準噶爾盆地復雜山地區分方位地震處理關鍵技術及應用

王晨　羅勇　冷雪梅　張欣吉　郭琪　彭玉林

摘? ?要：準噶爾盆地南緣山前沖斷帶是我國西部重要的油氣勘探領域，構造復雜，逆沖斷裂發育特征為油氣勘探帶來巨大挑戰。隨“兩寬一高”資料的普及，全方位處理模式愈發難以滿足深層精細勘探的需求。本文以安集海背斜為例，對下組合方位各向異性問題，提出一套完整的分方位處理流程，包括分方位速度分析、分方位全局尋優剩余靜校正、OVT域疊前時間偏移及加權疊加技術。這些技術的應用有效地改善了該地區斷點斷裂不清晰和構造樣式存在多解性的問題，具一定生產推廣價值。

關鍵詞：方位各向異性；分方位處理；OVT域偏移；全局尋優剩余靜校正；復雜山地

近年來隨著“兩寬一高”技術的推廣，針對寬方位數據，尤其是方位各向異性的處理引起了業界廣泛關注。

寬方位地震資料攜帶豐富的方位角信息，對識別裂縫、提高裂縫性儲層勘探精度具有重要意義，因此眾多學者對此展開研究[1-3]。初海紅研究了非剛性匹配時差校正技術，消除了不同沉積時期的方位各向異性時差[4]；宋利虎等人引入基于路徑積分疊加原理的校正方法，實現了剩余時差自動校正，提高了海量資料分方位速度拾取的效率和精度[5]；白英哲等人提出一種方位各向異性建模成像技術，通過匹配道集上的方位時差，實現多方位同向疊加[6]。

以往研究多是針對單項問題[7，8]，本文在此基礎上提出一套針對準噶爾盆地復雜山地區的方位各向異性處理方案，首先通過分方位速度分析和分方位剩余靜校正迭代方式獲取準確速度及剩余靜校正量；進而通過OVT域偏移使各方位數據準確成像；最后，基于波形和能量相似性對不同方位數據加權疊加，解決不同方位成像相互干擾的問題。該技術已在準噶爾盆地南緣安集海地區應用，能夠較好的解決復雜山地區方位各向異性對成像的影響。

1? 研究區概況

安集海背斜構造上位于南緣沖斷帶烏奎背斜帶西部，地表以農田、戈壁為主，中部山體出露，地勢起伏較大，背斜南北兩翼為巨厚黃土和礫石堆積區，地表條件復雜[9，10]。

背斜發育上下兩套組合：中上組合中部平緩，南北兩翼高陡、斷裂發育，鉆遇東溝組傾角達50°～60°；下組合相對寬緩。

該地區經多次處理，下組合偏移畫弧現象依然嚴重，侏羅系內部層位對應關系差，構造及斷裂特征難以準確落實（圖1）；中組合東溝組、下組合清水河組及西山窯組實鉆分層與設計誤差較大。

2? 分方位處理技術應用

2.1? 資料各向異性分析

安集海背斜下組合方位各向異性尤為突出，不同方位角資料在速度、時差、頻率等方面均見明顯差異。從圖2-a可看出，背斜下組合位置（點號1 000～1 450范圍）同相軸存在明顯錯亂；從圖2-b可看出，不同方位的反射特征不一致，左右兩個框內同相軸存在明顯時差；對比不同數據的速度譜，可見左側框內數據速度更高。

2.2? 分方位處理流程

全方位處理難以解決不同方位上的屬性差異，尤其是地震波在不同方向的傳播速度差異，全方位速度分析精度不夠。因此針對安集海這類方位各向異性嚴重的復雜山地區，采用分方位處理方式十分必要（圖3）。

分方位處理的關鍵在于扇區劃分，既要確保各扇區偏移距和覆蓋次數的均勻性，同時要合理規劃扇區數量。據頻率、能量和時差在不同方位的差異性，將數據平均劃分為6個扇區，以正北方向為0度，分別對各扇區進行處理（表1）。

2.3? 分方位處理技術應用

2.3.1? 動、靜校正迭代

在常規超道集基礎上進行改進，在線、點方向外引入了偏移距，從3個方向綜合疊加，使速度譜能量團更為聚焦，有利于速度分析。

進而采用模擬退火算法與蒙特卡羅準則相結合的全局尋優非線性剩余靜校正[14]。首先，對所有炮點和檢波點應用隨機靜校正量；在此基礎上，通過基于地表一致性的目標函數進行靜校正質控：如果效果改善，則采用該靜校正量；如果效果變差，則以一定概率應用新的靜校正量；最后，當兩次模擬之間無能量變化時，終止計算。從圖4可看出，分方位處理后的剖面南翼陡傾角刻畫更加清晰，邊界處同相軸更加連續。

實際生產中，計算效率非常重要。因此在隨機模擬時可約束靜校正量來提高計算效率，同時避免產生異常值。分別將靜校正量最大值限定為20 ms、40 ms、60 ms、100 ms。單個扇區的計算時間分別為19小時33分、20小時48分、21小時5分、22小時1分，從圖5可看出，60 ms時，成像效果最好，繼續增大反而延長計算時間。

2.3.2? OVT域疊前時間偏移

OVT域疊前時間偏移成像引入方位角信息[15，16]，最關鍵的一步就是OVT面元劃分，以往面元劃分方法偏移距范圍過大，每個面元的數值范圍仍有差異。本工區以方位角間隔20°、偏移距間隔100 m，將數據劃分為1 783個面元，確保偏移結果不受各向異性影響，同時又能滿足后續對各向異性研究的需求（圖6）。

劃分面元后，再將數據抽到OVT域，按所分扇區分方位進行偏移，OVT域偏移較常規偏移資料相帶邊界更清楚，能更好地保存方位各向異性信息，用于后續裂縫預測。從圖7中可看出，OVT域偏移成像效果更好，背斜南翼陡傾角刻畫更為清晰，下組合軸部畫弧現象有所改善，同相軸連續性更好，本文面元劃分方式較老方法成像效果改善明顯。

2.3.3? 加權疊加

實際處理中不能無限細分方位，仍有部分方位數據同相軸未拉平，當數據混合后，道集上仍表現為同相軸錯斷，影響偏移成像效果。從圖8可看出，左側為疊加剖面，選取方位各向異性明顯的CMP點（黑線處），可見道集下組合偏移距約3 000 m，兩側反射特征不一致，中上組合無此現象。

對這一問題，以往采用方位各向異性校正或匹配濾波等方式拉平道集，忽略能量和頻率上的差異會影響資料的保真度。本文在疊加前利用權重分配合理優選數據，進而提高成像精度。首先，選取優勢方位數據建立模型道，本工區斷裂系統走向主要為EW向，SN向數據受方位各向異性影響相對較小，因此選擇SN向數據為模型道。其次，選取目的層時窗，通過計算不同方位數據與模型道的互相關確定波形相似性；通過歐式距離公式計算各點振幅差的平方和[17-20]，衡量不同方位數據與模型道在能量方面的相似性；最后，據波形相似性建立加權系數場。

波形相似性加權疊加，利用振幅趨勢相關的相似性計算，即振幅為：

[θ]為與道相關的參數，[a]，[b]和[c]是多項式系數，可通過最小二乘擬合得到，如下：

確定了這3個系數后即可得到描述幅值變化的擬合曲線。與震源機制反演進行極性校正的方法類似，我們使用最小二乘擬合曲線校正原始振幅的極性，如下：

[Ai]是極性校正后的振幅函數。對極性校正后的幅值采用相似性加權疊加算法構建關于震源位置和發震時刻的成像函數：

成像函數是包含震源發震時刻和空間位置的四維數組，拾取該函數的峰值可得到震源位置和發震時刻。

從圖9可看出，加權疊加對下組合偏移畫弧現象有明顯改善，消除畫弧后同相軸更加聚焦且連續，構造特征更為清晰。

2.4? 應用效果

從（圖10）中可看出，該技術處理后，相較于常規偏移方式，分方位偏移后的剖面既保持了構造的振幅響應特征，同時偏移畫弧現象得到解決，同相軸更加連續，下組合成像效果改善明顯，西山窯組、八道灣組反射特征更清晰，降低了資料多解性。

應用前構造兩翼高陡構造及斷裂夾片成像較差，應用后地震成像品質大幅改善，構造兩翼高陡構造及淺層地震成像品質明顯提高，下組合成像效果更符合當前地質認識，與井的吻合程度較好。

3? 結論

本文以實際生產項目為依托，對方位各向異性引起的成像問題提出了一套適用于準噶爾盆地南緣復雜山地地區的分方位處理技術，通過分方位速度分析、分方位全局尋優剩余靜校正、OVT域疊前時間偏移及加權疊加技術，有效改善了該地區斷點斷裂不清晰、構造樣式存在多解性的問題，具備一定生產推廣價值。

（1） 全局尋優算法計算量大，尤其是對于當前主流的寬方位海量數據，計算時間長。因此在模擬時需將靜校正量約束在合理范圍內來提高計算效率，同時能避免產生異常值。

（2） 面元的劃分對OVT域偏移至關重要。以往據炮、檢線距劃分的OVT面元在偏移距方面難以滿足各向異性處理需求。而通過方位角及偏移距范圍劃分面元能取得更好的偏移成像效果。

（3） 本文針對準噶爾盆地南緣復雜山地構造中存在的方位各向異性問題，提出了一套行之有效的處理方案，并對過程中的關鍵點和遇到的一些問題提供了解決思路。

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Key Technology and Application of Azimuthal Seismic Processing in

Complex Mountain Area of the Junggar Basin

Wang Chen， Luo Yong， Leng Xuemei， Zhang Xinji， Guo Qi， Peng Yulin

（Geophysical Research Center，Research Institute of Exploration and Development，

Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Urumqi，Xinjiang 830013，China）

Abstract： The piedmont thrust belt in the southern margin of the Junggar Basin has long been an important oil and gas exploration area in western China. However， its complex structure and the characteristics of thrust fault development also bring great challenges to oil and gas exploration. Especially with the popularization of “two width and one height” data， the omni-directional processing mode is increasingly difficult to meet the needs of deep fine exploration. Therefore， taking the Anjihai anticline as an example， this paper proposes a complete set of azimuth processing flow to solve the problem of combined azimuth anisotropy under it. It includes azimuthal velocity analysis， azimuthal global optimization residual static correction， OVT domain prestack time migration and weighted stacking technology. The application of these technologies has effectively improved the problems of unclear breakpoint faults and multi-solution of structural styles in this area， and has certain production and popularization value.

Key words： Azimuthal anisotropy; Azimuth processing; OVT domain migration method; Global optimization residual static correction; Complex mountain

收稿日期：2023-08-25；修訂日期：2023-10-26

第一作者簡介：王晨（1994-），男，黑龍江齊齊哈爾人，工程師，碩士，2019年畢業于東北石油大學地球探測與信息技術專業，現主要從事地震采集和地震資料處理方法研究工作；E-mail： 120087322@qq.com