山前复杂高陡构造地震成像关键技术

摘要

针对山前复杂构造区，剧烈起伏的地表和极其复杂的地下构造变形，导致地震资料信噪比低、成像不准，钻探失利的主要原因是构造不落实的地震勘探技术问题，本文系统分析讨论了影响地震成像精度的各个技术因素，提出必须改变传统的基于叠加成像的地震采集、处理技术思路和方法，发展完善适用于叠前深度偏移成像的采集处理关键技术，突出各个关键技术环节间的一体化结合与配套，最终形成以起伏地表TTI各向异性叠前深度偏移成像为核心的山前复杂高陡构造地震勘探配套技术方案，实现了提高地震成像精度和钻探成功率的目的。
　　本研究是在国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”的支持下，开展了“山前复杂构造叠前深度偏移配套技术”子专题研究。其研究内容及重点方向并不是偏移成像方法本身，而是把研究重点聚焦于如何使地震采集和信号处理后的数据，更好地满足叠前偏移成像算法对数据的要求和偏移速度建模方面。主要研究内容与创新成果、新认识概括为以下四个方面研究:
　　①在理论分析地震观测系统与叠前深度偏移成像关系的基础上，提出了山前复杂构造区叠前成像的观测系统设计与优化的总体方向是高密度、较宽方位;指出了评价观测系统好坏的主要依据是能否得到目的层反射、能否满足叠前偏移成像算法的要求，是否有利于压制复杂地表产生的噪声和叠前偏移过程产生的噪声;明确提出了多个不同于传统叠加成像时代衡量观测系统的量化参数，如:道密度、目的层CRP覆盖密度（或照明度）、模拟偏移振幅、离散度等等。明确了叠前偏移技术时代观测系统设计与优化的重点是:在确保一定道密度基础上，优化的重点是目的层照明度和炮、检点分布的空间几何关系。观测系统设计与优化追求的目标是经济有效，包括两方面:一方面通过高密度、均匀采集实现波场的无假频，达到压制不均质地表散射噪声、压制偏移方法本身产生的偏移噪声、提高叠前偏移质量和信噪比。另一方面，通过较宽观测方位角设计，不仅实现波场记录的完整性、节约成本，且能避免目前成像技术难以解决的中浅层严重的方位各向异性问题（HTI介质成像问题）。
　　②通过对比分析不同偏移算法与成像条件的优缺点，提出了在目前基于走时的地震成像速度反演条件下，只能建立等效的速度模型，难以准确描述山前复杂高陡构造区地层速度变化细节。因此，勘探阶段的地震成像应以高效实用的Kirchhoff积分法叠前深度偏移为主，而不必追求逆时偏移等高成本的算法。只有在勘探开发程度高、速度模型非常精确时，可以通过逆时偏移提高成像精度。
　　③针对山前复杂起伏地表的地震资料特点，研究了与叠前偏移方法相适应的偏前数据预处理方法及处理重点。提出了不同于传统叠后处理的针对性偏前预处理的关键技术及应用方法。主要包括:偏移基准面建立与校正技术、叠前噪声压制技术、数据规则化处理技术等等。
　　④在大量理论模型分析和生产实践测试的基础上，明确提出复杂构造叠前深度偏移处理成败的关键技术与核心任务是偏移速度场的建立。其关键技术与重点工作包括四个方面:一是初至层析反演技术。应用野外近地表调查资料约束的浅表层层速度反演与浅表层偏移速度建模，解决由于复杂表层变化带来的地震偏移成像问题，而不能像传统的叠加成像一样通过静校正技术解决地表问题。二是多信息综合中深层初始偏移速度建模技术。在地震地质规律认识的基础上，结合钻井、测井、及地震-非地震联合反演速度等多种信息，综合建立中深层初始速度模型，确保速度变化的基本规律正确。三是多方法综合速度建模与迭代优化技术。包括偏移与速度分析迭代、网格层析反演等技术，逐步提高速度模型的精度，最终达到偏移聚焦与提高成像质量的目的。四是TTI各向异性偏移参数建模技术。在各向同性偏移速度模型确定的基础上，结合钻井、测井资料，以及偏移迭代，建立各向异性参数模型，才能实现TTI各向异性叠前深度偏移。
　　山前复杂高陡构造地震勘探的叠前深度偏移技术应用是一项非常复杂的系统工程。从地震采集观测系统设计、野外实施，到室内资料处理、成像等一系列技术环节，都需要发展完善或改变传统的、基于叠后时间偏移成像的技术及其应用流程。根据本文的研究与讨论，应用现有成熟技术，通过流程再造、应用创新和集成配套，基本解决了目前复杂构造区地震勘探面临的主要技术瓶颈问题，形成的以起伏地表叠前深度偏移技术为核心的山前复杂构造地震采集处理配套技术，在我国西部复杂构造区油气勘探开发中得到全面推广应用，取得了显著应用效果。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及研究意义

1．1．1 选题依据

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究与发展现状

1．2．1 叠前深度偏移成像技术的国内外研究现状

1．2．2 山前复杂高陡构造成像及勘探的研究现状

1．3 主要技术思路及研究内容

1．3．1 研究内容及创新点

1．3．2 研究思路及技术路线

第2章 面向叠前深度偏移成像的复杂构造地震采集优化技术

2．1 波动方程正反演模拟与观测系统优化

2．1．1 大北三维模型及基本观测系统参数

2．1．2 观测系统参数对比试验分析

2．2 基于波动方程的照明度分析技术

2．2．1 震源排列的定向照明分析

2．2．2 照明分析对采集参数的指导

2．2．3 照明分析技术在山前复杂构造观测系统优化中的应用

2．3 面向叠前偏移的观测系统属性分析技术

2．3．1 基于起伏地表的CRP面元属性分析技术

2．3．2 模拟偏移振幅技术

2．3．3 偏移振幅离散度分析技术

小结

第3章 与山前复杂构造相适应的偏移成像方法及策略

3．1 工业化常见叠前深度偏移方法简介

3．1．1 克希霍夫积分法叠前深度偏移技术

3．1．2 波动方程叠前深度偏移技术

3．2 适用于山前复杂构造的成像方法优选

小结

第4章 偏前数据预处理

4．1 叠前偏移与叠前噪声压制的关系

4．1．1 多域相干噪音压制技术

4．1．2 分频高能干扰压制技术

4．1．3 叠前随机噪声衰减技术

4．2 基于不同偏移算法的数据规则化技术

4．3 偏移基准面选取及数据校正

小结

第5章 复杂构造区偏移速度场建立

5．1 复杂区浅表层建模

5．1．1 层析反演

5．1．2 提高浅表层建模精度

5．2 复杂区叠前深度偏移速度建模

5．2．1 各向同性速度建模技术流程优化

5．2．2 各向异性参数建模

小结

第6章 应用实例分析

6．1 塔里木盆地库车地区应用实例

6．2 柴达木盆地YXL地区应用实例

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果