白云凹陷陸架—陸坡區(qū)多次波壓制技術(shù)

張連群　陳寶書　李松康　汪小將　薛　冬　肖　曦

(中海油研究總院有限責任公司，北京 100028)

1　引言

多次波一直是困擾海上地震資料處理的難題，尤其是海底深度變化大的地區(qū)的地震資料處理。多次波主要分為表面多次波和層間多次波兩大類型[1]，實際處理中對其壓制的方法主要有兩大類[2-4]：一種是濾波類; 另一種是波動方程類(預測相減)。因濾波類方法(如二維濾波)易傷害有效波，在相對保幅處理中[5]，一般先用波動方程類方法壓制大部分多次波，再用濾波類方法如高精度拉東(Radon)變換壓制剩余多次波。對水深小于100m的超淺水地震資料，一般應(yīng)用預測反褶積方法對多次波進行壓制； 對水深大于300m的深水地震資料，一般應(yīng)用自由表面相關(guān)多次波衰減(SRME)[6,7]方法效果較好；對水深為100～300m的淺水地震資料，預測反褶積和SRME技術(shù)效果均不理想。業(yè)界近年來發(fā)展了一些淺水多次波壓制方法，并取得了一定的效果[8-12]。本文對其中的確定性水層多次波壓制方法(Deterministic Water-layer Demultiple)DWD進行了開發(fā)，在海底深度變化大的白云凹陷地震資料相對保幅處理中，與SRME和Radon方法進行組合應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果。

2　問題和對策

白云凹陷位于中國南海北部陸架—陸坡區(qū)，海底深度由淺到深劇烈變化。為了對白云凹陷中深層巖性目標X進行地震資料疊前砂體預測和物性反演，需要進行地震資料相對保幅處理。而離該目標最近的井是W井，因此對過該井的二維地震測線L進行相對保幅處理。圖1是該測線原處理成果的淺中層和中深層剖面。圖1a淺層箭頭處能明顯看到殘留的海底多次波，從該圖也可見該測線海底從淺到深變化，海底相關(guān)多次波周期變化，難以壓制。圖1b中恩平組(E3e)是反演的目的層，大約在2.5～5.0s，信噪比低，成像不清楚，影響構(gòu)造解釋和沉積分析的可靠性，且恩平組頂?shù)膹姺瓷湔穹钦娴膹娬穹€是多次波引起的假象并不確定。要解決這些問題，需對該測線進行重新處理即相對保幅處理，為反演提供高品質(zhì)的疊前道集，同時為構(gòu)造和沉積研究提供高品質(zhì)的剖面。

圖1　原處理成果淺中層(a)和中深層(b)剖面

通過原始資料分析，發(fā)現(xiàn)主要問題是多次波發(fā)育嚴重且海底深度劇烈變化引起的多次波周期變化，較難壓制。對各種多次波壓制方法適用性分析和優(yōu)化組合方法試驗對比發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的預測反褶積、SRME和Radon方法組合，對這種變深度海底多次波壓制效果不佳，而采用近年發(fā)展的確定性水層多次波壓制方法(DWD)和傳統(tǒng)SRME方法及Radon方法進行組合，則能較好地壓制該資料淺深水多次波。

3　組合方法原理

SRME方法思路[13-20]是先通過地震數(shù)據(jù)自身進行時空褶積預測多次波模型，再將預測的多次波模型與原始地震數(shù)據(jù)進行自適應(yīng)匹配相減，得到多次波壓制后的地震數(shù)據(jù)。該方法不需要先驗信息，完全數(shù)據(jù)驅(qū)動，對深水地震資料多次波壓制效果明顯，而對淺水地震資料則效果不好。

Radon變換[21-30]壓制多次波的技術(shù)思路是利用動校正后的道集上一次波和多次波的時差，在Radon變換域確定多次波的抑制區(qū)域，進行速度濾波后再反Radon變換回時間—空間域。該方法主要壓制一次波和多次波動校時差差異較大的中遠道多次波。

對水平層狀介質(zhì)，水層多次波在τ-p域的每個射線參數(shù)p上保持周期性，如圖2所示。DWD方法思路源于此理論，且它利用如下公式計算水層多次波周期

(1)

式中：t(0)是零炮檢距處水底雙程反射時間；v0是海水速度；p是射線參數(shù)；t(p)是p對應(yīng)的水層周期。

圖2　不同域多次波周期變化特征

DWD方法實現(xiàn)步驟是先從水速動校后的最小炮檢距的自相關(guān)剖面上拾取零炮檢距處水底雙程反射時間t(0)，然后在外推近道后將t-x域數(shù)據(jù)變換到τ-p域，再在τ-p域根據(jù)式(1)計算出不同射線參數(shù)p對應(yīng)的一個水層周期[31]，進而通過波場外推的方法預測出多次波模型，最后將原始數(shù)據(jù)與多次波模型進行自適應(yīng)相減壓制多次波，如圖3所示。該方法對外推的近道質(zhì)量沒有SRME方法對外推的近道質(zhì)量敏感，通常適用于相對淺水環(huán)境，并要求水底起伏不大，且具有高反射系數(shù)。

圖3　DWD方法實現(xiàn)流程

4　應(yīng)用效果

4.1　多次波壓制

圖4a中目的層剖面上兩條豎線表示抽取的兩個CMP道集的位置，一個在W井附近，另一個過原處理剖面上解釋的強反射恩平組頂界面T70。剖面和速度譜上的箭頭位置一一對應(yīng)。從圖4a中的速度譜上可見，橢圓內(nèi)速度與海水速度接近，明顯小于地層速度，是海底多次波；同時，箭頭處速度稍小于其上方一次反射波速度，且兩者反射時間之差接近海底反射時間，是上方地層一次上行反射回到海水面再下行反射的水層多次波，SRME和Radon方法很難壓制淺水區(qū)這類多次波。圖4b中SRME壓制多次波后，橢圓內(nèi)海底多次波大部分被壓制，但箭頭所指處的多次波大部分未被壓制。圖4c中應(yīng)用SRME+DWD技術(shù)組合后，此類難壓制的多次波基本被壓制，箭頭所指處的多次波速度譜能量明顯減弱，道集更“干凈”，消除了圖4a剖面上多次波引起的假的強反射軸T70。在SRME+DWD技術(shù)組合的基礎(chǔ)上，再應(yīng)用Radon技術(shù)可將剩余多次波壓制，道集進一步“干凈”，速度譜能量團更聚焦，如圖4d所示。

4.2　成果對比

圖5和圖6分別是原處理成果剖面和此次處理新成果剖面淺中層及中深層對比。如圖5b所示，此次處理后剖面信噪比大幅提高，波組特征更明顯，且壓制了圖5a中箭頭所指處的海底多次波，地層進積結(jié)構(gòu)(帶箭頭虛線指示)更清楚。圖6a中原處理剖面上虛線指示的強反射軸被解釋為恩平組頂T70，此次處理后如圖6b所示，該強能量多次波同相軸被壓制，基于此，解釋人員修改了原層位解釋方案。此次處理和原處理的流程不僅在多次波壓制環(huán)節(jié)有差別，在別的處理環(huán)節(jié)如速度分析、疊后處理等也有差別，導致二者的成果在分辨率上也有差別。對比圖6a和圖6b右上角頻率振幅譜可見，新處理剖面頻帶更寬、主頻更高、分辨率更高，使得W井附近的斷層解釋更容易(虛線指示)，且更容易看出地層厚度變化規(guī)律。圖7為新處理剖面、井旁道與合成記錄的對比，井震結(jié)果基本一致。圖8是重處理疊前道集的反演結(jié)果，白色虛線內(nèi)為目標X砂體，其內(nèi)部較為連續(xù)，中部厚度大，向砂體邊緣厚度變薄，砂體巖性尖滅點與平面厚度圖邊界一致， “泥包砂”特征明顯。可見，反演結(jié)果較好地刻畫了目標砂體特征和邊界。

圖4　多次波壓制前、后疊加剖面目的層、動校后CMP道集及其速度譜對比

圖5　原處理成果剖面(a)和新處理成果剖面(b)淺中層對比

圖6　原處理成果剖面(a)和新處理成果剖面(b)中深層對比

圖7　井震對比

圖8　過巖性體目標任意線縱、橫波速度比反演剖面

5　結(jié)束語

SRME+DWD+Radon技術(shù)組合有效地壓制了中國南海北部白云凹陷陸架—陸坡區(qū)海底深度變化的淺深水多次波，對未來處理類似地質(zhì)地震特點的地震資料有一定的借鑒作用。對不同地震資料，先用SRME還是DWD則需要試驗對比確定。DWD方法僅需海水速度，幾乎是數(shù)據(jù)驅(qū)動的，對壓制相對淺水的表面多次波效果很好，彌補了預測反褶積和SRME方法的不足。但該方法主要針對一次波在水層多次震蕩形成的水層多次波，對其他類型多次波則無能為力，因此需要組合其他多次波壓制方法，才能有效壓制各種類型多次波。

[1]渥·伊爾馬滋著；劉懷山，王克斌，童思友等譯.地震資料分析.北京：石油工業(yè)出版社，2006，632-634.

[2]李列，謝玉洪，李志娜等.海上多次波壓制與成像方法研究進展.地球物理學進展，2015，30(1):446-453.

Li Lie,Xie Yuhong,Li Zhina et al.Research progress on offshore multiple attenuation and imaging.Progress in Geophysics,2015,30(1):446-453.

[3]宋家文，Verschuur D J，陳小宏.多次波壓制的研究狀和進展.地球物理學進展，2014，29(1):240-247.

Song Jiawen,Verschuur D J,Chen Xiaohong.Research status and progress in multiples elimination.Progress in Geophysics,2014,29(1):240-247.

[4]譚軍，宋鵬，李金山等.基于同相軸追蹤的三維地震資料多次波壓制方法.石油地球物理勘探，2017，52(5):894-905.

Tan Jun,Song Peng,Li Jinshan et al.3D multiple suppression based on event tracing.OGP,2017,52(5):894-905.

[5]陳寶書，汪小將，李松康等.海上地震數(shù)據(jù)高分辨相對保幅處理關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用.中國海上油氣，2008,20(3):163-166.

Chen Baoshu,Wang Xiaojiang,Li Songkang et al.Key technique research and application in relative amplitude preservation processing with high resolution for offshore seismic data.China Offshore Oil and Gas,2008,20(3):163-166.

[6]Verschuur D J,Berkhout A J,Wapenaar C P A.A-daptive surface-related multiple elimination.Geophy-sics,1992,57(9):1166-1177.

[7]史文英，李列，袁全社等.串聯(lián)SRME在潿西南地區(qū)多次波衰減中的應(yīng)用.物探與化探，2013，37(5):911-915.

Shi Wenying,Li Lie,Yuan Quanshe et al.The application of series SRME method to multiple wave attenuation in southwest Weizhou area.Geophysical & Geochemical Exploration,2013,37(5):911-915.

[8]Verschuur D J.Shallow water multiple prediction and attenuation,case study on data from the Arabian Gulf.SEG Technical Program Expanded Abstracts,2002,21:2229-2232.

[9]Moore I and Bisley R.Multiple attenuation in shallow-water situation.SEG Technical Program Expanded Abstracts,2006,25:F018.

[10]Huang B,Yang K L,Zhou Y H et al.Surface multiple attenuation in seabeach-shallow water,case study on data from the Bohai Sea.SEG Technical Program Expanded Abstracts,2010,29:3431-3435.

[11]徐強，王征，史增園等.淺水多次波衰減.石油地球物理勘探，2015，50(2):238-242.

Xu Qiang,Wang Zheng,Shi Zengyuan et al.Shallow water multiple attenuation.OGP,2015,50(2):238-242.

[12]張亞斌，施榮富，姚剛等.Q-marine技術(shù)和特色處理技術(shù)在東海海域油氣區(qū)的應(yīng)用.石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2013，35(6):47-52.

Zhang Yabin,Shi Rongfu,Yao Gang et al.Application ofQ-marine seismic exploration technology and specialized processing technology in Donghai oil and gas area.Journal of Oil and Gas Technology,2013,35(6):47-52.

[13]王維紅，崔寶文，劉洪.表面多次波衰減的研究現(xiàn)狀與進展.地球物理學進展，2007，22(1):156-164.

Wang Weihong,Cui Baowen,Liu Hong.Research progress in surface-related multiple attenuation.Progress in Geophysics,2007,22(1):156-164.

[14]Verschuur D J.Seismic Multiple Removal Techniques:Past,Present and Future.EAGE Publications,The Netherlands,2006,1-2.

[15]Van Borselen R G.3D surface-related multiple elimination:acquisition and processing solutions.The Leading Edge,2005,24(3):260-268.

[16]Verschuur D J.Surface-related multiple removal in seismic data by a data-driven methodology.Recent Developments in Seismic Exploration.http://www.uam2009.gr/lectures/pdf/2-5.pdf,2009.

[17]張軍華，王要森，鄭旭剛等.海上地震資料多次波特征分析.石油地球物理勘探，2009,44(5):574-577.

Zhang Junhua,Wang Yaosen,Zheng Xugang et al.Offshore seismic data multiple character analysis.OGP,2009,44(5):574-577.

[18]李宏圖，黃志，李振勇等.三維SRME技術(shù)及其在深海資料處理中的應(yīng)用.石油地球物理勘探，2009，44(增刊1):60-62.

Li Hongtu,Huang Zhi,Li Zhenyong et al.The application of 3D SRME in deep water seismic data processing.OGP,2009,44(S1):60-62.

[19]吳迪，楊長春.數(shù)據(jù)驅(qū)動型多次波衰減方法的研究.地球物理學進展，2008，23(1):98-103.

Wu Di,Yang Changchun.Research on a fully-data driven multiple attenuation approach.Progress in Geo-physics,2008,23(1):98-103.

[20]Verschuur D J,Prein R G.Multiple removal results from Delft University.The Leading Edge,2012,18(1):86-91.

[21]Deans S R.The Radon transform and some of its applications.John Wiley and Sons Inc,News York,1983,223(1):3-4.

[22]Durrani T S,Bisset D.The Radon transform and its properties.Geophysics,1984,49(11):1180-1187.

[23]Chapman C H.Generalized Radon transforms and slant stacks.Geophysical Journal International,1981,54(4):481-518.

[24]Foster J D,Mosher C C.Suppression of multiples reflection using the Radon transform.Geophysics,1992,57(3):386-395.

[25]劉喜武，劉洪，李幼銘.高分辨率Radon變換方法及其在地震信號中的應(yīng)用.地球物理學進展，2004，19(1):8-15.

Liu Xiwu,Liu Hong,Li Youming.High resolution radon transform and its application in seismic signal processing.Progress in Geophysics,2004,19(1):8-15.

[26]Wang Y H.Multiple attenuation:Coping with the spatial truncation effect in the Radon transform domain.Geophysical Prospecting,2003,51(1):75-87.

[27]熊登，趙偉，張劍鋒.混合域高分辨率拋物Radon變換及在衰減多次波中的應(yīng)用.地球物理學報，2009，52(4):1068-1077.

Xiong Deng,Zhao Wei,Zhang Jianfeng.Hybrid-domain high-resolution parabolic Radon transform and its application to demultiple.Chinese Journal of Geophysics,2009,52(4):1068-1077.

[28]張振波，軒義華.高分辨率拋物線拉冬變換多次波壓制技術(shù).物探與化探，2014，38(5):981-988.

Zhang Zhenbo,Xuan Yihua.High resolution parabolic radon transform multiple wave suppression technique.Geophysical and Geochemical Exploration,2014,38(5):981-988.

[29]范景文，李振春，宋翔宇等.各向異性高分辨率Radon變換壓制多次波.石油地球物理勘探，2016，51(4)：665-669．

Fan Jingwen,Li Zhenchun,Song Xiangyu et al.Multiple attenuation with anisotropic high-resolution Radon transform.OGP,2016,51(4):665-669.

[30]薛昭，董良國，單聯(lián)瑜.Radon變換去噪方法的保幅性理論分析.石油地球物理勘探，2012，47(6):858-867.

Xue Zhao,Dong Liangguo and Shan Lianyu.Amplitude preservation theoretical analysis of Radon transforms de-noising method.OGP,2012,47(6):858-867.

[31]李鍵，王修田.炮集域壓制海水鳴震的τ-p變換法.中國海洋大學學報，2008，38(1):121-124.

Li Jian,Wang Xiutian.Suppression multiple on shot domain usingτ-ptransformation.Periodical of Ocean University of China,2008,38(1):121-124.