數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)的研究及應(yīng)用

李奇?zhèn)?/p>

（中石化石油工程地球物理有限公司華東分公司，江蘇南京 210000）

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的生產(chǎn)，很多油田都進(jìn)入了勘探開(kāi)發(fā)的中后期，研究的地質(zhì)目標(biāo)范圍越來(lái)越小，埋藏的深度越來(lái)越深，儲(chǔ)層越來(lái)越薄，構(gòu)造越來(lái)越復(fù)雜，這些都極大地增加了勘探開(kāi)發(fā)的工作難度。常規(guī)的疊后偏移的地震數(shù)據(jù)已經(jīng)不能達(dá)到油田生產(chǎn)的要求，而疊前偏移方法具有精度高、效率高等特點(diǎn)，已經(jīng)在部分油田得到了推廣和應(yīng)用[1-2]。疊前偏移方法對(duì)于地震數(shù)據(jù)的要求較高，在實(shí)際處理過(guò)程中，很多情況都會(huì)導(dǎo)致地震數(shù)據(jù)出現(xiàn)不規(guī)則的現(xiàn)象，但處理人員主要關(guān)注速度場(chǎng)的精度、相關(guān)參數(shù)以及分辨率和信噪比等，經(jīng)常忽視了數(shù)據(jù)的不規(guī)則對(duì)偏移效果的影響，使得疊前偏移的效果較差，從而對(duì)后續(xù)的地震資料解釋、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等一系列的工作產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。因此，在疊前偏移處理過(guò)程中，必須對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化處理，改善地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)，提高偏移成像的精度。

1 數(shù)據(jù)規(guī)則化的發(fā)展現(xiàn)狀

一直以來(lái)，數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)是地震資料處理人員關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。起初，數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)是用來(lái)恢復(fù)空道、滿足多道處理的要求。由于地震處理技術(shù)的不斷發(fā)展，疊前偏移技術(shù)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，為了滿足疊前偏移處理的數(shù)據(jù)要求，數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)得到了快速發(fā)展、日趨成熟。目前，常用的數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)主要有6種：基于相關(guān)傾角插值的規(guī)則化方法、線性預(yù)測(cè)插值規(guī)則化方法、波場(chǎng)延拓規(guī)則化方法、近炮檢距規(guī)則化方法、基于拋物線拉東變換規(guī)則化方法、傅里葉變換規(guī)則化方法、傅里葉變換和線性預(yù)測(cè)相結(jié)合的規(guī)則化方法[2]。近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，研究人員又提出了多種規(guī)則化方法，主要有反泄漏傅里葉變換數(shù)據(jù)規(guī)則化方法、五維數(shù)據(jù)規(guī)則化方法等，不但解決了數(shù)據(jù)的規(guī)則化問(wèn)題，而且又解決了數(shù)據(jù)采樣率不足的問(wèn)題，大幅提高了疊前偏移的精度。

2 數(shù)據(jù)規(guī)則化的基本原理

常規(guī)的傅里葉變換數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)會(huì)受到不規(guī)則采樣的影響，使數(shù)學(xué)變換的正交基函數(shù)變得不正交，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的能量產(chǎn)生泄漏，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到其余的頻率成分上，使得計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)頻譜不準(zhǔn)確，從而嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)規(guī)則化的可信度。

為了有效解決能量泄漏的問(wèn)題，研究人員提出了反泄漏傅里葉變換數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)（ALFT），該技術(shù)是利用非均勻傅里葉變換，反復(fù)使用采樣定理對(duì)傅里葉系數(shù)進(jìn)行重新估算，最大限度地減少能量泄漏，基本公式見(jiàn)式（1）[3]。

其中，k為波數(shù)；xn為空間非均勻網(wǎng)格采樣點(diǎn)的位置；w(xn)為積分權(quán)值，即空間采樣間隔；N為非均勻樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；ΔX為最大空間，即所有采樣的積分權(quán)值的歸一化因子；f(xn)為對(duì)應(yīng)于xn處的信號(hào)值；為波數(shù)k對(duì)應(yīng)的傅里葉系數(shù)。

ALFT 技術(shù)首先從輸入數(shù)據(jù)中篩選出最大的傅里葉系數(shù)（能量成分），然后利用非均勻傅里葉變換將其轉(zhuǎn)換到時(shí)間域，基本公式見(jiàn)式（2）。

再?gòu)脑嫉妮斎霐?shù)據(jù)中減去這個(gè)最大的能量成分，將減去之后的數(shù)據(jù)重新輸入進(jìn)行分離，直到把所有的不規(guī)則數(shù)據(jù)都分離出來(lái)，基本公式見(jiàn)式（3）。

3 數(shù)據(jù)規(guī)則化的基本步驟

利用ALFT 技術(shù)進(jìn)行地震數(shù)據(jù)規(guī)則化的基本步驟主要有以下4步：

1）對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，將其分成很多個(gè)單偏移距地震數(shù)據(jù)；

2）對(duì)不同的單偏移距地震數(shù)據(jù)進(jìn)行非均勻傅里葉變換，然后對(duì)其進(jìn)行分離處理，進(jìn)而可以將偏移距地震數(shù)據(jù)中的不規(guī)則數(shù)據(jù)分離出來(lái)；

3）利用常規(guī)傅里葉變換技術(shù)對(duì)處理之后的單偏移距地震數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，并且按照既定的網(wǎng)格進(jìn)行插值，得到很多個(gè)規(guī)則的單偏移距地震數(shù)據(jù)；

4）根據(jù)相應(yīng)的處理流程，對(duì)規(guī)則的單偏移距地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后可以獲得規(guī)則化之后的地震數(shù)據(jù)。

4 實(shí)際應(yīng)用

為了說(shuō)明數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)在地震數(shù)據(jù)處理中的影響和作用，選取了某油田的一塊工區(qū)，由于采集中多種因素的影響，使得空間采樣不均勻，CMP 點(diǎn)空間位置發(fā)散、分布不均，覆蓋次數(shù)不均勻，偏移效果較差，嚴(yán)重影響了地震數(shù)據(jù)的可信度，給該工區(qū)后續(xù)的勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)了一定的困難。因此，本文采用ALFT 技術(shù)對(duì)該工區(qū)的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了規(guī)則化處理。

圖1為規(guī)則化前后地震數(shù)據(jù)的面元分布對(duì)比，從圖1可以看出，規(guī)則化之后的CMP 點(diǎn)空間位置集中，而且分布非常均勻，CMP 點(diǎn)空間位置發(fā)散的現(xiàn)象得到了較好的消除。

圖1 規(guī)則化處理前后面元分布對(duì)比

另外，從圖2可以看出，處理之后的地震剖面的同相軸得到一定恢復(fù)，連續(xù)性也有所增強(qiáng)，提高了地震數(shù)據(jù)的信噪比，構(gòu)造更加清晰，為后續(xù)的地震資料解釋、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等工作提供了較好的數(shù)據(jù)，從而為更加精細(xì)的勘探開(kāi)發(fā)提供了可能。

圖2 規(guī)則化處理前后地震剖面效果對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

1）數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)是地震資料處理過(guò)程中非常關(guān)鍵的步驟之一。

2）ALFT 數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)可以有效改善地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)，不但可以提高地震數(shù)據(jù)的信噪比，而且可以增強(qiáng)地震同相軸的連續(xù)性，從而提高疊前偏移的精度。

3）在實(shí)際地震資料處理過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)資料的真實(shí)情況，采取合適的數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)，提高地震數(shù)據(jù)規(guī)則化的水平和效果。