Q 偏移技术在三河次凹地震资料处理中的应用研究

吴千万，庞全康，管文华，侯海水

（1.中国石化江苏油田分公司物探研究院，江苏南京210046；2.中国石油东方地球物理公司采集中心，河北涿州072751）

苏北盆地金湖凹陷三河次凹在戴南组沉积时期，三河内斜坡为三角洲前缘亚相与湖泊相过渡的地区，砂岩横向变化剧烈，是隐蔽圈闭发育有利地区。三河中坡带钻探针对E2d13砂体上倾尖灭、E2d1+2断层-岩性圈闭的GX29 井，未取得成功。在高部位侧钻GX29A 井，E2d13试获17 t/d 的高产油流。分析认为，G29 块为典型的戴一段砂岩上倾尖灭型油藏。但地震资料上三河次凹戴南组目的层有效频带偏窄，为10～40 Hz；主频低，在20 Hz 左右；分辨率低，砂体尖灭点难识别。因此在三河次凹地震资料处理中，拓展频宽、提高主频，提高地震数据的分辨率显得尤为重要。

从测井曲线上看，戴一段（E2d1）底与下覆的阜宁组（E1f）地层为不整合接触，存在着明显的速度突变，产生了较强的吸收衰减作用（图1），并导致信号的强度和频带宽度损失，造成戴一段底地震成像分辨率低，砂体的识别和预测精度差［1-3］。本文针对戴一段底的资料特点，应用Q 偏移处理技术来补偿由于地层的吸收效应引起的频率和振幅的损失，从而改善戴一段底部地层的分辨率，提高对岩性油藏的识别。实际资料的应用效果证明了该技术的实用性和有效性。

图1 H3井测井曲线

1 Q偏移处理技术

Q 偏移处理技术是基于保幅的Kirchhoff叠前深度偏移的地震成像方法，其特点是在偏移过程中考虑了沿不同传播路径的地震波吸收衰减，从能量和频率等方面对地层的吸收衰减进行补偿［4-5］。这种补偿效果较常规的反Q 滤波补偿效果更加准确，有效提高偏移后地震信息的分辨率和保真度，满足属性反演和储层预测的需要，为岩性识别和油气检测提供可靠的数据基础。

Q偏移处理主要有三个步骤：

利用偏移前数据，进行振幅衰减分析，得到时间域有效Q场；

有效Q 场除以时间得到衰减旅行时，利用吸收衰减旅行时进行层析反演，得到最终1/Q值场；

在叠前深度偏移中加入1/Q 值场，在偏移中实现地层吸收的准确补偿。

1.1 有效Q场的求取

地震波在地层中的传播除了弹性衰减之外，还有非弹性衰减，一般认为非弹性衰减就是与地层品质因子Q 相关的衰减。Q 值越小，对地震波的频率越高，吸收衰减作用越明显。大地对地震波的吸收衰减作用后，Q 值随振幅谱呈指数衰减的关系［6］，因此传播过程中地震子波的振幅谱可以表示为：

式（1）中，f为频率，Hz；t为时间，ms；B（f，t）为时间t时刻的地震子波振幅谱；A（t）为一个与频率无关的量；B（f，t0）为t0时刻的地震子波振幅谱，那么就可以通过相邻窗口的振幅谱推导出地层间的品质因子，这就是谱比法，其表达式为：

式（3）中nqs 为Q 场的采样数，tqi为分析时窗的中心时间，ms；Qstarttime为起始时间，ms；Qtimes为Q 场采样率，ms。

在实现上，有效Q 场的建立对叠前偏移数据进行分频振幅分析，确定振幅衰减较为严重的频带范围，在该频带范围内计算出有效Q 场，该Q 场即为Q层析反演的初始Q场。

1.2 Q层析反演

Q 层析反演是基于衰减旅行时的反演，它是根据初始Q 场对衰减旅行时进行层析迭代，构建地下空间-深度变化的1/Q 模型。由于初始Q 场精度较低，无法反映实际数据的真实衰减特性，必须根据初始Q 场计算地震波的衰减旅行时，利用偏移后CRP 道集拾取得到剩余残差Δt，与吸收衰减旅行时一起组成吸收旅行时层析方程，通过类似速度层析反演的方法，得到最终Q 值属性体［7］。其射线的线性反演方程如下：

式（4）中，Δt 为反转过的衰减旅行时；t 为由射线追踪得到的运动学旅行时，ms。

1.3 Q叠前深度偏移

Q 偏移是一种基于射线追踪理论的偏移方法，通过Q 层析获得空变Q 场，在波的传播过程中根据传播路径和传播时间进行衰减补偿，从而达到补偿振幅、恢复频率和校正相位的目的［8］。

由声波速度场和Q 场构造的复波速可以表示为：

其中，c0（x）是声波速度场，m/s；Q（x）是代表吸收衰减的品质因子场；w0是参考频率，Hz；复走时可通过式（7）计算，即：

其中，T（x）是声波介质中以速度c0（x）求得的走时，ms；T’（x）为吸收振幅的补偿项。式（7）中的第二项包含对吸收衰减振幅损失的补偿，第三项校正由吸收衰减造成的相位变化。

2 实际应用效果

在实际处理中，首先将三河高精度三维的共偏移距道集估算有效Q 值场，图2 为不同偏移距的有效Q 值场。从图上可以看出，在相同位置，不同偏移距数据估算的有效Q 场差异较大，说明地震波的传播路径对地震波的吸收效应影响很大，同时初始有效Q 场是一个大尺度的Q 场，不能准确反映地下衰减特征。

图2 不同偏移距数据估算有效Q场

然后利用叠前深度偏移的速度场、剩余曲率拾取文件以及地层倾角场文件进行Q-Diff 和Ztomo 处理，获得更新后的1/Q 值场数据，并在Petrel 中对初始1/Q 值场进行更新。图3 为更新后1/Q 场inline 和xline 方向上的展示图。从图上可以看出，三河次凹戴南组戴一段和阜宁组地层的1/Q 值偏高，即Q 值较小，也就意味着三河次凹戴南组戴一段和阜宁组地层具有较强的地层吸收效应，与声波测井数据显示的规律一致，也和剖面上戴一段和阜宁组地层呈现低频的特点一致。

图3 1/Q值场更新后属性体剖面

最后将更新后的1/Q 值场及速度场，在叠前深度偏移中应用。图4为Q 叠前深度偏移与常规叠前深度偏移的地震剖面的对比图，从图上可以看出地震资料的频宽从7～43 Hz 拓展到8～47 Hz，主频从18 Hz 左右提高到26 Hz，对三河高精度三维数据体实现了较为精确的吸收补偿，使地层的振幅信息更准确地反应出岩性变化特征。

图4 常规叠前深度偏移与Q叠前深度偏移剖面对比

3 结论

通过Q 偏移技术在三河次凹中的实际应用，形成了一套行之有效的Q 偏移方法，获得了较好的处理效果，并取得了以下认识:

（1）等效Q 场的求取是基于叠前道集数据，因此在前期预处理中，一定要注重保幅保真处理，提高初始Q场的准确性，改善后续Q层析结果的精度；

（2）Q 层析技术是利用基于射线层析方法迭代获得空变的Q 场，可利用地层倾角、方位角等信息对反演结果进行约束，使该Q 场较常规的Q 场求取方法更加准确，与地层地质信息更加吻合，对地层吸收衰减的补偿效果也更好；

（3）Q 偏移方法，改善了戴一段地震成像质量，不仅目的层的主频得到提高，而且戴一段砂体的识别精度也得到改善，在相似地区地震资料处理中具有较好的应用前景。