個步驟由于方位各向異性的影響,即使使用準確的速度和適用的偏移方法,OVG也不能完全校平,這將對偏移疊加的成像效果和AVO反演造成很大的影響,校平OVG“蝸牛道”是OVT偏移必不可少的環(huán)節(jié)。在各種道集校平的方法中,NRM是目前較常用的一種OVG校平原理與此類似。每個OVT道集有特定的OVT號,也有特定的方位角和偏移距,近似于一個單次覆蓋剖面,相當于是對地質(zhì)體的一次拍攝,偏移數(shù)據(jù)刻畫的地質(zhì)形態(tài)就是照片的景物輪廓,地震振幅值相當于照片的色彩像素值。照片拼接需要校正由于拍攝角度差異造成的光學(xué)成像誤差,達到在不同拍攝角度使同一景物成像一樣的目的,而NRM則要校正不同OVT號間由于觀測方位角和偏移距差異造成的地震各向異性成像差異,達到在不同OVT號之間獲得相同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的目的。NRM的實現(xiàn)過程如下。1)對OVG按CMP號分選,切除遠偏移距動?；儙?去除多次波后疊加,將疊加數(shù)據(jù)作為NRM的參考數(shù)據(jù),參考數(shù)據(jù)中的振幅看成三維像素,記為S2)對某個OVT號的OVG單次覆蓋偏移數(shù)據(jù),每個振幅值的三維像素記為S(x,y,z,T),與S如果位移場不是樣點的整數(shù)倍時,可以通過線性插值得到,圖3a是圖2b的道集所在的Inline線的位移場。3)對位移場進行編輯,刪除不正常的高頻變化。位移場估算時應(yīng)用了一種多解梯度技術(shù),位移場只是計算了兩個數(shù)據(jù)體之間像素的位置差異,有位移場相鄰像素間差異不大的假設(shè)條件,如果差異較大,則需要進行編輯。數(shù)據(jù)處理中各種方法都可以用來編輯,比如平滑、大振幅剔除等。最常用的方法是低通濾波和中值濾波等。圖3b是圖3a位移場經(jīng)過編輯后得到的可直接應(yīng)用的位移場。4)利用經(jīng)過步驟3)優(yōu)化后的位移場,對OVG數(shù)據(jù)的所有樣點進行校正。校正前、后的樣點值滿足:式中:S(x,y,z,T)和S5)逐一對所有OVT號的OVG單次覆蓋數(shù)據(jù)重復(fù)步驟1)至步驟4)的過程,完成所有OVG單次覆蓋的NRM校正,并將校正后的道按CMP號分選,得到校平后的CRP道集。圖2d是圖2b的道集經(jīng)過上述校平處理后的CRP道集,對比可見消除了方位各向異性的影響,道集明顯平坦,可以提交解釋人員用于AVO反演。由于OVG上每道都有特定的方位角,因此,也可以用于AVAZ分析或基于振幅的方位各向異性研究。進一步將CRP道集切除疊加,就可以得到偏移疊加的成像數(shù)據(jù),顯然,與步驟1)中用作參考數(shù)據(jù)的疊加數(shù)據(jù)相比,經(jīng)過步驟5)處理后的道集更平,能得到信噪比更高的成像數(shù)據(jù)。4疊前道集疊加疊后裂縫預(yù)測及分布優(yōu)化應(yīng)用本文所述的方法,對中國東部某工區(qū)的一塊全方位三維數(shù)據(jù)進行了實際處理。圖4a為圖2b的道集疊加結(jié)果,圖4b是圖2d經(jīng)過道集校平處理后的疊加結(jié)果,可見經(jīng)過道集校平后,信噪比明顯提高,斷層清晰,成像效果明顯得到了改善。圖5a是本區(qū)分方位角疊加疊后裂縫預(yù)測結(jié)果,利用的是圖2d中OVT偏移且經(jīng)過OVG校平后的道集,將道集按方位角分成6個方位分別疊加,利用分方位疊后相干、曲率、傾角等屬性融合方法,可以分別預(yù)測6個方位裂縫走向和密度,圖5a為6個方位中的一個,根據(jù)6個方位裂縫屬性之間的差異,可定性確定裂縫發(fā)育特征。圖5b是利用圖2c道集完成的基于疊前分方位角道集的疊前裂縫預(yù)測圖,利用OVT道集,構(gòu)建了各向異性、各向同性梯度,進行AVAZ分析,估算了裂縫密度和走向。圖5c是綜合圖5a和圖5b完成的裂縫強度及走向預(yù)測展布圖,分布方向與地質(zhì)構(gòu)造相符,預(yù)測裂縫密度與井統(tǒng)計結(jié)果具有較好的一致性,證