地震波逆時(shí)偏移低波數(shù)噪聲相對(duì)保幅衰減技術(shù)

1.目的

地震波逆時(shí)偏移技術(shù)在復(fù)雜波場(chǎng)和復(fù)雜構(gòu)造成像中具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是國(guó)際上地球物理科技工作者的研究熱點(diǎn)和公認(rèn)的終極成像手段之一，是復(fù)雜構(gòu)造區(qū)實(shí)現(xiàn)油氣勘探重大突破的核心物探技術(shù)之一。但逆時(shí)成像技術(shù)和其他深度域地震成像技術(shù)存在顯著差異，其成像結(jié)果存在較強(qiáng)能量的低波數(shù)背景噪聲。在相關(guān)成像過程中，利用炮檢點(diǎn)波場(chǎng)行波分離的成像條件可以有效衰減大部分背景噪聲，但在其最終疊加后的成像結(jié)果中低波數(shù)噪聲能量依然很強(qiáng)，降低了復(fù)雜儲(chǔ)層的刻畫精度。在深度域相對(duì)保幅地衰減這種強(qiáng)能量的低波數(shù)背景噪聲，恢復(fù)其掩蓋的有效地震反射細(xì)節(jié)信息，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)目標(biāo)的高精度成像和油藏目標(biāo)的準(zhǔn)確刻畫，是逆時(shí)偏移技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵。

常用的拉普拉斯去噪方法和高通濾波方法均具有較好的應(yīng)用效果，但前者去除的殘差信號(hào)里包含較強(qiáng)能量的有效信號(hào)，且對(duì)地震隨機(jī)噪聲較為敏感，因此其保幅性較差；而后者采用逐道處理方式，處理結(jié)果存在道間能量痕跡，且濾波參數(shù)不合理時(shí)還會(huì)存在諧波干擾，平面屬性上引入一定的能量不均勻性，從而影響成像結(jié)果的精度和可靠性。因此，筆者提出了地震波逆時(shí)偏移低波數(shù)噪聲相對(duì)保幅衰減技術(shù)。基于低波數(shù)噪聲具有平滑的背景趨勢(shì)特征，首次從熱力學(xué)領(lǐng)域引入擴(kuò)散濾波方法，通過對(duì)含背景噪聲的逆時(shí)偏移數(shù)據(jù)體進(jìn)行全局多次迭代處理，最終衰減掉的背景噪聲不含有效信號(hào)，反映的是數(shù)據(jù)的全局背景趨勢(shì)，并恢復(fù)了掩蓋在該全局背景噪聲之下的有效反射信號(hào)。

2.方法

首先，建立了一種針對(duì)逆時(shí)偏移低波數(shù)背景噪音的相對(duì)保幅衰減方法，即擴(kuò)散濾波方法，其基于疊后深度成像數(shù)據(jù)體的全局非線性迭代去噪方法，可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸問題，適合于深度域地震偏移數(shù)據(jù)體中低波數(shù)背景噪聲和有效反射信號(hào)的相對(duì)保幅分離。該方法主要受迭代次數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)控制，能夠相對(duì)保幅地恢復(fù)掩蓋在強(qiáng)能量低波數(shù)背景噪音之下的有效地震反射細(xì)節(jié)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)目標(biāo)的地震精細(xì)刻畫。

同時(shí)采用部分線數(shù)據(jù)輸入和臨時(shí)輸出存儲(chǔ)的優(yōu)化策略，突破了計(jì)算節(jié)點(diǎn)內(nèi)存大小的限制，編程研發(fā)形成了如下高效的、相對(duì)保幅的低波數(shù)噪音衰減技術(shù)模塊：

技術(shù)模塊及腳本作業(yè)：ckydiffusion sgyin=input.sgy sgyoutref=noise.sgy sgyoutsca=signal.sgy diffupara=1.0 internum=100key=IL,XL,X,Y map=9,13,73,77 rm fl ag=1 tmpdir=/tmp/

其中，ckydiffusion表示研發(fā)的模塊名；sgyin表示輸入SEGY格式的數(shù)據(jù)體文件名；sgyoutref表示輸出的SEGY格式低波數(shù)噪音文件名；sgyoutsca表示輸出的SEGY格式有效反射信號(hào)文件名；diffupara和internum為本文技術(shù)的2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，分別表示擴(kuò)散系數(shù)和迭代次數(shù)；tmpdir=/tmp/ 代表作業(yè)臨時(shí)輸出文件夾名，這一選項(xiàng)突破了計(jì)算節(jié)點(diǎn)受內(nèi)存大小的限制，適應(yīng)海量數(shù)據(jù)體處理；rm fl ag代表在作業(yè)結(jié)束后臨時(shí)存儲(chǔ)文件夾是否保留（1）或刪除（0），同時(shí)允許同一節(jié)點(diǎn)運(yùn)行多個(gè)作業(yè)并共用一個(gè)臨時(shí)文件夾。

3.作用和效果

理論模型驗(yàn)證了該項(xiàng)技術(shù)的準(zhǔn)確有效性（圖1），并在大慶探區(qū)15個(gè)以上實(shí)際地震工區(qū)進(jìn)行了推廣應(yīng)用（圖2），實(shí)現(xiàn)了走滑斷裂構(gòu)造的高精度成像、火山巖和砂礫巖等復(fù)雜目標(biāo)精確成像、復(fù)雜斷裂及潛山內(nèi)幕的清晰成像、海相碳酸鹽巖灘體準(zhǔn)確成像，有效支撐了油氣規(guī)模增儲(chǔ)和勘探發(fā)現(xiàn)。該項(xiàng)技術(shù)已獲得授權(quán)發(fā)明專利1項(xiàng)（專利號(hào)：ZL201811184185.0）、軟件著作權(quán)1項(xiàng)（著作權(quán)編號(hào)：2019SR1108439）、大慶油田公司優(yōu)秀專利二等獎(jiǎng)、并作為創(chuàng)新點(diǎn)之一由中國(guó)石油和化學(xué)自動(dòng)化行業(yè)科學(xué)鑒定為國(guó)際先進(jìn)水平和科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。成像數(shù)據(jù)體處理后具有保幅性更高、去噪結(jié)果不改變相位、對(duì)隨機(jī)噪聲的敏感性低、對(duì)井波形相關(guān)系數(shù)更高、平面和剖面上能量相對(duì)關(guān)系得到保持、不存在橫縱向處理痕跡、處理效率能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用周期需求（平均1～2天/工區(qū)）等諸多優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)有效克服了常規(guī)低波數(shù)噪聲衰減方法的缺陷，解決了當(dāng)前復(fù)雜構(gòu)造深度域成像中的一個(gè)關(guān)鍵性和共性問題，是當(dāng)前復(fù)雜地質(zhì)目標(biāo)高精度逆時(shí)成像技術(shù)的有效補(bǔ)充，具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖1 理論模型逆時(shí)偏移剖面應(yīng)用前后單個(gè)地震道成像波形曲線對(duì)比圖

圖2 實(shí)際地震資料逆時(shí)偏移剖面應(yīng)用效果對(duì)比圖