YM區塊低信噪比地震資料處理技術

張聰玲

(中國石油化工股份有限公司 西南油氣分公司勘探開發研究院德陽分院,四川德陽 618000)

0 前言

Y M區塊構造位于含油盆地的東南緣。工區總體為洼地和臺地地貌,北部地勢總體較高,最高海拔1 700多米,南部地形相對高差較大。工區地表條件復雜,區內有丘陵、溝壑、平頂山、平原、礫石區等。從原始單炮上看,資料品質整體較差,很難看到有效反射信號,不同位置單炮品質差異大。在工區中,各種噪音發育,信噪比低,并且原始單炮上初至信息少,幾乎淹沒在背景噪音中,高差突變嚴重,靜校正問題突出。資料處理的主要目的層為薩爾組及其以下的基底。

通過上述分析以及該地區以前的處理解釋成果,該區塊主要存在以下三個問題:

(1)靜校正問題嚴重。

(2)資料信噪比低。

(3)多次波發育。

1 靜校正

工區地形變化相對高差較大,最大近600 m;地表條件復雜,激發巖性變化大,南部的部份地區第三系、白堊系地層出露,低降速層厚度變化大。從單炮上看,單炮信噪比低,有效反射信號弱。初至信息少,信噪比低的部份單炮初至不清晰,甚至被淹沒在噪音中。在工區中,長波長靜校正問題嚴重。

針對上述靜校正問題,采用以下處理思路:

(1)充分利用近道初至信息,采用層析成像靜校正反演近地表速度模型,主要解決中長波長靜校正問題。

(2)對于部份未能解決的大靜校正量,在CDP道集上采用非線性綜合全局尋優靜校正技術。

(3)利用反射波自動剩余靜校正技術,消除短波長靜校正量。

1.1 層析成像反演靜校正技術

由于地表復雜,部份地區基巖出露,很多地方沒有可追蹤的連續的折射層。此外,一部份單炮在遠道上根本無法拾到初至(見下頁圖1)。基于上述分析及該工區資料前期處理經驗,沒有選擇常規的折射靜校正,而采用層析成像反演靜校正技術。層析成像反演靜校正不受常規折射靜校正層狀介質假設的限制,利用直達波、透射波、繞射波、折射波等各種初至信息,反演近地表速度模型,它適應于地表起伏大,速度縱橫向變化大的地區,甚至用于存在高速夾層的情況。

層析成像反演靜校正綜合利用各種初至信息,建立初始速度模型,通過射線追蹤(正演)計算初至時間,并得到與實際初至時間的差,根據初至時間差進行反演,得出更新后的速度模型,最后根據反演得出的速度模型計算靜校正量。在實際應用過程中,由于部份地區高差突變,觀測系統發生變化,初至信息少(見圖2),由此反演得出的近地表速度模型可靠性降低。針對這種情況,將疊加應用效果,反演速度模型,高速頂界面等結合起來,綜合分析,反復測試,計算出合理的靜校正量。

圖1 工區部分原始單炮初至信息Fig.1 First arrivals of one raw shot in the study area

圖2 工區某測線高程及初至信息Fig.2 First arrivals and elevation curve of one seismic line in the study area

圖3是工區某測線層析成像反演靜校正疊加剖面、高程靜校正疊加剖面及老剖面的對比圖。從對比中可以看出,低降速帶引起的中長波長靜校正問題得到了較好的解決。

1.2 非線性綜合全局尋優靜校正

復雜地區的靜校正問題很難一次性解決。層析成像反演靜校正雖然解決了大部份中長波長靜校正問題,但受方法本身及初至信息的限制,部份大的靜校正量未能解決。

圖3 工區某測線層析成像靜校正應用效果Fig.3 The application of tomography statics for one seismic line in the study area

非線性綜合全局尋優靜校正將最大能量法、模擬退火及遺傳算法相結合,利用模擬退火根據概率指導進行雙向搜索的技術,利用遺傳算法的全局收斂能力和最大能量法的局部收斂能力,構成了綜合全局快速尋優,求取靜校正的方法。該方法適應力強,性能穩定,收斂較好,能解決復雜地區的(大靜校正量)靜校正問題。

結合工區資料信噪比低以及初至信息少的特點,在CDP道集上,利用SAGA綜合全局尋優靜校正技術,求取層析成像靜校正未能解決的大靜校正量。

圖4為非線性綜合全局尋優靜校正的應用效果,從圖4中可以看出效果很明顯。

1.3 反射波自動剩余靜校正

相對于中長波長靜校正問題而言,短波長靜校正問題不是很嚴重,利用反射波自動剩余靜校正基本上可以解決短波長靜校正問題。它在給定的時窗內或指定的層位上,按給定的傾角范圍用優化CDP疊加的方法,確定能量較強的連續反射層,再根據所確定的反射層,用互相關的方法計算每個炮點、檢波點的靜校正量。通過反射波自動剩余靜校正與速度分析的多次迭代,短波長靜校正問題基本上可以得到了較好解決。通過上述一系列靜校正方法,Y M區塊的靜校正問題得到了很好的解決。

2 提高信噪比

通過對原始單炮分析,工區主要發育的噪音有:面波、聲波、脈沖、大值、高頻噪音、線性噪音等。針對不同噪音的特點,采用不同的去噪方法,逐步分離、去除噪音,提高資料信噪比。由于原始資料信噪比較低,在處理過程中,合理掌握去噪分寸,在不損傷有效反射信息的前提下,努力壓制各種干擾。

2.1 面波、聲波、大值等強能量噪音衰減

在原始單炮中,針對強能量的面波、聲波、大值、脈沖等噪音,采用疊前自動噪音衰減技術。疊前自動噪音衰減技術從“同一單炮記錄中子波的形態是有規律的”和“子波在傳播過程中的衰減是有規律的”這二條規律入手,統計上述二種規律,利用合理的算法,對不符合統計規律的地震數據進行修正——以達到壓制噪音的目的。應用效果表明,該技術對上述噪音壓制效果明顯,具有保持振幅的特點。

圖4 非線性綜合全局尋優靜校正應用效果Fig.4 The application of nonlinear global optimization statics

2.2 疊前線性噪音壓制

工區原始單炮線性噪音發育,這些線性噪音視速度相對較大,能量相對較強,常用的F-K濾波方法容易產生混波現象。根據資料特點,采用模型法相干噪音衰減技術,它可以根據視速度、頻率等參數,求取干擾模型并從原始記錄中減去噪音。該技術不會損傷有效信號,能真正實現高保真去噪,有效地衰減線性噪音。

通過上述二項技術,大部份的噪音在疊前能得到有效地壓制。

圖5為疊前噪音衰減前、后的單炮對比,在盡量保護有效信號的前提下,資料信噪比有明顯的提高。

2.3 疊后去噪

為了進一步提高疊加剖面的信噪比,首先采用F-X域的隨機噪音衰減技術,根據頻率～空間域隨機噪音是不可預測的,而有效信號是可預測的特點,通過預測的方法對隨機噪音進行衰減;然后采用F-K域濾波衰減剖面上殘存的線性噪音。通過一系列處理,提高了剖面的信噪比,有效信號相對增強。

3 多次波衰減

下白堊統在全區均有分布,其巖性主要為碳酸鹽巖、泥巖,并與白云巖、泥質灰巖和泥灰巖互層,在疊加剖面上對應為幾個強反射界面。在強反射界面之間,多次反射易形成層間多次波。

根據多次波與一次波在周期性、視速度等方面的差異,采用近道內切(與速度分析、掃描結合起來),共中心點疊加,疊后預測反褶積等一系列方法,逐步壓制多次波。

3.1 近道內切、共中心點疊加衰減多次波

共中心點疊加利用一次波與多次波之間的動校速度差異,通過一次波的同相疊加與多次波的非同相疊加,可壓制掉一些多次波。共中心點疊加對遠偏移距數據中的多次波衰減效果較好,但是卻很難壓制掉近偏移距數據中的多次波。針對近偏移距數據中的多次波,可采用中層、深層近道內切的方法,限制近道對疊加剖面的影響。速度是多次波與一次波的一個重要差異,將速度分析、掃描與近道內切結合起來,速度得到凈化,有效波能量增強,更易求準一次波的速度。

經應用效果表明,近道內切;速度分析掃描,共中心點疊加相結合,是一種很有效地去除多次波的方法。

3.2 疊后預測反褶積衰減多次波

預測反褶積根據多次波的周期性和一次波的非周期性來衰減多次波,它最大的優點是不受一次波和多次波速度的影響,對近偏移距和零偏移距數據應用效果較好。在理論上,預測距離長度為一次波與所濾掉多次波之間的時間間隔,在實際應用中根據實際資料反復測試,采用最佳參數。

在處理中綜合采用上述方法,多次波能得到較好的壓制,確保了基底構造形態準確可靠。

圖6為多次波衰減前后疊加剖面對比,從圖6中可以看出,經過多次波衰減,基底構造形態更加清晰。

圖5 疊前噪音單炮壓制效果Fig.5 The shot comparison of pre-stack noise suppression

圖6 多次波衰減前、后對比Fig.6 The comparison before and after suppressing multiples

4 結論

通過實際應用得出以下結論。

(1)靜校正是低信噪比資料處理的關鍵和前提。針對資料特點,綜合采用層析成像靜校正,非線性綜合全局尋優靜校正,以及反射波自動剩余靜校正,對靜校正問題比較復雜(如高差突變,初至信息較少等)的資料應用效果顯著。

(2)綜合采用疊前自動噪音衰減技術及模型法相干噪音衰減技術,盡可能地在疊前壓制各種噪音。結合疊后去噪技術,逐步提高信噪比。這些技術保真度高,由于資料信噪比低,應注意把握去噪分寸。

(3)采用近道內切(結合速度分析),共中心點疊加,疊后預測反褶積等一系列方法,逐步衰減多次波。上述方法假設一次波與多次波存在周期性、速度等差異,它對層間多次波壓制效果顯著。對于一些不滿足上述假設,在復雜地質構造條件下產生的多次波,壓制效果不顯著。采用上述配套技術,有效地解決了Y M區塊低信噪比資料處理中的難題,并取得了很好的處理效果。同時,該方法和思路對其它類似地區資料處理也是一個很好的借鑒。

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