車排子地區(qū)近地表多次波特征及壓制方法

徐照營

(中國石油化工集團公司石油工程地球物理有限公司河南分公司，河南南陽473132)

春光油田位于準噶爾盆地車排子凸起上。車排子凸起為準噶爾盆地西部隆起的次一級正向構造單元，其西北以扎伊爾山為界，東以紅車斷裂帶與昌吉凹陷相接，南面為四棵樹凹陷及伊林黑比爾根山，長期處于隆起狀態(tài)。車排子凸起自下而上發(fā)育地層依次為石炭系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系沙灣組、塔西河組、獨山子組、第四系西域組[1]。其中，發(fā)現(xiàn)油氣的新近系沙灣組內部劃分為3段，巖性主要為砂泥巖互層。春光油田油氣勘探始于20世紀50年代初，近年來持續(xù)在沙灣組發(fā)現(xiàn)了一批典型亮點型巖性稀油油藏，同時發(fā)現(xiàn)了一些非典型亮點的巖性油藏、斷層-巖性油藏等，其中巖性類油藏在春光油田占據(jù)重要地位。春光油田砂巖儲層厚度薄、砂泥巖互層疊置結構復雜，單個砂體及油層的分布情況預測難度大，需要高保真、高分辨率、高信噪比的地震資料。而由于受表層低速層的影響，該區(qū)存在強低頻線性干擾，嚴重影響了地震資料的信噪比和分辨精度。前人一般是通過雙向預測法、噪聲減去法和各種濾波方法來壓制這種線性干擾波[2-8]，但這些方法，特別是濾波方法，在線性干擾波能量較強，頻譜特征與有效波相近時，會對有效波造成損傷。為了從根本上有效壓制線性干擾，達到改善原始單炮記錄品質的目的，有必要在地震資料采集過程中對這種表層低頻多次波進行壓制。

我們在春光油田車排子地區(qū)進行了系統(tǒng)試驗，在分析該區(qū)低頻線性干擾特點的基礎上，研究了在野外采集過程中壓制低頻線性干擾的方法，提出了野外采集方法和室內處理方法相結合的解決方案。

1 表層多次波形成機理

根據(jù)以往研究，當?shù)卣鸩ㄟM入近地表低速層或在其中激發(fā)時，會在低速層的兩個界面之間形成多次反射/折射，從而形成表層多次波，導致地震記錄上出現(xiàn)強能量、多相位低頻線性干擾[9-11]。Horn等[12-13]在水平層狀介質中的多次波射線路徑研究中，假設多次波總的最大反射次數(shù)為M，地層總層數(shù)為J，第j層中上行波入射至第j層頂界面時，反射次數(shù)為μj，第j層中下行波入射至第j層底界面時，反射次數(shù)為mj；約定如果一次上行波不再向下反射，則不會有任何多次波，如果一次上行波向下反射產(chǎn)生一次多次波后不再向下反射，則將有一次多次波。于是有

(1)

且有

(2)

0≤μj,mj0≤μJ

(3)

所有滿足公式(1)到公式(3)的解{μ1,…,μJ;m1,…,mJ}的個數(shù)即為多次反射波射線類型組數(shù)。

春光油田車排子地區(qū)表層由低速層、降速層和高速層3層結構組成。低速帶厚度一般為4.0～15.0m，全區(qū)比較穩(wěn)定;降速帶厚度南北薄，中部厚，其中南部厚度在4.7～13.0m，中部在12.0～17.0m，北部在3.0～15.0m(圖1)。低速層、高速層速度相對穩(wěn)定，其中低速層速度較低，為134～355m/s，高速層速度為1600～2088m/s;降速層速度變化較大，為345～1212m/s。從各層速度可以看出，高速層頂界面及地面均為強波阻抗界面，具備了產(chǎn)生表層多次波的客觀條件，圖2為春光油田車排子地區(qū)表層的3層結構和地震波在高速層頂界面與地面之間的多次反射機理示意圖。

圖1 春光油田車排子地區(qū)低、降速帶厚度(S1點為降速帶較厚區(qū)單炮位置;S2點為過渡帶單炮位置;S3點為降速帶較薄區(qū)單炮位置)

圖2 春光油田車排子地區(qū)表層3層結構及多次波反射機理a 多次波①; b 多次波②; c 多次波③; d 多次波④

2 表層多次波的特點

2.1 低、降速層較厚區(qū)線性干擾的特點

研究區(qū)低、降速帶較厚區(qū)低頻線性干擾最為發(fā)育。在圖1中S1點(低、降速帶厚度為17.0m)處選取典型單炮記錄(高速層下1m激發(fā))，如圖3a所示，可見低頻線性干擾能量比較強，有效反射波完全被淹沒。根據(jù)線性干擾波與有效波之間在視速度、位置和能量上的差異，在t-x域采用多道識別、單道處理方法識別出低頻線性干擾，將低頻線性干擾與有效波進行了分離，結果如圖3b所示，可見分離出的線性干擾頻率低，能量強。圖3c是分離后的單炮記錄，有效反射清晰可見，連續(xù)性強;但在深層反射記錄上，低頻線性干擾與有效波同相軸曲率相近，不能完全分離。

對分離出的低頻線性干擾進行500～700ms，700～900ms，1050～1250ms 3個時窗的頻譜分析，結果如圖4所示，可以看出3個時窗的頻率特性幾乎完全一致，主頻在11Hz左右，且不隨時間而變化。選取連續(xù)4道低頻線性干擾進行振幅譜分析，結果如圖5所示，可以看出，1700ms以前振幅隨時間變化不大，1700ms以后振幅才隨時間增加出現(xiàn)較明顯衰減。

圖3 低、降速層較厚區(qū)低頻線性干擾分離a 原始單炮記錄; b 分離出的低頻線性干擾; c 分離后的單炮記錄

圖4 低、降速層較厚區(qū)低頻線性干擾分時窗頻譜分析a 500～700ms; b 700～900ms; c 1050～1250ms

2.2 低、降速層過渡帶與較薄區(qū)線性干擾的特點

在低、降速層過渡帶和較薄區(qū)域分別選取不同單炮記錄進行分析(圖1中的S2和S3點處，低、降速帶厚度分別是9m和4m)，將低頻線性干擾與有效波進行了分離，結果如圖6和圖7所示。對分離后的低頻線性干擾進行頻譜和振幅譜分析，結果如圖8，圖9，圖10所示。

由圖7b可見，盡管低、降速層較薄區(qū)分離出的線性干擾并不明顯，但依然存在一定的強度，而且其頻率在目的層有效波優(yōu)勢頻帶內，對其進行壓制處理會對有效波造成一定的損傷。

圖5 低、降速層較厚區(qū)低頻線性干擾振幅譜分析

圖6 低、降速層過渡帶(S2點處)低頻線性干擾分離a 分離前原始單炮記錄; b 分離出的低頻線性干擾; c 分離后的單炮記錄

圖7 低、降速層較薄區(qū)(S3點處)低頻線性干擾分離a 分離前原始單炮記錄; b 分離出的低頻線性干擾; c 分離后的單炮記錄

圖8 低、降速層過渡帶(S2點處)低頻線性干擾分時窗頻譜分析a 500～700ms; b 800～900ms; c 1000～1200ms

圖9 低、降速層較薄區(qū)(S3點處)低頻線性干擾分時窗頻譜分析a 600～700ms; b 900～1100ms; c 1300～1400ms

圖10 低、降速層過渡帶和較薄區(qū)低頻線性干擾振幅譜分析a 低、降速層過渡帶(S2點處); b 低、降速層較薄區(qū)(S3點處)

從圖8，圖9可以看出，不管是低、降速層過渡帶還是較薄區(qū)，3個時窗的頻率特性幾乎一致，過渡帶線性干擾主頻在15Hz左右，厚度較薄區(qū)線性干擾主頻接近20Hz。從振幅譜(圖10)可見低、降速層過渡帶和較薄區(qū)同樣存在一個振幅相對穩(wěn)定的時間段。從圖8至圖10中可以看出，隨著低、降速層厚度的逐漸減小，低頻線性干擾的主頻有所提高，振幅穩(wěn)定區(qū)逐漸縮短，開始衰減時間逐漸提前，衰減逐漸加快。

2.3 低頻線性干擾的震蕩特性

圖11為S1點處近地表結構圖。在高速層頂界面下1m激發(fā)時，地震波在低、降速層中的雙層旅行時為(3.10÷225+13.80÷482)×1000×2=84.82ms，與其產(chǎn)生的低頻線性干擾的周期T=1/12=83.33ms接近一致。同時，低、降速層過渡帶和較薄區(qū)線性干擾的周期也與低、降速層的厚度和速度之比相吻合，說明低頻線性干擾出現(xiàn)的周期是低、降速層厚度和速度之比的兩倍，進一步證明地震波在低、降速層中的振蕩是產(chǎn)生低頻線性干擾的主要原因。

圖11 S1點近地表結構

3 井深和藥量對低頻線性干擾的影響

3.1 激發(fā)井深對低頻線性干擾的影響

在研究區(qū)中部低、降速層較厚區(qū)的同一位置上，采用相同藥量(3kg)，進行了井深分別為20m(圖12a)，26m(圖12b)，30m(圖12c)的激發(fā)試驗。對比3個原始單炮記錄發(fā)現(xiàn)，井深為20m時，線性干擾十分明顯，有效波幾乎被全部淹沒；隨著井深的加大，這種低頻線性干擾越來越弱。通過試驗點的低、降速層厚度與炸藥爆炸半徑分析可知：井深20m時，炸藥部分在高速層以下激發(fā)，部分直接在低、降速層中激發(fā)，產(chǎn)生低頻信號，且在低、降速層中長時間震蕩，導致地震記錄出現(xiàn)強能量低頻線性干擾;井深26m時，炸藥藥柱頂端在高速層頂面，激發(fā)能量會部分進入產(chǎn)生低頻線性干擾的低、降速層，出現(xiàn)相對較弱的低頻線性干擾;井深30m時，炸藥藥柱距高速層頂面較遠，激發(fā)時擊穿不了高速層頂面，激發(fā)能量只有一部分通過高速層頂面透射(能量已明顯衰減)進入低、降速層，因此記錄上的低頻線性干擾十分微弱。

圖12 相同藥量(3kg)不同深度激發(fā)效果對比a 20m; b 26m; c 30m

3.2 藥量對低頻線性干擾的影響

在研究區(qū)南部低、降速層較薄區(qū)的同一位置，采用相同井深(20m)，進行藥量分別為4kg(圖13a)，3kg(圖13b)和2kg(圖13c)的激發(fā)試驗。對比3個原始單炮記錄發(fā)現(xiàn)，藥量為4kg時，線性干擾十分明顯;隨著藥量的減少，低頻線性干擾明顯減弱，但藥量從3kg減少到2kg時，低頻線性干擾減弱不明顯。這是因為隨著激發(fā)藥量的減小，激發(fā)的地震波主頻向高頻方向移動，低頻能量相對較弱，產(chǎn)生的低頻線性干擾也較弱。

圖13 相同井深(20m)不同藥量激發(fā)效果對比a 4kg; b 3kg; c 2kg

4 表層多次波壓制方法及效果

4.1 野外采集壓制

根據(jù)試驗結果，低頻線性干擾的強弱對于激發(fā)井深變化較為敏感，對于藥量變化的敏感性相對要差些。因此，野外采集中加大激發(fā)井深并適當減少藥量可以壓制低頻線性干擾。圖14為加大激發(fā)井深取得的效果，井深從3m加大到7m后低頻線性干擾能量明顯減弱，有效反射波清晰可見。

圖14 高速層下3m激發(fā)(a)和高速層下7m激發(fā)(b)效果對比

4.2 室內處理壓制

春光油田車排子地區(qū)線性干擾波速度約1700m/s，面波發(fā)育區(qū)線性干擾速度范圍在300～700m/s。根據(jù)低頻線性干擾的頻率和衰減特點，在野外壓制的基礎上，室內處理時利用濾波及預測反褶積等保真去噪手段壓制低頻線性干擾，得到的剖面信噪比明顯提高，低頻線性干擾得到較好壓制，可以清晰地分辨出有效反射波(圖15)。

圖15 保真去噪處理前(a)、后(b)效果對比

4.3 最終剖面效果

研究區(qū)應用野外采集和室內處理相結合的方法壓制低頻線性干擾后，得到的最終偏移剖面如圖16 所示，其分辨率和信噪比都較高，石炭系-二疊系界面清晰，內幕小斷塊和巖性尖滅可見，達到了巖性勘探的要求。

圖16 車排子地區(qū)最終偏移剖面

5 結束語

通過對春光油田車排子地區(qū)近地表多次波的特性分析和壓制方法研究，取得了以下認識：①該地區(qū)低頻線性干擾不僅存在于低、降速層較厚區(qū)，而且普遍存在于過渡帶以及低、降速層較薄區(qū)，只是隨著低、降速層厚度的減小，這種低頻線性干擾的能量逐漸減弱，在單炮記錄上顯示不明顯;②隨著激發(fā)井深的增加和激發(fā)藥量的減小，低頻線性干擾減弱;③對于表層低頻線性干擾，采取野外和室內聯(lián)合壓制的方法才能取得滿意的效果。

參 考 文 獻

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