海洋拖纜寬頻地震資料處理技術(shù)及應(yīng)用研究

李振偉，牛華偉，周靜毅，全心怡，劉嘉程

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

1 寬頻地震處理技術(shù)

1.1 影響地震頻譜寬度的關(guān)鍵因素

地震記錄形成的過程，可以用褶積模型來模擬。海上拖纜采集[1]得到的地震記錄可用褶積模型表示如下：

式中：S(t)表示地震記錄；SS(t)表示震源信號；SG(t)表示震源鬼波；R(t)表示地層反射系數(shù)；M(t)表示多次波響應(yīng)；A(t)表示地層吸收；RG(t)表示接收器鬼波；I(t)表示儀器響應(yīng)。

地震波傳播過程中頻譜會發(fā)生變化，寬頻地震技術(shù)[2-3]可以在一定程度上消除地震波傳播過程中頻譜的影響，恢復原始信號面貌，從而拓寬地震資料頻帶。地震波傳播過程中，對頻譜產(chǎn)生影響的主要因素有：氣泡、鬼波、多次波、地層吸收，其中氣泡和多次波處理屬于常規(guī)處理范疇，寬頻地震主要研究鬼波及地層吸收問題。

海上地震勘探中[4]，海面是一個強反射界面[5]，地震信號傳播過程中會形成震源鬼波和接收器鬼波。地震信號先向上傳播，經(jīng)過海面及地層反射，被接收到就產(chǎn)生了震源鬼波；地震信號先經(jīng)地層反射，再經(jīng)過海面反射被接收到就產(chǎn)生了檢波器鬼波（圖1）。鬼波會影響地震資料頻譜，造成周期性凹陷，影響地震資料分辨率。

圖1 一次波和鬼波的傳播路徑示意圖Fig. 1 Propagation path of primary wave and ghost wave

地震波在黏彈性介質(zhì)中傳播時，由于地層吸收能量會發(fā)生衰減，使得波形發(fā)生畸變，深部反射能量明顯減弱，影響地震勘探工作。

1.2 寬頻地震處理技術(shù)

寬頻地震資料處理技術(shù)以鬼波壓制為核心，結(jié)合拓頻技術(shù)，可以改善資料頻率特征，提高分辨率。

（1）鬼波壓制技術(shù)

目前實際應(yīng)用于生產(chǎn)項目的鬼波壓制處理方法主要有t-x域或τ-p域預測反褶積[5]、F-K域鬼波算子矩陣反演技術(shù)、τ-p域自適應(yīng)鬼波壓制技術(shù)、基于格林理論的鬼波壓制技術(shù)和基于逆散射級數(shù)的鬼波壓制技術(shù)等。這些技術(shù)都具有各自的技術(shù)原理和適用條件或假設(shè)前提（表1）。

表1 鬼波壓制技術(shù)Table 1 Ghost wave suppression technology

（2） 拓頻技術(shù)[6]

Q補償：通常用品質(zhì)因子Q來描述介質(zhì)吸收能力。Q值與介質(zhì)吸收能力成反比，與地震波的衰減成正比。Q補償就是從Q值的角度對地震數(shù)據(jù)進行補償，從而提高分辨率。

反拉伸： 地震道集數(shù)據(jù)，中遠偏移距由于存在拉伸形變，影響了地震信號的保真性。反拉伸技術(shù)通過統(tǒng)計近偏移距子波特征，對中遠偏移距數(shù)據(jù)進行匹配并整形。

2 潿西探區(qū)應(yīng)用

2.1 工區(qū)概況

潿洲油田目前地質(zhì)需求：落實油田區(qū)圈閉精細構(gòu)造，解決斷層成像問題，進一步清晰刻畫小斷距斷層，達到油藏開發(fā)階段的精細要求，明確斷層空間組合關(guān)系，為構(gòu)造及沉積演化分析提供支持。以往處理成果資料普遍存在同相軸連續(xù)性差，斜坡部位反射雜亂、同相軸的接觸關(guān)系模糊、斷層不夠清晰、斷點較為模糊等問題（圖2），無法滿足地質(zhì)需求。

針對潿洲油田目前地質(zhì)需求，提出了針對性處理方法：

（1）提高信噪比與分辨率的前期處理，包括：①針對目標的疊前保幅噪音衰減處理；②精細的多次波衰減處理；③提高目標層分辨率的寬頻處理。

（2）高精度速度建模與偏移成像，包括：①混合模型速度建模；②各向異性疊前深度偏移。

圖2 以往資料存在的問題Fig. 2 Problems with previous data

處理的難點包括以下兩個方面：①海洋拖纜采集地震資料受采集方式的影響，其子波受鬼波和氣泡震蕩的影響，續(xù)至相位多，在剖面上表現(xiàn)為虛反射較為嚴重，存在反射同相軸能量不聚焦，標志層反射不突出等現(xiàn)象。本次處理三維地震資料槍、纜沉放較淺（7 m、6 m），電纜鬼波到達時間8 ms左右，鬼波和一次波重疊在一起，因此，淺水區(qū)拖纜資料的鬼波壓制是本次攻關(guān)處理的一大難點。②本次拖纜采集的原始地震資料槍纜沉放較淺，低頻有效信號較弱。同時，由于低頻涌浪等干擾的影響，使得低頻端資料信噪比極低。低頻信號對于落實砂體邊界、實現(xiàn)特殊巖性體的保真成像、獲得強阻抗地層界面下地層成像、改善斷層成像、改善深層成像、改善基底成像都至關(guān)重要。因此，開展保護低頻有效信號的疊前干擾壓制技術(shù)是本次攻關(guān)處理的一大難點。

根據(jù)處理的重點和難點，制定了如下技術(shù)對策：

（1）開展高保真疊前干擾波壓制：工區(qū)高部位存在干擾波，并且低頻信息不夠豐富，本次處理采用了能夠有效壓制低頻端干擾波同時保護低頻端有效信號的低頻噪音衰減技術(shù)。三維干擾波壓制方法對高頻弱振幅信號有很好保護，對開展精細層位解釋及砂體的有效刻畫有重要作用。

（2）開展水平纜鬼波壓制：針對工區(qū)拖纜采集槍纜沉放6 m、7 m的參數(shù)特點，鬼波和反射波混疊在一起。本次處理采用了稀疏τ-p域自適應(yīng)鬼波壓制方法，可以有效消除拖纜采集地震資料的鬼波影響，能夠為寬頻處理打下良好基礎(chǔ)。鬼波壓制技術(shù)的應(yīng)用對地震波組資料改善較大，尤其會放大低頻信號能量，頻譜上表現(xiàn)為高頻信息被弱化。

（3）開展淺水區(qū)復雜多次波組合壓制：潿西工區(qū)受海底和T2不整合面兩個強反射層影響，導致多次波普遍發(fā)育，目的層有效地震信號與多次波重疊、相互干涉，多次波的普遍存在對有效信號的波形及振幅特征造成直接的影響，甚至還會帶來構(gòu)造假像。需要根據(jù)不同類型多次波干擾的特征及分布規(guī)律，分階段、分步驟、循序漸進地實現(xiàn)對多次波干擾的有效去除。本次處理采用了淺水多次波結(jié)合三維水面多次波壓制方法，可以恢復地下地層真實反射形態(tài)、消除虛假構(gòu)造，恢復地層的真實振幅特征，提高成像的可靠性。

（4）開展針對目的層弱振幅能量恢復處理：研究區(qū)中淺層存在強屏蔽層對地震波能量及頻率有吸收衰減影響，導致與三號斷層相接的地層能量較弱。本次處理采用了弱振幅能量恢復技術(shù)，可以有效恢復弱反射信號，提高目的層的能量。

本次寬頻處理流程如下（圖3），其中包含寬頻處理特色步驟，主要包括：低頻噪音衰減、檢波器鬼波衰減、Q補償[7]和反拉伸[8-10]。

2.2 應(yīng)用效果

圖4～圖8展示了寬頻處理與常規(guī)處理的剖面與切片對比?？梢悦黠@看到：寬頻處理成果在不整合面之上，有效壓制了虛假反射，地層分辨率明顯提升；斷塊區(qū)地層及斷層反射結(jié)構(gòu)更清晰，有助于開展精細的構(gòu)造解釋，落實構(gòu)造圈閉。

圖3 寬頻處理流程Fig. 3 Broadband processing flow

圖4 常規(guī)處理剖面，主測線3309Fig. 4 Conventional section, main line 3309

圖5 寬頻處理剖面，主測線3309Fig. 5 Broadband section, main line 3309

圖6 常規(guī)處理剖面，主測線3370Fig. 6 Conventional section, main line 3370

圖7 寬頻處理剖面，主測線3370Fig. 7 Broadband section, main line 3370

圖8 常規(guī)處理效果（左），寬頻處理效果（右），1 410 ms時間切片F(xiàn)ig. 8 Conventional result (left), broadband result (right), time slice at 1 410 ms

圖9、圖10展示了寬頻處理與常規(guī)處理的頻譜對比，淺層老資料頻寬為10～60 Hz，寬頻處理頻寬為5～65 Hz，拓寬頻段約20%；中深層老資料頻寬為6～47 Hz，寬頻處理頻寬為4～61 Hz，拓寬頻段約39%。

圖9 寬頻處理與常規(guī)處理頻譜對比，時窗：500～1 500 msFig. 9 Spectrum comparison of broadband processing and conventional processing, time window: 500～1 500 ms

圖10 寬頻處理與常規(guī)處理頻譜對比，時窗：2 000～3 500 msFig. 10 Spectrum comparison of broadband processing and conventional processing, time window: 2 000～3 500 ms

3 結(jié)論

（1）海上拖纜地震資料寬頻處理技術(shù)以鬼波壓制為核心，結(jié)合Q補償以及其他拓頻方法，可改善資料頻率特征，提高分辨率。寬頻帶可產(chǎn)生更尖銳子波，為薄層和地層圈閉等重要目標體的高分辨率成像提供全頻帶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）針對潿西工區(qū)存在的地質(zhì)問題，采用了寬頻處理技術(shù)，處理成果與以往結(jié)果相比，地震數(shù)據(jù)品質(zhì)明顯改善：拓寬了地震信號頻帶，提高了資料信噪比和橫縱向分辨率，信噪比提高，波組關(guān)系清晰合理，斷層斷面波清晰，交切關(guān)系明確，地層連續(xù)性提高，相互接觸關(guān)系明晰，大大提高地震資料的可靠性。