YM區(qū)塊低信噪比地震資料處理技術(shù)

張聰玲

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

0 前言

Y M區(qū)塊構(gòu)造位于含油盆地的東南緣。工區(qū)總體為洼地和臺(tái)地地貌,北部地勢(shì)總體較高,最高海拔1 700多米,南部地形相對(duì)高差較大。工區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜,區(qū)內(nèi)有丘陵、溝壑、平頂山、平原、礫石區(qū)等。從原始單炮上看,資料品質(zhì)整體較差,很難看到有效反射信號(hào),不同位置單炮品質(zhì)差異大。在工區(qū)中,各種噪音發(fā)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(yán)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(qū)以前的處理解釋成果,該區(qū)塊主要存在以下三個(gè)問題:

(1)靜校正問題嚴(yán)重。

(2)資料信噪比低。

(3)多次波發(fā)育。

1 靜校正

工區(qū)地形變化相對(duì)高差較大,最大近600 m;地表?xiàng)l件復(fù)雜,激發(fā)巖性變化大,南部的部份地區(qū)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(hào)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(qū)中,長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問題嚴(yán)重。

針對(duì)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(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問題。

(2)對(duì)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(yōu)靜校正技術(shù)。

(3)利用反射波自動(dòng)剩余靜校正技術(shù),消除短波長(zhǎng)靜校正量。

1.1 層析成像反演靜校正技術(shù)

由于地表復(fù)雜,部份地區(qū)基巖出露,很多地方?jīng)]有可追蹤的連續(xù)的折射層。此外,一部份單炮在遠(yuǎn)道上根本無法拾到初至(見下頁圖1)?；谏鲜龇治黾霸摴^(qū)資料前期處理經(jīng)驗(yàn),沒有選擇常規(guī)的折射靜校正,而采用層析成像反演靜校正技術(shù)。層析成像反演靜校正不受常規(guī)折射靜校正層狀介質(zhì)假設(shè)的限制,利用直達(dá)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(yīng)于地表起伏大,速度縱橫向變化大的地區(qū),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(jì)算初至?xí)r間,并得到與實(shí)際初至?xí)r間的差,根據(jù)初至?xí)r間差進(jìn)行反演,得出更新后的速度模型,最后根據(jù)反演得出的速度模型計(jì)算靜校正量。在實(shí)際應(yīng)用過程中,由于部份地區(qū)高差突變,觀測(cè)系統(tǒng)發(fā)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(duì)這種情況,將疊加應(yīng)用效果,反演速度模型,高速頂界面等結(jié)合起來,綜合分析,反復(fù)測(cè)試,計(jì)算出合理的靜校正量。

圖1 工區(qū)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(qū)某測(cè)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(qū)某測(cè)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(duì)比圖。從對(duì)比中可以看出,低降速帶引起的中長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問題得到了較好的解決。

1.2 非線性綜合全局尋優(yōu)靜校正

復(fù)雜地區(qū)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(zhǎng)波長(zhǎng)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(qū)某測(cè)線層析成像靜校正應(yīng)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(yōu)靜校正將最大能量法、模擬退火及遺傳算法相結(jié)合,利用模擬退火根據(jù)概率指導(dǎo)進(jìn)行雙向搜索的技術(shù),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(gòu)成了綜合全局快速尋優(yōu),求取靜校正的方法。該方法適應(yīng)力強(qiáng),性能穩(wěn)定,收斂較好,能解決復(fù)雜地區(qū)的(大靜校正量)靜校正問題。

結(jié)合工區(qū)資料信噪比低以及初至信息少的特點(diǎn),在CDP道集上,利用SAGA綜合全局尋優(yōu)靜校正技術(shù),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(yōu)靜校正的應(yīng)用效果,從圖4中可以看出效果很明顯。

1.3 反射波自動(dòng)剩余靜校正

相對(duì)于中長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問題而言,短波長(zhǎng)靜校正問題不是很嚴(yán)重,利用反射波自動(dòng)剩余靜校正基本上可以解決短波長(zhǎng)靜校正問題。它在給定的時(shí)窗內(nèi)或指定的層位上,按給定的傾角范圍用優(yōu)化CDP疊加的方法,確定能量較強(qiáng)的連續(xù)反射層,再根據(jù)所確定的反射層,用互相關(guān)的方法計(jì)算每個(gè)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)的靜校正量。通過反射波自動(dòng)剩余靜校正與速度分析的多次迭代,短波長(zhǎng)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(qū)塊的靜校正問題得到了很好的解決。

2 提高信噪比

通過對(duì)原始單炮分析,工區(qū)主要發(fā)育的噪音有:面波、聲波、脈沖、大值、高頻噪音、線性噪音等。針對(duì)不同噪音的特點(diǎn),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(qiáng)能量噪音衰減

在原始單炮中,針對(duì)強(qiáng)能量的面波、聲波、大值、脈沖等噪音,采用疊前自動(dòng)噪音衰減技術(shù)。疊前自動(dòng)噪音衰減技術(shù)從“同一單炮記錄中子波的形態(tài)是有規(guī)律的”和“子波在傳播過程中的衰減是有規(guī)律的”這二條規(guī)律入手,統(tǒng)計(jì)上述二種規(guī)律,利用合理的算法,對(duì)不符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行修正——以達(dá)到壓制噪音的目的。應(yīng)用效果表明,該技術(shù)對(duì)上述噪音壓制效果明顯,具有保持振幅的特點(diǎn)。

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

2.2 疊前線性噪音壓制

工區(qū)原始單炮線性噪音發(fā)育,這些線性噪音視速度相對(duì)較大,能量相對(duì)較強(qiáng),常用的F-K濾波方法容易產(chǎn)生混波現(xiàn)象。根據(jù)資料特點(diǎn),采用模型法相干噪音衰減技術(shù),它可以根據(jù)視速度、頻率等參數(shù),求取干擾模型并從原始記錄中減去噪音。該技術(shù)不會(huì)損傷有效信號(hào),能真正實(shí)現(xiàn)高保真去噪,有效地衰減線性噪音。

通過上述二項(xiàng)技術(shù),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(duì)比,在盡量保護(hù)有效信號(hào)的前提下,資料信噪比有明顯的提高。

2.3 疊后去噪

為了進(jìn)一步提高疊加剖面的信噪比,首先采用F-X域的隨機(jī)噪音衰減技術(shù),根據(jù)頻率～空間域隨機(jī)噪音是不可預(yù)測(cè)的,而有效信號(hào)是可預(yù)測(cè)的特點(diǎn),通過預(yù)測(cè)的方法對(duì)隨機(jī)噪音進(jìn)行衰減;然后采用F-K域?yàn)V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(hào)相對(duì)增強(qiáng)。

3 多次波衰減

下白堊統(tǒng)在全區(qū)均有分布,其巖性主要為碳酸鹽巖、泥巖,并與白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r互層,在疊加剖面上對(duì)應(yīng)為幾個(gè)強(qiáng)反射界面。在強(qiáng)反射界面之間,多次反射易形成層間多次波。

根據(jù)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(nèi)切(與速度分析、掃描結(jié)合起來),共中心點(diǎn)疊加,疊后預(yù)測(cè)反褶積等一系列方法,逐步壓制多次波。

3.1 近道內(nèi)切、共中心點(diǎn)疊加衰減多次波

共中心點(diǎn)疊加利用一次波與多次波之間的動(dòng)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(diǎn)疊加對(duì)遠(yuǎn)偏移距數(shù)據(jù)中的多次波衰減效果較好,但是卻很難壓制掉近偏移距數(shù)據(jù)中的多次波。針對(duì)近偏移距數(shù)據(jù)中的多次波,可采用中層、深層近道內(nèi)切的方法,限制近道對(duì)疊加剖面的影響。速度是多次波與一次波的一個(gè)重要差異,將速度分析、掃描與近道內(nèi)切結(jié)合起來,速度得到凈化,有效波能量增強(qiáng),更易求準(zhǔn)一次波的速度。

經(jīng)應(yīng)用效果表明,近道內(nèi)切;速度分析掃描,共中心點(diǎn)疊加相結(jié)合,是一種很有效地去除多次波的方法。

3.2 疊后預(yù)測(cè)反褶積衰減多次波

預(yù)測(cè)反褶積根據(jù)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(yōu)點(diǎn)是不受一次波和多次波速度的影響,對(duì)近偏移距和零偏移距數(shù)據(jù)應(yīng)用效果較好。在理論上,預(yù)測(cè)距離長(zhǎng)度為一次波與所濾掉多次波之間的時(shí)間間隔,在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)實(shí)際資料反復(fù)測(cè)試,采用最佳參數(shù)。

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(gòu)造形態(tài)準(zhǔn)確可靠。

圖6為多次波衰減前后疊加剖面對(duì)比,從圖6中可以看出,經(jīng)過多次波衰減,基底構(gòu)造形態(tài)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(duì)比Fig.6 The comparison before and after suppressing multiples

4 結(jié)論

通過實(shí)際應(yīng)用得出以下結(jié)論。

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

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

(3)采用近道內(nèi)切(結(jié)合速度分析),共中心點(diǎn)疊加,疊后預(yù)測(cè)反褶積等一系列方法,逐步衰減多次波。上述方法假設(shè)一次波與多次波存在周期性、速度等差異,它對(duì)層間多次波壓制效果顯著。對(duì)于一些不滿足上述假設(shè),在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件下產(chǎn)生的多次波,壓制效果不顯著。采用上述配套技術(shù),有效地解決了Y M區(qū)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(shí),該方法和思路對(duì)其它類似地區(qū)資料處理也是一個(gè)很好的借鑒。

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