寬方位數據的炮檢距向量片域處理及偏移道集校平方法袁剛;王西文;雍運動;趙萬金【摘要】炮檢距向量片(offsetvectortile,OVT)是一種新穎的疊前數據編排方式，當地震數據分選到OVT域后,地震資料的各種屬性特征表現(xiàn)得更加明顯，充分利用這些特征，可以改善噪聲壓制、振幅均衡、數據規(guī)則化等各種處理過程的效果.OVT道集偏移后的CRP道集(CRPgatherafterOVTmigration,OVG)含有方位各向異性信息,同相軸隨觀測方位的變化而明顯起伏,典型表現(xiàn)形式是“蝸牛道”,可以用于方位各向異性研究?采用非剛性匹配(non-rigidmatching,NRM)技術能有效校平“蝸牛道”，改善成像效果，提高AVO分析精度?實際的寬方位資料處理結果表明，經過OVT域預處理和道集校平，其處理成果可以分析振幅隨傾角和方位角的變化(amplitudeversusangleandazimuth,AVAZ),進行分方位裂縫預測.OVT域處理是寬方位三維地震資料的一種有效的處理方法.期刊名稱】《石油物探》年(卷),期】2016(055)001【總頁數】7頁(P84-90)【關鍵詞】寬方位;OVT；偏移；“蝸牛道”；非剛性匹配【作者】袁剛;王西文;雍運動;趙萬金【作者單位】中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院西北分院,甘肅蘭州730020；中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院西北分院,甘肅蘭州730020；中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院西北分院,甘肅蘭州730020；中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院西北分院,甘肅蘭州730020【正文語種】中文【中圖分類】P631近年來,寬方位高密度地震技術在石油勘探中的應用越來越普遍,成為致密油氣藏、地層巖性油氣藏等復雜油氣勘探領域的關鍵技術方法之一,寬方位地震資料處理技術也因此成為國內外資料處理研究和試驗的熱點［1］。在各種寬方位地震資料處理技術中，炮檢距向量片(offsetvectortile,OVT)處理技術因為易于實現(xiàn)、使用靈活、效果優(yōu)良,逐漸發(fā)展成為工業(yè)界地震資料處理的主流方法之一。OVT的概念最早由VERMEER［2］和CARY［3］在研究寬方位數據觀測系統(tǒng)設計時提出的,STARR［4］第1次生成了OVT道集JENNER等⑸和WILLIAMS等［6］從中發(fā)現(xiàn)了這種方法在方位各向異性速度分析和研究地震振幅隨傾角、方位角變化特征(AVAZ)方面的價值。此后，國外開展了大量寬方位數據OVT域處理技術的系統(tǒng)研究CARY等［7］提出了OVT域數據規(guī)則化的方法,VERMEER［8-9］系統(tǒng)地論述了OVT采集、處理的一些基本問題,至此,寬方位數據在OVT域處理技術在理論上基本成型。近幾年OVT處理在國內逐漸引起重視。段文勝等［10-11］介紹了OVT的基本概念和數據處理概況,劉依謀等［12］在寬方位地震勘探技術新進展中介紹了OVT域處理技術。本文以實際寬方位地震數據為研究實例，介紹了OVT域道集抽取方法，展示了OVT偏移后的CRP道集(CRPgatherafterOVTmigration,OVG)“蝸牛道”現(xiàn)象，提出了用非剛性匹配(non-rigidmatching,NRM)技術校平“蝸牛道”的原理和實現(xiàn)過程，用實例展示了OVT域處理和OVG道集NRM校平技術在改善地震成像和疊前裂縫預測方面的應用效果。圖1a是中國東部某工區(qū)全方位三維數據的偏移距-方位角玫瑰圖，極坐標中極徑為偏移距，極角為方位角AB,A'B4道位于一個同心圓上，具有相同的偏移距，且A,BAB之間分別相差90。。傳統(tǒng)的Kirchhoff積分偏移方法在共偏移距道集上積分求解，意味著圖1a中的同心圓上的所有地震道將一起輸入積分方程，偏移輸出只包含偏移距信息,無方位角信息。如：4道中,A與A：B與B'之間由于炮檢波互換原理可以輸出同一道，而A與B兩道之間正交，如果存在方位各向異性，那么A,B兩道之間地震速度和旅行時有細微差異，且地震振幅不同,這就是AVAZ現(xiàn)象。依據AVAZ現(xiàn)象可以進行方位各向異性分析。實際上,我們在使用傳統(tǒng)的共偏移距積分求解時，沒有考慮A,B之間的方位各向異性問題，對具有相同偏移距的同心圓上所有地震道積分輸出了一個加權的結果,從而失去了方位各向異性信息,偏移后的CRP道集無法用于方位各向異性分析。OVT域偏移很好地解決了這一問題,OVT道集是一種有別于傳統(tǒng)的共炮點、共檢波點和共CMP點的新的三維地震疊前數據的編排方式，其實質是對每個CMP,依據偏移距和方位角，將地震數據進行細分編排成不同的OVT號，抽取不同CMP的具有相同OVT號的地震道就可以形成新的OVT道集。如：將圖1a中4個面元分別賦為OVT號則OVT號為A的地震道的偏移距范圍大約為1350~1400m,方位角大約為100。~110°。將三維工區(qū)內所有CMP位于A點位置的地震道抽取出來，重新排序，形成OVT道集，那么OVT片號為A的OVT道集內所有地震道偏移距都約為1350~1400m,方位角約為100。~110。。每個OVT道集從每個CMP中抽取了一道，因此每個OVT道集又是一個單次覆蓋的非零偏三維數據體,每道有相應的Inline和Xline線號,對應特定的物理位置。如果觀測系統(tǒng)規(guī)則，覆蓋次數均勻，那么OVT道集的個數將近似等于覆蓋次數。雖然根據CMP的偏移距-方位角玫瑰圖更易于理解和分析OVT,但在實際應用中,OVT號的定義和編排是在十字交叉排列上進行的。圖1b是圖1a的全方位數據的一個十字交叉排列,坐標原點是十字排列的中心,沿坐標軸方向,按炮線距和接收線距的一半距離將十字交叉排列劃分成小面元，每個面元稱為一個OVT片片內的數字是對應的OVT片號。顯然，每個OVT片的中心到坐標原點的距離就是這個OVT片的近似偏移距，面元中心與坐標原點連線與y軸的夾角就是方位角。如果將所有十字交叉排列相同OVT片號的數據抽取出來，再按CMP號分選，就形成了一個OVT道集。圖1a中的A點，對應于圖1b中編號為41的OVT片，將全部三維數據中，每個十字排列上所有編號為41的OVT片抽取出來，再按Inline和刈ne排序，就形成如圖1c所示的OVT道集，圖中的黃色箭頭即為每道的方位角。地震數據分選到OVT域形成OVT道集后，出現(xiàn)很多新的屬性特征[4],充分利用這些特征，可以用來進行壓制噪聲、均衡振幅、數據規(guī)則化等處理，從而改善OVT道集的質量，提高偏移效果。首先，一個OVT道集近似一個非零偏移距單次覆蓋數據，因此,一些只局限于疊后的去噪方法得到解放,如三維徑向預測濾波、三維隨機噪聲衰減、中值濾波等方法，可以直接應用于OVT道集，從而極大豐富了去噪手段。其次,OVT道集內的地震道具有相近的方位角和偏移距，噪聲的能量、頻率等屬性特征更加明顯，分布范圍比較固定，因而比較容易實現(xiàn)開時窗處理,且每個OVT道集信號都有基本已知的地質構造形態(tài)，信噪分離變得更易實現(xiàn)，因此OVT域壓制噪聲和振幅一致性處理效果都好于炮、檢、CMP域。此外，一個OVT道集基本覆蓋全三維工區(qū),每個道集內道數是傳統(tǒng)炮檢域道數的數十倍,隨著樣本數的增大,基于統(tǒng)計效應的各種隨機噪聲壓制方法，一般也能取得比傳統(tǒng)炮檢域更好的效果。與此同時,OVT道集上地震道的物理位置更易確定,容易實現(xiàn)分區(qū)處理,且地震振幅能滿足緩慢變化的假設,OVT片域的剩余振幅補償也是很好的選擇。疊前數據分選到OVT域后,可以采用各種傳統(tǒng)的共偏移距偏移方法進行偏移成像，包括時間偏移和深度偏移。對所有的OVT道集逐個進行偏移，獲得每個OVT道集的零偏移距成像道集，就完成了三維數據的OVT域體偏移，將OVG道集切除疊加后就形成了偏移疊加數據。與傳統(tǒng)的共偏移距偏移的差別在于,共偏移距偏移沒有考慮方位各向異性現(xiàn)象,將相同偏移距不同方位角的所有地震道組合在一起進行偏移,從而丟失了數據中包含的方位各向異性信息，而OVT域偏移，輸入偏移的每個OVT道集有特定的偏移距和方位角，每個OVT道集獨立偏移后，輸出的成像道集就是特定偏移距和方位角的地震響應,因此含有方位各向異性信息。圖2a為圖1工區(qū)數據的傳統(tǒng)的共偏移距偏移的CRP道集，圖2b為相同數據的OVG,兩種方法使用了相同的偏移速度,使用了偏移參數完全一樣的Kirchhoff積分法偏移。兩種方法得到的道集總體趨勢一致,但局部細節(jié)存在差異，如：①共偏移距偏移的CRP道集的偏移距基本等間隔,每個偏移距只有一道，而OVG的偏移距不等間隔相同偏移距內有多道不同方位角的道;②共偏移距偏移基本校平，而OVG在總體道集校平的趨勢下部分道集不平;③兩種方法輸出的CRP道集覆蓋次數在一般情況下也不相同,共偏移距偏移輸出覆蓋次數由用戶確定的偏移距分組情況確定,而OVT域偏移則近似等于疊加覆蓋次數。圖1b中的紅線為一條螺旋線,OVT片號沿螺旋線從小到大逐漸增大,螺旋線的每圈有相似的偏移距,螺旋線每旋轉一圈,方位角360°循環(huán)一次。圖2c是將圖2b的OVG按照圖1b螺旋線標示的OVT片號排列后的顯示，按這種方式顯示的道集稱為OVG螺旋道,通常稱為“蝸牛道”。在圖2c中,隨偏移距（粉色線）的臺階狀增大,方位角（綠色線）呈周期性變化，明顯可見“蝸牛道”沒有完全校平，仔細觀察A,A‘和A"3個不平的點，可見3點具有相同的方位角，即在不同偏移距段上，隨著方位角的循環(huán)往復,道集扭曲呈現(xiàn)規(guī)律性變化,在相似的方位角上扭曲趨勢一致。“蝸牛道”的周期性不平是方位各向異性的表現(xiàn)，說明了地震速度和T0反射時間與方位角相關。依據寬方位數據的OVG的這種特征研究地震各向異性，是OVT域偏移的主要用途之一。依據“蝸牛道”上T0反射時間隨方位角的變化特征,不僅可以計算出TTI各向異性參數,進行各向異性偏移以改善地震成像效果[5],還可以分析方位各向異性現(xiàn)象,以預測裂縫分布密度和走向[6,13-14],這是目前國際上OVT處理一個重要研究和應用的方向。由于方位各向異性的影響，即使使用準確的速度和適用的偏移方法,OVG也不能完全校平，這將對偏移疊加的成像效果和AVO反演造成很大的影響，校平OVG“蝸牛道"是OVT偏移必不可少的環(huán)節(jié)。在各種道集校平的方法中,NRM是目前較常用的一種［14］。該方法使用的是類似于照片拼接的圖形圖像處理技術。當要把兩張或多張照片拼接成一張寬畫幅照片時,在照片重疊區(qū),同一景物的兩張照片之間,盡管宏觀輪廓基本相近,但由于拍攝角度和拍攝時間存在細微差別,照片間存在形狀拉伸和色彩偏差,需要對照片重疊區(qū)進行匹配處理,以消除這種細微成像差異。校正方法是對同一景物的兩張照片的每個像素進行相關匹配,計算出兩張照片間的成像形態(tài)差異,選取其中的一張照片作為參考和標準,將另外一張照片的形狀進行拉伸,色彩進行校正,使兩張照片實現(xiàn)完全拼接。OVG校平原理與此類似。每個OVT道集有特定的OVT號，也有特定的方位角和偏移距，近似于一個單次覆蓋剖面,相當于是對地質體的一次拍攝,偏移數據刻畫的地質形態(tài)就是照片的景物輪廓,地震振幅值相當于照片的色彩像素值。照片拼接需要校正由于拍攝角度差異造成的光學成像誤差,達到在不同拍攝角度使同一景物成像一樣的目的，而NRM則要校正不同OVT號間由于觀測方位角和偏移距差異造成的地震各向異性成像差異，達到在不同OVT號之間獲得相同地質結構的目的。NRM的實現(xiàn)過程如下。對OVG按CMP號分選，切除遠偏移距動校畸變帶，去除多次波后疊加，將疊加數據作為NRM的參考數據滲考數據中的振幅看成三維像素，記為Sref(x,y,乙T)(變量x,y,z表示空間坐標,T表示兩塊采集數據之間的時移)。對某個OVT號的OVG單次覆蓋偏移數據,每個振幅值的三維像素記為S(x,y,z,T),與Sref(x,y,z,T)進行比較,搜索出Sref(x,y,z,T)中的每個樣點在S(x,y,z,T)中對應的位置，計算出位移場d(x,y,z,T),位移場表征了由S(x,y,z,T)經過怎樣的拉伸變形得到Sref(x,y,z,T)。最嚴格的搜索和計算位移場過程應該在x和y方向同時進行，但為簡單起見,并減少運算量，目前一般只局限于Inline剖面，忽略了刈ne,位移場d表示為：如果位移場不是樣點的整數倍時,可以通過線性插值得到,圖3a是圖2b的道集所在的Inline線的位移場。對位移場進行編輯,刪除不正常的高頻變化。位移場估算時應用了一種多解梯度技術,位移場只是計算了兩個數據體之間像素的位置差異,有位移場相鄰像素間差異不大的假設條件,如果差異較大,則需要進行編輯。數據處理中各種方法都可以用來編輯,比如平滑、大振幅剔除等。最常用的方法是低通濾波和中值濾波等。圖3b是圖3a位移場經過編輯后得到的可直接應用的位移場。利用經過步驟3)優(yōu)化后的位移場，對OVG數據的所有樣點進行校正。校正前、后的樣點值滿足：式中:S(x,y,z,T)和Sm(x,y,z,T)分別表示校正前、后的數據，可知，校正過程僅僅是對地震樣點位置的移動。逐一對所有OVT號的OVG單次覆蓋數據重復步驟1)至步驟4)的過程，完成所有OVG單次覆蓋的NRM校正，并將校正后的道按CMP號分選，得到校平后的CRP道集。圖2d是圖2b的道集經過上述校平處理后的CRP道集,對比可見消除了方位各向異性的影響,道集明顯平坦，可以提交解釋人員用于AVO反演。由于OVG上每道都有特定的方位角，因此，也可以用于AVAZ分析或基于振幅的方位各向異性研究。進一步將CRP道集切除疊加，就可以得到偏移疊加的成像數據，顯然，與步驟1)中用作參考數據的疊加數據相比,經過步驟5)處理后的道集更平,能得到信噪比更高的成像數據。應用本文所述的方法,對中國東部某工區(qū)的一塊全方位三維數據進行了實際處理。圖4a為圖2b的道集疊加結果，圖4b是圖2d經過道集校平處理后的疊加結果，可見經過道集校平后,信噪比明顯提高,斷層清晰,成像效果明顯得到了改善。圖5a是本區(qū)分方位角疊加疊后裂縫預測結果利用的是圖2d中OVT偏移且經過OVG校平后的道集,將道集按方位角分成6個方位分別疊加,利用分方位疊后相干曲率、傾角等屬性融合方法,可以分別預測6個方位裂縫走向和密度，圖5a為6個方位中的一個,根據6個方位裂縫屬性之間的差異,可定性確定裂縫發(fā)育特征。圖5b是利用圖2c道集完成的基于疊前分方位角道集的疊前裂縫預測圖，利用OVT道集，構建了各向異性、各向同性梯度，進行AVAZ分析，估算了裂縫密度和走向。圖5c是綜合圖5a和圖5b完成的裂縫強度及走向預測展布圖，分布方向與地質構造相符,預測裂縫密度與井統(tǒng)計結果具有較好的一致性,證明了OVT偏移道集用于裂縫預測的有效性。OVT是一種新穎的疊前數據的編排方式，對于寬方位地震數據，在OVT域進行噪聲壓制、振幅均衡、數據規(guī)則化等，可改善處理效果，且OVT域偏移結果含有方位各向異性信息,是寬方位三維地震數據的有效處理技術。OVG道集各向異性的典型表現(xiàn)形式是“蝸牛道”，采用NRM技術可有效校平道集,改善成像效果，提高AVO分析精度。依據“蝸牛道”上T0反射時間隨方位角的變化特征,計算出TTI各向異性參數，通過TTI各向異性偏移校平道集,改善道集和成像質量，是OVT處理的發(fā)展方向?！鞠嚓P文獻】張保慶，周輝，左黃金，等?寬方位地震資料處理技術及應用效果J].石油地球物理勘探,2011,46(3):396-400ZHANGBQ,ZHOUH,ZUOHJ,etal.Wideazimuthdataseismicprocessingtechniquesandtheirapplications[J].OilGeophysicalProspecting,2011,46(3):396-400VERMEERGJO.Creatingimagegathersintheabsenceofpropercommonoffsetgather[J].ExplorationGeophysics,1998,29(4):636-642CARYPW.Common-offset-vectorgather:analternativetocross-spreadsforwide-azimuth3-Dsurveys[J].ExpandedAbstractsof69thAnnualInternatSEGMtg,1999:1496-1499STARRJ.Methodofcreatingcommon-offset/common-azimuthgathersin3Dseismicsurveyandmethodofconductingreflectionattributevariationanalysis:6026059[P].2000-02-15[5]JENNERE,WILLIAMSM,DAVIST.Anewmethodforazimuthvelocityanalysisandapplicationtoa3Dsurvey,Weyburnfield,Saskatchewan,Canada[J].ExpandedAbstractsof71stAnnualInternatSEGMtg,2001:102-105[6]WILLIAMSM,JENNERE.Howimportantiseffectofazimuthanisotropyin3Dseismicdata?Enhancingdataqualityandextendingthepotentialofthe3Dinterpretation[J].ExpandedAbstractsof71stAnnualInternatSEGMtg,2001:126-128[7]CARYPW,LIX.Aregularizedapproachto3-Dprestacktimemigration[J].CSEGNationalConvention,2005:141-144[8]VERMEERGJO.3Dseismicsurveydesign[M].NewYork:SocietyofExplorationGeophysicists,2002:1-369[9]VERMEERGJO.Processingorthogonalgeometry-whatismissing?[J].ExpandedAbstractsof75thAnnualInternatSEGMtg,2005:2201-2205段文勝，李飛，王彥春，等?面向寬方位地震處理的炮檢距向量片技術[幾石油地球物理勘探,2013,48(2):206-213DUANWS,LIF,WANGYC,etal.Offsetvectortileforwide-azimuthseismicprocessing[J].OilGeophysicalProspecting,2013,4