一種動(dòng)態(tài)的道集拉平方法研究及應(yīng)用

周鵬，劉志斌，張益明，王志紅

（中海油研究總院，北京 100028）

一種動(dòng)態(tài)的道集拉平方法研究及應(yīng)用

周鵬，劉志斌，張益明，王志紅

（中海油研究總院，北京 100028）

隨著石油勘探開(kāi)發(fā)的深入，地震資料的應(yīng)用越來(lái)越重要，對(duì)于地震資料的品質(zhì)要求越來(lái)越高。實(shí)際應(yīng)用中，地震道集往往存在動(dòng)校不平，有剩余時(shí)差，對(duì)疊加成像、構(gòu)造解釋、屬性分析等存在影響。為解決地震道集不平，提出了一種與剩余速度無(wú)關(guān)的動(dòng)態(tài)道集拉平方法，該方法具有很好的適應(yīng)性，通過(guò)互相關(guān)方法的選取和參數(shù)的調(diào)整，能適應(yīng)各個(gè)地區(qū)資料地震道集的剩余時(shí)差情況。應(yīng)用實(shí)例表明，該方法能較好地對(duì)疊前地震道集進(jìn)行剩余時(shí)差校正，改善道集的品質(zhì)和成像質(zhì)量，提高斷層成像。

地震道集；動(dòng)校正；剩余時(shí)差；道集拉平；互相關(guān)；斷層

0 引言

在石油勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)地震道集的品質(zhì)要求越來(lái)越高。在實(shí)際的應(yīng)用中，往往存在疊前地震道集質(zhì)量不高、斷層成像不清晰現(xiàn)象，造成這結(jié)果的其中一個(gè)重要原因就是道集動(dòng)校不平。在常用的疊加速度分析和動(dòng)校正中，都是基于地面水平、反射界面為平面和界面內(nèi)介質(zhì)均勻的假設(shè)［1-2］，這種理想的情況下共反射點(diǎn)道集的反射同向軸為雙曲線，地震同向軸很容易實(shí)現(xiàn)正確的動(dòng)校正，道集被拉平。

實(shí)際工作中，地下情況很雜［3-4］，介質(zhì)基本不滿足動(dòng)校正的假設(shè)前提條件（如破碎斷層帶地區(qū)等，而且地震道集受地震采集激發(fā)接收條件、觀測(cè)系統(tǒng)、薄層調(diào)諧、噪音干擾、地下介質(zhì)各向異性等影響），反射同向軸偏離了雙曲線形態(tài)，利用疊加速度分析取得的速度進(jìn)行動(dòng)校正之后同向軸不在一條直線上。這樣動(dòng)校正之后就存在剩余時(shí)差，導(dǎo)致地震道集同向軸不平。后期處理中，受現(xiàn)有處理系統(tǒng)功能不全等因素影響，常規(guī)疊前時(shí)間偏移處理生成的共反射點(diǎn)道集品質(zhì)偏低，共反射點(diǎn)道集利用常規(guī)速度分析手段拉不平的現(xiàn)象普遍存在，這影響了疊加成像和資料信噪比，并導(dǎo)致后續(xù)的疊加成像、構(gòu)造解釋、屬性分析及烴類檢測(cè)等效果欠佳。

國(guó)內(nèi)外進(jìn)行道集拉平的方法有很多，如道集相干技術(shù)、高精度速度分析及疊加技術(shù)［5-6］、與相位匹配有關(guān)的技術(shù)等［7-13］，有些商業(yè)軟件提供了道集強(qiáng)制拉平模塊等。這些方法分別對(duì)特定的地震道集有效果，相干及相位道集拉平方法都有基本假設(shè)前提條件：信噪比較高；在共反射點(diǎn)道集上中遠(yuǎn)道多次波被較好壓制；分析時(shí)窗內(nèi)相鄰?fù)噍S的時(shí)差很??；同相軸不存在極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象等。在處理中通常都是盡量提高地震道集的信噪比［14-15］，進(jìn)行道集拉平處理。但實(shí)際勘探中，道集本身要復(fù)雜得多，會(huì)有很多殘留多次波［16］，或出現(xiàn)Ⅰ類或Ⅳ類AVO異常道集［17-18］，同向軸極性發(fā)生反轉(zhuǎn)，如果采用強(qiáng)制拉平技術(shù)，必將影響道集質(zhì)量，造成地震道集失真。

針對(duì)地震道集剩余時(shí)差帶來(lái)的問(wèn)題，需開(kāi)展道集拉平處理研究。本文提出一種更能普遍應(yīng)用于道集拉平的方法——?jiǎng)討B(tài)絕對(duì)值互相關(guān)道集拉平技術(shù)。該方法是在常規(guī)速度分析動(dòng)校正的基礎(chǔ)上，選擇合適的參考道，利用不同大小時(shí)窗內(nèi)道集與參考道進(jìn)行絕對(duì)值互相關(guān)，通過(guò)對(duì)互相關(guān)參數(shù)的控制和調(diào)整，動(dòng)態(tài)自適應(yīng)地拉平地震道集，在保幅保真的前提下，去除剩余時(shí)差，實(shí)現(xiàn)道集拉平。該方法在許多實(shí)際數(shù)據(jù)的疊前道集拉平處理中得到了很好的應(yīng)用。

1 方法原理

1.1 方法及實(shí)現(xiàn)步驟

相鄰檢波器同一反射點(diǎn)所接收的地震波具有最大的相似性。對(duì)于共反射點(diǎn)道集，沿偏移距方向，一個(gè)同向軸代表各檢波器在不同偏移距接收的地震波，同一段時(shí)窗內(nèi)的界面反射波在不同偏移距的道之間具有最大相似系數(shù)，動(dòng)態(tài)絕對(duì)值互相關(guān)道集拉平技術(shù)的原理正是基于這點(diǎn)?；趧?dòng)態(tài)互相關(guān)道集拉平技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要分為3個(gè)步驟：1）分時(shí)窗利用絕對(duì)值互相關(guān)計(jì)算時(shí)移量；2）對(duì)時(shí)移量平滑校正；3）用時(shí)移量將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行拉平。

在實(shí)際應(yīng)用上，可以根據(jù)具體資料情況選擇不同的參數(shù)加以控制，強(qiáng)調(diào)了動(dòng)態(tài)的互相關(guān)參數(shù)控制，適應(yīng)性較強(qiáng)。具體方法如下：1）各個(gè)地震道的函數(shù)為X（t），選擇靠近小偏移距、隨機(jī)噪音小的一組地震道進(jìn)行部分疊加形成參考道R（t）。2）選擇至少包含1個(gè)波組的時(shí)窗（對(duì)所有偏移距），時(shí)窗的起點(diǎn)和終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間分別為tbeg，tend。3）將參考道與該時(shí)窗內(nèi)的所有道進(jìn)行互相關(guān)，得到互相關(guān)系數(shù)C（τ）。計(jì)算互相關(guān)系數(shù)時(shí)，使用絕對(duì)值，保證了低信噪比地方與相位反轉(zhuǎn)道集的相位信息前后一致，求得每道與參考道的最大互相關(guān)系數(shù)Cmax（τshift）所對(duì)應(yīng)的時(shí)移量τshift，將時(shí)窗沿時(shí)間方向滑動(dòng)至道尾，便完成了一個(gè)道集的處理工作。依次逐道處理，直至完成整個(gè)工區(qū)道集的時(shí)移量計(jì)算工作，并得到各道的校正時(shí)移量。4）根據(jù)實(shí)際資料情況，設(shè)立最小互相關(guān)系數(shù)和最大時(shí)移量，依據(jù)時(shí)移量門(mén)檻值和相關(guān)系數(shù)的門(mén)檻值剔除異常的時(shí)移值。5）對(duì)得到的整個(gè)剩余校正時(shí)移量tshift場(chǎng)進(jìn)行檢查，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠交幚怼?）應(yīng)用得到的剩余校正時(shí)移量對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行拉平處理。

1.2 問(wèn)題及解決方法

就實(shí)際地震資料來(lái)說(shuō)，每一個(gè)同向軸連續(xù)性、分辨率、信噪比的情況都不一樣，互相關(guān)計(jì)算的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)相關(guān)系數(shù)有高有低的情況，在應(yīng)用過(guò)程中，必須重點(diǎn)考慮幾方面的問(wèn)題。

1.2.1 噪音

地震資料有些噪音可能會(huì)誤導(dǎo)出較大的時(shí)移量，導(dǎo)致校平處理之后的地震資料出現(xiàn)明顯不合理拉伸或壓縮。

具體措施可根據(jù)地震資料本身信噪比，設(shè)置可接受相關(guān)系數(shù)門(mén)檻值，拒絕低于該門(mén)檻值所對(duì)應(yīng)的時(shí)移量。設(shè)置隨偏移距變化的時(shí)移量，在近道附近只容許較小的時(shí)移，在遠(yuǎn)道則可允許較大時(shí)移。通過(guò)多道之間橫向時(shí)移量的一致性檢查，剔除超出平均時(shí)移量較多的時(shí)移值；進(jìn)行同一反射層相鄰道集之間時(shí)移量連續(xù)性檢查，平滑時(shí)移量在空間的變化；時(shí)移量在時(shí)域上小時(shí)窗內(nèi)也可以進(jìn)行平滑。

1.2.2 道集極性反轉(zhuǎn)

遇到極性反轉(zhuǎn)的道集時(shí)，同向軸在相位反轉(zhuǎn)附近的幾道信噪比較低，互相關(guān)運(yùn)算難以求得合適時(shí)移量。

通過(guò)剔除時(shí)移量異常值并對(duì)時(shí)移量進(jìn)行平滑，可以校平相位反轉(zhuǎn)的資料。在極性反轉(zhuǎn)的臨界道附近，互相關(guān)系數(shù)低于門(mén)檻值，不接受計(jì)算出的時(shí)移量，此時(shí)可以通過(guò)臨近道時(shí)移量?jī)?nèi)插得到校正時(shí)移量。

1.2.3 時(shí)窗長(zhǎng)度

長(zhǎng)時(shí)窗校正能力有限，但不易在拉平過(guò)程中造成數(shù)據(jù)的拉伸或壓縮。短時(shí)窗校正效果明顯，但對(duì)于信噪比差的資料，易抬升資料的噪音水準(zhǔn)。

長(zhǎng)時(shí)窗通常包括目的層的幾個(gè)波組，短時(shí)窗為一個(gè)波組。通過(guò)采用長(zhǎng)短時(shí)窗串聯(lián)的形式，先利用長(zhǎng)時(shí)窗初步校平數(shù)據(jù)，再利用短時(shí)窗精細(xì)調(diào)整。時(shí)窗在滑動(dòng)過(guò)程中，緩慢滑動(dòng)，并比較前后幾次時(shí)窗位置所計(jì)算的相關(guān)系數(shù)，接受最大相關(guān)系數(shù)所對(duì)應(yīng)的時(shí)移量。

1.2.4 參考道

合適的參考道對(duì)于最終結(jié)果有重要影響，若選擇近偏移距疊加作為參考道，則需考慮近偏移距噪聲的影響，尤其是近道殘余多次波。選擇全偏移距疊加作為參考道時(shí)，則不適用于剩余時(shí)差較大或同相軸反轉(zhuǎn)的資料。

根據(jù)資料特點(diǎn)，選擇合適的偏移距（角度）范圍內(nèi)疊加道作為參考道。此外，也可以選擇經(jīng)長(zhǎng)時(shí)窗初步校平數(shù)據(jù)的全疊加道作為短時(shí)窗校平時(shí)的參考道。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 模型數(shù)據(jù)處理

通過(guò)對(duì)復(fù)雜模型的模擬及應(yīng)用，來(lái)驗(yàn)證方法的正確性。模型是一個(gè)未校平的地震道集（見(jiàn)圖1），不符合正常時(shí)深關(guān)系的雙曲線模型，并且該道集的同向軸發(fā)生了極性反轉(zhuǎn)。在模型中加入隨機(jī)噪音，極性反轉(zhuǎn)處的振幅被噪音淹沒(méi)，這樣的模型應(yīng)用速度分析已經(jīng)校正不平。

采用動(dòng)態(tài)互相關(guān)拉平技術(shù)進(jìn)行處理，把模型的第一道作為參考道 （見(jiàn)圖1a），絕對(duì)值互相關(guān)系數(shù)大于75%以上，互相關(guān)時(shí)窗長(zhǎng)為55 ms，包含了要校正的同向軸波組，最大時(shí)移量為9 ms，結(jié)果如圖1c。從圖1c水平橫線看到，同向軸被拉平，而且振幅得到了很好的保持。從拉平前后的模型道集疊加曲線上看（見(jiàn)圖1d，圖1e），疊加效果明顯改善。

圖1 道集拉平模型數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

2.2 實(shí)際數(shù)據(jù)處理

利用動(dòng)態(tài)互相關(guān)拉平技術(shù)進(jìn)行了大量的實(shí)際處理工作。例如某海上斷層、斷塊發(fā)育地區(qū)地震資料，道集經(jīng)過(guò)了疊前去噪、振幅恢復(fù)、反褶積及比較精細(xì)的靜校正和動(dòng)校正處理。從疊前道集中可以看出（見(jiàn)圖2a），經(jīng)過(guò)常規(guī)速度分析、動(dòng)校正處理，連續(xù)性較好、信噪比高的同向軸基本被校平；但因?yàn)樘幵跀鄬影l(fā)育帶上，受到了斷層的影響，有些同向軸信噪比相對(duì)較低、同向軸連續(xù)性不強(qiáng)，通過(guò)常規(guī)速度分析手段進(jìn)行進(jìn)行校正后，仍然存在著剩余時(shí)差動(dòng)校正量，并且這些沒(méi)有被校平的同向軸已經(jīng)不符正常的雙曲線旅行時(shí)方程，顯然常規(guī)的處理手段已經(jīng)不能將該道集拉平。

采用動(dòng)態(tài)絕對(duì)值互相關(guān)拉平技術(shù)進(jìn)行處理，參考道選取了前10道進(jìn)行加權(quán)平均產(chǎn)生參考道，互相關(guān)系數(shù)大于85%，窗長(zhǎng)為75 ms，包含了1個(gè)波組，最大時(shí)移量為15 ms。處理結(jié)果見(jiàn)圖2b。

從處理后的地震道集上看出，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)互相關(guān)拉平處理后，地震同向軸基本被拉平，連續(xù)性和光滑性得到了提高，減少了同向軸的橫向錯(cuò)位現(xiàn)象，提高了道集的質(zhì)量和疊加精度，從而改善了疊加剖面的信噪比和分辨率。

對(duì)比圖2中沿同一道集拉平前后同向軸提取的振幅隨偏移距變化曲線，互相關(guān)拉平處理前后AVO曲線沒(méi)有變化，地震振幅得到了很好的保持。圖2c為圖2a的疊加曲線，圖2d為圖2b的疊加曲線，從拉平前后的疊加曲線對(duì)比看出，動(dòng)校不平的同向軸（紅線附近）經(jīng)過(guò)處理后的疊加效果顯著改善，分辨率、信噪比都有所提高。

對(duì)拉平前后的地震道集進(jìn)行了疊加處理，互相關(guān)拉平處理前的疊加剖面見(jiàn)圖3a，拉平處理后的疊加剖面見(jiàn)圖3b。從圖3a剖面上看到，地震剖面斷層斷塊發(fā)育，反射強(qiáng)度弱，信噪比不高，導(dǎo)致速度場(chǎng)不連續(xù)；速度分析過(guò)程中，有些速度的拾取不是很準(zhǔn)確，道集動(dòng)校不平，最終導(dǎo)致了疊加剖面的品質(zhì)較差。

從拉平前后的對(duì)比圖來(lái)看（見(jiàn)圖3），相對(duì)強(qiáng)的同向軸，正常的速度分析動(dòng)校正已經(jīng)能很好的滿足需求，在動(dòng)態(tài)互相關(guān)拉平疊加前后變化不大。但對(duì)于斷層斷塊集中發(fā)育處（見(jiàn)圖3黑色以及藍(lán)色橢圓區(qū)域）、或者弱反射的地方（見(jiàn)圖3紅色橢圓區(qū)），拉平前地震反射同向軸信噪比低、能量弱、同向軸不光滑，經(jīng)過(guò)拉平處理后，能量得到了加強(qiáng)，構(gòu)造變得清晰，同向軸連續(xù)性得到了加強(qiáng)；并且弱反射區(qū)域的同向軸也得到很好的加強(qiáng)，整個(gè)剖面的信噪比分辨率都有所提高，給儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和構(gòu)造解釋打好了基礎(chǔ)。

圖2 道集拉平處理

圖3 道集拉平處理后疊加剖面

3 結(jié)論

1）對(duì)動(dòng)態(tài)互相關(guān)拉平技術(shù)所進(jìn)行的大量模型和實(shí)例應(yīng)用研究證明，動(dòng)態(tài)互相關(guān)道集拉平技術(shù)是簡(jiǎn)單、實(shí)用、有效的。在常規(guī)地震資料處理的基礎(chǔ)上，能根據(jù)實(shí)際資料的特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)選取適合每個(gè)地區(qū)資料的拉平參數(shù)，利用時(shí)窗、時(shí)移量、相似系數(shù)、平滑參數(shù)控制，在保真的前提下，實(shí)現(xiàn)各種道集拉平。

2）動(dòng)態(tài)互相關(guān)道集拉平技術(shù)可以改善疊前道集品質(zhì)，尤其是對(duì)于那些相對(duì)雜亂的中等弱反射區(qū)，有較好應(yīng)用效果。

3）動(dòng)態(tài)互相關(guān)道集拉平技術(shù)能為常規(guī)處理后的道集進(jìn)行進(jìn)一步的處理，在保持振幅不變的基礎(chǔ)上，提高道集品質(zhì)，進(jìn)而改善地震剖面的疊加效果，提高信噪比、分辨率和同向軸的連續(xù)性。

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（編輯 楊會(huì)朋）

Research and application of a dynamic gather flatten method

Zhou Peng,Liu Zhibin,Zhang Yiming,Wang Zhihong
(CNOOC Research Institute,Beijing 100028,China)

With the deepening of petroleum exploration and development,seismic data are more applied and the request for seismic data quality is higher and higher.In practice,there are often seismic gathers that are not flatten,and there are often residual moveout, which affect seismic imaging,structural interpretation and attribute analysis.This paper studies the problems in seismic gather processing and presents a method that is a kind of dynamic cross correlation of absolute value.It has nothing to do with the residual velocity and has a good adaptability by controlling and adjusting the parameters of cross correlation.A large number of application examples show that the seismic gathers can be flatten and the residual moveout can be removed by the method,improving the gather quality,imaging quality and the tomographic imaging of fault.

seismic gather;NMO;residual moveout;gather flatten;cross correlation;fault

國(guó)家油氣重大專項(xiàng)課題“南海深水區(qū)油氣勘探地球物理關(guān)鍵技術(shù)”（2011ZX05025-001）

TE132.1+4；P631

：A

10.6056/dkyqt201501012

2014-06-11；改回日期：2014-11-22。

周鵬，男，1978年生，工程師，碩士，2005年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京），現(xiàn)主要從事地震資料處理及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的研究工作。E-mail：zhoupeng@cnooc.com.cn。

周鵬，劉志斌，張益明，等.一種動(dòng)態(tài)的道集拉平方法研究及應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2015，22（1）：58-61，66.

Zhou Peng，Liu Zhibin，Zhang Yiming，et al.Research and application of a dynamic gather flatten method［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2015，22（1）：58-61，66.