地震資料處理中交互速度分析的影響因素及控制方法

陳 琪, 黃立良, 閻建國, 鄧儒炳

(1.成都理工大學 地球物理學院，成都 610059；2.新疆油田公司研究院，克拉瑪依 834000)

0 引言

地震波傳播速度參數貫穿于地震數據采集、處理和解釋的整個過程[1]。自20世紀60年代多次覆蓋疊加技術出現以來，速度分析就成為了地震資料處理流程中的必要環節[2]。速度分析的結果好壞直接影響成像的可靠性[3]。隨著勘探技術的發展與進步以及勘探程度的提高，對地震數據的處理要求也越來越高[4]。

目前國內、外地震資料處理中，速度分析基本采用交互處理分析方法[5]，可以提供實時、人機交互的方式進行速度分析，大大提高了速度分析的效率。但是在針對實際資料的情況進行交互速度拾取時仍然需要采取適當的方法進行處理，充分考慮到影響交互速度分析結果準確性的因素及控制方法。

筆者從目前業界廣泛應用的GeoEast軟件地震資料處理與解釋系統出發，通過對實際地震資料的交互速度分析和應用效果，探討地震資料處理中交互速度分析的影響因素及控制方法。

1 交互速度分析的原理

地震數據交互速度分析是地震數據處理的關鍵環節，通過交互速度分析，可以從地震數據中提取地下介質的速度信息[5]。地震資料進行靜校正、去噪、振幅補償、反褶積等處理后，可得到適用于速度分析的數據體[6]，將該數據體按照CMP道集進行輸入，并按照反射波旅行時公式進行動校正，統計道集內的各道的疊加能量或者相似系數，即可得到疊加速度譜或相關速度譜，通過對速度譜進行交互分析，可得到用于疊加和偏移的最佳速度參數[7]。

進行交互速度分析的動校正方法有三種，其基本原理如下[8]：

1)疊加速度分析的雙曲線時差校正方法為式(1)。

(1)

式中：tx為疊前數據道上的旅行時間；t0為自激自收時間；x為炮檢距；v為時刻的疊加速度。

2)雙曲型疊前時間偏移更新速度分析方法為式(2)。

(2)

式中：tx為疊前數據道上的旅行時間；t0為自激自收時間；v為初始成像速度；v′為時刻更新速度；x為炮檢距。

3)拋物線型疊前時間偏移更新速度分析方法

(3)

式中：tx為疊前數據道上的旅行時間；t0為自激自收時間；v為初始成像速度；v′為時刻更新速度；x為炮檢距。

進行交互速度分析的相關速度譜計算原理如下：

1)按公式(1)對地震數據用速度進行動校正，得到式(4)。

Dv(t0，x)=D[tv(t0,x),x]

(4)

2)對每個樣點時間處的地震數據計算叉積。

(5)

式中：N為地震數據的有效道數；G為地震道的叉積；D為動校正之后的地震道；i為計算時間。

3)對計算得到的叉積進行滑動平均

(6)

式中：L為滑動的時窗；C為計算的滑動平均值。

4)對所有可能的速度重復步驟1)、步驟2)、步驟3)，就得到了非歸一化的互相關譜。

地震資料處理中交互速度分析的主要流程如圖1所示。

圖1 地震資料處理中交互速度分析流程

2 影響因素及控制方法

地震資料進行速度分析，主要是對該數據以一系列相同間隔進行速度掃描，以疊加能量或者相似系數等作為速度分析的準則制作速度譜[9]，通過對實際資料的應用，發現影響交互速度分析結果的好壞主要可以歸結為以下幾點：

2.1 資料噪聲影響及控制方法

做好前期處理流程是得到較好的交互速度分析結果的前提。前期處理流程包括觀：①測系統定義；②靜校正；③去噪；④振幅補償；⑤反褶積等處理。其中，去噪和反褶積處理是關鍵。去噪包括對原始資料中面波、線性干擾、異常振幅、低頻或高頻干擾進行處理，其中對面波的處理可以有效減少淺層干擾波，提高淺層分辨率(圖2)。通過對原始資料進行頻譜分析和干擾波速度分析，可以確定干擾波的主頻及速度范圍，從而設計合適的參數進行去噪。反褶積包括地表一致性反褶積和預測反褶積，其通過壓縮子波的方式可以提高地震資料的分辨率[10]，使得地震剖面同相軸更細、連續性更好。若去噪和反褶積結果較差，會導致在進行交互速度分析時的有效波能量團明顯不集中，且含有較多干擾波，難以得到可靠質量的速度分析結果，影響成像的準確性(圖3)。

圖2 前期處理前后炮集對比

圖3 前期處理前后的速度分析界面對比

2.2 速度譜拾取間隔的影響及控制方法

合適的CMPline和CMP間隔是得到較好的交互速度分析結果的重要因素。在進行交互速度分析時，應當注意根據工區范圍的大小，選取合適的CMPline間隔和CMP間隔。CMPline間隔和CMP間隔過大會影響動校正和疊加成像的質量，導致剖面波組特征不清楚、分辨率差，難以滿足構造解釋和地質現象的識別，不能滿足精細解釋、落實構造、巖性以及儲層預測的要求；CMPline間隔和CMP間隔過小將造成交互速度分析工作量巨大，難以完成。本次在對實際地震資料處理中采用CMPline間隔為20，CMP間隔為200和CMPline間隔為10，CMP間隔為50分別進行交互速度分析，得到疊加剖面如圖4所示。

圖4 不同CMPline和CMP間隔的疊加剖面

通過對實際資料采取不同的CMPline間隔和CMP間隔進行交互速度分析，及疊加剖面對比可得到以下結論：在對實際資料進行處理時，一般可以采取CMPline間隔為20，CMP間隔為200進行速度譜的拾??；在地下地質情況較為復雜時(斷層和潛山發育區)，可以采取加密的方法改善成像質量，CMPline間隔改為10到20之間，CMP間隔改為25到50之間；可以根據工區實際情況對不同地質情況的地層進行分塊處理，設置不同的間隔進行交互速度分析。

2.3 異常速度影響因素及控制方法

由于地下復雜地質情況，速度變化規律不完全遵循常規的速度變化規律，出現速度異常，如地層壓實條件下的速度變化規律、在地質情況復雜(含有潛山、大量斷層發育)的區域等。因此在實際的資料處理中，必須基于地質模型，建立速度修改準則。針對地質情況復雜的地區(含有大量斷層、潛山等地質現象)，應當對速度分析的結果進行多次修改，且不能僅根據能量團的位置進行交互速度分析。當目標區域潛山、斷層大量發育時，地震波在傳播的過程中會產生較大程度的衰減，導致其在目標區的能量遠小于本身實際應具有的能量，這會導致目標區的能量團變弱，因此，在進行交互速度分析時，應當考慮到目標區域的地質模型情況，拾取速度應大于能量團處的速度，使得速度分析在復雜地質模型處的速度有著較大的變化(圖5)。在地質情況復雜的區域進行交互速度分析時，一般應在地質模型的約束下進行速度分析。因為理論上講，對于復雜構造區，速度的變化情況應該是三維的情況，即V=f(x,y,t),而疊加速度分析時，常采用只考慮的是每條線上速度隨時間的變化情況，即V=f(x,t)。當遇到速度橫向變化較大時，這種速度分析方法就會出現一些速度拾取不準，從而導致偏移成像不好的問題。因此，在不同的線上進行速度拾取也應當遵循目標區的地質情況，不能僅按照能量團的位置進行速度拾取，而應考慮到成像區的地質模型(如潛山內幕老地層速度橫向變化往往大于速度譜能量團反映的速度變化)，以成像目標為依據進行速度的拾取，以便得到更加符合實際地質情況的速度參數。此外，針對地質情況復雜的地區，為了能夠更加精細成像，應當在進行交互速度分析時，采用具有比常規速度拾取更加密集的CMPline和CMP間隔的方法進行速度分析。在地質情況較為簡單的地區，應當在進行交互速度分析時控制速度的變化趨勢較為“平緩”，使得速度分析從淺層到深層呈現穩步增加的現象，不能出現較多速度的負增長，以免發生錯誤?？傊诘刭|情況復雜的區域應當結合目標區域的地層發育特點，并基于地質模型，建立速度修改準則，以便得到較好的潛山和斷層成像結果(圖6)。

圖5 地質情況復雜區修改前后的速度分析界面對比

圖6 速度修改前后的疊加剖面

3 實際資料處理效果

基于以上對交互速度分析的影響因素及控制方法的分析與實際應用，總結了地震資料處理中交互速度分析的優化流程，并根據這一流程對我國某地潛山構造的實際地震資料進行了處理。分別得到考慮了交互速度分析影響因素及控制方法，與未考慮交互速度分析影響因素及控制方法的疊后偏移剖面。從圖7中可以看出，未考慮交互速度分析影響因素及控制方法所處理得到的地震剖面，整體分辨率差、淺層同相軸不連續、潛山分辨率不高、整體剖面信噪比差；而圖8中考慮了交互速度分析印象因素及控制方法的疊后偏移剖面，波組特征清楚、淺層分辨率明顯提高、潛山形態清晰、整體剖面分辨率較高。

圖7 未考慮交互速度分析影響因素及控制方法的偏移剖面

圖8 考慮了交互速度分析影響因素及控制方法的偏移剖面

4 結論和認識

通過對實際某地區的地震資料進行處理，總結了以上三點交互速度分析的影響因素及控制方法，應用結果取得了較好的結果，對實際生產中進行交互速度分析有一定的借鑒作用。