基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的窄方位角三維多域插值算法研究與應(yīng)用

劉春成,楊 鍇,楊小椿,薛 冬

(1.中海油研究總院,北京100027;2.同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海200092)

基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的窄方位角三維多域插值算法研究與應(yīng)用

劉春成1,楊 鍇2,楊小椿1,薛 冬1

(1.中海油研究總院,北京100027;2.同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海200092)

基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的三維多域插值算法在實(shí)際地震數(shù)據(jù)處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。但這種算法通常僅適用于寬方位角三維地震數(shù)據(jù),而海洋三維地震數(shù)據(jù)往往是窄方位角的,這就給傳統(tǒng)算法的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了一定的難度。為此,提出了一種適應(yīng)于窄方位角三維地震數(shù)據(jù)的三維多域插值與規(guī)則化新算法,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)流程。其策略是通過(guò)零偏移距三維頻率-波數(shù)(F-K)域時(shí)間偏移與反偏移,結(jié)合零偏移距三維輸出道成像方式的共反射面元成像算法(CRS-OIS),獲得高信噪比的疊后模型道數(shù)據(jù);再通過(guò)反疊加生成三維疊前CMP模型道道集,提取其運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù),基于這些運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)擬合原始三維疊前數(shù)據(jù),從而獲得信噪比向模型道逼近的優(yōu)化后疊前數(shù)據(jù)體。南海深水區(qū)某三維窄方位角地震數(shù)據(jù)的試應(yīng)用結(jié)果表明,新的算法完全適應(yīng)窄方位角三維地震數(shù)據(jù)的特點(diǎn),有效提高了數(shù)據(jù)的信噪比和規(guī)則化程度,證明了新算法的穩(wěn)定性和可靠性。

三維多域插值;局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù);窄方位角;共反射面元;多次聚焦

無(wú)論在陸地還是海洋三維地震數(shù)據(jù)處理中,插值與規(guī)則化都是一個(gè)非常重要的處理環(huán)節(jié)。陸地資料處理中會(huì)有不規(guī)則炮檢點(diǎn)分布的問(wèn)題,海洋資料處理中會(huì)有方位角校正或者面元均一化的問(wèn)題。二者都會(huì)遭遇目標(biāo)反射層信噪比太低,需要提高目的層信噪比、改善其資料品質(zhì)的共同問(wèn)題。無(wú)論實(shí)現(xiàn)何種目標(biāo),基于三維數(shù)據(jù)的多域插值都是一個(gè)很好的選擇方案。在三維多域插值與數(shù)據(jù)規(guī)則化方面,國(guó)內(nèi)外學(xué)者根據(jù)不同的數(shù)學(xué)變換算法得到了大量研究成果[1-6]。比較看來(lái),基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的時(shí)空域多域插值仍是最為簡(jiǎn)潔的三維插值與規(guī)則化算法。因?yàn)樵撍惴ㄖ苯釉跁r(shí)空域內(nèi)實(shí)施,無(wú)需在不同數(shù)據(jù)域之間進(jìn)行變換,因此易于實(shí)現(xiàn)。這方面的典型代表就是基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的多次聚焦多域插值算法[7]與共反射面元多域插值算法[8]。

在三維處理方面,多次聚焦成像算法會(huì)遭遇理論上的困難,但是共反射面元成像算法則沒(méi)有這方面的困難。無(wú)論是文獻(xiàn)[9]提出的輸出道成像方式的共反射面元成像算法(CRS-OIS),還是文獻(xiàn)[10]提出的部分CRS疊加算法,都可以順暢地推廣到三維情況。由于CRS-OIS算法將CRS疊加解釋為一個(gè)大面元偏移到零偏移距(MZO)操作,不再糾結(jié)于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的物理意義,使得局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性提取過(guò)程得到大幅度簡(jiǎn)化。二維CRS-OIS算法僅需要2個(gè)參數(shù)[11],三維CRS-OIS算法僅需要3個(gè)參數(shù)[12]。當(dāng)僅實(shí)施CRS-OIS算法的第一步,即“沿著共偏移距數(shù)據(jù)內(nèi)的局部同相軸進(jìn)行彌散”時(shí),事實(shí)上就已經(jīng)完成了基于CRS-OIS的數(shù)據(jù)插值或規(guī)則化[13-14]。如果數(shù)據(jù)本身是比較規(guī)則的話,那么第一步彌散后,疊前數(shù)據(jù)的信噪比將大幅度提高。文獻(xiàn)[15]和文獻(xiàn)[16]展示了上述思路在中國(guó)西部陸上二維、三維地震數(shù)據(jù)上的應(yīng)用實(shí)例。與傳統(tǒng)的三維部分CRS疊加算法需要8個(gè)參數(shù)相比,三維CRS-OIS算法是一個(gè)更為經(jīng)濟(jì)的選擇。

需要注意的是,無(wú)論三維CRS-OIS或三維部分CRS疊加算法都要求輸入數(shù)據(jù)為寬方位數(shù)據(jù)。因?yàn)橐坏┤狈ψ銐虻姆轿唤切畔?三維局部同相波包(3D local coherent wave-packet)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征就無(wú)從把握,這個(gè)判斷適用于時(shí)空域或是任一種數(shù)據(jù)變換域。這就使得基于運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)(實(shí)際上就是局部同相性)的共反射面元算法或者多次聚焦算法在應(yīng)對(duì)三維窄方位角地震數(shù)據(jù)時(shí)遭遇很大困難。

由于海上地震觀測(cè)方式的特殊性,到目前為止大多數(shù)海洋三維地震數(shù)據(jù)都是窄方位角的。早期采集的陸地三維數(shù)據(jù)也是如此,其實(shí)陸地寬線地震數(shù)據(jù)就可以認(rèn)為是窄方位角三維觀測(cè)的極端情況。針對(duì)這種窄方位角三維數(shù)據(jù)的插值與規(guī)則化究竟如何進(jìn)行,也是工業(yè)界長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)注的問(wèn)題。

我們認(rèn)為,對(duì)于窄方位角三維地震數(shù)據(jù),有必要著眼于疊后數(shù)據(jù)與疊前數(shù)據(jù)之間的映射關(guān)系,引入高精度的數(shù)據(jù)映射算法來(lái)實(shí)施其插值、規(guī)則化或提高信噪比處理。也就是說(shuō),對(duì)于局部同相性的追蹤必須從疊前回到疊后來(lái)進(jìn)行,在疊后有效提高信噪比之后,再通過(guò)高精度數(shù)據(jù)映射算法獲得高品質(zhì)的疊前數(shù)據(jù)體。文獻(xiàn)[6]首先提出了基于共偏移距相移法偏移-反偏移與CRS-OIS相結(jié)合獲得高品質(zhì)疊前道集的思路,并在西部山地低信噪比數(shù)據(jù)上獲得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果;文獻(xiàn)[17]則利用信號(hào)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)信噪比的提高,也是一種很好的思路。

本文將文獻(xiàn)[6]的數(shù)據(jù)映射算法從二維拓展到三維,并結(jié)合在三維疊后成像數(shù)據(jù)體內(nèi)提取局部波場(chǎng)屬性參數(shù),得到了一種適合于三維窄方位角數(shù)據(jù)的、基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的多域插值與規(guī)則化新算法,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)流程。將該實(shí)現(xiàn)流程應(yīng)用于南海深水某三維窄方位角地震數(shù)據(jù)的試處理,結(jié)果表明該算法完全適應(yīng)窄方位角三維地震數(shù)據(jù)的特點(diǎn),有效提高了數(shù)據(jù)的信噪比和規(guī)則化程度,在實(shí)際應(yīng)用中非常穩(wěn)定和可靠。

1 三維共偏移距波動(dòng)方程時(shí)間偏移/反偏移算法

波動(dòng)方程頻率-波數(shù)域共偏移距時(shí)間偏移方法最早由Dubrulle[18]提出,它實(shí)質(zhì)上是一種平面波偏移方法。三維情況下,當(dāng)偏移距不為零時(shí),記錄到的單點(diǎn)繞射旅行時(shí)為:

(1)

式中：(xm,z)表示地下一個(gè)繞射點(diǎn)的橫向和縱向坐標(biāo);hx,hy表示x方向和y方向的半偏移距;v表示介質(zhì)速度;tm表示偏移后的時(shí)間。

(1)式描述了地下一個(gè)繞射點(diǎn)被等偏移距炮-檢觀測(cè)所照明及接收的時(shí)距關(guān)系。物理上講,其時(shí)距曲面上某一點(diǎn)斜率可代表某一角度的平面波。Dubrulle[18]認(rèn)為將這些平面波相移到時(shí)間軸的起點(diǎn),應(yīng)用成像條件,即可得到某一個(gè)平面波的疊前時(shí)間偏移結(jié)果;將所有平面波偏移結(jié)果累加在一起,即可得到最終疊前時(shí)間偏移的結(jié)果?？紤]到三維非零偏移距的波動(dòng)方程偏移/反偏移對(duì)計(jì)算成本有相當(dāng)?shù)囊?本文僅討論零偏移距情形,因此(1)式變?yōu)?

T(tm,xm,ym,hx=0,hy=0)

(2)

(2)式對(duì)x,y求偏導(dǎo)數(shù),可以得到梯度向量:

(3)

與二維情況類似,只要將三維空間中不同斜率的平面波分別進(jìn)行相移處理,再對(duì)所有頻率的平面波求和,即可得到(xm,ym,tm)處的三維時(shí)間域成像結(jié)果。如果在(xm,ym)處向上引一條垂線作為新的t軸,那么相移量τ即為切平面在時(shí)間t軸上的截距,由公式τ=Td-kx(x-xm)-ky(y-ym)定義。因此,零偏移距三維頻率-波數(shù)域相移偏移可以通過(guò)如下3步實(shí)現(xiàn):

1) 將輸入的原始零偏移距道集波場(chǎng)記為：

(4)

式中:x,t,h分別代表空間、時(shí)間和半偏移距坐標(biāo);tm代表時(shí)間偏移中所用到的“時(shí)間深度”,tm=0意味著是在地表記錄到的波場(chǎng)。由于h=0,故后面的波場(chǎng)符號(hào)中將h=0的部分省略,對(duì)其進(jìn)行三維Fourier變換,得到:

ei(ω t-kxx-kyy)dtdxdy

(5)

2) 按照(3)式對(duì)輸入波場(chǎng)進(jìn)行相移處理,即對(duì)時(shí)間深度方向上進(jìn)行延拓:

(6)

3) 應(yīng)用成像條件t=0,再將所有頻率進(jìn)行求和,然后進(jìn)行三維Fourier反變換,得到偏移后的結(jié)果:

(7)

按照完全類似的過(guò)程,可以推導(dǎo)出相應(yīng)的三維零偏移距時(shí)間相移反偏移公式。它與剛剛討論過(guò)的疊前時(shí)間相移偏移具有類似的形式,區(qū)別僅在于相移因子的符號(hào)與偏移時(shí)相反。它需要將上行波方程正向外推到地表,然后提取地表處的波場(chǎng)值,從而得到地震記錄。因此,反偏移的處理流程同樣可以歸納為3步:

Yang等[19]的測(cè)試表明,只要使用同樣的速度對(duì)共偏移距數(shù)據(jù)體實(shí)施偏移/反偏移,反偏移后所得數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征與原始數(shù)據(jù)相比幾乎沒(méi)有任何影響。即便在速度不是很精確時(shí),上述性質(zhì)依然成立。這是一個(gè)重要的性質(zhì),它保證了頻率-波數(shù)域時(shí)間偏移/反偏移可以作為地震數(shù)據(jù)映射的一個(gè)可靠工具用于隨后的處理流程中。

2 三維零偏移距剖面的3D-CRS-OIS局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)搜索

在得到三維零偏移距時(shí)間偏移剖面后,為了提高該數(shù)據(jù)體的信噪比,將該數(shù)據(jù)體輸入到三維CRS-OIS算法。下面對(duì)Yang等[12]提出的3D-CRS-OIS三參數(shù)屬性參數(shù)搜索策略作簡(jiǎn)要回顧。Yang等[9]基于統(tǒng)一成像理論對(duì)CRS疊加方法做出了一個(gè)重要的改進(jìn),認(rèn)為其本質(zhì)上就是一個(gè)大面元的MZO算法。基于上述認(rèn)識(shí),Yang等[11-12]提出了輸出道觀點(diǎn)的二維、三維共反射面元(CRS-OIS)疊加方法。二維情況下,只需2個(gè)參數(shù)(常規(guī)CRS疊加需要3個(gè));三維情況下,只需3個(gè)參數(shù)(常規(guī)CRS疊加需要8個(gè))。相比常規(guī)CRS疊加算法,新的CRS-OIS疊加算法在計(jì)算成本方面有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。這里簡(jiǎn)要回顧一下其局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的搜索過(guò)程。

首先,對(duì)傳統(tǒng)的CRS旅行時(shí)曲線作零偏近似,得:

(8)

式中:m,m0是中點(diǎn)矢量;h是偏移距矢量;α是入射角;λ是方位角;v0是近地表速度;KN是波前曲率。對(duì)于(8)式我們可以繼續(xù)應(yīng)用局部球面近似，使得KN=1/rn,然后令rn→∞,有:

(9)

首先利用方程(9)進(jìn)行二維搜索,得到方位角λ和入射角α;然后將λ,α代入方程(8),進(jìn)行一維搜索得到KN。這樣,在得到這三種局部波場(chǎng)屬性參數(shù)之后,基于三維局部相干同相面構(gòu)造3D-CRS-OIS算子,即可完成三維CRS-OIS疊加。

3 基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的窄方位角三維多域插值算法實(shí)現(xiàn)流程

當(dāng)通過(guò)三維F-K域時(shí)間偏移、三維零偏移距CRS-OIS、三維F-K域時(shí)間反偏移這樣連續(xù)三步的處理獲得了信噪比大幅提高的三維零偏移距數(shù)據(jù)后,接下來(lái)將通過(guò)反疊加獲得高信噪比的三維模型道集。所謂反疊加指的是使用和初始疊加時(shí)完全相同的疊加速度實(shí)施反投影處理,從一個(gè)疊加剖面內(nèi)的一個(gè)疊加道出發(fā),獲得一個(gè)疊前CMP道集。這是一個(gè)疊加的逆過(guò)程,按照雙曲線軌跡實(shí)施反投影可以獲得高信噪比的疊前CMP道集。由于反疊加依然是基于初始疊加的疊加速度實(shí)施的,這樣可以保證模型道集與原始數(shù)據(jù)有最大的運(yùn)動(dòng)學(xué)意義上的相似性。

獲得三維模型道集之后,我們認(rèn)為其運(yùn)動(dòng)學(xué)特征可以代表原始數(shù)據(jù),因此通過(guò)類似于常規(guī)CRS疊加獲得屬性搜索的過(guò)程獲得模型道集的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征(斜率信息與曲率信息)。這時(shí),就可以將原始疊前數(shù)據(jù)按照模型道集的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征進(jìn)行合理的加強(qiáng),可以自然獲得合理的插值、規(guī)則化或者噪聲壓制的效果。上述思路可以總結(jié)為如圖1所示的實(shí)現(xiàn)流程。

圖1 基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的窄方位角三維多域插值算法實(shí)現(xiàn)流程

4 南海深水LH工區(qū)三維地震數(shù)據(jù)試應(yīng)用算例

試應(yīng)用三維實(shí)際地震數(shù)據(jù)來(lái)自南海深水LH工區(qū),采集于2011年,采用雙源6纜的采集方式,炮距25.0m,道距12.5m。圖2a顯示了LH三維的CDP覆蓋次數(shù),共13000炮。由于每炮只有6纜接收(如圖2b所示),屬于典型的窄方位角三維數(shù)據(jù)。LH三維單次覆蓋面積約90km2,最高覆蓋次數(shù)156次。

4.1 針對(duì)窄方位角地震數(shù)據(jù)的處理步驟

如前所述,三維輸出道方式的CRS疊加(3D-CRS-OIS)要獲得成功應(yīng)用的前提是要得到品質(zhì)較好的單次共方位角共偏移距(CACOG)剖面,所謂品質(zhì)較好是指目標(biāo)反射層在單次CACOG剖面內(nèi)無(wú)論是縱測(cè)線還是橫測(cè)線方向都要有一定的信噪比和同相性(哪怕是很弱的)。如果目標(biāo)反射層在單次CACOG剖面上無(wú)法辨認(rèn),那么3D-CRS-OIS算法在該數(shù)據(jù)空間內(nèi)的搜索將無(wú)法得到反射信息的同相性,信噪比的提高也就失去了前提。而LH三維由于僅有6纜接收,恰恰屬于窄方位角數(shù)據(jù),很難抽出滿意的CACOG剖面供3D-CRS-OIS算法使用。

圖2 LH三維CDP覆蓋次數(shù)(a)及原始單炮記錄(b)

現(xiàn)在的問(wèn)題是,如果一定要對(duì)目的層信息進(jìn)行有效增強(qiáng),就必須盡一切可能在其它道集內(nèi)捕捉該反射層的同相性。那么對(duì)于窄方位角三維數(shù)據(jù)而言我們只有一個(gè)選擇,即在CMP道集內(nèi)甚至是疊加剖面上才能撲捉到最連續(xù)的反射信息。明確了窄方位角地震數(shù)據(jù)的特點(diǎn)之后,我們便可制定出具有針對(duì)性的處理步驟:

1) 對(duì)三維初始疊加剖面實(shí)施疊后相移時(shí)間偏移,使用初始疊加速度場(chǎng)即可;

2) 在疊后相移時(shí)間偏移后的剖面上實(shí)施三維CRS-OIS處理,即將該剖面視為一個(gè)CACOG剖面來(lái)處理,這個(gè)計(jì)算成本是非常小的;

3) 對(duì)三維CRS-OIS處理后的剖面實(shí)施疊后相移時(shí)間反偏移,注意一定要采用與第1步中相同的初始疊加速度場(chǎng);

4) 基于第3步得到的剖面實(shí)施反疊加,得到高信噪比的三維疊前道集作為模型道;

5) 基于第4步得到的三維疊前道集,實(shí)施局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)搜索;

6) 將第5步得到的屬性參數(shù)用于擬合原始疊前數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,使得原始疊前數(shù)據(jù)的信噪比向模型道逼近;

7) 輸出優(yōu)化逼近后的疊前數(shù)據(jù)體,作為提高信噪比與規(guī)則化流程處理后的結(jié)果供后續(xù)的成像等處理模塊使用。

4.2 LH海洋三維地震數(shù)據(jù)試處理結(jié)果

由于篇幅所限,這里僅給出LH三維零偏移距數(shù)據(jù)體中的部分縱測(cè)線剖面的處理結(jié)果。圖3a顯示了4條縱測(cè)線的初始疊加剖面;圖3b是這4條縱測(cè)線的三維零偏移距FK域疊后時(shí)間偏移剖面;圖3c給出了基于圖3b實(shí)施三維CRS-OIS處理后的剖面,可以看到信噪比有明顯提高;圖3d為基于圖3c實(shí)施三維零偏移距F-K域時(shí)間反偏移之后的剖面。由圖3d可以看到,在剖面信噪比和有效波連續(xù)性得到明顯提高的同時(shí),繞射波也得到了很好的保護(hù)。這種保護(hù)對(duì)后續(xù)的反疊加處理是非常有利的。

在得到圖3d所示反偏移處理后的高質(zhì)量的疊加剖面后,對(duì)該剖面實(shí)施“反疊加”處理,得到圖4所示的高信噪比疊前CMP道集,作為模型道供后續(xù)處理使用。所謂“反疊加”指的是使用與疊加時(shí)完全相同的疊加速度實(shí)施反投影處理,從一個(gè)疊加剖面內(nèi)的一個(gè)疊加道出發(fā),獲得一個(gè)疊前CMP道集。由于在疊加處理時(shí)是完全按照雙曲線規(guī)律去疊加的,所以這里的反疊加也直接按照雙曲線軌跡實(shí)施反投影,即可獲得高信噪比的疊前CMP道集。

基于圖4所示的三維模型道CMP道集進(jìn)行局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)搜索,圖5a和圖5b是得到的斜率剖面和曲率剖面。顯然,這些運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)剖面完全體現(xiàn)了三維疊前CMP數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。

將圖5所示的運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)剖面用于擬合原始疊前數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,即對(duì)原始疊前數(shù)據(jù)實(shí)施運(yùn)動(dòng)學(xué)意義上的相干加強(qiáng)處理。擬合時(shí)的算子孔徑是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù),算子孔徑越大,原始數(shù)據(jù)將被擬合得越接近模型道集,反之則更為接近原始數(shù)據(jù)。通過(guò)反復(fù)測(cè)試,我們選擇了20道作為算子的橫向孔徑。圖6給出了處理前的CMP道集(圖6a)和算子孔徑為20道時(shí)的擬合結(jié)果(圖6b),對(duì)比可見(jiàn)在信噪比得到大幅提高的同時(shí),原始道集本身的特點(diǎn)依然得到保留,這種優(yōu)化逼近后的數(shù)據(jù)用于后續(xù)的偏移速度分析和構(gòu)造成像處理無(wú)疑是非常有利的。

圖3 LH三維4條縱測(cè)線的初始疊加(a)、疊后時(shí)間偏移(b)、三維CRS-OIS(c)及反偏移(d)處理剖面

圖4 基于反偏移處理后剖面(圖3d)實(shí)施反疊加重建得到的若干高信噪比疊前CMP道集

由于海洋地震數(shù)據(jù)一般沒(méi)有缺失道的問(wèn)題,所以這里的插值效果無(wú)法展示。注意基于模型道提取的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征在空間上是連續(xù)、無(wú)間斷的,因此可以預(yù)見(jiàn)如果有缺道出現(xiàn),在擬合過(guò)程中將自然的將其插值出來(lái),其效果將類似于文獻(xiàn)[13]和文獻(xiàn)[15]的插值結(jié)果。

圖7a和圖7b以及圖8a和圖8b分別展示了縱測(cè)線4722和縱測(cè)線4762處理前的原始CMP道集與優(yōu)化逼近后的CMP道集對(duì)比;圖9a和圖9b 以及圖10a和圖10b分別展示了兩處(縱測(cè)線4622-橫測(cè)線2000及縱測(cè)線4762-橫測(cè)線2000)處理前、后的速度分析效果對(duì)比;圖11a和圖11b以及圖12a和圖12b則分別展示了縱測(cè)線4720和縱測(cè)線4758處理前的原始CMP疊加剖面與優(yōu)化逼近后的CMP疊加剖面對(duì)比。由LH三維零偏移距數(shù)據(jù)體中部分縱測(cè)線剖面的這些處理結(jié)果可以明顯看出,本文提出的基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的多域插值與規(guī)則化算法適用于三維窄方位角數(shù)據(jù),最終的優(yōu)化逼近處理結(jié)果得到了數(shù)據(jù)規(guī)則、信噪比大幅度提高的疊前數(shù)據(jù)道集和疊后剖面。

圖5 基于圖4搜索得到的運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)剖面

圖6 處理前的CMP道集(a)和算子孔徑為20道時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征擬合結(jié)果(b)對(duì)比

圖7 縱測(cè)線4722處理前(a)、后(b)CMP道集對(duì)比

圖8 縱測(cè)線4762處理前(a)、后(b)CMP道集對(duì)比

圖9 處理前(a)、后(b)速度分析效果對(duì)比(縱測(cè)線4622-橫測(cè)線2000處)

圖10 處理前(a)、后(b)速度分析效果對(duì)比(縱測(cè)線4722-橫測(cè)線2000處)

圖11 縱測(cè)線4720處理前(a)、后(b)的疊加剖面

圖12 縱測(cè)線4758處理前(a)、后(b)的疊加剖面

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

由于海洋地震采集方式的特殊性,海洋三維地震數(shù)據(jù)采集得到的數(shù)據(jù)目前還是以窄方位角為主,這就給基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的三維插值與規(guī)則化算法的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了一定的難度,因?yàn)檫@種算法通常僅適用于寬方位角三維數(shù)據(jù)。為此,本文提出了一種基于局部運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)的窄方位角三維多域插值新算法。首先實(shí)施三維相移法疊后時(shí)間偏移,獲得初始疊后時(shí)間偏移剖面;對(duì)疊后時(shí)間偏移剖面實(shí)施三維CRS-OIS,加強(qiáng)該剖面的信噪比;再對(duì)其進(jìn)行三維相移法疊后時(shí)間反偏移,獲得高品質(zhì)的三維疊加剖面;對(duì)所獲高品質(zhì)疊后數(shù)據(jù)實(shí)施反疊加,回到疊前生成模型道道集,仔細(xì)評(píng)估模型道集的可信度,重復(fù)上述過(guò)程;在獲得可信的模型道剖面的基礎(chǔ)上,提取其運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù);基于這些運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性參數(shù)優(yōu)化擬合原始三維疊前數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。顯然,最終的優(yōu)化擬合結(jié)果能夠得到一個(gè)數(shù)據(jù)規(guī)則、信噪比大幅提高的疊前數(shù)據(jù)體,基于該三維疊前數(shù)據(jù)體實(shí)施后續(xù)處理將有效提高成像結(jié)果的可解釋性。對(duì)南海深水LH工區(qū)窄方位角三維地震數(shù)據(jù)試應(yīng)用的處理結(jié)果表明,上述新算法完全適應(yīng)窄方位角三維地震數(shù)據(jù)的特點(diǎn),有效提高了數(shù)據(jù)的信噪比和規(guī)則化程度,且在實(shí)際應(yīng)用中非常穩(wěn)定和可靠。

值得指出的是,在上述算法實(shí)現(xiàn)流程中,所有的速度信息都使用了原始的疊加速度信息,因此上述處理將不會(huì)對(duì)原始三維疊前數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征有任何改造。由于海洋地震數(shù)據(jù)不存在缺失道現(xiàn)象,因此本文的試應(yīng)用結(jié)果僅顯示出了信噪比大幅提高的處理效果,而無(wú)法展示新算法的插值效果,有待下一步在應(yīng)用于陸地三維地震數(shù)據(jù)的處理實(shí)例中展示其噪聲壓制和數(shù)據(jù)插值的雙重效果。該新算法及其實(shí)現(xiàn)流程同樣適用于陸地窄方位角三維地震數(shù)據(jù)與寬線地震數(shù)據(jù)。

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(編輯：朱文杰)

A multi-domain interpolation algorithm for 3D narrow-azimuth seismic data based on the local kinematic attributes and its application

Liu Chuncheng1,Yang Kai2,Yang Xiaochun1,Xue Dong1

(1.CNOOCResearchCenter,Beijing100027,China; 2.StateKeyLaboratoryofMarineGeology,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

The local kinematic attributes based multi-domain interpolation algorithm has huge potential in real applications.However,such kind of algorithm is always not applicable for 3D narrow-azimuth seismic data.In this paper,a novel multi-domain interpolation algorithm for 3D narrow-azimuth seismic data based on the local kinematic attributes is developed.The basic idea of this algorithm is to combine the zero-offset 3D frequency-wavenumber domain time migration/de-migration method and the zero-offset 3D-CRS-OIS method to achieve high signal-noise-ratio zero-offset post-stack model trace data.Then,a 3D model CMP gather can be generated with a smearing style de-stacking operator.The local kinematic attributes of 3D model CMP gathers will be extracted to guide for the optimization of the raw 3D CMP gathers.Thus a practical workflow is designed and applied to deep-water 3D seismic data acquired in the South China Sea.The application result demonstrated the robustness and high efficiency of the proposed workflow and algorithm.

3D multi-domain interpolation,local kinematic attributes,narrow azimuth,common reflection surface,muliti-focusing

2014-01-05;改回日期：2014-07-20。

劉春成(1962—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榈卣鹳Y料解釋、處理與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。

楊鍇(1972—)，男，博士，教授，研究方向?yàn)榈卣鸩ǖ姆囱?、成像及?chǔ)層隨機(jī)建模。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2011ZX05025-001-03)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41274117)和海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題(MG20130304)共同資助。

P631

A

1000-1441(2015)03-0282-10

10.3969/j.issn.1000-1441.2015.03.006