南黃海低信噪比地震資料處理技術(shù)

杜賢 逄建東 石雪鋒 杜林軒 高麗軍

摘要? 隨著南黃海油氣勘探的展開(kāi)，提高海相碳酸鹽目標(biāo)層低信噪比地震資料的成像，已成為地震處理工作的主要任務(wù)。針對(duì)其地質(zhì)條件和原始資料特點(diǎn)，開(kāi)展攻關(guān)試驗(yàn)工作，建立了疊前各種干擾波噪聲壓制，多次波聯(lián)合衰減、中深部目標(biāo)弱反射信號(hào)恢復(fù)技術(shù)、CRS共反射面元疊加技術(shù)、各向異性疊前時(shí)間偏移等關(guān)鍵技術(shù)方法組合的處理流程。處理結(jié)果表明，地震剖面的成像精度明顯提高。

關(guān)鍵詞? 疊前去噪? 多次波聯(lián)合衰減? 信噪比

1 前言? 南黃海盆地，受多期構(gòu)造作用的影響，南黃海構(gòu)造復(fù)雜多變，斷裂發(fā)育。其獲得地震資料有如下特點(diǎn)：勘探目標(biāo)為海相碳酸鹽地層，速度高，密度大，層間物性差異小，反射弱，造成有效波的準(zhǔn)確成像困難，內(nèi)幕反射凌亂，邊界模糊;噪音干擾類型多，微弱的有效反射信號(hào)掩蓋在強(qiáng)能量的噪音干擾中;勘探區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，強(qiáng)反射界面起伏多變，造成多次波波場(chǎng)復(fù)雜;勘探目標(biāo)層破碎、斷層發(fā)育，成像精度差，成像剖面的品質(zhì)較差。

2 處理技術(shù)

針對(duì)南黃海油氣勘探的地質(zhì)需求和地震資料處理難題，采取如下策略：以最大限度保護(hù)目標(biāo)層弱反射信號(hào)為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)疊前針對(duì)各種噪音壓制和多方法組合壓制多次波，CRS共反射面元疊加提高地震信號(hào)的信噪比，采用各向異性疊前時(shí)間偏移成像處理為核心，提高復(fù)雜構(gòu)造地震資料成像品質(zhì)。處理中特別注意保護(hù)低頻有效信號(hào)，提高低頻信息的能量，以提高中深部目標(biāo)層的成像質(zhì)量。

2.1 疊前噪音組合的壓制

2.1.1水鳥干擾壓制技術(shù)

水鳥產(chǎn)生的干擾為低頻干擾，在單炮記錄上表現(xiàn)為線性干擾或帶狀干擾，既有正視速度也有負(fù)視速度特征，視速度低。針對(duì)水鳥干擾的特征，用F-K濾波和線性Radon變換進(jìn)行去除。在炮集上做F-K正變換，則浪涌在F-K譜上表現(xiàn)為低頻和低視速度區(qū)域，切除低頻低速區(qū)域，做F-K反變換，則大部分浪涌干擾被去除，再在CMP道集上用線性Radon變換進(jìn)行去除，經(jīng)過(guò)這兩步處理之后，水鳥干擾被基本去除。

2.1.2涌浪干擾和異常振幅去除技術(shù)

涌浪干擾，主要由檢波器掛上異物如魚網(wǎng)或電纜平衡不好而造成的下擾波，表現(xiàn)為附近的地震道上出現(xiàn)一串低頻強(qiáng)振幅干擾。異常振幅干擾表現(xiàn)為低頻強(qiáng)振幅特點(diǎn)，無(wú)規(guī)律的分布。針對(duì)其特點(diǎn)，采用區(qū)域異常衰減技術(shù)，基本思路是：在共炮點(diǎn)道集上給定的時(shí)窗大小，根據(jù)時(shí)窗大小開(kāi)多個(gè)時(shí)窗，在時(shí)窗內(nèi)計(jì)算均方根振幅，將均方根振幅分解為與Source、Detector、Cmp和Offset有關(guān)的四項(xiàng)，分別求分解后的四項(xiàng)的振幅與原始均方根振幅比之，存在噪聲的項(xiàng)的比值將比附近道的比值大得多。在不同的時(shí)間段內(nèi)，根據(jù)有效信號(hào)算得的比值，確定對(duì)應(yīng)的合適的比值因子，應(yīng)用于分解項(xiàng)中，得到新的分解項(xiàng)，合并新得到的四項(xiàng)的振幅，得到新的道集，區(qū)域異常振幅被完全壓制。

2.1.3外源噪音的壓制技術(shù)

南黃海地震資料外部震源干擾較為嚴(yán)重。主要是通過(guò)對(duì)外部震源的旅行時(shí)，外震源干擾波的頻率及能量特征，外震源干擾波在不同數(shù)據(jù)集上的表現(xiàn)等特點(diǎn)，分辨出外震源，運(yùn)用LIFT技術(shù)對(duì)其進(jìn)行壓制。

2.1.4 隨機(jī)干擾的壓制技術(shù)

采用中值約束矢量分解去噪技術(shù)壓制隨機(jī)干擾。它采用最大能量法，通過(guò)時(shí)移掃描確定信號(hào)方向，然后沿信號(hào)方向計(jì)算中值，以兩中值組成標(biāo)準(zhǔn)矢量，進(jìn)行矢量分解，判定平行矢量為相關(guān)量，垂直矢量為非相關(guān)量，運(yùn)用減法消除噪聲，達(dá)到去噪保幅的目的。

2.2 多次波聯(lián)合衰減技術(shù)

多次波壓制是海洋資料處理中一個(gè)永恒的難題。地下構(gòu)造復(fù)雜，多次波的類型多，采用單一的多次波處理技術(shù)不能壓制所有類型多次波的效果。

2.2.1 波動(dòng)方程SRME壓制多次波

SRME主要是衰減與自由表面相關(guān)的多次波，由于一次多次波與自由表面形態(tài)最為相近，因此能夠得到很好的衰減。二次或二次以上的多次波，其路徑往往會(huì)發(fā)生變化。只有近道路徑與自由表面相似度高，對(duì)于二次或二次以上的多次波，SRME只能衰減其近道部分的能量。

處理中主要分為兩步。

1）建立多次波模型由于此方法完全不需要地下信息。要正確地預(yù)測(cè)多次波，就必須保證所有所需的子反射均有記錄或估計(jì)。如果某些子反射缺失或者有誤差，那么就不可能正確預(yù)測(cè)包含這些子反射的自由表面多次波。資料處理中，必須除了填補(bǔ)所缺失的偏移距外，為了保證有完整的偏移距信息，還需要外推一定的負(fù)偏移距數(shù)據(jù)，以使多次波模型更準(zhǔn)確。

2）匹配相減預(yù)測(cè)出多次波后，便可以在原始地震記錄上減去計(jì)算出來(lái)的多次波模型，得到去除多次波以后的地震記錄。相減過(guò)程分為兩步：a.能量匹配，主要是把多次波模型的能量與原始地震記錄能量匹配為一致;b.在能量一致的情況下再進(jìn)行相減。為了達(dá)到好的效果，要試驗(yàn)選擇相減數(shù)據(jù)窗口的大小。

2.2.2 預(yù)測(cè)反褶積壓制周期性多次波技術(shù)

海上拖纜地震數(shù)據(jù)主要使用時(shí)間域預(yù)測(cè)反褶積和Tau-P域預(yù)測(cè)反褶積。究其原因有：海面和海底都是比較強(qiáng)的反射界面，容易形成海底鳴震和震源鬼波、接收點(diǎn)鬼波，在地震記錄上比較容易識(shí)別的是海底鳴震。Tau-P域自適應(yīng)反褶積比多道預(yù)測(cè)反褶積分辨率高，但信噪比有所降低，對(duì)低信噪比地震資料，使用多道時(shí)間域預(yù)測(cè)反褶積。

2.2.3高精度拉冬多次波壓制技術(shù)

經(jīng)過(guò)SRME及反褶積多次波的壓制后，海底自由表面多次波及周期性多次波得到了有效的壓制，中遠(yuǎn)道多次波成為了主要的衰減對(duì)象。高精度拉冬多次波衰減是通過(guò)有效波和多次波在速度上的差異到達(dá)多次波衰減目標(biāo)的。對(duì)于中長(zhǎng)周期多次波，其速度與有效反射存在很大差異，通過(guò)這個(gè)原理較好的壓制中長(zhǎng)周期的多次波。處理中采用了高精度拉冬變換來(lái)衰減中長(zhǎng)周期多次波，通過(guò)對(duì)速度譜、道集和疊加剖面的分析，拉冬域多次波衰減達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，中長(zhǎng)周期的多次波得到了有效的壓制，突出了有效信號(hào)。

2.2.4 LIFT衰減多次波技術(shù)

在海上地震勘探中，近道多次波是最難處理的相干噪音之一，特別是在淺層氣的影響下，近道多次波更是難以壓制。常規(guī)衰減近道多次波的技術(shù)是預(yù)測(cè)反褶積組合內(nèi)切除，該技術(shù)簡(jiǎn)單有效，但在衰減多次波的同時(shí)，有效信號(hào)也被去掉，破壞了道集的完整性，給后續(xù)處理帶來(lái)一定的困擾。LIFT技術(shù)不是單一對(duì)模塊，而是一種思想。是根據(jù)AVO原理模擬有效信號(hào)，通過(guò)局部時(shí)窗進(jìn)行信噪分離。實(shí)踐證明，能有效衰減近道多次波，又能很好地保留有效信號(hào)，為后續(xù)處理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 中深部目標(biāo)弱反射信號(hào)恢復(fù)技術(shù)

在本區(qū)中、深目標(biāo)為海相碳酸鹽巖地層。受層間物性差異小的影響，內(nèi)幕反射能量弱，通過(guò)上覆的強(qiáng)反射界面向下傳播地震波損失嚴(yán)重，振幅衰減較快。同時(shí)，受強(qiáng)反射界面起伏和地層速度橫向變化的影響，不同的構(gòu)造部位上，相同旅行時(shí)間的地震波振幅衰減水平差異較大，常規(guī)的指數(shù)函數(shù)振幅補(bǔ)償技術(shù)方法，只能按時(shí)間尺度進(jìn)行統(tǒng)一的能量補(bǔ)償，即沒(méi)有考慮強(qiáng)反射界面對(duì)振幅損耗的影響，很難合理地恢復(fù)其原始能量關(guān)系。

為有效補(bǔ)償由于巖性變化造成振幅衰減，試驗(yàn)時(shí)間-速度對(duì)的振幅公式進(jìn)行改進(jìn)，引用了與巖性密切相關(guān)的速度參數(shù)進(jìn)行振幅補(bǔ)償，改進(jìn)后的時(shí)間-速度對(duì)振幅補(bǔ)償公式為

式中：是補(bǔ)償后的振幅，補(bǔ)償前的振幅，t是地震波傳播時(shí)間，是地震速度?；跁r(shí)間-速度對(duì)振幅補(bǔ)償技術(shù)引入了速度參數(shù)，考慮了地層巖性的變化。同時(shí)該技術(shù)即考慮了巖性變化對(duì)地震振幅衰減作用，又考慮偏移距變化對(duì)地震振幅的影響，具有保幅性。

速度分析的精度決定了振幅補(bǔ)償效果的好壞，也關(guān)系到成像品質(zhì)的優(yōu)劣，為此采用了基于組合迭代思想的速度分析技術(shù)。在常規(guī)振幅恢復(fù)、疊前去噪、多次波壓制和子波整形處理基礎(chǔ)上，進(jìn)行精細(xì)速度分析，反復(fù)迭代求取準(zhǔn)確的區(qū)域速度后，進(jìn)行時(shí)間-速度對(duì)的振幅補(bǔ)償。通過(guò)速度函數(shù)補(bǔ)償，中深層的弱振幅得到合理恢復(fù)。

2.4 CRS共反射面元疊加技術(shù)

基于共反射面元的思想，考慮反射層的局部特征和第一菲涅耳帶內(nèi)的全部反射，更多的地震道參與疊加從而提高了信噪比。CRS技術(shù)能夠顯著提高疊加剖面的信噪比特別是深層成像質(zhì)量。通過(guò)部分CRS疊加還可以輸出CRS超道集（即將相鄰的多個(gè)CMP道集經(jīng)過(guò)地層傾角和曲率的時(shí)差校正后疊加合并為一個(gè)CMP道集輸出），用于后續(xù)的其他常規(guī)處理流程，效果好于原始CMP道集。CRS疊加技術(shù)可以改善地震資料的信噪比，分辨率，資料成像質(zhì)量，

2.5 各向異性疊前時(shí)間偏移技術(shù)

在復(fù)雜構(gòu)造地質(zhì)條件與速度橫向變化較大的地震條件下，地震波射線路徑多變、波場(chǎng)復(fù)雜，基于地下各向同性介質(zhì)的疊前時(shí)間偏移處理，很難取得良好的成像效果?；诟飨虍愋缘寞B前時(shí)間偏移技術(shù)不僅能消除介質(zhì)各向異性對(duì)成像精度的影響，斷點(diǎn)、斷面和層間接觸關(guān)系更加清楚，而且能解決疊前反演共反射點(diǎn)（CRP） 道集大炮檢距數(shù)據(jù)校正過(guò)量問(wèn)題。

3 應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)采用上述關(guān)鍵處理技術(shù)成像，圖上是原成果剖面，圖下為用本文敘述方法處理得到對(duì)成果剖面，現(xiàn)處理剖面成像效果得到明顯的改善，波組特征突出，目的層深層內(nèi)幕反射品質(zhì)得到提高，斷裂特征刻畫、資料信噪比及波組連續(xù)性有了明顯的提高。

4 結(jié)論

南黃海前新生代勘探目標(biāo)層構(gòu)造復(fù)雜，層間物性差異小，地震反射能量弱，原始資料品質(zhì)差，常規(guī)處理方法成像精度低。對(duì)于南黃海低信噪比地震資料成像處理，噪音剔除和多次波壓制的基礎(chǔ)，精細(xì)的速度分析，中深部目標(biāo)弱反射信號(hào)恢復(fù)，CRS共反射面元疊加是提高成像品質(zhì)的有效保障;采用各向異性疊前時(shí)間偏移技術(shù)，能夠有效提高弱反射的振幅強(qiáng)度，改善了地震資料目的層的成像精度。

參考文獻(xiàn)

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