文章推荐！地震反射数据Q值估计及其在油气勘探中的应用

本周为大家推荐《地质力学学报》2022年4期文章。此次推送的是张浩等作者的《地震反射数据Q值估计及其在油气勘探中的应用》。

作者：张浩, 付昌, 满红霞, 陈程, 方欣欣, 李宗星

摘要：油气地震勘探中，地震波在实际介质中传播时会产生明显的吸收衰减现象，导致地震信号中的主频向低频移动，频带宽度变窄，相位发生畸变，制约了地震勘探识别薄层的分辨能力。为了获得更高分辨率的地震成像，文章介绍了一种在地震反射数据成像域进行Q值估计建模的方法与流程，并利用估计出的Q值通过偏移成像对数据进行衰减补偿，实现高分辨率成像。该方法在时间域引入等效Q值的概念，首先在初步黏弹性时间偏移成像域的时窗内，通过数据在时窗内的补偿效果来确定时间域的等效Q值参数，接着通过在深度域层速度上计算成像射线获得时深转换关系，进而对转换到时间域层Q值的等效参数进行时深转换，完成最终深度域Q值建模，最后将该关键参数作为黏弹性叠前深度偏移的输入，进行复杂构造的黏弹性补偿成像。同时使用中国东部某实际地震数据来验证方法的有效性，验证结果表明发展的流程和方法可较好实现深度域负责构造Q值建模和成像域补偿，实现复杂构造高分辨成像。

关键词：黏弹性介质；Q值；吸收衰减补偿；时深转换；高分辨率成像

图件及说明

图 1 中国东部某工区经常规处理后的地震炮集数据

实验数据来自中国东部某勘探区块，该区域有稳定的沉积层，深部有古火山构造。经过时间域常规处理后，偏移成像输入的典型炮集数据如图 1所示。

图 2 实际数据偏移与Q值建模流程

文中建模思路将以黏弹性叠前时间偏移(Zhang et al., 2013)和等效Q值理论为基础进行发展。将在该方法中建立的时间域等效Q值场，通过反演得到迪克斯(Dix)域与成像点一一对应的时间域速度场，然后通过在经速度建模后较准确的深度域层速度场上计算成像射线，从而得到时深关系，将时间域等效Q值场经过处理最终变换到深度域，从而得到深度域非均匀等效Q值模型。进而利用深度域速度和该Q值场通过叠前深度偏移算法进行补偿吸收衰减的深度域成像，建模流程如图 2所示。

图 3 实际数据深度域层速度与成像射线

图 4 空间位置转换函数X(x0，t0)与Z(x0，t0)

数据经时间域处理，深度速度建模后的深度域速度场如图 3所示，速度变化范围为2000~6000 m/s。用该深度域速度计算成像射线，将其与速度叠合显示，可以看出该成像射线覆盖较均匀。该速度参数既是成像的关键参数，也是深度域Q值建模时深关系的来源。通过在计算成像射线的过程中进一步求解射线方程得到时深转换的空间位置变化函数X(x0，t0), Z(x0，t0)，如图 4所示，即时间域属性，找到对应的时间域位置坐标(x0，t0)，即可由这两个变化矩阵转换到深度域，完成时深转换。

图 5 时间域Q-PSTM剖面上选取Q值过程

获得时深转换关系后，下面具体讨论一下被转换的对象文章推荐！地震反射数据Q值估计及其在油气勘探中的应用，即初始Q值场的变化过程。首先在时间域，通过叠前数据反Q滤波，确定Q值的取值范围。生成若干对应不同Q值的Q补偿时间偏移成像剖面、针对这些成像剖面，选取一组确定Q值的窗口，如图 5所示；在每个成像剖面上选取3~6个近似等间距的CDP点，在每个CDP位置，沿时间深度选取4~6个确定Q值的二维窗口；在每个窗口，计算不同Q值对应的、所有偏移距叠加的成像剖面在该窗口内的叠加频谱，观察频谱的包络是否存在高频部分随1/Q增加而增加的趋势，若该趋势不明显，需移动窗口的位置和调整窗口的大小；最终在每个成像剖面上，窗口里生成一系列Q值获得时间域等效Q值，初始的Q值模型是在时间域的窗口内估计得到的，所以这时在时间域Q值只有窗口内局部有值，因此需要采用插值方法将空间里其他空缺部分的Q值插值出来，在边界附近的点，则用直接延拓的方法推到边界上。这一拾取过程如图 5所示。

图 6 Q值建模过程中的变化情况

以上时间域Q值拾取过程最终获得了时间域的等效Q值(Qeff)，这一参数是时间域补偿吸收衰减叠前时间偏移的关键参数，对该实际数据进行分窗口拾取，最终提取的时间域等效Q值如图 6a所示。进一步从该时间域等效参数出发，逐步获得最终的深度域参数。

图 7 补偿吸收衰减的Q叠前深度偏移成像结果

图 8 常规叠前深度偏移成像结果

图 9 未补偿吸收衰减与补偿后的成像结果对比

图 10 未补偿吸收衰减与补偿后的成像结果频谱对比

有了准确的深度域层速度和较好的深度域层Q值场后，将这两个参数分别做补偿吸收衰减的叠前深度偏移(Q-PSDM)和常规叠前深度偏移(PSDM)。Q深度偏移的结果如图 7所示，对比该结果和常规深度偏移结果(图 8)可以看到地震资料叠前时间偏移处理技术研讨会文集，Q深度偏移结果分辨率比常规的高地震资料叠前时间偏移处理技术研讨会文集，而且相位得到校正，构造的关系和细节更突出，火山内幕也更为清晰。为了更清晰地展示结果对比，选取火山口区域进行了局部放大对比(图 9)。同时对窗口内数据进行频谱分析(图 10)，红色表示常规偏移结果，蓝色表示Q深度偏移结果，对比显示在-25 dB处，主频提高15 Hz左右。

文章结论：黏弹性介质吸收衰减补偿成像，是地震成像研究的前沿领域。文章针对传统Q值估计方法不能较好估计复杂介质中，特别是深度域中非均匀Q值场展开，发展了一整套从地震反射成像数据中拾取Q值的新流程，同时克服了常规方法拾取Q值时所面对的薄层调谐带来的不利影响。该套流程可以与现有的常规数据处理流程很好地相结合，适合在实际应用层面上推广，估计出的Q值场不再是简单背景场，而是在深度方向可以连续变化，横向上弱变化的非均匀场。同时文中所述方法是时间域方法的拓展，是一种能够处理复杂构造并能够对地层吸收效应进行补偿的数据处理流程。由于文中应用的方法可以建立深度域非均匀Q值场，配合黏弹性叠前深度偏移成像手段进行补偿吸收衰减的叠前深度成像地震资料叠前时间偏移处理技术研讨会文集，这样更准确地考虑了地震波在吸收衰减介质中的实际传播路径。它通过对相位和振幅的单独控制来补偿衰减损失，恢复传播过程中被衰减的高频分量，并且能够处理局部剧烈变化的Q值场，从而获得更高的成像分辨率。这对于解决勘探开发面临的地震成像问题而言，具有重要意义。下一步工作将开展基于深度学习的Q值反演方法研究，以期能更加智能地使用数据驱动的方式解决深度域Q值建模的难题。

第一作者简介：张浩(1983—)文章推荐！地震反射数据Q值估计及其在油气勘探中的应用，男，博士，副研究员，研究方向为地震成像与智能数据处理应用。E-mail：zhhao@cags.ac.cn

引用格式：张浩, 付昌, 满红霞, 等, 2022. 地震反射数据Q值估计及其在油气勘探中的应用. 地质力学学报, 28 (4): 550-560. DOI:

10.12090/j.issn.1006-6616.2021154

ZHANG Hao, FU Chang, MAN Hongxia, et al., 2022. Q estimation of seismic reflection data and its application in oil and gas exploration. Journal of Geomechanics, 28 (4): 550-560. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2021154