塔里木盆地秋里塔格構造帶雙復雜構造地震處理技術

巫芙蓉 郭海洋 刁永波 宋繼勝 許 勇 郭 冉 楊 飛 歐 昶 劉慧芬

中國石油集團東方地球物理有限責任公司西南物探研究院

0 引言

秋里塔格構造帶屬于塔里木盆地庫車坳陷二級構造單元，是該盆地內天然氣勘探的重要領域之一。該構造帶天然氣勘探始于20世紀90年代，1993年在該構造帶東部部署完鉆東秋5井，在新近系—白堊系發現油氣顯示，但未獲天然氣勘探突破；2000年，在構造帶東西兩側部署完鉆卻勒1井與迪那2井，發現卻勒1油藏和迪那2大型凝析氣田；2002年在構造帶東部完鉆東秋8井，在古近系獲高產工業氣流，白堊系測試為含氣水層；2005年繼續在構造帶東部部署完鉆東秋6井，未取得天然氣勘探新進展[1]。至此，秋里塔格構造帶勘探陷入困境，之后該構造帶天然氣勘探一直沒有取得突破[1-2]。鑒于秋里塔格構造帶以北發現克拉蘇構造帶萬億立方米大氣田[3]，以南發現牙哈—英買力油氣田群[4]，預示著秋里塔格構造帶也可能具有較大的油氣勘探潛力。由于秋里塔格構造帶地腹構造復雜，地震資料信噪比低，構造不落實，制約了該構造帶天然氣的勘探?；诖?，2015年秋里塔格構造帶部署完成東秋8三維地震[1]。筆者在前人成果認識的基礎上，利用本次高精度、高密度采集資料，開展地震資料處理技術攻關，提高地震資料品質，落實構造細節，以期為后續勘探工作提供技術支撐。

1 勘探難點

秋里塔格構造帶區域構造屬于塔里木盆地庫車坳陷第三排二級構造單元（由北向南），北與克拉蘇構造帶相接，南與南部斜坡帶（該構造帶發現牙哈—英買力油氣田群）接壤，陽霞凹陷把構造帶東段與牙哈—英買力油氣田群隔開，拜城凹陷把構造帶西段與克拉蘇構造帶隔開[1]。整個秋里塔格構造帶自西向東可分為佳木段、西秋段、中秋段、東秋段等4段（圖1）。

秋里塔格構造帶為典型的雙復雜構造地區，地震地質條件復雜。地表地形起伏劇烈，表層結構復雜、多變。地腹構造復雜，淺層為地表高陡、直立的刀片山向地下延伸部分，中層為巨厚的膏鹽層；深層為鹽相關褶皺或基底卷入褶皺。上、中、下3套構造層及膏鹽層的發育致使構造復雜化，這種雙復雜的地質條件造成了地震處理難度大。

1.1 地表地形起伏劇烈，采集施工難度大

秋里塔格構造帶山體地表巖性由南向北呈條帶狀分布，整體地形北高南低，為典型的山地地貌，海拔介于1 000～2 300 m。中部為陡峭山體區，地形起伏劇烈，南北跨度5～10 km，復雜山體約占工區33.4%，相對高差達900 m，野外采集施工難度大。

1.2 地表地形起伏大，靜校正問題突出

構造主體區地表地形起伏劇烈，中部陡峭山體高差較大，南北向地表巖性變化較大，原始單炮上初至抖動劇烈，靜校正問題突出。

1.3 激發接收條件極差，保真去噪難度大

秋里塔格構造帶山體核部出露中新統吉迪克組（N1j），兩翼分別出露新近系中新統康村組（N1-2k）和庫車組（N2k），地表條件不利于檢波器的耦合，單炮散射干擾嚴重，有效信號較弱；在北部和東南部為第四系（Q），松散的礫石層對有效反射波的吸收衰減作用明顯，影響激發接收效果，單炮上強低頻面波發育，頻帶較窄，保真去噪難度大。

1.4 地腹構造十分復雜，偏移成像難度大

東秋⑧構造為一受斷層控制的近東西向長軸構造，東西向變化平緩，南北變化大。構造主體地層傾角大，構造高陡。鹽上發育大型褶皺，地層傾角大、相對破碎，資料信噪比低；鹽下逆沖斷裂發育、構造模式復雜，成像難度較大。

圖1 庫車坳陷構造單元及秋里塔格構造帶綱要圖

針對上述4大難點，多年來持續不斷地開展了地震采集、處理、解釋攻關。經歷了從山前彎測線、直測線、高密度寬線的采集方法突破，對應的處理技術逐漸由提高資料信噪比為基礎向提升成像精度轉變，尤其是近年來，針對南天山山前的三維地震勘探，野外采集方法逐漸向較高密度、較寬方位、較小面元配以單點接收方式邁進，目的是在充分的原始信號保真采樣的基礎上，在單位有效收斂半徑內，獲得更多的繞射信息，從而進行更高信噪比、更高精度的偏移成像，進而準確落實構造形態及高點位置。

2 處理技術

筆者在山地高精度、高密度三維地震采集基礎上，通過攻關處理，形成了山地高陡地區復雜地表高精度綜合靜校正技術、低信噪比條件下的保真去噪技術和起伏地表疊前深度偏移處理技術系列。

2.1 復雜地表高精度綜合靜校正技術

針對地表地形起伏劇烈引起的靜校正問題，相對于常規處理，筆者針對性的采用了加密表層調查控制點、較小面元層析反演、逐級層析靜校正等技術。

通過加密表層調查控制點，使得構造主體投影到單線控制點的密度達到2個/km；通過抽稀控制點比較，隨著控制點密度的增加，模型逐漸精細化，為后續處理奠定了基礎。較小面元反演可以提升近地表刻畫精度。在道炮密度足夠的條件下，層析初始模型網格尺度越小，意味著擬合項數的增加，對近地表結構的刻畫就越細膩。相同接收道距下，不同反演尺寸網格的層析反演結果對比可以看出，5 m面元對比25 m面元層析模型，對近地表低速特征，低速帶的橫向變化特征刻畫有較為明顯的優勢（圖2），擬合迭代（圖3）更為收斂。因此，在采集時采用的縱向10 m小面元采集，從源頭上保證層析反演精度的提高，再結合微測井約束控制，準確地刻畫淺近地表的低速特征。

圖2 不同面元反演層析模型對比圖（50 m道距）

針對層析反演“走時越大、走過的路徑越長、反演的深度越深、誤差也越大”的缺陷，采用逐級層析靜校正技術，由淺至深逐步反演，減小迭代誤差。逐級約束反演出的最低速度（787 m/s）較常規約束反演出的最低速度（700 m/s）更精細。采用逐級層析靜校正后，靜校正問題得到較好解決，單炮初至變得更加光滑，疊加剖面同相軸連續性更好，成像可靠性更高（圖4）。

圖3 不同面元尺寸層析反演迭代收斂度對比圖（50 m道距）

圖4 層析靜校正前、后疊加剖面對比圖

2.2 低信噪比條件下的保真去噪技術

低信噪比條件下的保真去噪，著重強調在復雜靜校正問題的影響下，對山前低信噪比資料進行相對保真的信噪分離，對有效弱繞射盡可能地保護。較小的空間采樣能保證低速線性干擾充分采樣，噪聲壓制才能在較寬的頻帶內進行精細壓制。地震勘探檢波器組合是利用干擾波與有效波在傳播方向上的差別設計的，在壓制干擾波提高資料信噪比上起著重要的作用[5]。但由于檢波器組合需要一定的組合基距，每一只接收的地震起跳時間有差異，靜校正誤差實際上造成了一種濾波作用[6-7]。單點高精度檢波器則規避了上述局限性[8]，能有效改善記錄混波效應，對相干噪聲的還原度更高，更有利于噪聲的精細壓制（圖5）。

研究區原始單炮信噪比極低，干擾波主要表現為面波、異常振幅等干擾。針對該區的資料特點，精細保真的信噪分離主要包括以下技術思路。

1）噪聲的壓制基于地表圓滑浮動基準面而進行，通過對前期基于浮動面的層析靜校正量應用，使單炮相干噪聲的線性特征得到較好恢復，為有效的信噪分離打下基礎，減小對弱有效信號的傷害。

2）使用非規則觀測系統相干噪聲壓制技術對山體區的線性散射干擾、面波干擾、多次折射等進行壓制，由于是基于坐標驅動，可以有效地對因為物理點偏離造成的相干噪聲特征畸變進行處理，去噪保真度提高。

3）針對單點小面元采集的資料優勢，對去噪窗口進行更為精細的劃分，對低視速度的線性噪聲進行有效地壓制，進一步提高近偏移距道集信噪比，為后期有效的偏移成像迭代奠定基礎。

圖5 20 m道距下不同接收方式單炮記錄對比圖

4）采用多域（炮域、檢波點域、OVT域等）、分頻、分步等精細壓噪手段，逐步對噪聲進行壓制，避免全單炮噪聲的“一刀切”，以保守態度對復雜的噪聲進行逐步壓制。相對于常規處理技術，重點強調了炮檢距向量片（OVT）域噪聲衰減技術。OVT域是衍生于十字排列域上的新處理域，OVT域道集包含了炮檢距和方位角信息，OVT域去噪可以較好地進行保幅去噪和振幅補償[9-10]。

通過精細的噪聲壓制，較強的面波、近地表散射干擾、多次折射等干擾得到有效壓制，近道“三角帶”內的有效信息得到一定程度恢復，為后期處理打下良好基礎（圖6）。

圖6 區內保真噪聲壓制效果圖

2.3 起伏地表疊前深度偏移處理技術

2.3.1 地表小圓滑面建立

在地表起伏較大地區使用固定基準面疊前偏移時，先做靜校正。當固定基準面離地表距離太遠，靜校正就會產生較大的誤差，而且垂直校正也不符合波場傳播的規律，很容易造成波場失真。為減小靜校正對反射波時距曲線的畸變以及對速度分析和偏移歸位的影響，采用基于浮動基準面的靜校正高低頻分離技術，即：在靜校正量的計算過程中采用固定基準面，之后在每個CMP道集內對參與疊加的各道的靜校正量進行平均，作為CMP校正量（低頻），得到浮動基準面。浮動基準面疊前偏移能較好地改善偏移效果，但使用這種靜校正方案，射線追蹤路徑與實際傳播路徑仍會有較大的差異[11-12]。

針對上述情況，筆者提出了另一種靜校正實現的方法，即圓滑地表面靜校正。首先對高程進行平滑，獲得一個貼近地表的平滑面，將炮點、檢波點校正到該平滑面上，再從貼近地表的平滑面上校正到固定基準面上。使用這種靜校正方案，疊前偏移時射線追蹤路徑與實際傳播路徑較為貼近。

2.3.2 高陡地表偏前保真插值規則化技術

目前資料處理中普遍使用Kirchhoff彎曲射線疊前偏移技術，該技術成像要求數據采集應以地下介質的共反射點覆蓋次數均勻為準則。由于該區地震地質條件復雜，地表地形起伏劇烈，受地表條件限制，在構造主體區非常難保證正點率，炮點、檢波點往往偏離理論位置，覆蓋次數和偏移距分布極不均勻。疊前偏移距規則化技術能夠在一定程度上改善偏移距分布不規則造成的振幅失真狀況，從而彌補源自野外采集系統的數據缺陷。規則化方法的具體實施有偏移距插值、冗余偏移距剔除、方位角編輯和基于偏移距分布密度的加權等多種方式[13]。

近幾年新采用的匹配追蹤傅立葉插值數據規則化技術（五維插值技術）屬于疊前地震數據重建。該技術的計算量大，但規則化效果較好[14]。其基本思路是將非規則采樣的數據進行F—K變換，拾取第一次變換的最大K，再將其反變換到T—X域，將原始數據與第一次反變換的數據進行相減，所得的結果再次進行F—K變換，拾取這次最大的K，再將其進行反變換成T—X域，將原始數據與之相減，如此反復迭代，直至求取完所有的單頻波F—K譜。這樣每一個單頻波的F—K譜都是規則采樣的，反變換到T—X域，得到規則采樣的數據，完成插值功能。

山地資料處理中，偏前插值規則化處理是保證繞射收斂能量均勻的有效手段，通過點、線、偏移距、方位角、縱向時間五個維度的數據搜索統計，對物理點的偏離、數據空洞等進行相對保真的規則化處理（圖7），亦對隨機噪聲有較好的壓制作用，有效地提高偏前道集質量，更利于疊前偏移成像。

2.3.3 數據驅動的一體化速度模型建立和更新

復雜構造的可靠成像，疊前深度偏移是較為有效的手段，因為它能適應速度的縱橫向變化，在速度精度有保障的條件下能獲得較為合理的成像，消除時間域成像的構造假象。在該區的疊前深度偏移處理中，面臨著鉆井/測井資料缺乏、淺層近道信噪比極低等條件限制，常規的速度建模及更新方式難以獲取相對可靠的成像速度以實現有效的成像迭代收斂。因此，結合高精度表層反演速度成果、鄰區鉆測井成果、綜合地質建模等技術手段，建立合理的初始偏移速度模型，以反射層析法進行成像迭代，在數據驅動的前提下，對區域低頻速度趨勢進行整體把控，避免成像收斂失效，是該區復雜條件下進行疊前深度偏移成像的有效途徑。

初始速度模型建立時，利用疊前時間偏移剖面進行層位解釋，獲得研究區內的地質構造信息，建立合理的構造模型。同時收集鉆井、測井和VSP等資料，獲得各層位的速度范圍和變化規律，建立初始速度模型[15]。結合高精度表層反演，將表層反演淺層速度模型與得到的初始速度模型融合，獲得更精確的初始速度模型。在速度模型的精細調整上，通過處理、解釋一體化結合，在地質認識和已知井約束下，采用網格層析方法，通過疊前深度偏移與基于網格的層析成像速度迭代，在數據驅動的前提下，對區域速度趨勢進行整體把控，使得最終的速度模型能最大限度地逼近地下介質的速度，得到比較準確的深度域層速度場。從疊前深度偏移效果對比可見，從淺層對速度模型進行精細調整后，疊前深度偏移成像品質得到了較大提高（圖8）。

圖7 五維插值前、后觀測系統對比圖

3 應用效果

3.1 資料品質得到了顯著提升

通過新一輪地震采集、處理攻關，地震資料品質較二維地震老資料品質有質地提升。從吉迪克組膏鹽巖頂界面、白堊系頂界面標志層清晰度、同相軸連續性、斷點清晰度、偏移歸位等方面，新成果都具有比較大的改進（圖9）。這為全區構造模式建立及圈閉落實奠定了堅實的基礎。

3.2 確立構造模式

對比新老剖面構造解釋方案（圖9）發現，老成果中秋構造模式化解釋較嚴重，只能定性表明構造存在，但圈閉形態、大小、閉合度等構造要素難以落實。其構造模式認為研究區僅發育受F1號斷層控制的斷背斜——東秋構造，背斜較為完整；其下盤發育潛伏背斜。但新成果波組特征非常清楚，構造關系明確，表現為白堊系及其下伏地層以基底卷入式形變，并沿吉迪克組、庫姆格列木群膏鹽層或膏泥層頂板滑脫。F1號斷層上盤發育中秋、東秋構造，其下盤主要發育斷塊構造。

圖8 淺層速度模型嵌入層析表層模型前、后疊前深度剖面對比圖

圖9 新、老剖面構造解釋方案對比圖

3.3 落實構造細節

通過新地震資料的應用，結合東側二維老資料，進一步落實了研究區構造，明確了其構造特征。新、老成果在構造格局上具有較好的一致性，但新成果構造關系更加清楚、斷層更加發育?？刂茦嬙旄窬值?條斷層在新老成果上都存在，但構造關系卻發生了較大變化。主要體現在以下3個方面。

1）落實中秋①構造。中秋①構造雖然在老成果上也存在，但它發育在F1號斷層下盤，新成果則發育在F1斷層上盤（圖9），代表的構造特征完全不一樣。新解釋的中秋①構造為原東秋⑧構造西段的具體細化（圖10）。圈閉類型為背斜圈閉，閉合高度為300 m，圈閉面積為20 km2。

2）重新解釋東秋⑧構造。老成果的東秋⑧構造被主體小斷層切割，整體為一個背斜構造，新成果解釋的斷層更加清晰，筆者將其命名為東秋⑩構造。同時，新成果表明東秋8井不在東秋⑧構造高點位置，該井鉆井位置偏低，沒打到構造高點。這比較合理地解釋了東秋8井白堊系產水的原因（圖10）。新成果解釋的東秋8構造閉合高度為400 m，圈閉面積為22.8 km2；東秋⑩構造閉合高度為1 150 m，圈閉面積為36 km2。

圖10 新、老構造成果對比圖

3）落實5個圈閉總面積為125 km2。在以上認識基礎上，在東秋8三維區范圍內落實了中秋①、東秋⑧、東秋⑩等5個圈閉（圖10），總面積為125 km2。其中中秋①構造為背斜圈閉，地震剖面特征清晰，圈閉可靠度高，具有風險勘探價值。

3.4 勘探效果

基于新的三維地震解釋成果，論證部署了中秋1井風險井。該井經實鉆測試，在下白堊統巴什基奇克組獲日產天然氣33.44×104m3、日產油21.4 m3，取得了秋里塔格構造帶天然氣勘探重大突破，打開了該構造帶的勘探局面。尤其重要的是主要目的層井震相對誤差僅0.5%，說明了筆者研究形成的地震處理技術的實用性和解釋成果的可靠性。

3.5 勘探前景

利用筆者研究形成的地震構造處理技術在東秋8三維地震區內的勘探已取得了較好效果，且在800 km2的資料面積范圍內已落實圈閉面積125 km2。秋里塔格構造帶勘探面積為5 200 km2，還有廣闊的類似領域等待勘探、發現，勘探前景十分廣闊。另外，目前東秋段三維之外的構造有待進一步落實，西秋段整體地震資料品質較差，急需高品質地震資料確立構造模式、落實構造圈閉及成藏類型，為擴大中秋1井勘探成果奠定基礎。

4 結論

1）在高精度地震采集數據基礎上，針對山前帶復雜地表、地腹雙復雜構造，開展針對性的地震處理技術攻關，形成了山地高陡地區高精度綜合靜校正技術、低信噪比條件下的保真去噪技術和起伏地表疊前深度偏移成像技術系列，極大地提高了東秋8三維地震資料品質。

2）基于新的三維地震采集數據解釋成果，明確了該區構造模式：白堊系及其下伏地層以基底卷入式形變，并沿中新統吉迪克組、古新統—漸新統庫姆格列木群膏鹽層或膏泥層頂板滑脫，F1斷層上盤發育有中秋、東秋等構造帶，下盤發育斷塊構造。

3）基于新的三維地震解釋成果，落實了中秋①等5個圈閉特征，總面積為125 km2，其中中秋①構造的圈閉面積為20 km2，圈閉可靠度高，具有風險勘探價值。并基于新成果支撐了中秋1風險井的論證部署，該井在巴什基奇克組獲高產工業油氣流，取得了秋里塔格構造帶天然氣勘探重大突破，打開了該構造帶的勘探局面。實鉆表明該井主要目的層井震相對誤差僅0.5%，驗證了筆者研究形成的構造解釋技術的實用性和成果的可靠性。

4）秋里塔格構造帶勘探面積大，還有廣闊的勘探區域的構造特征、圈閉規模有待落實，勘探潛力巨大，筆者研究形成的構造解釋技術后續推廣應用前景廣闊。