廣角反射地震資料處理方法在蘇北下?lián)P子地區(qū)的探索

劉 彭，任俊興

（中國(guó)石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 南京 210019）

下?lián)P子常州地區(qū)下古生界地震資料內(nèi)幕反射能量弱，信噪比弱，且發(fā)育著各類型波，導(dǎo)致本區(qū)的油氣勘探非常復(fù)雜。為了突破現(xiàn)狀，在本區(qū)采用了廣角反射地震方法，此方法可以避免近偏移距干擾對(duì)地震成像造成的影響，使得以前成像模糊區(qū)域變的更清晰。對(duì)于這種廣角反射地震資料而言，僅僅在解決靜校正和相干噪聲的基礎(chǔ)上，獲得的成果剖面中深層反射波組破碎，連續(xù)性較差，解釋上認(rèn)識(shí)不清。所以，及需要尋求一套處理方法應(yīng)對(duì)廣角反射資料。在對(duì)地震資料分析研究的基礎(chǔ)上，以提高海相中、古生界成像質(zhì)量為主線，形成了一套適合下?lián)P子常州地區(qū)中、古生界地震地質(zhì)特點(diǎn)的以多波分離、遠(yuǎn)道弱小信號(hào)能量補(bǔ)償與高階動(dòng)校疊加等三大關(guān)鍵技術(shù)為核心的處理流程，攻克了制約該區(qū)地震成像的主要技術(shù)瓶頸，有效地提高了中、古生界復(fù)雜構(gòu)造地震成像精度。

1 廣角地震特點(diǎn)

1.1 廣角反射原理

當(dāng)入射角慢慢加大時(shí)，反射能量也會(huì)慢慢增大，透射能量則慢慢減小。當(dāng)角度達(dá)到臨界角時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生廣角反射。且廣角反射范圍內(nèi)的能量比正常反射范圍的能量大很多，所以當(dāng)存在高速層屏蔽時(shí)，地震波以超過(guò)臨界角度的大角度入射，也可以得到較強(qiáng)的地震信號(hào)。

廣角反射能夠提高中、深層的地震波能量。且隨著反射界面上下速度梯度的減小而增大，上下地層的波阻抗差越小，反射能量提升的越高。這將非常有利于中深部地層的地震勘探。

由以上分析可知，廣角反射能夠提高中深層地震反射能量，能量提升的幅度隨界面上下速度差的減小而增大，這一特征對(duì)中深層的勘探是非常有利的；廣角反射可以避免近偏移距干擾對(duì)地震成像造成的影響，改善中深層地震資料的成像質(zhì)量。

1.2 大排列接收

地層界面的臨界角以40°左右最為常見，排列長(zhǎng)度需要保證在臨界角反射以外的距離才能接收到廣角反射。當(dāng)入射角達(dá)到為60°時(shí)，要采集到目的層的信息，排列長(zhǎng)度需要目的層深度的3.5倍左右的排列長(zhǎng)度。為了獲得更好的廣角地震反射信息，在常州地區(qū)進(jìn)行了不同排列長(zhǎng)度的地震攻關(guān)試驗(yàn)，圖1為不同排列長(zhǎng)度接收的疊加剖面對(duì)比示意圖，采用6000m的排列長(zhǎng)度得到的地震剖面，中深層波組很弱，信噪比較低。當(dāng)排列長(zhǎng)度延伸到10800m時(shí)，中深層的反射波組成像效果明顯變好。

圖1 不同排列長(zhǎng)度地震剖面對(duì)比

1.3 大藥量激發(fā)

由于廣角地震采用長(zhǎng)排列接收，勘探目的層埋藏較深，且一般存在高速屏蔽層，要想得到中深部地層反射信號(hào)，需采用大藥量震源激發(fā)。研究不同藥量激發(fā)單炮和對(duì)應(yīng)疊加效果（圖2），圖2（A）為4～8kg藥量激發(fā)單炮，圖2（B）為1～2kg藥量激發(fā)單炮，圖2（A）單炮中深層反射信息明顯優(yōu)于圖2（B）單炮。圖2（C）在4～8kg藥量激發(fā)段疊加剖面上可以看到明顯的有效信息，而1～2kg藥量激發(fā)段疊加剖面有效信息非常弱。

圖2 不同藥量激發(fā)單炮、剖面對(duì)比

2 廣角反射關(guān)鍵處理方法

常規(guī)處理方法只適用于中小偏移距地震資料，而廣角地震為大偏移距地震資料，因此，針對(duì)廣角地震資料特征，需要研究專門的處理方法，主要包括相干噪音壓制方法、動(dòng)校正方法、能量補(bǔ)償方法等方面。

（1）限頻限速去除相干噪聲方法：對(duì)不同的線性干擾，首先通過(guò)波場(chǎng)分析，確定其線性速度和頻率范圍，然后再通過(guò)在特定線性速度范圍以及特定的頻率段雙重條件限制下進(jìn)行去線性干擾去噪處理，這樣就可以去除線性干擾的同時(shí)有效信號(hào)的避免損失。應(yīng)用分頻區(qū)域異常振幅衰減技術(shù)衰減強(qiáng)隨機(jī)噪音、強(qiáng)高頻干擾等異常振幅，可以在有效去噪的同時(shí)保護(hù)本地區(qū)中、古生界弱小有效反射信息。

（2）目前可以通過(guò)兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)廣角反射動(dòng)校正，即大偏移距的線性動(dòng)校正法[2]和非常規(guī)雙曲動(dòng)校正法。其中，大偏移距線性動(dòng)校正法是基于時(shí)距曲線近于一條直線的特征，分兩步進(jìn)行動(dòng)校正，即先對(duì)近偏移距數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)動(dòng)校正，從而得到高速層頂以上的速度結(jié)構(gòu)；然后將近偏移距數(shù)據(jù)切除，對(duì)遠(yuǎn)偏移距數(shù)據(jù)進(jìn)行行線性動(dòng)正，得到高速層以下的速度結(jié)構(gòu)[3]。非常規(guī)雙曲動(dòng)校正法中常用的是高階擬合法，多采用4階精度來(lái)實(shí)現(xiàn)[6]。

（3）針對(duì)遠(yuǎn)道、深層低頻弱小地震信息采用球面擴(kuò)散補(bǔ)償和地表一致性振幅補(bǔ)償兩步來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。球面擴(kuò)散補(bǔ)償是采用區(qū)域速度作為能量補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)，恢復(fù)中深層的能量，使地震記錄在縱向上能量趨于一致；分解振幅能量到檢波點(diǎn)、炮點(diǎn)檢、CMP、炮檢距四個(gè)項(xiàng)進(jìn)行迭代，進(jìn)而獲得補(bǔ)償因子，然后將補(bǔ)償因子加載到數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，使得地震資料在橫向上能量得到均衡的地表一致性振幅補(bǔ)償。

3 處理過(guò)程及效果

3.1 多波分離

大偏移距地震資料更容易受隨機(jī)干擾、固定機(jī)械干擾影響，多次折射波十分發(fā)育，且折射波和廣角反射波特征十分接近，有效信號(hào)難以識(shí)別。因此，有效識(shí)別、提取廣角反射信息十分關(guān)鍵。

根據(jù)大偏移距資料特點(diǎn)，對(duì)地震波場(chǎng)在頻率、速度、振幅等方面進(jìn)行分析，識(shí)別有效信息；采用相干噪聲分離技術(shù)和分頻去噪技術(shù)方法，壓制中、高頻噪音，提取并且保護(hù)中、低頻弱小有效信息，取得了較好的效果。

圖3(A)為處理前后的大偏移距炮點(diǎn)記錄，處理前，折射波能量強(qiáng)并且在廣角反射區(qū)十分發(fā)育，難以識(shí)別有效反射信息，相干噪聲分離后，廣角反射信息特征非常明顯。在地震剖面上也可以看到相干噪音分離前后的效果圖3(B），去除相干噪音前，同相軸破碎，連續(xù)性較差，去除后同向軸連續(xù)性變好，信噪比明顯提高。

圖3 去噪前后單炮記錄和剖面對(duì)比

3.2 弱小信號(hào)能量補(bǔ)償

常州地區(qū)資料信噪比較低，中、深層能量特別是遠(yuǎn)偏能量明顯變?nèi)?。針?duì)遠(yuǎn)道、深層低頻弱小有效信息，利用野外測(cè)量結(jié)果和正演模擬求取能量吸收衰減系數(shù)，對(duì)地震資料在橫向上和縱向上進(jìn)行能量補(bǔ)償。

圖4是能量補(bǔ)償前后的效果對(duì)比，經(jīng)過(guò)兩步法振幅補(bǔ)償處理后在時(shí)間和空間上的振幅差異基本消除，為后續(xù)成像處理奠定了良好基礎(chǔ)。

圖4 能量補(bǔ)償前、后效果對(duì)比圖

3.3 高階動(dòng)校疊加

常規(guī)速度分析只能用于中、近偏移距的動(dòng)校速度分析，而對(duì)于遠(yuǎn)偏同相軸會(huì)出現(xiàn)動(dòng)校過(guò)量的現(xiàn)象，致使后續(xù)成像質(zhì)量變差。高階動(dòng)校正方法可以彌補(bǔ)常規(guī)速度分析的不足，求取高精度的動(dòng)校速度。在資料處理中，采用四次項(xiàng)動(dòng)校正公式進(jìn)行速度分析，可以有效解決廣角反射的動(dòng)校正問(wèn)題。

圖5 (A)是常州工區(qū)內(nèi)一條大排列二維地震測(cè)線的常規(guī)動(dòng)校疊加剖面，從剖面上可以看到一套下古生界的反射波組，但是波組比較破碎，無(wú)法用于識(shí)別追蹤。圖5（B）是在精細(xì)處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合高階動(dòng)校技術(shù)進(jìn)行速度分析和動(dòng)校正處理，最終使得目的層在連續(xù)性和信噪比上得到較大的改善。

圖5 高階、常規(guī)動(dòng)校疊加剖面對(duì)比

3.4 成像效果分析

圖6 中左側(cè)圖是利用0～6000m排列地震數(shù)據(jù)的成像結(jié)果，可以看到淺層部位成像較好，而在中深層地震波組成像雜亂，無(wú)法得到清晰地構(gòu)造特征。綜合運(yùn)用上述方法的基礎(chǔ)上，利用全排列地震數(shù)據(jù)完成的廣角地震成像，獲得了目的層的反射信息，且構(gòu)造清楚。

圖6 常規(guī)偏移與廣角地震成像對(duì)比

4 結(jié)論

（1）下?lián)P子常州地區(qū)地震資料下古生界地層演化程度高、層間波阻抗差異小、上覆構(gòu)造復(fù)雜等地震地質(zhì)特點(diǎn)，導(dǎo)致成像質(zhì)量差。本次采集利用單邊10.8km大排列接收廣角反射信息，同時(shí)結(jié)合大藥量激發(fā)，使深層下古生界內(nèi)幕反射信息采樣更加充分、完整，為后續(xù)處理工作奠定了基礎(chǔ)。

（2）應(yīng)用球面擴(kuò)散補(bǔ)償和地表一致性振幅補(bǔ)償兩步來(lái)進(jìn)行能量增強(qiáng)廣角反射地震資料遠(yuǎn)道、深層低頻弱小有效信息，有效地改善了剖面成像效果。

（3）在廣角反射區(qū)域，折射波與有效波混合在一起，必須采用去除折射干擾的波場(chǎng)分離處理技術(shù)，同時(shí)采用高階動(dòng)校正方法來(lái)校平大偏移距地震反射波，進(jìn)而獲得信噪比較高的地震資料，為準(zhǔn)確的地震成像提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使得構(gòu)造的可靠性得到明顯提高。