复杂地表条件下地震资料一致性处理方法研究与应用

doi:10.11720/wtyht.2023.1162

复杂地表条件下地震资料一致性处理方法研究与应用

陈超群^,¹, 戴海涛¹, 高秦¹, 陈俊杰², 雒文丽¹, 王智茹¹

1.中国石油集团东方地球物理责任有限公司研究院长庆分院,陕西西安 710021

2.中国石油长庆油田分公司气田开发事业部,陕西西安 710016

A processing method for seismic data consistency under complex surface conditions and its applications

CHEN Chao-Qun^,¹, DAI Hai-Tao¹, GAO Qin¹, CHEN Jun-Jie², LUO Wen-Li¹, WANG Zhi-Ru¹

1. Changqing Branch of GRI,BGP,Xi'an 710021,China

2. Gas Field Development,PetroChina Changqing Oilfield Company,Xi'an 710016,China

第一作者: 陈超群(1982-),男,高级工程师,主要从事地震资料处理分析工作。Email:279817100@qq.com

责任编辑: 叶佩

收稿日期: 2022-06-23 修回日期: 2023-05-30

基金资助:

集团公司“十四五”科技项目“页岩油气地震地质工程一体化储层评价关键技术研究”(2021DJ3705)

Received: 2022-06-23 Revised: 2023-05-30

摘要

鄂尔多斯盆地东部地处黄土塬区,沟壑纵横、地形起伏非常大,受复杂地表条件及近地表结构等因素影响,原始地震记录的振幅、频率及相位在不同区域存在明显差异,这些差异与地下地质信息无关,容易导致解释陷入误区。因此,急需根据该区地震资料特点进行一致性处理方法研究,以提高资料保真度。在总结当前一致性处理方法的基础上,本文建立了复杂地表条件下新的地震资料一致性处理技术流程。在创新地表一致性振幅补偿思路的基础上,首次应用双域近地表Q吸收补偿技术,拓宽频带的同时,提高沟—塬连接线资料振幅、频率一致性;应用地表一致性俞氏子波反褶积,实现低频噪声的衰减及有效信号频带的拓宽,提高地震资料信噪比、分辨率的同时,进一步提高资料子波一致性。实际资料应用证实了该方法的可行性和有效性,具有良好的推广应用价值。

关键词： 黄土塬; 一致性处理; 保真度; 地表一致性振幅补偿; 双域近地表Q吸收补偿; 俞氏子波反褶积

Abstract

Located in the loess tableland area,the eastern Ordos Basin features criss-cross ravines and gullies and great topographic fluctuations.Its complex surface conditions and near-surface structures caused significantly different amplitudes,frequencies,and phases in the original seismic data of different regions.These differences are unrelated to the subsurface geological information and can easily lead to misinterpretation.Therefore,there is an urgent need to develop a processing method for seismic data consistency according to the characteristics of seismic data in the study area,aiming to improve the fidelity of seismic data.Based on the summary of the current consistency processing methods,this study built a new consistency processing flow for seismic data under complex surface conditions.By innovating surface consistent amplitude compensation,this study employed the dual-domain near-surface Q-absorption compensation for the first time to broaden the frequency band and improve the amplitude and frequency consistency of seismic data collected across gullies and tablelands.In addition,this study applied the surface consistent deconvolution of Yu's wavelet to attenuate the low-frequency noise and broaden the effective signal frequency band,improving the signal-to-noise ratio,resolution,and wavelet consistency of seismic data.The actual application verifies that the method used in this study is feasible and effective and has a high popularization value.

Keywords： loess tableland; consistency processing; fidelity; surface consistent amplitude compensation; dual-domain near-surface Q-absorption compensation; deconvolution of Yu's wavelet

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本文引用格式

陈超群, 戴海涛, 高秦, 陈俊杰, 雒文丽, 王智茹. 复杂地表条件下地震资料一致性处理方法研究与应用[J]. 物探与化探, 2023, 47(4): 954-964 doi:10.11720/wtyht.2023.1162

CHEN Chao-Qun, DAI Hai-Tao, GAO Qin, CHEN Jun-Jie, LUO Wen-Li, WANG Zhi-Ru. A processing method for seismic data consistency under complex surface conditions and its applications[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2023, 47(4): 954-964 doi:10.11720/wtyht.2023.1162

0 引言

复杂地表条件下的地震数据处理技术是当前国内地震勘探中的难点,也是我国油气勘探迫切需要发展与深化的关键技术之一。鄂尔多斯盆地东部位于伊陕斜坡的中东部,其地表条件复杂,沟壑纵横、地形起伏非常大,为典型的塬、梁、峁、坡、沟地貌,其表层覆盖黄土、胶泥,低降速层厚度约10~150 m,横向变化较快。该区发育上古生界石盒子组、山西组、太原组、本溪组及下古生界马家沟组等多套含气层系。但储层在横向上变化快,纵向上岩性组合复杂,造成地震波形解释多解性强^[1]。这对地震资料处理保真度提出了更高的要求,尤其是一致性处理方面,因此,开展复杂地表条件下地震资料的一致性处理方法研究就显得非常重要。

同时,由于油气勘探对于区域构造特征和油气分布总体认识的需求不断增加,为了查清整个地区的地下地质构造和地质现象,得到整个地区三维空间的地震信息数据体,区域大面积三维地震勘探逐渐成为勘探的主要方向。但受巨额采集成本的制约,目前只能采用不同年度、不同采集技术以及不同观测系统条件下所获得的黄土直测线、宽线、沟中弯线、沟塬连接线和非纵测线地震数据的连片处理来实现。由于受近地表激发和接收条件差异及其他因素影响,使得同一条测线所得到的地震记录子波及记录面貌存在明显的差异,同一地层在不同地表的衔接处,同相轴可能出现明显的不连续性,甚至由于频谱特点的不同可能会出现同相轴胖瘦的不一致以及振幅强弱的变化等^[2]。通过一致性处理来解决不同因素所造成的差异,有利于地质及解释人员对研究区有一个正确的认识,加深对地震响应与地质现象的理解,提高资料处理和解释的质量。因此,复杂地表条件下地震资料的一致性处理已成为高保真处理中一个重要环节,甚至是决定性环节。

目前,实际生产中解决不同资料拼接或一致性问题的主要方法有时移法、调整反褶积参数法和匹配滤波法^[2-3]。时移法是将两组或多组待拼接数据分别采用不同的流程进行处理,然后分析重叠部分的时差变化,并将一组数据相对另一组数据做整体时移校正,以实现数据的拼接。这种方法的实现较为简单,但只能部分改善两组地震资料的一致性,难以兼顾浅、中、深层时差的变化,应用效果较差。调整反褶积参数法主要通过合理选择反褶积参数来改善地震资料的一致性,可以较好地消除不同区块数据之间的频率差异,并提高资料的信噪比,具有一定的效果,但如何准确选择反褶积参数非常关键^[3]。匹配滤波法按照其具体实现方法的不同又可分为4种类型:即子波处理法(也称为子波整形或子波匹配)、基于小波变换的地震子波处理方法、直接匹配滤波法和基于小波变换的匹配滤波法。子波整形方法是改善地震资料一致性的一种有效方法,其关键在于获得准确的地震子波^[4-5]。基于小波变换的地震子波处理方法是将待拼接的重叠地震道利用小波变换进行信号重构,从而实现两组地震数据在信噪比、频率和能量强弱等方面的一致性^[4]。直接匹配法是直接利用重复地震道设计匹配滤波器,然后对基础道进行匹配滤波使其最大限度地接近目标道。该方法实现简单,但通常要求重复地震道必须具有一定的信噪比^[2,6]。基于小波变换的匹配滤波法是利用小波分析中的Mallat算法求取不同尺度空间的多个最佳匹配滤波算子,然后将各匹配滤波算子分别作用于多分辨率分解后的其中一组数据即可实现两组数据的一致性处理的目的。显然,上述各方法都有各自应用前提条件和优缺点。任何一种方法都不能很好地解决黄土山地沟塬过渡区地震资料一致性问题,针对工区资料特点,笔者建立了一套新的一致性处理技术流程,在创新振幅一致性处理思路的基础上,首次应用双域近地表Q吸收补偿、地表一致性俞氏子波反褶积等技术,有效地消除了地震资料在振幅、频率、相位等方面的差异。此研究在实际资料处理中得到了应用,并展现出了良好的处理效果和应用前景,是一种值得推广的方法。

1 问题的提出

盆地东部神木—子洲地处黄土塬区、地形起伏较大,黄土塬经长期风雨侵蚀切割形成了塬、梁、峁、坡、沟等独特复杂的地形地貌,海拔为820~1 600 m,最大落差100~150 m左右。工区表层岩性复杂,且变化较快。地表覆盖较薄的第四系黄土,下伏胶泥、砂岩,胶泥中有姜石分布。近地表结构受地形影响较大,黄土高梁区海拔较高,黄土较厚;沟中砂岩、胶泥出露,黄土较薄。受复杂地表条件及近地表结构影响,野外所采集地震记录面貌存在明显差异(图1),主要表现以下几个方面。

图1

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图1 沟塬连接区原始单炮、振幅统计、单炮自相关及频谱

a—原始单炮;b—单炮振幅统计(沟中图a中红框、黄土塬图a中蓝框);c—单炮自相关(图a中黑框);d—沟中排列频谱(图a中红框);e—黄土塬区排列频谱(图a中蓝框)

Fig.1 Original single shot,amplitude statistics,single shot autocorrelation and spectrum in the gully and tableland connection area

a—original single shot;b—single shot amplitude statistics(red frame of fig.a in the ditch,blue frame of fig.a in the loess plateau);c—single shot autocorrelation(black frame in fig.a);d—spectrum in the ditch(red frame in fig.a);e—spectrum in the loess plateau(blue frame in fig.a)

1.1 振幅差异明显

影响地震资料能量的因素主要有3个方面原因^[7-8]:一是地震波传播过程中的球面扩散能量衰减;二是采集系统不同导致单炮能量差异,主要与观测系统非规则、检波器组合的响应特征、震源的响应特征有关;三是与地表激发接收条件有关的因素导致能量不一致,如盆地东部典型单炮(图1a),左排列位于沟中,右排列位于黄土塬区,由于地震波传播过程中能量吸收衰减差异大,单炮左(红框)右(蓝框)排列能量可相差6倍(图1b),沟塬连接线叠加剖面能量差异甚至可高达100倍(图2),振幅一致性处理难度大。

图2

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图2 沟塬连接线均方根振幅(a)、炮统计自相关(b)及原始叠加剖面(c)、塬(d)沟(e)频谱

Fig.2 RMS amplitude(a),single shot statistical autocorrelation(b), original stack profile(c), tableland(d) and gully(e) spectrum of gully and tableland connecting line

1.2 资料频率不一致

对地震资料进行频带分布特征的分析,是处理过程中的重要一环,尤其是对低信噪比资料的处理。只有确定了有效波的频带范围,才能在保真的条件下,尽可能地展宽频带提高资料分辨率,同时避免频带过宽可能造成的资料信噪比降低,以及频带过窄可能造成的资料分辨率降低^[8]。受工区地表激发和接收条件影响,同一单炮左右排列及叠加剖面有效频带范围差异较大,沟中黄土较薄,高频信号衰减弱,单炮频带范围0~40 Hz(图1d),黄土塬区表层黄土较厚,高频信号衰减严重,单炮频带范围0~32 Hz(图1e),高频端频率相差8 Hz,沟塬连接线叠加剖面高频端频率差异更大,高达38 Hz(图2)。不同激发和接收地表条件导致信号主频和频宽不一致,加大了一致性处理的难度。

1.3 地震子波差异大

地震波在地下传播过程中,经历了吸收、衰减以及噪声等多方面的影响,原始资料地震子波存在明显差异,使得叠加剖面上同一地层反射波形态差异大,特征不一致。从单炮自相关剖面可以看到(图1c),沟中砂岩、胶泥出露,对地震波吸收衰减较弱,单炮地震子波窄,黄土塬区吸收衰减严重,单炮地震子波较宽。从炮集统计自相关分析可知(图2),沟塬连接线地震子波在波形和相位等方面也存在明显差异。

2 一致性处理技术思路

盆地东部横向剧烈变化的表层地震地质条件,导致地震波在振幅、频率及子波波形等方面存在明显差异,如何提高地震资料一致性及保真度是资料处理所面临的最关键问题。

根据原始资料特点及解释目标需求,资料处理以保真保幅为前提,开展一致性处理技术研究,在大量处理实践和试验基础上,形成了复杂地表条件下地震资料一致性处理新思路。针对沟塬结合区地震波纵向上能量衰减严重、横向上能量分布不均的问题,首先采用符合地震波传播理论的球面扩散补偿方法进行真振幅恢复,补偿地震波在传播过程中的能量衰减,使能量在纵向上达到均衡;然后创新地表一致性振幅补偿思路,消除由于激发、接收等因素引起的地震记录在横向上能量分布不均的现象^[9]。针对同一单炮不同排列或同一测线不同位置存在的波形、频率及相位差异问题,首次应用双域近地表Q吸收补偿技术,在拓宽频带的同时,提高沟塬连接线一致性;在此基础上,采用地表一致性俞氏子波反褶积,实现低频噪声的衰减及有效信号频带的拓宽,有效提高地震数据的信噪比、分辨率的同时,进一步提高资料一致性。

3 一致性处理技术的方法原理

一致性处理技术包括振幅一致性处理和子波一致性处理。

3.1 振幅一致性处理

振幅一致性处理包括球面扩散补偿和地表一致性振幅补偿,其主要目的把地震波传播过程中损失的能量进行有效补偿,使反射波浅中深层能量得到恢复,下面主要对地表一致性振幅补偿方法原理进行介绍。

地表一致性振幅补偿包含3个步骤,振幅分析、振幅分解及振幅补偿应用。

1)地表一致性振幅分析。首先统计某一时窗内平均振幅,该时窗内振幅分析的判别准则有均方根振幅(式(1))和绝对平均振幅(式(2))两种方式。式中,t代表时窗起始时间;N代表时窗长度;样点j代表时刻t~t+N内的索引;a(j)代表样点j的振幅。

均方根振幅准则:

(1)

P = {[\frac{1}{N} \overset{t + N}{\sum_{j = t}} a^{2} (j)]}^{\frac{1}{2}}

式中,P为时窗内的均方根振幅。

绝对平均振幅准则:

(2)

P' = \frac{1}{N} \overset{t + N}{\sum_{j = t}} |a (j)|

式中, $P'$ 为时窗内的绝对平均振幅。

当数据有强能量噪声时,以上两种判别准则难以适用,为了达到更好振幅一致性处理效果,在振幅分析之前,应该先对强能量噪声进行压制。

2)地表一致性振幅分解。其基本思想是把地震波的振幅分解为与地面及地表有关的分量和与地下界面有关的分量,从而消除地表及近地表因素对振幅的影响。

设 $A_{i j}$ 为来自第i炮第j检波点的地震道的振幅,它可表示为4个分量的乘积:

(3)

A_{i j} = S_{i} \cdot R_{j} \cdot G_{k} \cdot D_{l}

其中: $k = \frac{i + j}{2}; l = i - j$ 。式中: $S_{i}$ 是炮点分量, $R_{j}$ 是检波点分量, $G_{k}$ 是CMP分量(构造分量), $D_{l}$ 是炮检距分量。炮点与检波点分量属于近地表分量,它们可以通过迭代计算求出,而后从总振幅中消除。对上式取对数,可得

(4)

l o g A_{i j} = l o g S_{i} + l o g R_{j} + l o g G_{k} + l o g D_{l}

当i和j变化时,由式(4)将得到一系列方程。设分解后各分量之和与原来振幅的误差能量

(5)

\begin{array}{l} E = \sum_{i, j} \sum_{k} [l o g A_{i j} (w) - l o g S_{i} (w) - l o g R_{j} (w) - \\ l o g G_{k} (w) - l o g D_{l} {(w)]}^{2} \end{array}

达到最小。由最小平方求解得到 $l o g S_{i}$ 、 $l o g R_{j}$ 、 $l o g G_{k}$ 、 $l o g D_{l}$ ,构成了高斯—赛德尔法的迭代公式。解此方程,便可得炮点分量 $S_{i}$ 、检波点分量 $R_{j}$ 、CMP分量 $G_{k}$ 、炮检距分量 $D_{l}$ 。

3)地表一致性振幅补偿。将每道的各振幅统计分量分解出来后,再计算每道的振幅均衡因子。用各道的振幅均衡因子乘以地震数据就完成了地表一致性振幅补偿。

3.2 子波一致性处理

子波一致性处理的目的是使子波形态及能量分布趋于一致,双域近地表Q吸收补偿不仅能使浅、中、深层子波频率基本一致,同时还可改善地震道相位特征,为反褶积处理创造良好的前提条件;地表一致性俞氏子波反褶积是一种统计性的处理技术,能够解决地震数据由于近地表岩性变化而引起的子波空变问题,二者皆是子波一致性处理的重要手段。

3.2.1 双域近地表Q吸收补偿

双域近地表Q吸收补偿是在准确求取表层Q场的基础上,通过稳定的补偿算法对叠前地震数据在检波点域和炮域分别进行振幅补偿和相位调整,其目的是补偿被表层吸收的能量并校正由表层吸收引起的频散效应。近地表Q吸收补偿关键在于Q值的估算,本文通过双井微测井实测资料,采用质心频移法进行Q值计算(图3)。

图3

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图3 Q-V拟合关系式求取过程

a—双井微测井初至顶拉平;b—初至对应的频谱;c—Q-V对及Q-V拟合关系式

Fig.3 Calculation process of Q-V fitting relationship

a—first arrival top flattening of the uphole survey in double hole;b—spectrum of the first arrival;c—Q-V pair and Q-V fitting relationship

首先应用快速傅里叶变换(FFT)将双井微测井顶拉平初至数据(图3a)从时间域转换到频率域(图3b),然后计算出每个地震道的质心频率,由此统计出每个炮点和检波点的平均质心频率,公式如下^[10]:

(6)

f_{s} = \frac{\int_{0}^{\infty} f S (f) d f}{\int_{0}^{\infty} S (f) d f}

式中: $S (f)$ 表示振幅谱; $f$ 为频率; $f_{s}$ 为质心频率。

计算出炮点和检波点质心频率后,就可以根据频移法公式求取品质因子Q:

(7)

Q = \frac{π t f_{m 1} f_{m 0}^{2}}{2 (f_{m 0}^{2} - f_{m 1}^{2})}

式中: $f_{m} = \sqrt{π} f_{s} / 2$ , $f_{m 1}$ 是空变的主频值; $f_{m 0}$ (最大频率)为未衰减之前的主频值; $f_{m 0}$ 必须大于 $f_{m 1}$ ; $t$ 为近地表旅行时。利用式(7)能够求取炮点和检波点的近地表Q值。

同时,利用双井微测井信息也可以计算Q值所对应的层速度,有了Q-V对数据以后,通过最小二乘法建立Q值与速度的Q-V拟合关系式(图3c)。

高质量近地表速度模型对准确求取表层Q场十分重要,为了提高模型精度,需要用双微测井信息对近地表速度模型进行约束,其约束情况可以由以下公式表示^[11]:

(8)

v_{i + 1} = v_{i} + (1 + w) \times Δ v

式中:Δv为速度修正量;w为约束权值;v_i₊₁是迭代第 i +1次某网格点速度;v_i是迭代第 i 次速度。

其中: $w$ 值取值为0~1之间,为0时,为不约束;为1 时,每次迭代的浅层速度与迭代前不变,为完全约束。因此,在利用大炮初至进行层析反演时,可根据初至的精确度和微测井等信息的疏密程度确定其约束权重。最终得到双微测井约束下层析反演近地表速度模型(图4a),对模型进行深时转换,利用Q-V关系拟合式获得全区的表层Q场(图4b)。

图4

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图4 层析反演近地表速度模型及对应表层Q场

a—层析反演近地表速度模型;b—速度模型对应的表层Q场

Fig.4 Near-surface velocity model of tomographic inversion and corresponding surface Q field

a—near-surface velocity model of tomographic inversion;b—velocity model corresponding surface Q field

针对近地表对地震波吸收过程进行分析,考虑传播路径,本文采用基于波动方程的方法,补偿公式如下^[12]:

(9)

\begin{array}{l} U (τ + Δ τ, ω) = \\ U (τ, ω) e x p [{(\frac{ω}{ω_{h}})}^{- γ} \frac{ω Δ τ}{2 Q}] \cdot e x p [i {(\frac{ω}{ω_{h}})}^{- γ} ω Δ τ] \end{array}

式中: $U (τ, ω)$ 为未经过补偿的频率域数据; $U (τ + Δ τ, ω)$ 为经过振幅和相位补偿后的频率域数据; $τ$ 为旅行时, $Δ τ$ 为旅行时增量, $ω$ 为原始地震数据角频率, $ω_{h}$ 为中心频率,作为调整参数与地震波频带的高频率相关, $γ = (1 / π) Q^{- 1}$ ; $e x p [{(\frac{ω}{ω_{h}})}^{- γ} \frac{ω Δ τ}{2 Q}]$ 为振幅补偿项, $e x p [i {(\frac{ω}{ω_{h}})}^{- γ} ω Δ τ]$ 为相位校正项。

利用式(9)在检波点域和炮域分别进行近地表Q吸收补偿,在频率域补偿相位,在时间域补偿振幅。

3.2.2 地表一致性俞氏子波反褶积

地震子波的空间变化不仅仅与近地表吸收有关,还与激发和接收的岩性有关。近地表吸收补偿不能解决激发和接收的岩性变化问题,这一问题只能利用地表一致性反褶积来解决。所以,在近地表岩性变化剧烈的盆地东部地区,沟—塬岩性变化对激发地震子波一致性的影响非常大,地表一致性俞式子波反褶积是解决该复杂地表的最佳技术方法。

在地表一致性假设的前提下,地震记录可以用褶积模型表示为^[13]

(10)

x_{i j} (t) = s_{j} (t) * h_{l} (t) * e_{k} (t) * g_{i} (t) + n (t)

式中: $x_{i j} (t)$ 为地震记录; $s_{j} (t)$ 为震源位置为 $j$ 时的波形分量; $g_{i} (t)$ 为检波器位置为 $i$ 时的波形分量; $h_{l} (t)$ 为与炮检距有关的波形分量; $e_{k} (t)$ 为炮检点中心位置的地层脉冲响应; $n (t)$ 为白噪。

基于上式对地震道计算对数谱或者复赛谱,复赛谱是一种信号的傅里叶变换经对数运算后再进行傅里叶反变换得到的谱;然后对对数谱数据或者复赛谱数据进行分解,利用高斯—赛德尔方法迭代计算最小平方解,对于每个频率都进行求解,迭代收敛,得到地表一致性条件下的各个分量,即炮点、检波点、共中心点和炮检距相关的各个分量的子波功率谱数据;最后对对数功率谱分量数据分别构建托布利兹矩阵,计算各分量的反褶积算子,并应用于每道地震数据,得到地表一致性反褶积结果。如果期望输出为俞氏子波,则得到地表一致性俞氏子波反褶积结果。

俞氏子波是雷克子波在一定范围内的积分,其表达式为^{[14⇓⇓⇓⇓-19]}

(11)

y (t) = \frac{1}{q - p} \int_{p}^{q} r (t) d g

式中: $r (t) = [1 - 2 {(π g t)}^{2}] \cdot e x p [1 - {(π g t)}^{2}]$ 为Ricker子波, $g$ 为峰值频率, $p$ 、 $q$ 为峰值频率的积分范围。俞式子波的振幅谱为

(12)

R (f) = \frac{1}{(q - p) \sqrt{π}} \cdot (e^{[- {(\frac{f}{q})}^{2}]} - e^{[- {(\frac{f}{p})}^{2}]})

。

俞氏子波具有主瓣宽度窄、旁瓣幅度小等优点。以俞氏子波作为期望输出,反褶积的结果在提高分辨率的同时,也能保持良好的信噪比和保真度。

4 实际应用效果

以高保真处理为目标,基于双域近地表Q吸收补偿的一致性处理技术在盆地东部取得了良好效果,提高了地震资料成像质量及可靠性,解决了沟—塬区一致性处理技术难题,并形成了一套新的复杂地表条件下地震资料一致性处理技术流程(图5),关键技术实际应用效果如下。

图5

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图5 复杂地表条件下地震资料一致性处理流程

a—常规一致性处理流程;b—基于双域近地表Q吸收补偿处理流程

Fig.5 Seismic data consistency processing flow under complex surface conditions

a—conventional consistency processing flow ;b—Q absorption compensation processing flow based on dual-domain near-earth surface

在进行地表一致性振幅补偿时,补偿因子求取非常关键,参考振幅值是按照时窗统计,有效信息和噪声能量并不区分,当噪声能量强有效信息相对较弱、单炮左右排列振幅差异大时(图6a),传统方法未考虑噪声对补偿因子求取的影响,用被补偿数据直接提取补偿因子,补偿后单炮振幅关系与补偿前正好相反,沟中排列振幅变强,塬上排列振幅变弱(图6b),振幅关系不正确,不能真实反映地下岩性特征。创新补偿思路采用噪声压制后单炮在时窗内进行振幅统计,求取补偿因子,然后将补偿因子应用于噪声压制前单炮进行地表一致性振幅补偿(图6c),可以看到,此方法明显优于传统方法,补偿后单炮左右排列振幅趋于一致,基本消除了由于沟塬地表的空间变化对地震波振幅的影响。

图6

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图6 沟塬连接区地表一致性振幅补偿前后单炮

a—补偿前单炮;b—传统方法补偿后单炮;c—本文方法补偿后单炮

Fig.6 Single shot before and after surface consistency amplitude compensation in the gully and tableland connection area

a—before compensation;b—compensation by traditional method;c—compensation by this method

图7为双域近地表Q吸收补偿前后效果,从炮统计自相关剖面可以看到,补偿后塬—沟子波一致性明显变好,塬上叠加剖面高频由40 Hz提高到72 Hz,沟中由78 Hz提高到90 Hz,高频能量得到了较好恢复,沟—塬频率差异变小,剖面面貌更加一致。

图7

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图7 双域近地表Q吸收补偿前(a)后(b)炮统计自相关和叠加剖面对比

Fig.7 Comparison of single shot statistical autocorrelation and stack profile before(a) and after(b) Q absorption compensation of dual-domain near-ground surface

图8a为双域近地表Q吸收补偿后,应用常规地表一致性反褶积结果,图8b为峰值频率积分范围参数 $p$ 为5 Hz、 $q$ 为80 Hz的俞式子波反褶积后结果。从图中可明显看出,经俞式子波反褶积后沟—塬子波一致性更好,沟中和塬上叠加剖面高频均能达到95 Hz,沟—塬频率差异得到消除,剖面波组特征清楚、信噪比较高。

图8

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图8 不同反褶积后炮统计自相关及叠加剖面对比

a—地表一致性反褶积;b—俞式子波反褶积

Fig.8 Comparison of single shot statistical autocorrelation and stack profile after different deconvolution

a—surface consistent deconvolution;b—Yu wavelet deconvolution

图9为采用不同一致性处理方法效果对比,可以看到,采用本文方法后,沟塬等复杂地表因素引起的振幅差异基本消除,振幅变化范围由10 000~30 000缩小到5 000~10 000,振幅一致性更好(图9上);常规一致性处理后黄土塬区子波更宽,沟中子波更窄,子波差异较大,本文方法处理后沟—塬子波形态更相似,子波一致性更好(图9中),频率差异也更小,沟—塬高频端差异由14 Hz缩小到4 Hz,频率一致性显著提高,沟塬结合区纯波剖面面貌趋于一致(图9下)。

图9

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图9 不同一致性处理方法处理效果对比

a—常规方法处理后均方根振幅、炮统计自相关、纯波剖面;b—采用本文方法一致性处理后均方根振幅、炮统计自相关、纯波剖面

Fig.9 Comparison of processing effect with different consistency processing methods

a—RMS amplitude,shot statistical autocorrelation and pure wave profile after consistency processing with conventional method;b—RMS amplitude,shot statistical autocorrelation and pure wave profile after consistency processing withthis method

图10a为应用常规一致性处理后剖面,图10b为应用本方法一致性处理后剖面,可以看出,本文方法处理后成果剖面信噪比及成像精度明显提高,沟—塬结合处一致性好,黄土塬区盒8、山1反射特征清楚,横向连续性明显增强,各主要标志层井震吻合度高,成果剖面能客观地反映该区目的层砂体反射特征,砂体的横向变化更为明显,可清楚地识别河道砂体的边界,为解释横向对比提供了较好数据基础。实际数据处理达到了预期效果,进一步说明本研究具有良好的推广应用价值。

图10

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图10 不同一致性处理方法成果剖面对比

a—常规一致性处理;b—采用本文方法一致性处理

Fig.10 Comparison of achievement profile with different consistency processing methods

a—conventional consistency processing;b—consistency processing by this method

5 结论

一致性处理是地震资料高保真处理的基础,也是盆地东部资料处理的难点,在大量试验基础上,建立了一套具有复杂地表条件下地震资料一致性处理技术流程,即:基于双域近地表Q吸收补偿的一致性处理技术。取得了以下结果:

1)基于双域近地表Q吸收补偿的一致性处理技术能够很好解决巨厚黄土区及沟塬结合区二维、三维地震资料一致性难题,大幅度提高资料保真度。

2)噪声对补偿因子求取影响很大,建议用噪声压制后单炮求取的补偿因子对噪声压制前单炮进行地表一致性振幅补偿,消除复杂地表条件对振幅的影响,提高振幅一致性。

3)双域近地表Q吸收补偿关键在于Q场的建立,因此在采用质心频移法进行Q值计算之前,应依据初至质量对双井微测井资料进行优选,另外要用双微测井信息对层析反演进行约束,提高表层速度模型精度,最后利用Q-V关系拟合式获得全区准确的表层Q场。

4)双域近地表Q吸收补偿能够消除黄土塬区低降速带吸收问题,地表一致性俞式子波反褶积在实现低频噪声衰减及有效信号频带拓宽的基础上,能够解决由于沟—塬岩性变化带来的子波空变问题,二者组合应用将能够很好解决复杂地表条件下地震资料一致性问题。

致谢

感谢鄂尔多斯盆地东部勘探项目组给本文章提供的宝贵建议。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

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初海红, 裴江云, 张丹丹, 等.

保幅宽频配套地震资料处理技术研究

[C]// 中国石油学会2019年物探技术研讨会论文集, 2019:136-139.