非雙曲線動校正方法及應(yīng)用

李添才謝玉洪李 列張宏兵張興巖

(1.吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,吉林長春 130012; 2.中海油能源發(fā)展股份有限公司物探技術(shù)研究所,廣東湛江 524057; 3.中海石油(中國)有限公司湛江分公司,廣東湛江 524057;4河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇南京 210098)

非雙曲線動校正方法及應(yīng)用

李添才1,2,謝玉洪3,李 列3,張宏兵4,張興巖2

(1.吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,吉林長春 130012; 2.中海油能源發(fā)展股份有限公司物探技術(shù)研究所,廣東湛江 524057; 3.中海石油(中國)有限公司湛江分公司,廣東湛江 524057;4河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇南京 210098)

針對常規(guī)走時雙曲線方程依據(jù)偏移距小于或等于反射界面深度的假設(shè),以至于不適合長電纜的大偏移距和多覆蓋次數(shù)采集方式的地震資料速度分析及時差動校正處理,提出了長排列非雙曲線反射同相軸的動校正(NMO)方法,并且首次用于南海地震資料處理。該方法通過在常規(guī)時移雙曲線方程引入2個NMO參數(shù),即不均勻性參數(shù)s和各向異性參數(shù)η,使走時方程滿足長電纜采集數(shù)據(jù)處理要求。模型試算及實際數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示,大偏移距及陡傾角處的道集得到拉平,疊加后的剖面成像更清晰、信噪比更高。

非雙曲線動校正技術(shù);長排列非雙曲線;同相軸;電纜數(shù)據(jù)采集;中深層地震數(shù)據(jù)采集

南海西部海域的鶯哥海盆地和瓊東南盆地是油氣富集區(qū),迄今已發(fā)現(xiàn)多個大中型天然氣田,勘探前景廣闊。在近40多年內(nèi),經(jīng)歷了由淺海到深海的多層次、多目標(biāo)勘探,淺層已成為天然氣采集的高開發(fā)、高成熟區(qū)。相對而言,中深層勘探程度較低,由于一些地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜,巨厚的沉積以及高溫、超壓、底辟等導(dǎo)致中深層存在多套超低速層,上部地層垂向裂隙發(fā)育且充氣,使中深層地震資料信噪比很低,進(jìn)而影響后續(xù)反演及解釋研究工作[1-2]。

近年來,針對中深層的新一輪地震數(shù)據(jù)采集和處理,部分采集的最大偏移距甚至超過10 000 m,覆蓋次數(shù)達(dá)到100次以上。常規(guī)的速度分析方法以雙曲線同相軸為基礎(chǔ),但雙曲線走時有2個假設(shè)前提:(a)各向同性層狀介質(zhì);(b)中、近炮檢距檢波排列[3-4]。針對第1個假設(shè)條件,羅省賢等[5]提出了VTI介質(zhì)中長偏移距下反射同向軸的時距關(guān)系,尤建軍等[6]研究了多波速度與地層各向異性系數(shù)之間的聯(lián)系;針對第2個假設(shè)條件,本文引入了非雙曲線動校正技術(shù)。

非雙曲線技術(shù)從1978年Nalovichko導(dǎo)出具有時移雙曲線性質(zhì)的四階非雙曲線方程開始,目前理論上已經(jīng)日趨成熟[7-9],國際上已有少數(shù)商業(yè)軟件具有非雙曲線方程動校正模塊。此類技術(shù)目前在國內(nèi)也是研究熱點[10-11]。筆者從非雙曲線動校正技術(shù)的理論出發(fā)進(jìn)行技術(shù)開發(fā),建立模型數(shù)據(jù)并進(jìn)行驗證,最后在應(yīng)用中取得了較好的效果。

1 非雙曲線反射同相軸的動校正方法

1.1 長排列的時移雙曲線

常規(guī)的正常時差雙曲線方程為

式中:t——反射波傳播時間;t0——垂直入射時的反射波傳播時間;x——震源與接收器之間的距離;Vrms——均方根速度。

如果存在偏移距過大,并且陡傾角或者地層存在各向異性時,雙曲線時差方程的假設(shè)條件就不成立,需要用更高階的非雙曲線方程來描述反射波的傳播時間。

1978年Nalovichko導(dǎo)出了精確到偏移距四階的非雙曲線方程:

式中:V——介質(zhì)傳播速度;s——介質(zhì)不均勻程度的參數(shù)。

式(2)具有時移雙曲線的性質(zhì),描述了在時間上移動τs的Dix正常時差曲線。Alkhalifah[8]證明了在各向異性介質(zhì)中傳播的反射波走時也具有非雙曲線形式:

式中:η——各向異性參數(shù),稱為非橢圓率。

式(3)與時移雙曲線方程比較可知它們是等價的,且s=1+8η。由此可見,在長排列非雙曲線走時方程的條件下,正常時差的參數(shù)場已從1個NMO速度參數(shù)增至2個參數(shù),即還要提取不均勻性參數(shù)s或者各向異性參數(shù)η。近幾年來已發(fā)展了雙參數(shù)分析提取NMO速度和η的方法。

1.2 與速度無關(guān)的非雙曲線走時方程

將時移雙曲線方程(式(2))對x微分2次,消去V和s,就能得到與速度無關(guān)的非雙曲線走時方程:

式中:p——走時曲線的斜率。

可以看出,使用式(4)完成動校正無需事先已知地下介質(zhì)的速度模型,且p可以通過優(yōu)化方法獲得(這里不予討論)。

2 合成數(shù)據(jù)測試

首先使用大偏移距非雙曲線同相軸理論合成地震數(shù)據(jù),然后對其進(jìn)行處理,較好地解決了遠(yuǎn)偏移距的動校正問題。

圖1為與速度無關(guān)的非雙曲線動校正方法與傳統(tǒng)速度掃描方法的對比。從圖1可以看出,與速度無關(guān)的非雙曲線動校正方法求出的均方根速度能夠?qū)⑵拭嬷械哪芰坑成涑梢粋€個收斂的能量團(tuán)。相比之下,對于非雙曲線同相軸,偏移距越大,傳統(tǒng)方法求出的速度誤差也越大,因此其掃描得到的能量團(tuán)相當(dāng)發(fā)散,從而可知,新方法求出的速度比傳統(tǒng)方法求出的精度高。

圖2為大偏移距非雙曲線合成數(shù)據(jù)及與速度無關(guān)的非雙曲線動校正結(jié)果。從圖2可以看出,對于深層的反射波同相軸,與速度無關(guān)的非雙曲線動校正方法能夠很好地對其進(jìn)行校正拉平,并且較好地解決了雙曲線動校正遠(yuǎn)偏移距的動校拉伸問題。

3 實際數(shù)據(jù)處理

選用南海某工區(qū)的長電纜實際數(shù)據(jù)對非雙曲線動校正進(jìn)行驗證,所采用的數(shù)據(jù)最大偏移距近7000 m。圖3(a)為常規(guī)動校正和與速度無關(guān)的非雙曲線動校正后的道集對比,從圖中可以看到常規(guī)動校正后的道集雖然近偏移距得到了較好的校正拉平,但遠(yuǎn)偏移距出現(xiàn)了上翹、拉伸現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是常規(guī)動校正自身的原因,并非速度不準(zhǔn)確所造成。

相對于常規(guī)的雙曲線動校正,非雙曲線動校正速度參數(shù)增至2個參數(shù),除了動校正速度外還需各向異性參數(shù)。使用速度和各向異性參數(shù)進(jìn)行非雙曲線動校正,較好地解決了常規(guī)動校正遠(yuǎn)偏移距存在的問題,如圖3(b)所示。與圖3(a)進(jìn)行對比后不難發(fā)現(xiàn),非雙曲線動校正大偏移距同相軸得到了拉平。

現(xiàn)從疊加剖面上來看非雙曲線動校正與常規(guī)動校正的差別。圖4(a)為常規(guī)動校正后的疊加剖面;由于在陡傾角處,雙曲線時差方程失去其正確性,常規(guī)動校正的道集遠(yuǎn)偏移距的同相軸得不到拉平,所以圖4(a)顯示的剖面上傾角較大處成像不清晰,信噪比低,這是因為疊加過程中常規(guī)動校正沒有將道集拉平。圖4(b)為采用非雙曲線動校正的疊加剖面。因為與速度無關(guān)的非雙曲線動校正采用了更高階的非雙曲線方程來描述,能較好地解決遠(yuǎn)偏移距及陡傾角處的道集拉平問題,所以圖4(b)顯示疊加后的剖面成像清晰,信噪比高。

4 結(jié) 語

長電纜采集目前已經(jīng)成為解決中深層勘探的重要技術(shù)之一,采集方法進(jìn)步的同時也給之后的地震數(shù)據(jù)處理帶來一定的麻煩,常規(guī)的雙曲線走時假設(shè)已經(jīng)不適合如此長的電纜采集方式的處理。筆者使用與速度無關(guān)的非雙曲線反射同相軸的動校正方法,有效解決了長電纜遠(yuǎn)偏移距的動校正問題,在模型數(shù)據(jù)和實際地震數(shù)據(jù)上都取得較好的效果。

合成數(shù)據(jù)測試結(jié)果顯示,對于深層的反射波同相軸校正,非雙曲線NMO方法更有優(yōu)勢,其校正方法獲得的速度譜比傳統(tǒng)速度掃描的結(jié)果精度高。實際資料處理結(jié)果表明,與常規(guī)校正方法相比,在非雙曲線NMO校正后的道集中大偏移距同相軸拉平效果更好,疊加剖面也能較好地解決遠(yuǎn)偏移距及陡傾角處的道集拉平問題,使疊加剖面的信噪比得到提高。

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[11]尤建軍,陳強(qiáng),張超謨,等.各向同性介質(zhì)長偏移距地震同相軸動校正[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2008,23(4):1173-1178.(YOU Jianjun,CHEN Qiang,ZHANG Chaomo,et al.NMO correction of long-spread seismic events in homogeneous and isotropic media[J].Progress in Geophysics,2008,23(4):1173-1178.(in Chinese))

Non-hyperbolic NMO correction technology and its application

LI Tiancai1,2,XIE Yuhong3,LI Lie3,ZHANG Hongbing4,ZHANG Xingyan2
(1.College of Geo-Exploration Science and Technology,Jilin University,Changchun 130012,China; 2.Development and Prospecting Geophysical Institute,CNOOC Energy Technology and Services Ltd., Zhanjiang 524057,China; 3.Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd.,Zhanjiang 524057,China; 4.College of Earth Sciences and Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China)

The conventional hyperbolic travel time is based on the hypothesis that offset is not larger than the depth of the reflector and is not suitable for velocity analysis and normal move-out of seismic data for the long cable acquisition mode with a large degree of migration and multi-folds.Based on these facts,we propose a long-array non-hyperbolic normal move-out(NMO)method and used it for the first time to process seismic data from the South China Sea.We introduced two parameters into this method,which are non-uniformitysand anisotropyη,in order to meet the requirements of seismic data processing with long cable acquisition.The results of both synthetic and field data for the non-hyperbolic NMO show that the seismic traces of a large offset and a steep dip angle are approximately aligned and the profiles have clear images and a high signal-to-noise ratio.

non-hyperbolic NMO correction technology;long-array non-hyperbolic;event;cable data acquisition; middle-and deep-layer seismic data acquisition

P315.63

:A

:1000-1980(2014)04-0351-04

10.3876/j.issn.1000-1980.2014.04.013

2013-03 11

國家科技重大專項(2011ZX05000023004001)

李添才(1976—),男,廣東赤壁人,高級工程師,博士研究生,主要從事地震數(shù)據(jù)采集與處理研究。E-mail:litc@cnooc.com.cn