鄂南黃土塬探區多次波壓制技術

2016-06-28 10:00:23馬運利馮永強王嘵嘵

石油地質與工程 2016年2期

馬運利，馮永強，李　新,王嘵嘵

(1.中國石化華北油氣分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006;2.中國石油華北油田分公司地球物理勘探研究院)

鄂南黃土塬探區多次波壓制技術

馬運利1，馮永強1，李新1,王嘵嘵2

(1.中國石化華北油氣分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006;2.中國石油華北油田分公司地球物理勘探研究院)

摘要：在鄂爾多斯南部黃土塬探區的煤層發育區，存在較強的層間多次波干擾，多次波與主要目的層反射波發生嚴重干涉，使目的層反射的波組特征發生改變，給地震資料的使用帶來困難。由于煤層厚度及發育層數的不同，層間多次波呈現出了多周期、短周期的特點，給其消除工作帶來很大困難，單獨使用某一種壓制手段很難有效消除層間多次波干擾。因此，在實踐過程中研究應用了以拉東變換和模型道減去法為主、配合內切除疊加和疊后預測反褶積的組合壓制手段，取得了較好的壓制效果。

關鍵詞：鄂南黃土塬；多次波壓制；拉東變換；模型道減去法；預測反褶積

鄂爾多斯南部黃土塬探區蘊含豐富的石油資源，油藏類型以構造-巖性油藏為主，目前主要的勘探手段為地震巖性勘探。但在煤系地層發育區，地震資料普遍受到來自中生界直羅組、延安組煤層的影響，產生了較強的層間多次波，這是一種很難去除的常見干擾波[1]，對延長組目的層反射波產生干涉作用，特別是延安組多層系煤層形成的短周期多次波，對延長組反射結構特征和振幅特征的影響更為嚴重，往往導致錯誤的地質推斷。因此，為了提高地震勘探精度，有必要對多次波進行識別和壓制[2]。

1多次波特征

假設存在一個等效界面和一個實際界面，這個等效界面的一次反射波相當于實際界面的二次全程多次波。實際界面的法線深度為h，傾角為φ，旅行時為t，等效界面的法線深度為h′，傾角為φ′，旅行時為t′，接收點與激發點的距離用x表示，則根據地震波的傳播規律可推導出多次波的時距曲線方程及其與一次反射之間的關系[2]：

(1)

式(1)表明，多次波在地震記錄上表現為雙曲線，特征與一次波類似。

當x=0時，由(1)式可得到二次全程多次波自激自收時間的表達式[2]：

(2)

另外，還可推導出[2]：

φ′=2φ

(3)

以此類推，可推導出m次多次波與一次反射波之間的關系[2]：

(4)

(5)

式(4)表明m次多次波反射的自激自收時間等于一次反射波的自激自收時間的mcosφ倍。當傾角較小時，多次波反射的自激自收時間近似等于一次反射波的自激自收時間的m倍。這是一個常用的識別近似為水平多次波的重要特征。

式(5)表明m次多次波等效界面的傾角等于一次反射界面傾角的m倍，這是識別多次波的另一重要特征。

2多次波的識別

實現對多次波的壓制，首先要在地震資料中識別出多次波，才能有的放矢，準確選取合適的壓制手段，獲得理想的壓制效果。針對鄂南探區的多次波發育特點，識別多次波主要有以下幾種方法。

(1)根據多次波及剖面形態識別。通過對鄂南探區地震資料的統計，多次波的形態和煤層及其上下底層有關，通過統計發現，下凹形態是最常見也是多次波最為發育的一種形態。

(2)根據速度差異識別多次波。多次波速度一般與對應的一次反射波速度相近，而小于與其處于同一時間上的其他反射波。因此，在速度譜上多次波和相同位置上的反射波的互相關速度譜將聚焦于不同的能量團，根據這一特點，可將二者區分開來，從而識別多次波。

(3)根據自相關譜識別多次波。如前所述，當地層傾角很小的時候，各級多次波是等間隔出現的，即多次波按照一定的周期重復出現，這樣對剖面進行自相關分析，在自相關譜上找到極大值按一定周期重復出現的位置就是多次波發育的位置，就可以利用剖面的自相關譜識別出多次波，同時還可以確定多次波的周期。

3多次波壓制方法及效果

根據多次波的不同特性及識別方法，可以選擇不同的壓制手段。對于長周期多次波，由于其容易實現與一次反射波的分離，往往采用一種方法就能取得較好的壓制效果。但對于短周期的層間多次波，由于分離困難，周期多變，壓制起來就困難得多，往往需要采用多種壓制手段在不同處理階段進行組合壓制，才能取得一定的壓制效果。在長期的生產實踐過程中，針對鄂南黃土塬探區地震資料層間多次波發育情況，逐漸形成了一套較為有效的組合壓制方法，包括預測反褶積、拉東變換、模型道減去法以及內切除等。

(1)拉東變換。拉東變換是常用的多次波壓制技術，在拉東域一次反射波與多次波可以實現較好的分離[3]。做拉東變換前，首先利用疊加速度對CMP道集進行動校正，此時一次反射相位被拉平，但多次波仍有剩余時差，且剩余時差隨偏移距成拋物線規律變化。然后對動校道集進行拋物線拉東變換，將地震記錄變換到拉東域，實現一次反射與多次波的分離，將含有多次波的道進行切除，之后再進行反拉東變換和反動校正，將數據恢復成CMP道集，就實現了多次波的壓制。圖1顯示，拉東變換對中遠偏移距的多次波有很好的壓制效果。

圖1　拉東變換去除多次波

(2)模型道減去法。首先把道集記錄按照某一速度進行動校正，該速度略小于疊加速度，使得動校道集的反射波略微上翹，而多次波仍然向下彎曲。然后按照多次波傾角范圍提取模型道，多次波等傾角位于該范圍內的所有連續相位信息都被提取到了模型道中，然后將原始道與模型道相減，則原始道集中一定傾角范圍內的多次波及其他連續相位被抵消，之后再進行反動校正，將數據恢復成CMP道集，實現多次波的衰減。圖2顯示了模型道減去法的去噪效果，結合后續疊加效果表明，該方法對多次波的壓制效果較為明顯。

(3)內切除法。拉東變換和模型道減去法對于中遠偏移距的多次波具有較好的壓制效果，但對于近偏移距多次波，由于時差很小，壓制效果不理想。為消除近偏移距層間多次波對成像的影響，在疊加前經常采用內切除方法去掉部分近偏移距信息，使殘留的近偏移距多次波無法進入疊加成像環節，從而達到壓制的目的。而對于一次反射波，由于覆蓋次數較高，且近遠偏移距對成像貢獻不是很大，所以去掉部分近偏移距信息對有效反射的影響不大。

圖2　模型道減去法壓制多次波

(4)預測反褶積。預測反褶積去多次波最主要的一點是基于多次波在地震記錄中有時差的規律性[4-6]，即周期性。給定預測步長，該步長等于多次波周期，然后進行預測濾波，求出反射波一定周期的估計值，此估計值可認為是多次波的估算值，然后按照最小平方原理，最大限度地將多次波從記錄中減去，則剩余結果就只保留了有效反射，從而達到消除多次波的目的。如圖3所示，做完預測反褶積后，疊加剖面明顯改善，真實的反射相位更加清晰，自相關剖面也證明剖面上周期性的多次波相位得以壓制。